CN101163085A - 一种CDMA 1x LNS负载均衡的实现方法及系统 - Google Patents
一种CDMA 1x LNS负载均衡的实现方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现方法，用于CDMA1x网络，包括：步骤1，认证、鉴权、计费服务器接收到关于虚拟专用拨号网络应用的访问请求消息后，将该访问请求消息转发至虚拟专用拨号网络管理系统；步骤2，虚拟专用拨号网络管理系统依据当前各二层隧道协议网络服务器的负载选择当前可用的二层隧道协议网络服务器，将包含该二层隧道协议网络服务器地址的响应消息发送至认证、鉴权、计费服务器；步骤3，认证、鉴权、计费服务器将包含该二层隧道协议网络服务器地址的访问接受消息发送至分组数据服务节点。本发明能够根据LNS的实际性能参数选择出最为空闲的LNS，从而使负载均衡更为有效。
Description
技术领域
本发明涉及CDMA 1x领域，尤其涉及一种CDMA 1x LNS负载均衡的实现方法及系统。
背景技术
VPDN(Virtual Private Dial Network，虚拟专用拨号网络)是一种在拨号网络基础上，在LAC(L2TP Access Concentrator，L2TP接入集中器)和LNS(L2TP Network Server，L2TP网络服务器)之间建立L2TP(Layer 2 TunnelProtocol，二层隧道协议)二层隧道，保证拨号用户数据传输安全性的技术。其中LAC是隧道建立的发起点，LNS是隧道建立的终结点。
CDMA 1x分组网作为拨号网络的一种，也可以实现面向企业用户的VPDN虚拟专用拨号网络。常见的实现方式是：企业子用户使用CDMA 1x终端发起VPDN呼叫；在电信运营商侧设置PDSN(Packet Data Service Node，分组数据服务节点)实现LAC功能，设置AAA(Authentication、Authorization、Accounting，认证、鉴权、计费)服务器负责一次认证，即VPDN用户拨号时使用的域名验证、LNS分配、鉴权和计费等；在企业侧设置路由器通过专线或者互联网与PDSN通信实现LNS功能，设置Radius服务器负责二次认证，即对VPDN用户拨号时使用的用户名和密码验证、用户IP地址分配等。
对于不愿意单独设置LNS路由器和Radius服务器的企业用户，电信运营商通常还会集中设置一套大容量LNS和VPDN二次认证系统供多个企业同时使用。要求单台LNS能够同时接入不同VPDN企业归属子用户的拨号访问。
随着单台LNS上接入的VPDN企业用户及单个VPDN企业用户下归属子用户的不断增多，单台LNS设备能够支持的L2TP会话(session)数量的瓶颈逐步显现，CPU、内存占用率等指标参数逐步恶化。解决办法是在不同LNS上负载分担同一个企业用户归属子用户的L2TP session。
现有技术实现方案如图1所示，包括PDSN、CDMA 1x网络、分组网AAA、Radius服务器、企业子用户CDMA 1x终端、大容量LNS、以及与LNS通过专线连接的内部网络。PDSN通过L2TP隧道与LNS连接。PDSN将CDMA 1x终端的认证请求转发给AAA服务器。AAA服务器判断为VPDN拨号，进行域名的认证，通过预先配置的LNS地址，采用轮询的方式返回LNS的IP地址。AAA服务器与PDSN之间用Radius协议。LNS接收到认证通过消息之后，将向Radius服务器发起第二次认证请求，并且分配内部IP地址。Radius服务器接收到认证请求后，进行用户名、密码验证。Radius服务器和LNS之间使用Radius协议进行通信。该方案在分组网AAA上为同一VPDN企业用户静态设置多个LNS，在用户拨号时，按顺序返给PDSN，如图2所示：
首先是CDMA 1x空中接口的建立(TCH established)，接着进行以下步骤：
步骤201，PCF通过A11接口标准消息向PDSN发起注册请求(A11Registration Request)；
步骤202，PDSN响应PCF的请求(A11 Registration Response)；
步骤203，PPP LCP阶段；CDMA 1x终端和PDSN之间进行LCP(LinkControl Protocol，链路控制协议)协商，包括认证方式，数据压缩方式等；
步骤204，协商成功后，终端向PDSN发起认证请求(AuthenticationRequest)；
步骤205，发送访问请求(Access Request)；PDSN通过标准的Radius消息将用户名、域名信息送至分组网AAA服务器对用户进行认证；分组网AAA对VPDN子用户拨号使用的域名进行认证；
步骤206，访问接受(Access Accept)；分组网AAA根据用户注册的信息向PDSN发送建立L2TP隧道的对应参数，包括VPDN类型，隧道密码，LNS的IP地址(LNS Address)，目前分组网AAA支持的调度算法为轮询方式；
步骤207，PDSN发起到LNS的建立隧道的请求，建立L2TP隧道(TunnelSetup)；
步骤208，LNS发起进行隧道验证(Tunnel Authentication)；
步骤209，PDSN与LNS之间建立会话(Session Setup)；
步骤210，PDSN会把之前第三步协商的参数转发给LNS，包括LCP参数，用户名/密码(LCP Parameters，Username/Password forwarded)，这一步LNS可以要求与终端进行LCP的重协商，本流程没有进行LCP的重协商，是否进行重协商取决于LNS的配置和终端是否支持LCP重协商；
步骤211，Radius服务器对VPDN用户的用户名和口令进行验证(UserAuthentication)；
步骤212，LNS给终端发送认证成功的消息(Authentication Success)；
步骤213，认证成功后，进入PPP的IPCP阶段(IPCP Phase)，由企业的Radius服务器通过LNS给用户分配IP地址；
经过上述步骤后，VPDN用户建立到企业LNS之间的PPP连接。
由于现有技术中，分组网AAA和LNS通常在不同的机房，距离很远，分组网AAA无法根据LNS的性能参数、如CPU、Memory、session数量等，动态的分配LNS地址，无法依据LNS的实时性能参数动态实现LNS的负载均担。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种CDMA 1x LNS负载均衡的实现方法及系统，其目的在于，依据LNS的实时性能参数动态实现LNS的负载均担。
本发明提供了一种二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现方法，用于CDMA 1x网络，包括：
步骤1，认证、鉴权、计费服务器接收到关于虚拟专用拨号网络应用的访问请求消息后，将该访问请求消息转发至虚拟专用拨号网络管理系统；
步骤2，虚拟专用拨号网络管理系统依据当前各二层隧道协议网络服务器的负载选择当前可用的二层隧道协议网络服务器，将包含该二层隧道协议网络服务器地址的响应消息发送至认证、鉴权、计费服务器；
步骤3，认证、鉴权、计费服务器将包含该二层隧道协议网络服务器地址的访问接受消息发送至分组数据服务节点。
步骤2中，虚拟专用拨号网络管理系统还将除该二层隧道协议网络服务器地址之外的建立二层隧道协议隧道对应的参数设置在响应消息中发送至认证、鉴权、计费服务器；步骤3中，认证、鉴权、计费服务器还将所述除该二层隧道协议网络服务器地址之外的建立二层隧道协议隧道对应的参数设置在访问接受消息中发送至分组数据服务节点。
步骤2中，虚拟专用拨号网络管理系统选择当前可用的二层隧道协议网络服务器具体包括：
步骤31，虚拟专用拨号网络管理系统定时向所有的二层隧道协议网络服务器发送简单网络管理协议请求，获取二层隧道协议网络服务器的参数；
步骤32，依据二层隧道协议网络服务器的参数，通过调度算法获得各二层隧道协议网络服务器的负载，选择负载最低的二层隧道协议网络服务器为当前可用的二层隧道协议网络服务器。
步骤32之后还包括步骤33，将该二层隧道协议网络服务器的地址写到虚拟专用拨号网络管理系统中的二层隧道协议网络服务器配置文件中。
步骤31之前还包括：步骤30，虚拟专用拨号网络管理系统查看二层隧道协议网络服务器配置文件，如果存在二层隧道协议网络服务器地址，则将包含该二层隧道协议网络服务器地址的响应消息发送至认证、鉴权、计费服务器；否则执行步骤31、步骤32和步骤33。
所述参数包括二层隧道协议网络服务器的内存负载M、二层隧道协议网络服务器的并发会话数S和二层隧道协议网络服务器的CPU负载C。
所述调度算法为二层隧道协议网络服务器的负载L＝xC+yM+zS，其中x+y+z＝1。
本发明提供了一种二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现系统，用于CDMA 1x网络，包括认证、鉴权、计费服务器，还包括虚拟专用拨号网络管理系统；
所述认证、鉴权、计费服务器，还用于接收到关于虚拟专用拨号网络应用的访问请求消息后，将该访问请求消息转发至所述虚拟专用拨号网络管理系统；
所述虚拟专用拨号网络管理系统，用于依据当前各二层隧道协议网络服务器的负载选择当前可用的二层隧道协议网络服务器，并将包含该二层隧道协议网络服务器地址的响应消息发送至所述认证、鉴权、计费服务器；
所述认证、鉴权、计费服务器，还用于将包含该二层隧道协议网络服务器地址的访问接受消息发送至分组数据服务节点。
所述虚拟专用拨号网络管理系统，还用于将除该二层隧道协议网络服务器地址之外的建立二层隧道协议隧道对应的参数设置在响应消息中发送至认证、鉴权、计费服务器； 所述认证、鉴权、计费服务器，还用于将所述除该二层隧道协议网络服务器地址之外的建立二层隧道协议隧道对应的参数设置在访问接受消息中发送至分组数据服务节点。
虚拟专用拨号网络管理系统包括二层隧道协议网络服务器配置文件，用于虚拟专用拨号网络管理系统保存其选择的二层隧道协议网络服务器的地址。
虚拟专用拨号网络管理系统还用于查看二层隧道协议网络服务器配置文件，如果二层隧道协议网络服务器配置文件中存在二层隧道协议网络服务器地址，则将包含该二层隧道协议网络服务器地址的响应消息发送至所述认证、鉴权、计费服务器；否则对二层隧道协议网络服务器进行轮询，获取二层隧道协议网络服务器的参数，并依据二层隧道协议网络服务器的参数以及调度算法获得各二层隧道协议网络服务器的负载，选择负载最低的二层隧道协议网络服务器为当前可用的二层隧道协议网络服务器。
所述参数包括二层隧道协议网络服务器的内存负载M、二层隧道协议网络服务器的并发会话数S和二层隧道协议网络服务器的CPU负载C。
所述调度算法为二层隧道协议网络服务器的负载L＝xC+yM+zS，其中x+y+z＝1。
本发明能够根据LNS的实际性能参数选择出最为空闲的LNS，从而使负载均衡更为有效。
附图说明
图1为现有技术中实现VPDN用户建立PPP连接的系统结构图；
图2为现有技术中实现VPDN用户建立PPP连接流程图；
图3为本发明中实现CDMA 1x LNS负载均衡的系统结构图；
图4为本发明中实现CDMA 1x LNS负载均衡的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。
图3是本发明提供的CDMA 1x LNS负载均衡的系统框图，包括AAA服务器(Server)、VPDN管理系统、PDSN、CDMA 1x网络、LNS。AAA服务器不再直接分配LNS，而是将认证请求先转发到VPDN管理系统；AAA服务器与VPDN管理系统使用Radius协议。VPDN管理系统能够通过简单网络管理协议(SNMP)动态获知LNS设备的性能参数，并根据特定的算法计算出下一次拨号待分配的LNS地址。VPDN管理系统还使用Radius协议与LNS进行交互。
图4是实现CDMA 1x LNS负载均衡的流程图：
首先是CDMA1x空中接口的建立，接着进行以下步骤：
步骤401，PCF通过A11接口标准消息向PDSN发起注册请求(A11Registration Request)；
步骤402，PDSN响应PCF的请求(A11 Registration Response)；
步骤403，CDMA 1x终端和PDSN之间进行LCP(Link Control Protocol，链路控制协议)协商，包括认证方式，数据压缩方式等(PPP LCP Phase)；
步骤404，协商成功后，终端向PDSN发起认证请求(AuthenticationRequest)；
步骤405，访问请求(Access Request)；PDSN通过标准的Radius消息将用户名、域名信息送至分组网AAA服务器对用户进行认证；
步骤406，转发访问请求(Access Request)；分组网AAA收到认证请求后，将认证请求转发给VPDN管理系统，由VPDN管理系统进行LNS的选择。VPDN管理系统内部设置LNS配置文件，该文件存放LNS的IP地址。VPDN管理系统的主要功能是对用户名/域名认证，并进行IMSI比对，通过SNMP协议，获得LNS地址的参数属性；系统在认证时，会查看此配置文件，如果有IP地址，则将其返回给分组网AAA。如果没有IP地址，则会采用缺省的轮询算法，从预先配置的多个LNS地址选择其一进行分配。具体算法为：VPDN管理系统每30秒向所有LNS发送SNMP请求，获取LNS的CPU/Memory/session等参数，并根据相应的调度算法获得各LNS的负载，选择负载最低的LNS为当前可用的LNS，并将此LNS的IP地址写到VPDN管理系统的LNS配置文件。这里的调度算法为L＝xC+yM+zS，这里的x，y，z均为权值，可从管理界面进行配置，x+y+z＝1。C代表CPU负载，M代表内存负载，S代表LNS的并发会话数。L越大，LNS负载越高。依据上述方法选择出当前可用的LNS。
步骤407，访问接受(Access Accept)；VPDN管理系统根据用户注册的信息向分组网AAA发送建立L2TP隧道的对应参数，包括VPDN类型，隧道密码，LNS的IP地址等；
步骤408，转发访问接受(Access Accept)；分组网AAA将建立L2TP隧道的参数发给PDSN；
步骤409，PDSN发起到LNS的建立隧道的请求，建立L2TP隧道(TunnelSetup)；
步骤410，LNS发起进行隧道验证(Tunnel Authentication)；
步骤411，PDSN与LNS之间建立会话(Session Setup)；
步骤412，PDSN会把之前步骤403协商的参数转发给LNS，包括LCP参数，用户名/密码(LCP Parameters，Username/Password forwarded)，这一步LNS可以要求与终端进行LCP的重协商，本流程没有进行LCP的重协商，是否进行重协商取决于LNS的配置和终端是否支持LCP重协商；
步骤413，企业Radius服务器对VPDN用户的用户名和口令进行验证(UserAuthentication)；
步骤414，LNS给终端发送认证成功的消息(Authentication Success)；
步骤415，认证成功后，进入PPP的IPCP阶段(IPCP Phase)，由企业的radius服务器给用户分配IP地址；
经过上述步骤之后，VPDN子用户建立到企业LNS之间的PPP连接。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
Claims (13)
1.一种二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现方法，用于CDMA 1x网络，其特征在于，包括：
步骤1，认证、鉴权、计费服务器接收到关于虚拟专用拨号网络应用的访问请求消息后，将该访问请求消息转发至虚拟专用拨号网络管理系统；
步骤2，虚拟专用拨号网络管理系统依据当前各二层隧道协议网络服务器的负载选择当前可用的二层隧道协议网络服务器，将包含该二层隧道协议网络服务器地址的响应消息发送至认证、鉴权、计费服务器；
步骤3，认证、鉴权、计费服务器将包含该二层隧道协议网络服务器地址的访问接受消息发送至分组数据服务节点。
2.如权利要求1所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现方法，其特征在于，步骤2中，虚拟专用拨号网络管理系统还将除该二层隧道协议网络服务器地址之外的建立二层隧道协议隧道对应的参数设置在响应消息中发送至认证、鉴权、计费服务器；步骤3中，认证、鉴权、计费服务器还将所述除该二层隧道协议网络服务器地址之外的建立二层隧道协议隧道对应的参数设置在访问接受消息中发送至分组数据服务节点。
3.如权利要求1或2所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现方法，其特征在于，步骤2中，虚拟专用拨号网络管理系统选择当前可用的二层隧道协议网络服务器具体包括：
步骤31，虚拟专用拨号网络管理系统定时向所有的二层隧道协议网络服务器发送简单网络管理协议请求，获取二层隧道协议网络服务器的参数；
步骤32，依据二层隧道协议网络服务器的参数，通过调度算法获得各二层隧道协议网络服务器的负载，选择负载最低的二层隧道协议网络服务器为当前可用的二层隧道协议网络服务器。
4.如权利要求3所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现方法，其特征在于，步骤32之后还包括步骤33，将该二层隧道协议网络服务器的地址写到虚拟专用拨号网络管理系统中的二层隧道协议网络服务器配置文件中。
5.如权利要求4所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现方法，其特征在于，步骤31之前还包括：步骤30，虚拟专用拨号网络管理系统查看二层隧道协议网络服务器配置文件，如果存在二层隧道协议网络服务器地址，则将包含该二层隧道协议网络服务器地址的响应消息发送至认证、鉴权、计费服务器；否则执行步骤31、步骤32和步骤33。
6.如权利要求4或5所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现方法，其特征在于，所述参数包括二层隧道协议网络服务器的内存负载M、二层隧道协议网络服务器的并发会话数S和二层隧道协议网络服务器的CPU负载C。
7.如权利要求6所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现方法，其特征在于，所述调度算法为二层隧道协议网络服务器的负载L＝xC+yM+zS，其中x+y+z＝1。
8.一种二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现系统，用于CDMA 1x网络，包括认证、鉴权、计费服务器，其特征在于，还包括虚拟专用拨号网络管理系统；
所述认证、鉴权、计费服务器，还用于接收到关于虚拟专用拨号网络应用的访问请求消息后，将该访问请求消息转发至所述虚拟专用拨号网络管理系统；
所述虚拟专用拨号网络管理系统，用于依据当前各二层隧道协议网络服务器的负载选择当前可用的二层隧道协议网络服务器，并将包含该二层隧道协议网络服务器地址的响应消息发送至所述认证、鉴权、计费服务器；
所述认证、鉴权、计费服务器，还用于将包含该二层隧道协议网络服务器地址的访问接受消息发送至分组数据服务节点。
9.如权利要求8所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现系统，其特征在于，所述虚拟专用拨号网络管理系统，还用于将除该二层隧道协议网络服务器地址之外的建立二层隧道协议隧道对应的参数设置在响应消息中发送至认证、鉴权、计费服务器；所述认证、鉴权、计费服务器，还用于将所述除该二层隧道协议网络服务器地址之外的建立二层隧道协议隧道对应的参数设置在访问接受消息中发送至分组数据服务节点。
10.如权利要求8或9所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现系统，其特征在于，虚拟专用拨号网络管理系统包括二层隧道协议网络服务器配置文件，用于虚拟专用拨号网络管理系统保存其选择的二层隧道协议网络服务器的地址。
11.如权利要求10所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现系统，其特征在于，虚拟专用拨号网络管理系统还用于查看二层隧道协议网络服务器配置文件，如果二层隧道协议网络服务器配置文件中存在二层隧道协议网络服务器地址，则将包含该二层隧道协议网络服务器地址的响应消息发送至所述认证、鉴权、计费服务器；否则对二层隧道协议网络服务器进行轮询，获取二层隧道协议网络服务器的参数，并依据二层隧道协议网络服务器的参数以及调度算法获得各二层隧道协议网络服务器的负载，选择负载最低的二层隧道协议网络服务器为当前可用的二层隧道协议网络服务器。
12.如权利要求11所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现系统，其特征在于，所述参数包括二层隧道协议网络服务器的内存负载M、二层隧道协议网络服务器的并发会话数S和二层隧道协议网络服务器的CPU负载C。
13.如权利要求12所述的二层隧道协议网络服务器负载均衡的实现系统，其特征在于，所述调度算法为二层隧道协议网络服务器的负载L＝xC+yM+zS，其中x+y+z＝1。
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Legal Events
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Effective date of registration: 20090109 Address after: Number 31, Finance Street, Beijing, Xicheng District: 100032 Applicant after: China Telecom Co., Ltd. Address before: Number 133, North Main Street, Beijing, Xicheng District, China: 100032.: Applicant before: China United Communication Co., Ltd. |
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Owner name: CHINA TELECOMMUNICATIONS GROUP CO.,LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHINA UNITED COMMUNICATION CO., LTD. Effective date: 20090109 |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHINA TELECOMMUNICATION CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHINA TELECOMMUNICATION GROUP CORP. Effective date: 20130319 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100032 XICHENG, BEIJING TO: 100033 XICHENG, BEIJING |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130319 Address after: 100033 Beijing Finance Street, No. 31, Xicheng District Patentee after: China Telecommunication Co., Ltd. Address before: 100032 Beijing Finance Street, No. 31, Xicheng District Patentee before: China Telecom Co., Ltd. |