Note d'application : Meilleures pratiques pour le dépannage de VoLTE | enterprise.netscout.com

Note d'application : Meilleures pratiques pour le dépannage de VoLTE

Introduction

Pour les prestataires de services déployant LTE, la réussite de la mise en place de la voix sur LTE (Voice over LTE, VoLTE) est une étape importante permettant de différencier leurs services HD-audio/vidéo d’autres applications/services vocaux de qualité supérieure comme iTalkBB, Phonepower, Skype et Viper. Il est très important d’installer correctement le service VoLTE, car il constitue le service de base que les abonnés attendent. Il s’agit également du service sur lequel tout incident sera le plus visible. Il est absolument essentiel qu’il soit installé correctement dès le début.

Ce livre blanc fournit une présentation générale aux ingénieurs et techniciens assurant le déploiement et la maintenance de VoLTE. Il décrit les éléments clés du réseau et leur rôle dans les appels VoLTE, ainsi que les problèmes typiques rencontrés au cours du déploiement de VoLTE. Il suggère également les meilleures pratiques à mettre en œuvre lors la résolution des problèmes rencontrés avec VoLTE sur les réseaux LTE en direct.


Éléments principaux de VoLTE

Evolve Packet Core (EPC) : eNodeB, SGW, MME, PGW

Ces composants fonctionnent ensemble afin d’établir et de conserver la connectivité de l’abonné avec le réseau de données quand l’équipement de l’utilisateur se déplace sur le réseau mobile. Il est nécessaire de créer un ou plusieurs porteurs par le biais de l’APN de l’IMS, et une adresse IP particulière doit être attribuée à l’UE lors des appels VoLTE.

Sous-système multimédia IP (IP Multi-media Subsystem, IMS)

Il contient des serveurs d’applications, des contrôleurs de session d’appel et des fonctions de contrôle des médias qui prennent en charge les appels et les messages inter-réseaux, le protocole AAA et le routage. Le trafic SIP est acheminé vers l’IMS dès qu’il quitte l’EPC. L’IMS détermine le réseau 3G/PSTN/EPC de l’endroit où réside la personne appelée afin d’acheminer le trafic SIP et RTP.

Gestion des frontières de session

La gestion des frontières de session est une partie de l’IMS qui renforce la sécurité, la qualité du service et le contrôle de l’admission/du routage entre l’EPC/IMS et d’autres réseaux comme les réseaux RTPC et 2/3G. Elle régit la façon dont les sessions VoIP sont démarrées, réalisées et terminées entre les différents types de centres de commutation médias/passerelles médias (MSC/MGW) des réseaux. Elle fonctionne avec la passerelle médias pour fournir une assistance inter-réseautage et une gestion efficace des codecs médias et du trafic de signalisation entre les réseaux LTE et 2G/3G/RTPC. Le processeur de ressources médias MRFP qui réalise le transcodage du codec de la voix entre les réseaux LTE et 3G/RTPC est un élément clé entre l’EPC et le réseau 2G/3G/RTPC.

Comprendre le processus de base d’un appel VoLTE

  1. Connexion à LTE

    L’UE doit être authentifié et autorisé par le MME, afin qu’il puisse également se connecter au réseau.
  2. Connexion et enregistrement au service IMS

    (a) L’UE demande l’établissement d’un service de données avec l’IMS pour définir le porteur par défaut (une nouvelle adresse IPv4 et/ou IPv6 sera attribuée à l’UE) (b) L’UE « s’enregistre » ensuite dans l’IMS afin d’être « configuré » pour que les appels puissent être dirigés vers d’autres abonnés VoLTE, 3G/2G ou RTPC, par le biais de l’IMS.
  3. Passer un appel

    Lorsqu’un UE lance un appel, il envoie un message d’« invitation » SIP au porteur par défaut pour établir une connexion avec le destinataire. L’IMS reçoit le message SIP, localise le destinataire (LTE/3G/RTPC) et établit la connexion. Si le destinataire se trouve sur le réseau RTPC ou sur celui d’un fournisseur de services, le routage SIP et médias est effectué via le SBC et le transcodage du codec est réalisé par le MRF.
  4. Établir le porteur médias

    L’IMS ordonne à la passerelle PGW/APN de lancer l’établissement du porteur dédié pour acheminer les paquets de voix via les flux de protocole RTP et RTCP. Conformément à la norme 3GPP, le niveau 1 de l’indice de contrôle de la qualité (QCI) doit être attribué au porteur de voix. Enfin, le RTP (conversation vocale) est transféré sur le porteur dédié. Le porteur dédié est supprimé après l’appel vocal.

QCI Type de ressource Priorité Budget de retard des paquets Taux de perte dû aux erreurs de paquets Exemples de services
1 - GBR 2 100 ms 10-2 Voix conversationnelle
2 4 150 ms 10-3 Vidéo conversationnelle (streaming en direct)
3 3 50 ms 10-3 Jeux en temps réel
4 5 300 ms 10-6 Vidéo non conversationnelle (streaming en tampon)
5 Non GBR 1 - 100 ms 10-6 Signalisation IMS
6 6 300 ms 10-6 Vidéo (streaming en tampon) basée sur le protocole TCP (par exemple, www, e-mail, chat, ftp, partage de fichiers p2p, vidéo progressive, etc.)
7 7 100 ms 10-3 Voix, vidéo (streaming en direct), jeux interactifs
8 8 300 ms 10-6 Vidéo (streaming en tampon) basée sur le protocole TCP (par exemple, www, e-mail, chat, ftp, partage de fichiers p2p, vidéo progressive, etc.)
9 9

Porteurs

Les porteurs sont des tunnels basés sur le protocole GTP-U qui sont créés pour acheminer le trafic de données de l’abonné sur l’ensemble de l’EPC. Lorsque l’équipement d’un abonné est raccordé au réseau et établit des connexions vers les services de données, par l’intermédiaire de passerelles PDN (PGW), un ou plusieurs porteurs par défaut sont créés pour supporter le protocole de communication de base pour le service de données. Il est possible de créer deux types de porteurs, à débit garanti (Guaranteed Bit rate, GBR) ou à débit non garanti (non-Guaranteed Bit Rate, nGBR). Une bande passante garantie est attribuée aux porteurs GBR pour transmettre la gigue et le trafic sensible aux chutes de paquets, comme la voix sur RTP. Un porteur GBR transmettant la voix est consommateur de ressources, il est créé lorsqu’un appel VoLTE est effectué avec succès, puis supprimé dès que l’appel est terminé. Un porteur nGBR est généralement créé pour un échange de données normales, comme le trafic Internet qui est basé sur l’effort. La plupart des porteurs par défaut (comme ceux des transmissions VoLTE qui utilisent un trafic SIP ou des services Internet non critiques) sont de type nGBR.

Identifiant de contrôle de la qualité (QCI) :

Il indique les paramètres QoS (budget de retard et de perte de paquets) ainsi que le niveau de priorité pour chaque porteur. L’attribution du QCI est basée sur le profil de l’abonné dans HSS et sur le service de données fourni par le prestataire de services. Bien que le protocole 3GPP suggère 9 valeurs de QCI comme références, les prestataires de services peuvent attribuer leur propre QCI au service de données.

Les défis de VoLTE

  1. Volume de trafic élevé

    Tout le trafic VoLTE est basé le protocole IP. La signalisation d’un appel est basée sur le protocole TCP/SIP et l’audio est transmis via le protocole UDP/RTP avec AMR-WB comme codec audio. Ces flux IP VoLTE seront masqués par tous les autres flux de données IP dans le noyau LTE, notamment le streaming vidéo et le trafic Internet.

  2. Chemins différents

    Lors d’un appel VoLTE, les signaux de contrôle qui établissent les porteurs de données empruntent des chemins de données différents de ceux du trafic médias. En outre, la signalisation SIP et le trafic médias utilisent également un chemin et des éléments de réseau différents après avoir quitté l’EPC. Le dépannage de la configuration des appels VoLTE et la résolution des problèmes de qualité nécessitent une visibilité et une corrélation entre le signal de contrôle et le porteur d’utilisateur créé.

  3. Visibilité segment à segment

    La qualité QoS de l’audio est assurée en créant dynamiquement un porteur dédié au sein de multiples interfaces dans l’EPC. L’analyse complète des causes fondamentales des problèmes de qualité audio nécessite la corrélation et la visibilité des paramètres QCI établis dans plusieurs segments.

  4. Visibilité des flux médias asymétriques

    Un réseau VLAN différent peut être affecté à chaque direction du flux RTP au sein et autour de l’EPC. Les ingénieurs doivent être en mesure d’établir une corrélation entre les flux SIP et RTP et d’extraire les paquets malgré leur nature asymétrique afin de disposer d’une visibilité de tous les paquets RTP. Lors d’un dépannage en raison d’une chute anormale du nombre d’appels VoLTE, l’ingénieur devra extraire le paquet pour analyser l’heure et le comportement de la charge utile RTP.

Meilleures pratiques pour le dépannage de VoLTE

  1. Tout d’abord, connectez-vous et capturez le trafic pour obtenir une visibilité du trafic sur les interfaces des plans c et u. En règle générale, un switch d’agrégation comme celui de VSS Monitoring ou de Brocade peut filtrer, agréger et équilibrer le trafic vers l’outil avec une latence très faible.

  2. À partir du trafic capturé, analysez la configuration des porteurs VoLTE associés et les paramètres de QoS définis.

  3. Analysez les flux SIP de l’EPC à destination de l’IMS et de SBC pour les appels vers un réseau 2G/3G/RTPC.

  4. Repérez les flux RTP corrélés aux appels effectués via les interfaces dans l’EPC et via MRFP et SBC pour les appels vers CDMA/RTPC.

Network Time Machine présente une capacité de capture des paquets haute performance allant jusqu’à 20 Gb/s avec une analyse post-capture qui permet de corréler le plan c au plan u, ainsi que les protocoles SIP et RTP, afin que l’utilisateur puisse revenir en arrière pour réaliser une analyse complète des causes fondamentales des problèmes liés à la transmission VoLTE.

Remarques sur la synchronisation temporelle

L’ensemble de l’analyse, de la corrélation entre le plan c et le plan u et du trafic SIP vers RTP peut être difficile si l’intégralité du trafic n’est pas capturée par le système sur lequel les horodatages de tout le trafic sont synchronisés. Lorsque plusieurs systèmes de capture sont utilisés, leurs mécanismes d’horodatage doivent être synchronisés à l’aide de sources d’horloge NTP ou PTP/GPS externes. Comme alternative, il est possible d’utiliser des switches d’agrégation avancés comme ceux de VSS Monitoring, qui acceptent les sources d’horloge externes et peuvent ajouter un horodatage à la fin du paquet. Les systèmes de capture qui utilisent l’horodatage fourni pour reconstruire le paquet lors de l’exportation pour l’analyse de corrélation faciliteront la tâche des ingénieurs.

Scénario 1

L’utilisateur ne peut passer aucun appel.

  • Le porteur par défaut n’a pas été configuré
  • L’utilisateur n’est pas enregistré dans l’IMS (problème d’authentification, IMS surchargé)

Concernant ces problèmes, connectez-vous aux interfaces S1 et S11 pour examiner la connexion initiale et le processus de configuration du porteur de l’UE, ainsi que pour voir s’il existe ou non un flux SIP en provenance de l’UE. Un analyseur, comme Network Time Machine, peut capturer tout le trafic au niveau de S1 et S11, jusqu’à 20 Gb/s. Sélectionnez l’UE souhaité et affichez la procédure de configuration du porteur par défaut et du porteur dédié avec l’IMS.

Scénario 2

Pourquoi un utilisateur ne peut-il pas effectuer des appels vers des utilisateurs du réseau RTPC ?

Grâce à l’IMS, les appels des abonnés VoLTE peuvent être acheminés vers le réseau RTPC. Quand cela ne fonctionne pas, les flux SIP de chaque segment, du début à la fin, doivent être capturés et examinés afin de déterminer si le processus de configuration d’appel est défaillant et, le cas échéant, à quel niveau. Pour les ingénieurs responsables de l’EPC, il est important de capturer le trafic de signalisation autour du point de démarcation entre l’IMS et le noyau régional, c’est-à-dire entre la passerelle PGW et l’IMS, au niveau du SBC et à travers le processeur MRFP pour la conversion de médias. Il est nécessaire de noter l’erreur et le retard dans l’heure de configuration de l’appel, et une analyse des causes fondamentales doit être réalisée sur la charge utile des paquets depuis l’origine de la défaillance.

Lors de la procédure de dépannage, recherchez le flux SIP qui présente la défaillance. Un code de cause SIP fournira un indice sur la raison pour laquelle un appel a échoué, comme 503 Service non disponible. Cela signifie qu’un service n’est pas disponible en raison, soit d’une surcharge, soit d’une mauvaise configuration.

Network Time Machine peut analyser le trafic SIP capturé et fournir des statistiques sur les erreurs SIP et les appels qui déclenchent l’erreur.

La solution de test doit être en mesure d’indiquer la valeur configurée pour l’indice QCI du porteur dédié, ainsi que la valeur réelle du paramètre CoS associé pour le flux du porteur dédié, comme les paramètres 802.1pq, DSCP et MPLS au niveau de chaque interface de plan u du réseau.

NTM permet aux utilisateurs d’observer la configuration du porteur de plan c pour l’appel VoLTE considéré. Dans l’exemple ci-dessus, le porteur dédié ayant l’identifiant n° 6 a été défini avec un indice de qualité QCI de 5 au lieu de 1 et il s’agit d’un porteur nGBR sans valeurs GBR et MBR. Si la note MOS de l’appel est mauvaise lors d’une heure de trafic intense, cela pourrait constituer une cause fondamentale.

Lors du dépannage d’un problème de transmission audio unilatérale, l’ingénieur peut extraire les paquets SIP et RTP afin d’étudier le champ « raison » dans le message BYE. Par exemple, une raison provoquée par une expiration du délai RTP/RTCP provenant de l’UE peut être due au processeur MRFP qui n’envoie pas les paquets de suppression du silence afin de conserver la transmission audio active, causant l’expiration du délai RTP après 10 secondes.

Conclusion :

VoLTE est une application très importante pour les prestataires de services déployant LTE. Pour gérer le service, les ingénieurs doivent disposer des bons outils qui peuvent donner de la visibilité au trafic, même en cas de charges importantes, ainsi que corréler le plan u avec le plan c et SIP avec RTP, afin que les problèmes puissent être rapidement déterminés et les paquets extraits pour une analyse des causes fondamentales.

Network Time Machine permet une capture rapide, est facile à déployer et fournit une analyse intelligente qui permet aux ingénieurs de rapidement capturer et visualiser les paquets qui révèlent la cause fondamentale des problèmes liés à VoLTE.

 
 
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