5G优化案例5G移动性站间切换异常分析总结.docx
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5G优化案例5G移动性站间切换异常分析总结
5G网络移动性站间切换异常分析总结
XX无线维护中心
XX年XX月
5G网络移动性站间切换异常分析总结
XX
【摘要】5GNR架构演进分为：
NSA（非独立组网）和SA（独立组网）。
非独立组网4G基站（eNB）和5G基站（gNB）共用4G核心网（EPC），eNB为主站，gNB为从站，控制面信令走4G通道至EPC。
运营商利用现有4G网络基础设施快速部署5G，抢占覆盖和热点。
切换（Handover）是移动通信系统的一个非常重要的功能。
作为无线链路控制的一种手段，切换能够使用户在穿越不同的小区时保持连续的通话。
切换成功率是指所有原因引起的切换成功次数与所有原因引起的切换请求次数的比值。
切换主要的目的是保障通话的连续，提高通话质量，减小网内越区干扰，为UE用户提供更好的服务。
【关键字】5GNSA切换
一、5G移动性概述
移动通信从4G发展到5G，网络架构以及所承载的业务种类都发生了很大的变化，因此，5G网络的移动性管理既要适应网络架构的变化，同时还要满足业务多样性。
1.1移动性管理的控制网元/NF
在5G服务化网络架构中，接入和移动性管理功能由AMF来完成；而在4G网络中，该功能则由MME来实现。
4/5G网络架构如下图：
5G网络为了保证用户的业务体验，系统架构做了固移融合，允许AMF同时为3GPP和非
3GPP接入网提供服务。
在4G网络下，当终端通过非授信的Non-3GPP网络接入核心网时是通过ePDG网元直接连到网关，不通过MME进行接入和移动性管理。
但是当5GUE使用的3GPP和Non-3GPP接入网属于同一个网络（PLMN）时，可由同一个AMF为UE做移动性管理服务，实现UE移动性的无缝衔接。
为实现固移融合，提升用户体验，5G网络在3GPP和非3GPP接入网下为UE分配和使用相同的临时身份标识，并引入新的UE连接管理状态，灵活定义服务请求流程。
1.2UE状态
网络对UE的移动性管理会根据用户状态使用不同方式。
4G网络中用户状态分为用户移动管理状态（EMM）和用户连接管理状态（ECM），在5G网络中相应对的用户状态分为注册管理状态（RM）和连接管理状态（CM）。
4G，5G中两种管理状态间的差异如下图所示：
5G连接管理状态中新增的一个RRCInactive状态，便于网络能在需要传输数据时快速恢复链接，同时兼顾终端省电的需求。
在这种状态下，RAN与核心网侧依然是连接态，UE和RAN间的信令是释放掉的，如下图所示。
1.3移动性管理的流程
在移动通信系统中，用户终端或者移动设备总是处于不断的移动状态，核心网络需要根据用户的业务进行情况来转换UE的状态，并保证在UE移动的时候，能够获取UE位置信息、保证数据传输的连续性，这些都需要通过移动性管理流程来实现。
移动性管理流程对比:
5G流程
4G流程
流程作用
注册
初始化注册
附着
UE成功接入网络
移动注册更新
TAU
网络更新UE的TA及相关参数
周期性注册更新
周期性TAU
UE完成周期性位置更新
ANRelease
S1-Release
UE进入空闲态
服务请求
服务请求
UE进入连接态
切换
切换
连接态UE成功切换到新小区
去注册
分离
网络中UE位置信息被删除
1.4移动性限制
网络的移动性管理既要保证UE可达和数据传输连续，又要防止UE接入某些受限区域或者请求不该使用的服务。
移动性限制就是指UE的接入访问受限、移动受限等，移动限制只是对3GPP接入来说的，Non-3GPP没有这个说法。
4G中移动性限制通过一些可选特性实现，5G协议中则明确定义了移动性限制有RAT限制、禁止区、服务区限制、核心网类型限制四种：
ForbiddenArea：
在该区域禁止UE的接入，UE不能发任何消息给网络。
RATRestriction：
定义UE不能接入的RAT类型。
ServiceAreaRestriction：
分为AllowedArea和NonAllowedArea。
UE在AllowedArea可正常接入网络，在NonAllowedArea可以发起周期性更新、注册请求，但不能发起SR和任何会话相关信令。
一个服务区域限制会包含一个或多个完整的TrackingAreas。
1.5移动性管理举例
我们日常使用手机的过程中，网络对终端进行移动性管理所涉及到的主要流程如下图所示：
二、问题描述
随着5G非独立组网试验网开始建立，台州电信安装2个5G试验站点，进行站间切换测试验证时发现UE一直上报PCI=1的测量报告，197没有向PCI=1的邻小区发起切换。
三、分析过程
3.1测试log分析
分析UE侧log，在NR释放辅站前LTE首先进行了一次站间切换，然后试图添加NR辅站，具体步骤如下：
1、UE触发A3测量事件；
2、LTE基站判决后，执行同频站间切换；
3、由于NSA组网19A版本暂不支持带辅站站间切换，所以先将NR辅站释放；
4、LTE切换完成后，下发B1测量配置，CPE上报B1测量报告；
5、LTE主站根据B1测量报告，执行辅站添加流程，向NR发起辅站添加请求，2秒后返回NR辅站切换失败。
因此，可以初步判断定位问题发生在添加NR辅站流程。
根据协议规定NR站间切换流程如下图所示：
1、MeNB向UE下发A3测量控制
2、UE向MeNB上报A3测量报告，上报更强NR邻区
3、MeNB将测量信息转发给S-SgNB
4、S-SgNB向MeNB发起NR变更请求
5、MeNB向T-SgNB发起NR添加请求
6、T-SgNB向MeNB回复NR添加确认
7、MeNB向UE重新配置NR
8、UE向MeNB回复配置完成
9、MeNB向S-SgNB回复NR变更确认
10、MeNB向T-SgNB回复配置完成
11、S-SgNB向MeNB转发SN（仅在RLC模式是AM场景下）
12、MeNB向T-SgNB转发SN（仅在RLC模式是AM场景下）
13、MeNB向核心网发送承载变更指示
14、核心网向MeNB回复承载变更确认
15、MeNB向S-SgNB发起上下文释放请求
16、UE向T-SgNB发起随机接入
3.2测试终端版本核查
现场测试使用终端为HUAWEI5GCPE1.0-LF7880，版本为V100R002C00SPC120T，具体测试如下图：
查阅资料发现CPE120T版本终端不支持站间切换，需要把软件版本升级至160T，升级后终端版本如下图所示：
3.3邻区关系核查
1、核查LTE基站是否添加NR外部小区（LSTNREXTERNALCELL）。
2、核查LTE和NR小区邻区关系（LSTNRNRELATIONSHIP）。
3、核查NR小区间是否存在邻区关系（LSTNRCELLRELATION）。
核查发现NR小区间存在邻区关系，LTE和NR小区只添加本站NR小区，未添加邻站NR；
LTE添加邻站NR小区邻区，对问题区域进行验证测试。
LTE小区添加邻站NR小区邻区，现场验证依然存在添加NR小区失败，说明在其他地方依然存在问题，需要进一步分析。
3.4X2链路核查
添加邻区之后依然无法切换，怀疑X2链路是否也是跟LTE加NR邻区一样只加了本站，检查发现X2链路配置正常，全部X2链路之间都互相配置了。
唯独只有NR基站之间未配置X2链路，所以加上NR基站间的X2链路。
添加NR之间X2链路发现依然无法切换，仔细研究NR切换信令流程发现NR小区之间的切换信令都是经过LTE小区进行转发来完成的，NR小区之间并不直接通信，所以在NR小区之间建立X2链路并不能保证正常切换。
3.5信令跟踪排查
由于前期分析测试数据无法找到最终原因，安排进行现场测试，同时进行后台信令跟踪，观察各接口之间的信令流转情况。
1、CPE在驻留在LTE-943142/NR-943320（PCI195）
2、CPE测量到NR-944029（PCI1）小区的信号满足NR的A3条件上报MRDC消息，触发NR切换
3、LTE-943142转发MR消息给NR-943320
4、NR-943320发送SGNB-change-required消息给LTE-943142，告知NR载波切换到NR-944029（PCI1）
5、LTE-943142回复SGNB-change-Refuse携带原因
“transport-resource-unavailable（272）”，NR切换触发失败
6、LTE-943142回复SGNB-change-Refuse携带原因
“transport-resource-unavailable（272）”，该原因值表示两站之间的传输资源不可用，说明在LTE-943142与NR–944029（PCI1）之间链路不通，而这两个小区之间的通信是借助的X2链路进行，所以怀疑最终原因应该是在这两个站之间的X2链路上。
问题信令如下图所示：
但是前期又确认过LTE-943142和NR–944029（PCI1）之间都互相配置了X2链路，结论有些相冲。
为确保传输是否能通，我们对两站之间进行PING测试，发现确实不通。
核实X2链路实时状态，发现LTE站点和邻站5G（943320）X2链路存在异常。
查询现在5G站点IP地址分布情况如下图：
核查椒江枢纽楼5G路由表发现，5G椒江测试站IP：
7.141.235.2地址段未被发布，导致5G站点和邻站LTE链路不通。
四、解决措施
在5G站点路由表中发布一天0.0.0.0/0的缺省路由信息，使其和LTE小区建立通信。
（实际可以发布7.141.226.0/24的路由信息，只建立和该网段的LTE建立通信，后期添加其他网段的LTE小区需要重新添加路由信息）
在椒江5G测试站LTE基站进行对椒江枢纽楼5G基站地址进行PING包测试，全部为通。
进行问题区域DT验证，UE在LTE发生切换后，能正常重新添加NR辅小区。
在LTE小区未发生切换时，NR小区能正常切换。
五、经验总结
1、5G试验网NSA组网站间切换需要CPE终端版本升级至160T；
2、NSA组网时LTE小区需配置与周围存在切换关系的5G站点锚点关系，并添加LTE和NR的邻区关系，促使LTE信号未切换时，5G小区可以平滑切换。
3、5G新建站点建议发布一条0.0.0.0/0的缺省路由，保持和周围站点的数据交互。
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