TAU失败导致UE无法正常使用4G网络.docx
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TAU失败导致UE无法正常使用4G网络
TAU失败导致UE无法正常使用4G网络
TAU失败导致UE无法正常使用4G网络
1问题现象
用户为CSFB手机，在1月6日18点左右由4G网络掉至3G网络，并且在一天内跨越多个位置区，经过22小时的时间内一直无法回到4G网络，直到1月7日16点左右进行重新开关机后才回到4G网络。
2信令分析
2.1S1-MME信令
通过信令跟踪平台S1-MME信令分析，发现用户在2016-1-617:
51:
34进行了一次CSFB业务，并在完成业务后返回4G网络发起连续5次TAU，之后就没有4G侧信令，直至2016-1-716:
10:
06间隔22小时后重新在4G网络发起Attach，并在4G网络正常驻留。
正常短信流程，UE在回应CP-ACK后返回空闲态
系统最后在定时器超时后下发clearcommand命令，命令中所携带的原因值为Radiointerfacefailure，相当于系统判断由于得不到UE回应而导致的一次异常释放。
3问题分析
3.1失败原因值分析
通过3GPPTS24.301协议分析原因码22的解释如下，该问题主要由MME问题导致。
协议描述：
Cause#22–Congestion
ThisEMMcauseissenttotheUEbecauseofcongestioninthenetwork（e.g.nochannel,facilitybusy/congestedetc.）
3.2失败处理流程分析
发生该问题后的处理策略，协议描述如下，一共尝试5次TAU请求，每次间隔为T3411（10s），当达到5次后，根据终端类型是CS/PSmode1还是CS/PSmode2进行不同的流程。
如果终端是是CS/PSmode1，并且不支持IMSvoice，终端将选至2G/3G网络，并关闭4G网络功能，保证语音业务。
如果终端是CS/PSmode2，终端等待T3402（12min），然后重新发起联合TA/LA更新。
协议描述：
CombinedtrackingareaupdatingsuccessfulforEPSservicesonly
#22（Congestion）
TheUEshallstoptimerT3430ifstillrunning.Thetrackingareaupdatingattemptcountershallbeincremented,unlessitwasalreadysetto5.
Ifthetrackingareaupdatingattemptcounterislessthan5:
-theUEshallstarttimerT3411,shallsettheEPSupdatestatustoEU1UPDATEDandshallenterstateEMM-REGISTERED.ATTEMPTING-TO-UPDATE-MM.WhentimerT3411expiresthecombinedtrackingareaupdatingprocedureindicating"combinedTA/LAupdatingwithIMSIattach"istriggeredagain.
Ifthetrackingareaupdatingattemptcounterisequalto5:
-aUEoperatinginCS/PSmode2ofoperationshallstarttimerT3402,shallsettheEPSupdatestatustoEU1UPDATEDandshallenterstateEMM-REGISTERED.ATTEMPTING-TO-UPDATE-MM.WhentimerT3402expiresthecombinedtrackingareaupdatingprocedureindicating"combinedTA/LAupdatingwithIMSIattach"istriggeredagain;
-aUEoperatinginCS/PSmode1ofoperationwith"IMSvoicenotavailable"shallattempttoselectGERANorUTRANradioaccesstechnologyandproceedwithappropriateMMorGMMspecificprocedures.TheUEshalldisabletheE-UTRAcapability（seesubclause 4.5）.IftheUEisintheEMM-CONNECTEDmode,theUEshalllocallyreleasetheestablishedNASsignallingconnectionandentertheEMM-IDLEmodebeforeselectingGERANorUTRANradioaccesstechnology.
TIMERNUM.
TIMERVALUE
STATE
CAUSEOFSTART
NORMALSTOP
ON
EXPIRY
T3411
10s
EMM-DEREGISTERED.ATTEMPTING-TO-ATTACH
EMM-REGISTERED.ATTEMPTING-TO-UPDATE
Atattachfailureduetolowerlayerfailure,T3410timeoutorattachrejectedwithotherEMMcausevaluesthanthosetreatedinsubclause 5.5.1.2.5.
Attrackingareaupdatingfailureduetolowerlayerfailure,T3430timeoutorTAUrejectedwithotherEMMcausevaluesthanthosetreatedinsubclause 5.5.3.2.5.
ATTACHREQUESTsent
TRACKINGAREAUPDATEREQUESTsent
RetransmissionoftheATTACHREQUESTorTRACKINGAREAUPDATEREQUEST
T3430
15s
EMM-TRACKING-AREA-UPDATING-INITIATED
TRACKINGAREAUPDATEREQUESTsent
TRACKINGAREAUPDATEACCEPTreceived
TRACKINGAREAUPDATEREJECTreceived
StartT3411orT3402asdescribedinsubclause 5.5.3.2.6
T3402
Default12min.
NOTE 1
EMM-DEREGISTERED
EMM-REGISTERED
Atattachfailureandtheattemptcounterisequalto5.
Attrackingareaupdatingfailureandtheattemptcounterisequalto5.
ATTACHREQUESTsent
TRACKINGAREAUPDATEREQUESTsent
InitiationoftheattachprocedureorTAUprocedure
3.3终端模式分析
协议中关于终端模式的描述如下，目前UE的工作模式主要有4种：
PSmode1、PSmode2、CS/PSmode1、CS/PSmode2，CSfallback终端工作在CS/PSmode1、CS/PSmode2，其主要区别在于CS/PSmode1是语音优先（voicecentric）、CS/PSmode2是数据优先（datacentric）。
根据协议，voicecentric的终端，必须支持voice功能，如果注册到的LTE网络不支持CSFB，以及IMS等语音业务，那么终端应该关闭LTE的功能，重选回落2G/3G网络，用以保证语音业务使用。
如果LTE网络支持CSFB/IMS语音业务，那么可以继续停留在LTE网络上。
datacentric的终端，如果注册到的LTE网络，既不支持CSFB，也不支持IMS业务，可以继续驻留在LTE网络。
协议描述：
AUEattachedforEPSservicesshalloperateinoneofthefollowingoperationmodes:
-PSmode1ofoperation:
theUEregistersonlytoEPSservices,andUE'susagesettingis"voicecentric";
-PSmode2ofoperation:
theUEregistersonlytoEPSservices,andUE'susagesettingis"datacentric"ortheUEhasnoCSvoicecapability;
-CS/PSmode1ofoperation:
theUEregisterstobothEPSandnon-EPSservices,andUE'susagesettingis"voicecentric";and
-CS/PSmode2ofoperation:
theUEregisterstobothEPSandnon-EPSservices,andUE'susagesettingis"datacentric"ortheUEhasnoCSvoicecapability.
AUEconfiguredtouseCSfallback,shalloperateinCS/PSmode1orCS/PSmode2.SuchUEmayalsobeconfiguredtouseIMS,inwhichcasethevoicedomainpreferenceasdefinedin3GPP TS 24.167 [13B]shallbeusedfortheselectionofthedomainfororiginatingvoicecommunicationservices.
AUEconfiguredtouseSMSoverSGs,butnotconfiguredtouseCSfallback,shalloperateinCS/PSmode1orCS/PSmode2.
ThebehaviouroftheUEinCS/PSmode1ofoperation,uponfailuretoaccesstheCSdomain,willdependontheavailabilityofvoiceoverIMS.Inthepresentdocument,"IMSvoicenotavailable"referstooneofthefollowingconditions:
-theUEisnotconfiguredtouseIMS;
-theUEisnotconfiguredtouseIMSvoice,i.e.whenthevoicedomainpreference,asdefinedin3GPP TS 24.167 [13B],indicatesthatvoicecommunicationservicesareallowedtobeinvokedonlyovertheCSdomain;
-theUEisconfiguredtouseIMSvoice,butthenetworkindicatesintheATTACHACCEPTmessageortheTRACKINGAREAUPDATEACCEPTmessagethatIMSvoiceoverPSsessionsarenotsupported;or
-theUEisconfiguredtouseIMSvoice,thenetworkindicatesintheATTACHACCEPTmessageortheTRACKINGAREAUPDATEACCEPTmessagethatIMSvoiceoverPSsessionsaresupported,butregistrationtoIMShasfailed.
当终端发起attach附着请求，或者TAU更新求时，会携带ue_usage_setting参数，说明终端是语音优先（voicecentric）还是是数据优先（datacentric）。
通过信令跟踪平台，用户的终端为voicecentric，即CS/PSmode1，且仅支持CSVoiceonly，不支持IMSvoice。
根据协议描述，当发生cause#22的联合位置更新失败时，终端将选至2G/3G网络，并关闭4G网络功能。
3.4返回4G网络方式
根据协议描述，当终端关闭4G网络后，只能通过模式改变、开关机、PLMN选网才可以恢复4G功能；因此用户长时间无法从2G/3G返回4G网络，只能通过开关机或飞行模式才能解决。
Disablingandre-enablingofUE'sE-UTRAcapability
WhentheUEsupportingtheA/Gband/orIumodetogetherwiththeS1modeneedstostayinA/GborIumode,inordertopreventunwantedhandoverorcellreselectionfromUTRAN/GERANtoE-UTRAN,theUEshalldisabletheE-UTRAcapability.
-TheUEshallnotsettheE-UTRAsupportbitsoftheMSRadioAccesscapabilityIE（see3GPP TS 24.008 [13],subclause 10.5.5.12a）,theE-UTRAsupportbitsofMobileStationClassmark3IE（see3GPP TS 24.008 [13],subclause 10.5.1.7）andtheISRsupportbitoftheMSnetworkcapabilityIE（see3GPP TS 24.008 [13],subclause 10.5.5.12）intheATTACHREQUESTmessageandtheROUTINGAREAUPDATEREQUESTmessageafteritselectsGERANorUTRAN;and
-theUENASlayershallindicatetheaccessstratumlayer（s）ofdisablingoftheE-UTRAcapability.
TheUEshallenabletheE-UTRAcapabilityagaininthefollowingcases:
-theUEmodeofoperationchangesfromCS/PSmode1ofoperationtoCS/PSmode2ofoperation;
-theUEmodeofoperationchangesfromPSmode1ofoperationtoPSmode2ofoperation;
-theUEpowersoffandpowersonagain;or
-forthePLMNselectionpurpose.
4问题小结
通过上述的分析可以看出，此次UE从4G异常脱网的情况为用户在2G侧挂机的同时有多条短信业务发生，由于流程冲突，导致联合位置更新失败，由于UE为语音优先模式，按照协议规定，UE在5次联合位置更新失败后自动关闭4G功能，最终使UE脱离4G网络，并只能通过开关机或重选选网的方式恢复。
5现网情况分析
5.1联合TAU失败现状
受限于平台一次只能导出10万行数据的限制，只能对1个小时内出现的联合TAU失败进行分析，目前主要失败的原因有三种：
已分析的原因值#22的TAU失败占整体的69%，#17的占23%，#12的占8%
5.2#22原因值TAU失败影响分析
对1月15日全网用户数据进行分析：
一天内发生联合位置更新失败且原因值为22的次数约为：
56万次，涉及26.2万个用户，其中符合上述分析情况（连续5次失败且间隔10s）的用户为：
6332个，占全网566万个CSFB用户的0.11%，这些用户根据终端类型的不同，对用户及网络的影响也不同：
Ø数据优先：
等待T3402（12min），然后重新发起联合TA/LA更新，在等待时长内用户可能无法被寻呼（待确认），直至重新TAU成功；对应影响的网络指标为寻呼成功率
Ø语音优先：
终端将选至2G/3G网络，并关闭4G网络功能，直至手机进行开关机或重新选网操作（在已经分析的部分用户中，目前发现最长脱离4G网络的用户已超过5天）；对应影响的网络指标为4G驻留比
5.3后续问题及解决方案
目前NSN已推出一个针对MSS中AIF程序块（AIF_SSMX18.27-0）的补丁，此补丁是针对前期在国外发现的一种案例：
UE掉话后，在等待呼叫重建超时（北京未开呼叫重建）期间拒绝联合位置更新情况，而这个补丁的作用是无论什么情况，只要MSS还没释放A接口资源，而此时收到UE的联合位置更新请求，那么MSS将立即释放A接口资源并及时处理联合位置更新请求，刚好也适应于解决本次发生的这种案例，这样就可以避免由于连续位置更新失败导致UE脱离4G网络，。
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