LTE核心网介绍与常见故障分析.ppt

LTE核心网介绍与常见故障分析,广东公司网络管理中心2014年2月,提纲,LTE核心网介绍LTE核心网全省网络现状LTE核心网语音方案CSFBLTE核心网维护省市分工LTE核心网故障和投诉典型案例介绍,LTE核心网介绍 拓扑,MME：LTE接入下的控制面网元，负责移动性管理功能S4 SGSN：2G/3G接入下的控制面网元，相当于接入2G/3G的MME，进行移动性管理和会话管理S-GW：SAE网络用户面接入服务网关，相当于传统Gn SGSN的用户面功能P-GW：SAE网络的边界网关，提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP接入等功能，相当于传统的GGSN,除了2G/3G/LTE接入外，EPC同时支持WLAN/WiMax/CDMA等接入方式,HSS：SAE网络用户数据管理网元，提供鉴权和签约等功能PCRF：策略控制服务器，根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控AF：业务策略提供点eNodeB：负责无线资源管理，集成了部分类似2G/TD基站和基站控制器的功能,SGSN,2G,TD,LTE,HSS,BTS,BSC/PCU,NodeB,RNC,eNodeB,S1-U,S6a,Gx,Gb,Iu,S1-MME,S11,SGi,MME,PCRF,S9,InternetPS Service,Serving GW,PDN GW,S5/8,SAE GW,S6d,S10,BOSS,CG,S4,S3,AF,Rx,终端,E-UTRAN,EPC,EPS,LTE核心网介绍 主要接口,S1-MME:E-UTRAN 和MME 间控制平面协议参考点S1-U:E-UTRAN 和 S-GW间每个承载的用户平面隧道参考点S5：提供S-GW 和P-GW之间用户平面隧道效应和隧道管理，只用于S-GW和P-GW属于同一个PLMNS6a：为鉴别确认用户接入EPS系统，在MME 和 HSS之间传输签约数据。Gx：为PCRF和P-GW中的PCEF（Policy and Charging Enforcement Function）提供QoS准则和计费标准的传输。S10：MME间的接口，为MME和MME之间信息的传输。S11：提供MME和S-GW之间的相关控制和移动性管理SGi:P-GW和分组数据网络之间的接口。分组数据网可以是外部公共或私人数据网，也可以是内部分组数据网，例如为IMS提供服务。Rx节点位于AF和PCRF之间，具体PCC部分描述,LTE核心网介绍 主要流程,Attach附着终端初始接入网络，此时接入的MME没有任何终端的上下文数据终端之前非法关机或者某些错误，此时终端有有效的临时用户标识（GUTI/P-TMSI），网络中的移动管理实体（MME/SGSN）有终端的上下文，当前接入的MME需要去之前的移动管理实体获取上下文，并且删除之前的无效承载和HSS的位置信息终端开机终端从无服务区回到有服务区开关飞行模式 TAU跟踪区更新终端从2、3G网络移动到4G网络终端进入一个新的TA，其id不在TAI list中周期性跟踪区更新定时器超时RRC连接释放消息中原因值为“load re-balancing TAU required”终端的核心网能力发生变化，比如5s从关闭4G功能到打开4G功能,LTE核心网介绍 主要标识,GUTI在大多数终端和MME的交互信令中标识终端，由MME分配全球唯一临时标识（Globally Uniq终端 Temporary 终端 Identity），类似RAI+P-TMSI=,=追踪区标识TAI和TAI listTAI用于标识跟踪区域，表示用户位置信息，类似2G/3G位置区LAI或路由区RAI，TAI list由MME分配。终端在TAI list中的TA间移动的时候，不需要发起TAUtac-lb.tac-hb.tac.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org例子：tac-lbC2.tac-hb28.tac.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org,Paging寻呼的范围在TA List,LTE核心网介绍 主要标识2,MME的域名标识 mmec.mmegi.mme.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org其它网元标识构造时，其后缀遵循标准构造方式：node.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org，node必须保留，其前可跟随gw、hss等；GZMME1201BErmmec90.mmegi0365.mme.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.orgZJIMME201BErmmec8e.mmegi036f.mme.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.orgJIMMME501BErmmece6.mmegi036d.mme.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.orgFOSMME701BErmmec70.mmegi0364.mme.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.orgSZHMME101BErmmec62.mmegi0367.mme.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.orgAPN-OI格式APN的域名格式为：cmnet.mnc.mcc.gprs(2/3G)cmnet.mnc000.mcc460.gprs.apn.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org(4G)cmnet.apn.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org,LTE核心网介绍 MME选择SGW,DNS,eNodeB,S1-U,Gx,S1-MME,S11,SGi,MME,PCRF,S9,Serving GW,PDN GW,S5/8,SAE GW,S-GW选择,用户建立PDN连接时，MME选择S-GW根据TAI信息通过DNS进行选择tac-lb.tac-hb.tac.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org如果S-GW和P-GW合设，优先选择和P-GW合设的S-GW,查询目标,TAC 24A846000,DNS：db.tac.gztac-lbA8.tac-hb25.tac IN NAPTR 100 100 s x-3gpp-sgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp:x-s11 topon.sgw-nansha.gz.gd.nodetac-lbA8.tac-hb25.tac IN NAPTR 300 999 a x-3gpp-mme:x-s10:x-gn mmec92.mmegi8365.mmetopon.sgw-nansha1301.gz.gd.node IN SRV 100 100 2123 topon.sgw-s5s8.GZSAEGw1301.gz.gd.node.apntopon.sgw-nansha1201.gz.gd.node IN SRV 100 100 2123 topon.sgw-s5s8.GZSAEGw1201.gz.gd.node.apntopon.sgw-s5s8.GZSAEGW1301.gz.gd.node.apn IN A 221.177.92.145topon.sgw-s5s8.GZSAEGW1201.gz.gd.node.apn IN A 221.177.227.161,LTE核心网全省网络现状,目前用于试商用放号的EPC核心网为广州中兴、深圳华为两套（每套1个MME、1个SAEGW、1个HSS），集团已批复广东的EPC一期工程中已经建设完成8套MME、12套SAEGW，分布于广东8大区域中心，目前已经全部割接入网，并把省内体验基站和高校迎新基站回割到各自片区EPC核心网。,LTE核心网全省网络现状,LAN内组网拓扑 广州中兴EPC,LTE核心网语音方案CSFB,当需要拨打电话或接收来电时，被触发回落到与LTE网络重叠的2G/3G网络电路域当通话结束后重新接入LTE并继续之前的PS业务,LTE,GSM/3G,S1-U,e-Uu,Abis/Iub,S1-MME,S11,SGs,A/IuCS,S3,Gb/IuPS,S4,Nc/Nb,SGi,CSFBphone,CSFB 终端 发起联合附着,CombinedAttach(TA),MME 处理联合附着请求，然后根据TA-LA 映射表，找到对应的MSC，通过SGs接口发起CS域的LAU位置区更新,Location Update(LA),终端在MSC上 处于CSFB附着状态,LTE核心网语音方案CSFB,当需要拨打电话或接收来电时，,LTE,GSM/3G,S1-U,e-Uu,Abis/Iub,Um/Uu,S1-MME,S11,SGs,A/IuCS,S3,Gb/IuPS,S4,RATchange,Nc/Nb,SGi,B,.呼入来话，被叫用户目前处于LTE的CSFB附着状态，通过SGS口寻呼,终端回落到2G,终端响应寻呼并建立2G的通道,MME通过LTE网络寻呼并通知用户释放链路，离开LTE网络进行CSFB被叫,Paging,Paging,终端 reselects an LTE cell after call completion,time staying in GSM/WCDMA is implementation dependent 终端完成呼叫后进行小区重选或者FR快速返回4G网络,eNodeB 基站要求终端释放链路资源，离开LTE网络，直接通过RRC Connection Release消息下带的频点回到2G。,Paging,2G典型CS域呼叫建立流程,CSFB呼叫建立流程,Cell change,Read SI,Page,Page,Extended service req终端st,Release,Page response,Page,Page,Page response,MSC,终端,GSM,MSC,终端,MME,GSM,Page,LTE,Release,指示网络建立连接到终端，并发送释放指令，进行回落,CSFB 涉及更多的接口及信令流程,因此延长了呼叫建立时间,LTE核心网语音方案CSFB,LTE核心网省市分工,User plane,Control plane,省级DNS,eNodeB,S1-U,Gx,S1-MME,S11,SGi,MME,PCRF,S9,Serving GW,PDN GW,S5/8,SAE GW,PTN路由配置,省公司网管中心：EPC核心网元（MME/SAEGW/PCRF/CG/DNS）软件功能、配置、性能方面工作 EPC核心网数通设备（交换机、防火墙、GOM交换机）软件功能、配置、性能方面工作LTE基站业务割接方案审核EPC核心网业务割接方案审核市公司网管中心EPC核心网元（MME/SAEGW/PCRF/CG/DNS）硬件维护工作 EPC核心网数通设备（交换机、防火墙、GOM交换机）硬件维护、配置、性能方面工作EPC核心网元-MME涉及TA方面的配置：包括对应SGS接口功能并对接POOL内CSFB的MSC 全省TA-LA映射关系，以及每个LAC对应的POOL内的2个MSCPTN基站回程路由配置EPC核心网元-SAEGW涉及TA方面的配置：PTN基站回程路由配置EPC核心网元-DNS配置：4G的TAC解析记录LTE基站业务割接方案定制核心网业务割接和调整申请，方案制定（需省公司审核）,省公司,市公司,省公司,市公司,省公司,市公司,省公司,省公司,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,1，典型案例临时方案用户预换卡不能使用2、3G业务,故障现象：临时方案的用户，在更换USIM卡但未开通4G业务的情况下，在4G网络的覆盖下，用4G手机终端可能无法正常使用2,3G业务。只能在4G手机上设置“2,3G only”，才能恢复正常使用。故障分析：临时方案的用户，在更换USIM卡但未开通4G业务的情况下，当前BOSS系统只是将用户的IMSI鉴权信息通过BOSS指令存储到中兴HSS，并未建立IMSI和MSISDN的关联，即未放号为签约用户的任何2、3G的分组域、电路域和4G业务的签约信息。这种场景下HSS给MME返回DIAMETER_ERROR_USER_UNKNOWN的错误码，MME收到HSS的DIAMETER_ERROR_USER_UNKNOWN码后，给终端返回#8“EPS services and non-EPS services not allowed”的NAS原因值。终端收到“EPS services and non-EPS services not allowed”的NAS值后，不再尝试重新选网。,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,故障解决：针对这种临时方案的用户，如果只更换USIM卡不签约4G业务，根据测试，MME给终端返回#7“EPS services not allowed”的NAS值能够使终端较快地重选到2、3G网络。根据协议中定义的映射规则，HSS需要给MME返回DIAMETER_ERROR_UNKNOWN_EPS_SUBSCRIPTION(5420)with Error Diagnostic of NO_GPRS_DATA_SUBSCRIBED的错误原因值，对应到中兴HSS上，需要BOSS在用户进行更换USIM卡时，不管用户签不签约4G业务时，都要向中兴HSS发送放号的BOSS指令，如果用户不签约4G业务，则通过设置4G-APN模板为0来关闭用户的4G功能。,启示：网络侧把问题归类后，通过NAS值反馈给终端，终端针对不同的NAS值会有不同的响应行为，在定位此类问题的时候，需要抓取信令，观察S1-MME接口上附着失败或者TAU失败的原因值。,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,2，典型案例国际漫游用户漫入到广州MME下无法使用,故障现象：韩国、香港等国际漫游用户在广州中兴MME下无法附着使用4G业务，而国内用户在同一地点正常使用4G业务。故障分析：进行信令跟踪，发现国际漫游用户附着时，MME回了PDN connectivity reject，原因值为网络失败：,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,故障分析：MME失败观察报TAC的DNS解析失败：,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,SHOW DNSCACHE:APNNAME=tac-lbea.tac-hb24.tac.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org,MODULE=20;信息查询结果有效项数-操作成功2-记录数 1信息DNS服务器地址次序优选标志服务正则表达式替换-221.177.78.246100999ax-3gpp-sgw:x-s5-gtptopoff.sgw-s5.sgw30.node.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org221.177.78.246300999ax-3gpp-mme:x-s10:x-gnmmec9d.mmegi0360.mme.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org-记录数 2命令执行成功（耗时 0.094 秒）。,故障分析：MME上检查对TAC的域名解析缓存，发现只有x-s5-gtp服务，而国际漫游用户需要使用x-s8-gtp服务：,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,故障解决：在DNS上修改TAC域名解析数据，增加对X-S8-GTP的解析结果。增加完毕后，再次检查MME上收到的DNS返回结果，发现支持X-X8-GTP，再次测试，国际漫游用户使用4G业务正常。,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,3，典型案例过渡方案4G用户终端有4G信号但附着失败，驻留2，3G,故障现象：过渡方案4G用户终端有4G信号，但是附着失败，只能驻留在2、3G网络，更换位置后重新有4G标志，尝试附着仍然失败。故障分析：进行信令跟踪，发现用户在2、3G下无附着4G的请求上来，要求4G用户更换位置，能触发附着请求，查看信令发现拒绝原因值是#15 No Suitable Cells In tracking area，同时在中兴MME上抓包发现HSS返回的鉴权有错误，错误码是DIAMETER_AUTHORIZATION_REJECTED，检查HLR该用户签约数据，发现有2，3G签约，但4G被关闭（OBEPC-1），因此爱立信HSS返回DIAMETER_AUTHORIZATION_REJECTED，根据集团规范，MME会回复#15：No Suitable Cells In tracking area，导致终端不断重复4G附着，最后因失败该TA被终端记录下来作为不被允许的TA，不再尝试附着，但是更换了位置后，不同的TA下可以重新附着4G网络，但是因为HLR中停止了4G功能，附着4G网络仍然失败。故障解决：查看集团NAS值规范，针对4G被停机的情况，建议爱立信HSS返回UNKNOWN_EPS_SUBSCRIPTION，这样MME回复#7 EPS not allowed，只影响4G业务，不影响2，3G。,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,故障现象：在测试4G用户从中兴MME覆盖下切换到爱立信MME覆盖范围，发现4G用户切换失败，出现4G业务中断的情况。故障分析：经过在MME侧抓包分析，从爱立信MME覆盖范围移动到中兴MME覆盖范围内，会由原MME发起Forward Relocation Request，并NAS层加密算法选定EEA2。.0010=Used NAS Cipher:128-EEA2(0 x02)但是在其后对中兴MME发起的TAU中，中兴MME发起了到HSS的鉴权请求，并选定000.=Type of ciphering algorithm:EPS encryption algorithm 128-EEA0(ciphering not used)(0 x00)EEA0作为加密算法，并向基站发起UE CONTEXT MODIFICATION REQEUST，要求基站修改NAS层加密算法，但是被基站拒绝。究其原因，是因为爱立信基站不支持TAU过程中的UE上下文修改。故障解决：通过爱立信MME的加密算法优先级，选定EEA0作为最高优先级，使得切换过程无需修改UE上下文，规避此问题，但是最终需要爱立信基站增强该部分功能。,4，典型案例爱立信MME到中兴MME切换出现4G业务断流,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,5，典型案例韶关CSFB呼叫失败原因,故障现象：韶关5s用户可以上4G进行数据业务，但是进行CSFB呼叫失败。故障分析：经过MME以及MSC的联合调测发现，该用户在联合附着中，PS域附着成功，但CS域附着失败，初步怀疑是TA-LA映射表的MSC指向错误，核查该MSC pool中开了SGS口的MSC正确。最后在SGS口抓取信令，发现原因是MME通过SGS口发向MSC的Location update的过程中，MSC拒绝了，因为MSC上配置的mme id是 mmec92.mmegi8365.mme.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org，但MSC上配置的mme id是mmec92.mmegi0365.mme.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org，因此MSC拒绝了CS域的附着请求。故障解决：究其原因，是因为爱立信设备的一个限制，按照集团mmegi的规划，该台MME的mmegi应该是0365，但是实际由于爱立信设备的问题只能配置mmegi为8365，因此造成这个差别。在MSC上按照mme id是 mmec92.mmegi8365.mme.epc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org 后，用户拨测CSFB呼叫正常，短信发送接收正常，问题解决。,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,故障现象：阳江用IPHONE 5S在关闭4G功能的情况下附着在3G网络，正常发起业务，但是打开4G开关，出现20多秒无服务，最后附着在3G，只能通过重启终端附着上4G。故障分析：5s关闭4G网络，PDP激活到GGSN（5s关闭4G网络后，终端不上报4G能力，SGSN的UE能力识别为非4G终端，引导选用到GGSN。当5s开启4G网络，会发起combined TAU到MME，此时返回TAU reject，原因值为CC=17(network failure)；原因是MME上有PGW 选择的校验，发现SGSN回复的SGS CONTEXT RESPONSE消息中携带了GGSN的地址，包含在Private Extension部分。终端收到#17的网络故障原因值后，会重复以上TAU过程5次，都被拒绝，所以就出现了十几秒后重选回3G网络的现象。只有重启手机，才能正常返回4G。究其原因，苹果5s的关闭4G功能，不上报终端4G能力，导致网络侧没有正常引导业务到PGW上，导致互操作失败。故障解决：通过关闭SGSN的Private Extension消息体的回复，规避MME的PGW校验，使得TAU流程能在MME继续进行，最后因为创建承载失败而TAU拒绝，此时返回的NAS原因值不再是#17，因此苹果5s可以重新发起一次附着，从而返回4G网络。,6，典型案例阳江公司5s用户开启,7，典型案例排除用户原因的附着成功率低,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,故障现象：某天全省的排除用户原因的附着成功率从90%以上，下降到60%左右。故障分析：从该指标的算法看，排除用户原因的附着成功率=EPS附着成功次数/(EPS附着请求次数-非法用户的EPS附着失败次数-非法ME的EPS附着失败次数-EPS服务不允许的EPS附着失败次数-EPS和非EPS服务不允许的EPS附着失败次数)，也就是附着请求次数-#3-#6-#7-#8的错误请求（减去属于用户原因部分），但是通过厂家网管查看15分钟颗粒度性能指标发现，在某个时刻开始，#15的错误请求次数增加明显，询问发现市场部推行用户开户模板默认关闭4G功能，导致全省大量用户出现4G停机现象，2、3G正常的情况下，HSS返回DIAMETER_AUTHORIZATION_REJECTED(5003)，MME将其映射的NAS原因值为#15：No Suitable Cells In tracking area；从而影响了排除用户原因的附着成功率。故障解决：可知，上述原因是用户停机原因导致，因此对于NAS值#15的返回值，实际上包含部分用户原因的问题在里面，向集团反映该问题得知，目前的确存在这样的情况。只能通过厂家MME上的NAS值映射功能，把这种HSS错误映射到其他原因值，从而在不影响用户感知的情况下，保证指标的客观准确性。,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,常见投诉处理无4G信号,目前最常见的投诉是用户反馈4G无信号或不能使用4G业务。首先确认故障的范围，是个别用户问题、还是号段用户都有问题、还是一大片区域都存着此故障。个别用户问题的尝试解决办法：1）可以先在HSS上查询该用户的签约数据是否正常。2）通过MME/SGW/PGW/HSS信令跟踪来确定具体原因。如果MME上跟踪不到任何S1口信令，一般是由于终端或USIM卡原因造出。如果MME上跟踪到了用户信令，需要查看各接口的信令来确定具体原因，比如有可能是用户鉴权流程中失败、用户使用了非法的APN等。TIPS:信令跟踪时建议通过IMSI来跟踪用户以便跟踪较全的信令。3）如果不方便进行用户信令跟踪，可在HSS/MME上查看用户信息来进行简单判断。下图为中兴HSS查看用户EPC位置信息方法，如果能查到MME信息，说明至少用户曾经在4G网络成功附着过，现在不能使用的原因有待进一步分析，如果没有MME位置信息，说明用户可能从未在4G网络附着过。,LTE核心网常见投诉和典型案例介绍,谢 谢！,