［謝鯤］

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LTE-FDD UE聯(lián)合附著信令過程的MME側(cè)分析及探討

［謝鯤］

摘要

UE聯(lián)合附著過程是LTE技術(shù)中的重要內(nèi)容，是進(jìn)行正常通信的必不可少的環(huán)節(jié)。分析了UE附著成功的流程，重點(diǎn)在于UE附著時(shí),對(duì)MME與MSC之間消息交互的分析，并提出了MME與MSC之間消息交互可能存在的異常情況。

關(guān)鍵詞：LTE 附著 MME

謝鯤

工程師，大學(xué)本科，畢業(yè)于重慶大學(xué)，現(xiàn)任職中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司陜西省分公司運(yùn)維部網(wǎng)優(yōu)中心，主要從事移動(dòng)核心網(wǎng)優(yōu)化工作。

1 引言

2015年2月中國(guó)聯(lián)通，電信正式獲得FDD LTE牌照，開始大力建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，隨著網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和用戶數(shù)量的增長(zhǎng)，LTE網(wǎng)絡(luò)用戶附著失敗的問題開始增多，網(wǎng)絡(luò)附著失敗導(dǎo)致用戶無(wú)法使用LTE網(wǎng)絡(luò)，影響用戶的使用感受，無(wú)法體現(xiàn)FDD LTE高速率，低延遲的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)?；诖耍瑥幕镜母街帕盍鞒倘胧?，結(jié)合LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行初期維護(hù)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，對(duì)EPC側(cè)可能導(dǎo)致失敗的原因進(jìn)行了討論和總結(jié)，并提出了一些建設(shè)規(guī)劃需要注意的問題。

2 聯(lián)合附著具體過程分析

由于目前LTE網(wǎng)只提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，當(dāng)LTE終端在LTE網(wǎng)絡(luò)中要進(jìn)行主被叫語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，需要回落到3G/2G網(wǎng)絡(luò)的CS域。如果直接回落3G/2G網(wǎng)絡(luò)的CS域，就要發(fā)起普通位置更新，則MSC/VLR就要與HLR進(jìn)行消息交互，取得鑒權(quán)數(shù)據(jù)和用戶相關(guān)的簽約數(shù)據(jù)。時(shí)延會(huì)較長(zhǎng)，因此引入聯(lián)合附著流程，即UE在LTE網(wǎng)絡(luò)附著時(shí)，就同時(shí)完成在3G/2G網(wǎng)絡(luò)的CS域附著流程，縮短UE回落的時(shí)延。因此LTE UE開機(jī)過程其實(shí)就是在LTE/EPS網(wǎng)絡(luò)和3G/2G網(wǎng)絡(luò)的CS域的同時(shí)注冊(cè)過程，我們也可以叫它聯(lián)合附著。 聯(lián)合附著后，就可以完成以下主要業(yè)務(wù)：①CSFB；②SMS ove SGs。

2.1 LTE UE開機(jī)附著概述

根據(jù)3GPP協(xié)議，UE初始開機(jī)附著LTE網(wǎng)絡(luò)的流程如圖1所示。

圖1 LTEUE開機(jī)流程

①PLMN搜索(小區(qū)搜索):當(dāng)UE開機(jī)后,它的首要任務(wù)就是找到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)并和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)取得聯(lián)系,實(shí)質(zhì)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)到UE的下行同步過程；

②系統(tǒng)消息接收：對(duì)層2、層3進(jìn)行數(shù)據(jù)配置，才能繼續(xù)后續(xù)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入和網(wǎng)絡(luò)駐留的流程。

③隨機(jī)接入：解決不同UE間的競(jìng)爭(zhēng)，取得無(wú)線上行同步。

④Attach：建立UE與LTE網(wǎng)絡(luò)之間的移動(dòng)性上下文，建立UE和PDN GW之間的缺省承載，通過LTE ATTACH流程，UE還可以獲取到LTE網(wǎng)絡(luò)分配的IP地址。我們主要分析UE在LTE網(wǎng)絡(luò)附著也就是Attach過程中，MME與MSC SERVER之間信令消息的交互過程。

2.2 LTE UE開機(jī)附著核心網(wǎng)側(cè)正常流程

LTE UE開機(jī)附著LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于目前LTE網(wǎng)絡(luò)只承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，語(yǔ)音業(yè)務(wù)還要回落到WCDMA網(wǎng)絡(luò)或GSM網(wǎng)CS域進(jìn)行，因此LTE UE開機(jī)附著LTE網(wǎng)絡(luò)其實(shí)就是一個(gè)在LTE網(wǎng)和3G/2G的CS域同時(shí)附著的過程，其聯(lián)合附著消息流程見圖2。

（1）步驟1：LTEUE通過eNodeb給MME發(fā)送的附著請(qǐng)求Attach消息 , 其中參數(shù)Attach Type指示UE請(qǐng)求的是一個(gè)EPS與IMSI聯(lián)合的附著過程，見圖3，并通知網(wǎng)絡(luò)UE具有并配置CS Fallback/SMS over SGs能力。

圖2 LTEUE正常附著核心網(wǎng)流程

圖3 聯(lián)合附著標(biāo)識(shí)

（2）步驟2：可以參考3GPP TS23.401中的step3 到step16；

（3）步驟3：MME在收到用戶的聯(lián)合附著請(qǐng)求后，會(huì)進(jìn)行EPS附著，同時(shí)通過已經(jīng)配置好的TA－LA,LAMSC的映射關(guān)系，推導(dǎo)出用戶所在LTE網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的3G/2G的相關(guān)CS域的VLR信息；

（4）步驟4：MME發(fā)送SGsAP-LOCATIONUPDATE-REQUEST消息給VLR，消息中帶有的Epslocation-update-type信元指示為IMSI附著，還包括新的LAI、IMSI、MME name和Location Update Type等參數(shù)，其中MME name是MME的域名,見圖4。

圖4 MME域名

（5）步驟5：VLR收到位置更新請(qǐng)求以后，根據(jù)LTE UE歸屬信息和位置信息發(fā)起到HSS位置更新流程，會(huì)將該LTE UE標(biāo)記為已經(jīng)進(jìn)行LTE/EPS附著了，并保存LTE UE在MME的IP地址等相關(guān)信息，這樣，VLR中就創(chuàng)建了用戶的登記VLR與MME間的 SGs關(guān)聯(lián)；

（6）步驟6：隨后，MSC/VLR會(huì)進(jìn)行CS域位置更新流程；

（7）步驟7：CS域位置更新完成后VLR返回SGsAP-LOCATION-UPDATE-ACCEPT消息給MME，如果VLR支持TMSI重分配，消息中除了參數(shù)LAI，還有TMSI，如果不支持，消息中就帶參數(shù)LAI和IMSI，從而在MME中建立SGs關(guān)聯(lián)；

（8）步驟8：最后，MME把VLR給用戶分配的TMSI以及LAI等信息包含在附著請(qǐng)求Attach Accept接受消息中發(fā)送給UE，其中 TMSI參數(shù)會(huì)觸發(fā)UE執(zhí)行TMSI重分配流程。當(dāng)MME收到UE的Attach complete消息后，MME發(fā)送SGsAP-TMSI-REALLOCATION-COMPLETE消息給VLR，指示TMSI重分配完成。此時(shí)就表明用戶的聯(lián)合附著已經(jīng)成功了。

3 聯(lián)合附著失敗情況分析

在LTE UE開機(jī)附著的核心網(wǎng)側(cè)流程中，本文提出了以下幾種可能會(huì)導(dǎo)致附著失敗的情況。如圖5就是幾種可能會(huì)在核心網(wǎng)側(cè)拒絕情況的流程圖。

圖5 核心網(wǎng)拒絕

（1）MME、MSC未開啟CSFB功能

MME、MSC任何一個(gè)網(wǎng)元未打開CSFB功能，在該MME、MSC上的用戶均會(huì)出現(xiàn)聯(lián)合附著失敗的情況，問題較明顯，影響用戶范圍也較大；

（2）MME上 SGS接口數(shù)據(jù)配置錯(cuò)誤

由于MME上對(duì)接MSC的SGS接口數(shù)據(jù)配置錯(cuò)誤，如：VLR號(hào)配置錯(cuò)誤、SGS鏈路配置參數(shù)錯(cuò)誤（IP地址類型、IP地址、SCTP端口號(hào)）等造成CSFB聯(lián)合注冊(cè)失敗。

通常情況下，該失敗情況會(huì)在有新MME或新MSC割接入網(wǎng)時(shí)出現(xiàn)，并且問題出現(xiàn)時(shí)其負(fù)責(zé)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域有共同特性，即與eNodeB對(duì)接的MME相同且問題區(qū)域?qū)?yīng)的LAI相同等。出現(xiàn)問題網(wǎng)絡(luò)范圍一般較大。

（3）MSC上SGS接口數(shù)據(jù)配置錯(cuò)誤

由于MSC上對(duì)接MME的SGS接口數(shù)據(jù)配置錯(cuò)誤，如：MME號(hào)配置錯(cuò)誤、對(duì)接協(xié)議類型配置錯(cuò)誤等造成CSFB失敗。

通常情況下，該失敗情況會(huì)在有新MME或新MSC割接入網(wǎng)時(shí)出現(xiàn)，并且問題出現(xiàn)時(shí)其負(fù)責(zé)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域有共同特性，即與eNodeB對(duì)接的MME相同且問題區(qū)域?qū)?yīng)的LAI相同等。出現(xiàn)問題網(wǎng)絡(luò)范圍一般較大。

（4）MME上配置對(duì)應(yīng)的LA錯(cuò)誤

用戶聯(lián)合附著時(shí)，MME 上配置了相關(guān)TA（LTE Tracking Area ）與LA（2G/3G Location Area ）的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)UE附著的TA，映射出TA對(duì)應(yīng)的LA，再關(guān)聯(lián)到LA 對(duì)應(yīng)的MSC 上。MME配置TA映射的LA的數(shù)據(jù)，并在聯(lián)合附著時(shí)發(fā)給MSC/VLR，MSC/VLR一般都檢查SGs接口上報(bào)LA的有效性，當(dāng)MSC/VLR沒有配置該LA時(shí), MSC /VLR直接拒絕用戶在SGs接口的位置請(qǐng)求，導(dǎo)致聯(lián)合附著失敗。

（5） HSS下發(fā)原因代碼導(dǎo)致用戶聯(lián)合附著注冊(cè)失?。?/p>

用戶收到的Attach Reject消息里攜帶了#3（illegal UE）或#6（illegal ME）等原因值，都會(huì)導(dǎo)致聯(lián)合附著失敗。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的開機(jī)聯(lián)合附著這一重要過程，對(duì)MME與MSC信令交互流程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，主要分析了聯(lián)合附著過程中的正常情況和異常情況，隨著LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步完善，業(yè)務(wù)承載的變化，以及用戶行為的變化，如何提高LTE用戶開機(jī)附著成功率仍需繼續(xù)跟進(jìn)研究。

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DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2016.02.008 10.3969/j.issn.1006-6403.2016.02.004

收稿日期：（2015-12-23）