基于S1接口切换失败分析.docx

1、基于S1接口切换失败分析基于S1接口切换失败分析2014-09-25一、概述 广州LTE网络的S1切换性能从9月18日开始， 出现HO Prepare Fail “切换出准备失败_目前侧准备失败”次数增加明显，总体切换成功率从98.9%恶化到98.5%左右。失败切换的邻区关系，在小区和TAC维度存在聚类。二、S1-Based Handover信令流程LTE网络S1接口的切换流程：源eNodeB决定进行基于S1的切换。S1切换的原因可能是源eNodeB和目标eNodeB之间不存在X2连接，或者源eNodeB根据其他情况作出的判断。源eNodeB向源MME发送Handover Required消息

2、，其中Handover Type在此时是intra-LTE，TargetID包含Target Cell ID和Target TAI两部分，源MME可以根据目标 TAI来选定合适的目标MME。Direct Forwarding Path Avaliability用来指示在源和eNodeB之间是否存在存在直接转发的路径还是需要进行Indirect Tunnel Forwarding。源MME选定合适的目标MME，通过S10接口发送Forward Relocation Request消息给目标MME。目标MME选定相应的目标SGW，发送Create Session Request消息给目标SGW，消

3、息中包含每个承载的上下文。目标SGW为数据承载分配上行GTPU的地址和TEID值，返回Create Session Response消息给源MME。目标MME发送Handover Request消息给目标eNodeB，其中包括要建立的EPS承载的列表等内容，每个EPS承载的信息包括SGW的地址，上行GTPU的在SGW侧的TEID值，EPS 承载的QoS等。目标eNodeB收到上述消息后会建立UE上下文，包括承载的信息，安全上下文等。目标eNodeB 也回送Handover Request Ack消息给目标MME，其中包含EPS承载建立结果的信息。对于每个成功建立的EPS承载，其信息包括下行数据

4、在目标eNodeB侧的GTPU的TEID值。目标MME发送 Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request消息给目标SGW，将上述数据转发通道的TEID值通知目标SGW，转发通道的从目标SGW到目标eNodeB的部分可以建立。目标MME发送Forward Relocation Response消息给源MME，将EPS Bearers Setup Result 通知源MME。在Indirect Tunnel的情况下，转发通道在目标SGW侧的地址和TEID值也会在此消息中通知源MME。在Indirect Tunnel的情况下，源MME发送Create

5、Indirect DataForwarding Tunnel Request消息给源SGW，转发通道在目标SGW侧的地址和TEID值通知源SGW。源MME发送Handover Command消息给源eNodeB， 将目标eNodeB分配的需要转发的EPS Bearers的TEID 值和目标eNodeB的地址通知源eNodeB。源eNodeB发送eNB Status Transfer消息，此消息经源MME，目标MME，最终到达目标eNodeB。此消息将无损切换的EPS Bearer的PDCP的状态通知目标eNodeB。源eNodeB此时可以经过Indirect Data Forwarding T

6、unnel 将下行数据转发给目标eNodeB。UE与目标eNodeB建立上，下行同步后，发送Handover Confirm消息给目标eNodeB。目标eNodeB发送Handover Notify消息给目标MME。目标MME发送Forward Relocation Complete Notification消息给源MME。源MME回应Forward Relocation Complete Acknowledge 消息。目标MME发送Modify Bearer Request消息给目标SGW。目标SGW分配下行EPS Bearer在SGW的TEID值，发送Modify Bearer Reque

7、st消息给PGW，这样切换后的下行数据通道在PGW到目标SGW之间的部分建立了起来。这样整个的PGW到目标eNodeB之间的下行通道就建立完毕。目标SGW收到PGW的回应后，上行通道在SGW到PGW的部分可以建立，目标SGW返回Modify Bearer Response 消息给目标MME。UE可以触发相应的TAU的过程，随后的步骤中，源MME和目标MME将触发相应的资源释放过程。 - blogid=673b30dd0100je8b&url=三、S1口切换失败分析3.1、S1口切换成功率 统计09月24日全天时段S1_HO成功率的趋势，在切换请求(HO Required)次数较少的情况下，切换

8、成功率上升。相反，当白天忙时切换请求次数增多时，切换成功率下降。（以下分析涉及到的数据均采集9月24日全天统计） S1_HO切换成功率与切换请求数量存在反比关系，可能与网络容量或干扰，隐性故障等原因有关。3.2、S1口切换失败分析 在源eNodeB和源MME之间的S1接口切换失败消息有HO Cancel和HO Prepare Fail，在目标eNodeB和目标MME之间的S1接口切换失败消息只有HO Failure。有一种情况是，即使返回Handover Request Acknowledge时，但在没有默认承载建立信息表时也会导致目标MME清除UE在目标MME和eNodeB所预留的信道资源。

9、 统计09月24日全天切换失败消息，目标S1接口失败消息HO Failure会比源S1接口HO Prepare Fail失败消息少，因为有可能切换请求确认后，但由于默认承载而导致失败。S1接口FAILURE_MSGCOUNT失败占比源S1接口HO Cancel770450.08%源S1接口HO Prepare Fail1786450.36%目标S1接口HO Failure645420.13%以下为S1接口消息占比的饼图：3.3、S1口HO Prepare Fail原因分析 出现HO Prepare Fail切换的触发原因，主要触发原因为无线原因正常切换和S1接口间切换触发。HO_CAUSECO

10、UNTCAUSE_RATEcell-not-available30.00%handover-desirable-for-radio-reason9232451.68%s1-intra-system-handover-triggered8631848.32%HO Prepare Fail切换消息的失败原因值分布分析，其中unknown-targetID原因占比达32.08%，其次为“no-radio-resources-available-in-target-cell”原因占比达18.46%。原因值分析：Unknown-TargetID：在用户发起切换请请求Handover Required消息

11、，其中Handover Type在此时是intra-LTE，TargetID包含Target Cell ID和Target TAI两部分，源MME可以根据目标 TAI来选定合适的目标MME。当网络对用户请求的目标CELLID和TAI无法识别时，返回此失败原因值。No-Radio-Resources-Available-In-Target-Cell：当用户通过源MME向目标MME请求无线信道资源时，小区存在无线资源不足或拥塞时，网络返回此失败原因值。以下为HO Prepare Fail切换消息失败原因值占比的条形图：3.4、S1口HO Prepare Fail维度分析能过以上切换失败的FAILU

12、RE_CAUSE可以定位到小区级和TAC级的问题，以下通过小区维度分析“no-radio-resources-available-in-target-cell”失败值，可以发现大部分切换失败聚类在小区级别上。FAILURE_MSGFAILURE_CAUSEORIGIN_CI-TARGET_CI失败出现的次数HO Prepare Failno-radio-resources-available-in-target-cell43447309-434247801078544663565-43424780153845022997-4342478081244463884-4449434849144494

13、348-4446388441644494349-4446388440243447309-4342478137544644619-4342478118845023253-4342478015244844056-43410444143附件为“no-radio-resources-available-in-target-cell”切换失败原因值小区表：对“Unknown-TargetID”切换失败原因值进行小区维度分析，以下为TOP10小区。因为该切换失败原因值（TargetID）包括了目标CI的因素，还有目标TAC的因素影响。FAILURE_MSGFAILURE_CAUSETARGET_TACOR

14、IGIN_CI-TARGET_CI失败出现的次数HO Prepare Failunknown-targetID4230143425804-4347060534834230143470091-4347060425134230143470091-434706051289950844238850-44166402659950844238851-441664026574230143425804-43470603604942644268033-437099555084230143470093-43470605502948343491341-4432973149910017175633667-441451

15、54461 对“Unknown-TargetID”切换失败原因值进行TAC维度分析：FAILURE_MSGFAILURE_CAUSETARGET_TAC失败出现的次数HO Prepare Failunknown-targetID42301947810017237195082137942676694837089427687422796759442596422555849484153 由于用户在发起切换请求时，附带的信息有TargetID包含Target Cell ID和Target TAI两部分，源MME可以根据目标 TAI（TAI= MCC + MNC +TAC）来选定合适的目标MME。附件为

16、“unknown-targetID”切换失败原因值小区表： 以下为HO Prepare Fail切换失败返回unknown-targetID原因值截图： 分析“unknown-targetID”切换失败的原因，有三种可能情况：用户切换请求的targetID (eNodeBID、TAI、CELLID)目标小区不存在（可能存在基站断链，基站板卡硬件故障）。用户切换请求的targetID (eNodeBID、TAI、CELLID)在现网中出现重复配置，冗余数据。目标小区在源小区的邻区信息表，与现网小区的信息不一致，导致上报的targetID无法被网络识别。附件1为用户“unknown-targetI

17、D”切换失败的原因值，目标小区不存在的小区列表。附件2为用户“unknown-targetID”切换失败的原因值，目标小区所带的（eNodeBID、CELLID）是否在现网有冗余数据，或外部邻区配置数据和现网不一致。四、总结 通过对S1-Based Handover切换失败的分析，重点对源小区向目标小区切换过程中，返回HO Prepare Fail切换分析。现网主要切换失败原因值可以具体定位到小区维度，“no-radio-resources-available-in-target-cell”网络返回的原因值明显指向目标小区无线资源不足，另外“unknown-targetID”的切换失败原因值是

18、现网测试过程中常见的失败原因值，主要原因是切换目标小区信息不存在、目标小区硬件故障而断链、目标小区在现网有冗余数据、目标小区与源小区的邻区配置数据不一致。 目前LTE的网络优化已逐步完善，但网络中仍存在前期网络建设过程中数据匹配未达到最优的状态。从基于S1切换角度出发，在现网无线环境允许条件下，通过提高X2切换的比例，尽量减少S1切换，来提高全网切换成功率，及提高用户4G网络的感知度。五、参考3GPP TS23.401规范 根据3GPP TS23.401 5.5.1.2 S1-Based Handover文档。当基于X2接口切换不能使用时，触发基于S1接口的切换。 3GPP TS23.401

19、5.5.1.2.3 S1-Based Handover,Reject. The Target eNodeB rejects the use of the Handover procedure if none of the requested bearers in the Handover Request message could be established. In this case no UE context is established in the target MME/eNodeB and no resources are allocated.S1-based handover,R

20、eject切换失败的信令流程：6a.If the Target eNodeB fails to allocate any resources for any of the requested EPS bearers it sends a Handover Failure (Cause) message to the Target MME. The Target MME clears any reserved resources for this UE in the target MME.6b.If the Target MME receives a Handover Request Ackno

21、wledge message from the Target eNodeB but none of the default EPS bearers are in the EPS Bearer Setup list IE, the Target MME clears any reserved resources for this UE in both the Target MME and the Target eNodeB.7. This step is only performed for Serving GW relocation, i.e. if steps4/4a have been p

22、erformed. The Target MME deletes the EPS bearer resources by sending Delete Session Request (Cause) messages to the Target Serving GW. The Target Serving GW acknowledges with Delete Session Response (Cause) messages.8. The Target MME sends the Forward Relocation Response (Cause) message to the Source MME.9. When the Source MME receives the Forward Relocation Response message, it sends a Handover Preparation Failure (Cause) message to the Source eNodeB