VOLTE网络中异常事件的分析.docx

VOLTE网络中异常事件分析一、概述从VoLTE开始LTE流程变得更加复杂；首先，原来的双层网络结构被新加入的IMS域搞得异常复杂；其次，21个网元和38个接口使多数人都是过目即忘；此外,多业务混合并发、QoS得到应用、专用承载不定时地做建立、修改和释放操作。在VOLTE网络中由于专用承载的频繁管理操作、SIP消息传递丢失、重发和高延迟，以及相互之间千丝万缕的联系，相互之间缺乏相关控制机制（如同步、交互）导致了一系列极为错综复杂网络异常现象，这些给日常分析带来许多困难。VoLTE网络的通信机制是来自4个标准化组织组合的产物，它们分别是：.3GPP的23系列规范；SIP/RTP/DIAMETER/IPSec取自IETF的RFC；.VoLTE Profile和RCS取自GSMA的IR；.Video code取自ITU-T的H.264。 目前网络中的异常事件主要与这些标准之间的兼容性相关；本文以切换与承载管理冲突形成的异常事件为样本，分析VoLTE网络中的异常事件。二、切换与专用承载管理流程冲突导致的异常事件1、切换与专用承载建立流程冲突导致（SIP消息503）通常用户拨打电话具有随机性，网络无法准确预估专用承载建立的时间点。当专用承载建立请求在源小区（eNB-A）发出RRC Connection Reconfigure和MME收到S1 pathswitch request之间到达时，源小区会认为UE已切出，源基站除了缓存用户的用户面数据外，不应再处理该UE的（切换）消息，以原因值“未知的eNB UE S1APID”的方式拒绝专用承载建立请求，最终SBC会下发503错误。图1 专用承载建立与空口切换流程冲突 如上图所示：该问题的解决办法是要使MME能再次向切换的目标小区（eNB-B）发专用承载建立请求，即在目标小区上发Path Switch Rquest ACK之后再发ERAB Setup Request。目前一般是通过升级SGW来解决该问题；但是升级之后可能会出现新问题下面讨论的问题。2、切换与专用承载释放流程冲突导致的异常事件切换与专用承载释放流程冲突在专用承载建立、修改和释放阶段都可能概率性发生，在建立和修改阶段一般会伴随出现503错误，导致未接通；在释放阶段，如果出现该问题则有可能会出现一种死循环，QCI1专用承载一直无法释放，除非人工干预（关机重启或飞行模式切换），否则可能永远无法做主被叫。 图2 专用承载无法释放，无法做主被叫，频繁出现481，487和488错误被挂（叫）侧（UE-B）出现RRC重建，没有及时接收到SIP消息，但S-CSCF先触发500(Server Internal Error)，并清理了主挂侧的QCI专用承载和会话；但S-CSCF未同步清理被挂侧，直到SIP重传超时后，通过408(Request Timeout)清理IMS域会话；被挂终端每隔4秒重复BYE消息，而SBC认为会话已结束，回复481(Call/Transaction Does Not Exist)，未触发MME启动专用承载释放流程，同时终端没有其他途径通知MME启动专用承载释放流程，因此QCI1专用承载一直吊死，后续通话无法进行。在测试中切换是导致QCI1专用承载无法释放的原因之一，还有很多其他的可能，为避免上述这种极端的情况出现，目前给出的建议是：SBC无论在收到或发出BYE消息之后，不要等待BYE200消息的确认，无条件启动会话清理和专用承载释放流程。3、SGW升级后连续下发S1AP消息导致的异常为了解决本节第1点的问题，现网中通过对SGW升级来使MME能向目标小区重发专用承载建立请求（ERAB Setup Request），但该消息的发送时机不当仍然会导致产生一些异常。（1）ERAB Setup Request消息在PathSwitch Request ACK之前抵达图3 ERAB Setup Request消息在PathSwitch Request ACK之前抵达目标eNB（eNB-B）尚未完成S1承载的切换，因此会以cause值“unspecified”响应建立请求，专用承载建立失败，SBC将下发503错误。该现象说明SGW的处理机制存在一定问题，必须在Path Switch Request ACK之后再重发专用承载建立请求。（2）ERAB Setup Request在Path Switch Request ACK之后1ms左右达到；而eNB未响应专用承载建立请求图4 专用承载建立请求消息丢失根据3GPP规范和中国移动的技术白皮书，S1/X2切换目标侧执行阶段，基站必须先响应切换执行，然后再处理专用承载管理。由于eNB没有缓存该消息，导致没有响应专用承载建立请求。目前给出的解决办法：是对eNB做参数调整或升级，使其能够缓存ERAB管理消息 (erabsetup/ erab modify/ erab release )。（3）eNB异常处理NAS消息，eNB响应了S1承载删除请求，但没有将NAS消息进一步传递给UE，导致UE的上下文出现异常； eNB发现上下文异常时，将请求MME清理UE上下文并释放RRC Connection。 图5 空口QCI1 DRB未释放本例现象发生在业务释放阶段，在SBC满足第2点改造要求的情况下，对业务体验不会有明显影响。如果eNB不及时清理，或者SBC不及时清理，就有可能出现上述第2点的死循环现象。4、Gx和Rx流程异常导致的专用承载建立失败PRCF的Gx和Rx接口采用Diameter信令，基于L-DRA路由，由于L-DRA的缓冲时延或者路由迂回都可能导致Gx链路时延大，RAR未及时发送到PGW；同时因X2/S1切换 SGW向PGW请求修改专用承载。根据协议规定，PGW会继续SGW-initiated bearer modification procedure而reject RAR(result code: DIAMETER_OUT_OF_SPACE)。该问题与第1点类似，也是专用承载建立与切换流程冲突造成的专用承载建立失败，同样会触发503错误，该类问题发生在EPC域内。图6专用承载建立与EPC切换流程冲突三、VOLTE流程异常事件总结 在VOLTE网络中业务流程涉及多个通信规范和标准，目前的异常事件主要集中在专用承载建立、修改和释放过程；主要集中在以下三方面：1.专用承载建立与流程冲突：主叫会收到503，终端主动转CSFB；被叫会发出580，然后收到Cancel由网络发CS paging转CSFB。2.专用承载修改与流程冲突：空口的专用承载修改一般在主叫侧发生，终端会发出Canel，主动转CSFB。3.专用承载释放与流程冲突：若SBC未及时触发专用承载清理，或者eNB丢失S1AP消息，有