摘要：本文主要介紹5G仿真軟件IUV-5G在NSA組網(wǎng)模式下的常見故障和解決方法。該軟件支持多種組網(wǎng)模式，主要用于模擬5G核心網(wǎng)、無線網(wǎng)和承載網(wǎng)的通信過程。本文通過深入分析常見故障、快速定位問題、實(shí)施有效解決方案，幫助用戶更好地了解和使用該軟件。同時(shí)，本文還重點(diǎn)分析了無線網(wǎng)與核心網(wǎng)常見故障的排查方法。希望通過本文的介紹，讀者可以更好地掌握IUV-5G軟件的使用技巧，提高其仿真效果和應(yīng)用效率。

關(guān)鍵詞：IUV-5G；核心網(wǎng)；無線網(wǎng)；NSA組網(wǎng)模式

一、引言

5G的出現(xiàn)推動(dòng)了智能社會的發(fā)展。隨著2019年工信部頒發(fā)5G商用牌照[1]，5G時(shí)代正式拉開序幕。在推進(jìn)5G商用進(jìn)程中，各大運(yùn)營商采用了不同的組網(wǎng)模式，其中包括NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）和SA（獨(dú)立組網(wǎng)）[2]。除了組網(wǎng)模式的不同，5G應(yīng)用還涉及三大主流應(yīng)用場景，即eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、mMTC（大規(guī)模機(jī)器類型通信）和uRLLC（超可靠低延遲通信）[3]。本文主要分析在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较拢?G全網(wǎng)虛擬仿真軟件IUV-5G針對核心網(wǎng)和無線網(wǎng)的業(yè)務(wù)排障流程。

二、IUV-5G全網(wǎng)虛擬仿真軟件

IUV-5G是一款全網(wǎng)虛擬仿真軟件，能夠模擬5G網(wǎng)絡(luò)的各種場景，為用戶提供真實(shí)的仿真環(huán)境。通過IUV-5G，用戶可以模擬和分析5G網(wǎng)絡(luò)的性能、容量、覆蓋等關(guān)鍵指標(biāo)，幫助運(yùn)營商和設(shè)備廠商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、故障排查和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。該軟件不僅具有直觀的用戶界面，還具備強(qiáng)大的模擬功能，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛥?shù)設(shè)置，從而進(jìn)行靈活的仿真和測試。此外，IUV-5G還提供了豐富的分析工具和報(bào)告功能，幫助用戶全面了解網(wǎng)絡(luò)性能。

IUV-5G全網(wǎng)建設(shè)與優(yōu)化虛擬仿真軟件依托NSA架構(gòu)和SA架構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)搭建過程分為規(guī)劃計(jì)算、站點(diǎn)選址、設(shè)備配置、數(shù)據(jù)配置、業(yè)務(wù)調(diào)試和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化六個(gè)模塊[4]，共計(jì)包含24個(gè)機(jī)房設(shè)備配置及其數(shù)據(jù)配置，其中涉及核心網(wǎng)2個(gè)（建安市核心網(wǎng)和興城市核心網(wǎng)）、無線網(wǎng)4個(gè)（建安市B站點(diǎn)、建安市C站點(diǎn)、興城市B站點(diǎn)和四水市A站點(diǎn)）及承載網(wǎng)18個(gè)（包含兩種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下省骨干機(jī)房、承載中心機(jī)房、骨干匯聚機(jī)房、區(qū)域匯聚機(jī)房等）。通過配置核心網(wǎng)、無線網(wǎng)和承載網(wǎng)的設(shè)備和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)終端的注冊、基礎(chǔ)優(yōu)化、移動(dòng)性管理和網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)用。

（一）核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

NSA架構(gòu)核心網(wǎng)采用4G核心網(wǎng)（EPC），由MME（移動(dòng)管理實(shí)體）、SGW（服務(wù)網(wǎng)關(guān)）、PGW（分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)）、HSS（歸屬用戶服務(wù)器）、SW（交換機(jī)）和ODF（光纖配線架）組成[5]。4個(gè)核心網(wǎng)元通過成對LC-LC光纖與交換機(jī)相連，交換機(jī)通過成對LC-FC光纖與ODF連接。連接過程中應(yīng)注意兩端速率的匹配。核心網(wǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

（二）無線網(wǎng)架構(gòu)

5G中NSA架構(gòu)無線網(wǎng)由4G BBU（基帶處理單元）、5G ITBBU、多個(gè)AAU（有源天線單元） 和輔助設(shè)備組成。AAU1、AAU2和AAU3通過成對LC-LC光纖與ITBBU連接，AAU4、AAU5和AAU6通過成對LC-LC光纖與BBU相連，BBU與ITBBU通過光口或網(wǎng)口連接SPN（切片分組網(wǎng)），SPN通過成對LC-FC光纖與ODF連接，從而實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)到核心網(wǎng)的承載連接。建安市無線網(wǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖見圖2。

（三） NSA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

NSA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由無線網(wǎng)與核心網(wǎng)組成，核心網(wǎng)網(wǎng)元MME通過配置eNodeB偶聯(lián)配置與路由配置，完成MME與BBU對接；網(wǎng)元SGW通過配置與eNodeB對接、路由配置完成與BBU和CUUP的連接；BBU通過SCTP配置與路由配置完成與CUCP和CUUP的連接；CUCP通過STCP配置完成與DU和CUUP對接。上述對接過程中需注意兩端端口號的呼應(yīng)。NAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖見圖3。

三、IUV-5G故障排查流程

登錄IUV-5G公網(wǎng)軟件[6]，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)調(diào)試選項(xiàng)卡下業(yè)務(wù)調(diào)試界面。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，拖?dòng)移動(dòng)終端到建安市B站點(diǎn)任意一個(gè)小區(qū)，如若軟件右下角提示聯(lián)網(wǎng)成功，說明業(yè)務(wù)驗(yàn)證通過，否則需重新進(jìn)行調(diào)試。

出現(xiàn)告警時(shí)的故障排查流程如下：

首先，排查物理故障：檢查核心網(wǎng)、無線網(wǎng)物理設(shè)備是否存在線纜兩端速率不對等、設(shè)備放置故障等問題。

其次，檢測核心網(wǎng)元：點(diǎn)擊鏈路檢測，根據(jù)NSA組網(wǎng)架構(gòu)，依次以EPC某一核心網(wǎng)元為源地址，另一核心網(wǎng)元為目的地址，測試Ping的統(tǒng)計(jì)信息是否為0%丟失[7]。檢測過程中遵循圖1所示的核心網(wǎng)架構(gòu)表連接關(guān)系。工程模式下核心網(wǎng)鏈路檢測地址測試表見表1。

再次，繼續(xù)核查數(shù)據(jù)配置：檢查無線網(wǎng)、核心網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是否完成配置。完成基礎(chǔ)配置后，完善終端信息。應(yīng)當(dāng)注意，終端信息應(yīng)與核心網(wǎng)數(shù)據(jù)保持一致。拖動(dòng)移動(dòng)終端到建安市B站點(diǎn)任意一個(gè)小區(qū)，觀察右下角聯(lián)網(wǎng)顏色。如綠色信號跳動(dòng)，則說明網(wǎng)絡(luò)暢通；如為灰色信號，則表示聯(lián)網(wǎng)失敗。

最后，處理報(bào)警信息：如若移動(dòng)終端聯(lián)網(wǎng)失敗，可進(jìn)入告警界面，觀察最后一到兩條嚴(yán)重告警信息并及時(shí)處理。故障分析表2中，只有第4條“DU小區(qū)不可用”是嚴(yán)重告警，因此，只需處理第4條告警即可。

四、排障案例解析

IUV-5G實(shí)訓(xùn)模式下，完成無線網(wǎng)和核心網(wǎng)的設(shè)備配置和數(shù)據(jù)配置之后，再完善終端信息，便可對相應(yīng)小區(qū)的業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)試。軟件用戶可以通過界面右下角的移動(dòng)終端聯(lián)網(wǎng)信號狀態(tài)，判斷數(shù)據(jù)配置是否正確。如若無法聯(lián)網(wǎng)，故障可能出現(xiàn)在無線網(wǎng)部分或核心網(wǎng)部分?？梢愿鶕?jù)告警模塊的告警級別及告警位置信息對故障進(jìn)行定位，并參考告警描述信息核查數(shù)據(jù)逐一更改。

（一）核心網(wǎng)排障解析

業(yè)務(wù)驗(yàn)證過程中，核心網(wǎng)故障描述有核心網(wǎng)信令鏈路故障、用戶鑒權(quán)失敗、無線公共參數(shù)錯(cuò)誤等，不同的故障對應(yīng)不同的網(wǎng)元設(shè)置。本文以核心網(wǎng)信令鏈路故障和用戶鑒權(quán)失敗為例進(jìn)行排障解析。核心網(wǎng)相關(guān)告警界面如表3所示。

1.核心網(wǎng)信令鏈路故障

核心網(wǎng)信令鏈路故障告警級別為“嚴(yán)重告警”，需優(yōu)先處理。告警位置信息顯示，該告警發(fā)生在建安市核心網(wǎng)機(jī)房。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，該故障原因?yàn)楹诵木W(wǎng)元的設(shè)備連線、接口地址和網(wǎng)元之間偶聯(lián)配置或?qū)优渲霉收稀?/p>

經(jīng)過數(shù)據(jù)排查，發(fā)現(xiàn)HSS與MME偶聯(lián)端口號前后不一致。HSS對接配置中本端端口號為3，對端（MME）端口號為3；MME對接配置中本端端口號為1，對端（HSS）端口號為3，MME端口號前后不一致。該故障影響MME網(wǎng)元與HSS網(wǎng)元之間的正常通信，將端口號調(diào)整一致后該故障消失。

2.用戶鑒權(quán)失敗

處理好核心網(wǎng)信令鏈路故障之后，測試發(fā)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)依然失敗。告警信息顯示，用戶鑒權(quán)失敗為“嚴(yán)重告警”，需優(yōu)先處理。故障位置為建安市核心網(wǎng)機(jī)房。該故障考慮由終端信息的KI值與HSS簽約用戶管理的KI值前后不符導(dǎo)致。前后檢查發(fā)現(xiàn)，終端信息的KI值數(shù)字與簽約用戶管理的KI值差一位，導(dǎo)致用戶身份認(rèn)證鑒權(quán)密鑰不完善。重新為終端信息的KI賦值，故障消失，聯(lián)網(wǎng)成功。

（二）無線網(wǎng)排障解析

Option3X組網(wǎng)架構(gòu)的無線部分由eNB和gNB組成。設(shè)備配置包含BBU、ITBBU和6個(gè)AAU配置[8]。無線網(wǎng)故障描述有S1-C鏈路故障、5G網(wǎng)絡(luò)不可用、 DU小區(qū)不可用、XN/F1/E1鏈路故障、無5G信號、SCG分流通道缺失等。無線網(wǎng)相關(guān)告警界面如表4所示。

1. DU小區(qū)不可用

實(shí)訓(xùn)模式下聯(lián)網(wǎng)測試失敗，觀察表4告警信息后發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重告警信息為“DU小區(qū)不可用”，位置定位為建安市B站點(diǎn)機(jī)房。該分布式單元（DU）與中央單元（CU）共同部署在ITBBU機(jī)框內(nèi)，因此可以把故障具體定位到ITBBU。排查DU小區(qū)數(shù)據(jù)配置，發(fā)現(xiàn)下行Point A頻點(diǎn)為0。Point A頻點(diǎn)數(shù)值受中心載頻、系統(tǒng)子載波間隔、中心頻點(diǎn)所在中心RB的子載波編號和NR中心頻點(diǎn)所在的RB等因素影響，根據(jù)已知數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出下行Point A的值為626724，按該數(shù)值修改后，告警信息消失，表示該故障得以解決。

2.S1-C鏈路故障

完成上述故障修改后，聯(lián)網(wǎng)依然失敗，觀察表4嚴(yán)重告警信息為“S1-C鏈路故障”，位置定位為建安市B站點(diǎn)機(jī)房bbu。該故障形成原因可考慮以下幾個(gè)方面：實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较翸ME與eNodeB的偶聯(lián)配置、MME側(cè)靜態(tài)路由配置、一個(gè)核心網(wǎng)下可以建立多個(gè)基站[9]，其他站點(diǎn)沒有配置等。核查后發(fā)現(xiàn)，在BBU中未配置到MME的雙向路由，導(dǎo)致無線網(wǎng)與核心網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中斷，補(bǔ)充路由信息后，建安B站點(diǎn)移動(dòng)終端聯(lián)網(wǎng)成功。五、 結(jié)束語隨著5G技術(shù)的迅猛發(fā)展，IUV-5G全網(wǎng)仿真軟件在實(shí)踐學(xué)習(xí)中展現(xiàn)出其優(yōu)越性。本文簡要介紹了IUV-5G全網(wǎng)仿真軟件，介紹了軟件的具體排障流程，并在此基礎(chǔ)上分析了無線網(wǎng)和核心網(wǎng)的典型故障。本次排障分析是在實(shí)訓(xùn)模式下基于NSA組網(wǎng)架構(gòu)完成。隨著5G的不斷發(fā)展，SA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)會占據(jù)更加重要的部署地位[10]，其數(shù)據(jù)配置與排障分析也會更加多元化。為了應(yīng)對豐富多樣的應(yīng)用環(huán)境，SA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的多場景仿真部署分析是未來研究學(xué)習(xí)的主流方向。

作者單位：劉桂潔 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院

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