5G优化案例5G SA接入问题定位总结.docx
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5G优化案例5GSA接入问题定位总结
5GSA接入问题定位总结
一、概述
SA方案是5GNR直接接入5GC,控制信令完全不依赖4G网络,通过核心网互操作实现5G网络与4G网络的协同。
采用SA方案,5G网络可支持网络切片、MEC等新特性,4G核心网MME需要升级支持N26接口,4G基站仅需较少升级(如增加与5G切换等相关参数),4G/5G基站可异厂家组网,终端不需要双连接。
SAOption2架构包含5GC(5GCoreNetwork)和NG-RAN(NGRadioAccessNetwork),
5GC主要包括AM(F
AccessandMobilityManagementFunction)和UP(F
UserPlaneFunction),
NG-RAN包括gNodeB和UE。
各网元间的接口如下:
●gNodeB通过NG-C接口与AMF连接,实现NG控制面功能;通过NG-U接口与UPF连接,实现NG用户面功能。
●gNodeB之间通过Xn-C和Xn-U接口连接,分别实现Xn控制面和用户面功能。
gNodeB与UE之间通过UU接口连接,实现无线新空口功能。
二、SA接入流程
SA接入流程与LTE初始接入过程类似,包含了随机接入、RRC建立、鉴权、加密、UE能力识别和DRB建立等过程。
1.UE在PLMN选择、频点扫描和小区选择后对选择的GNB小区发起随机接入;
2.UE向GNB发送RRC建立请求,携带UE标识和建立原因值(例如MO-Data、Mo-signalling等);
3.gNB向UE回复RRC连接建立,携带上下行初始BWP、CSI、T310/N310/N311定时器等;
4.UE向gNB回复建立完成,携带selectedPLMN-Identity、registeredAMF、snssai-list和NAS消息;
5.gNB向核心网AMF发送初始上下文信息;
6.核心网向UE发起鉴权请求;
7.UE向核心网回复鉴权响应;
8.核心网向UE发送加密指示;
9.UE向核心网恢复加密完成;
10.核心网向UE发送上下文建立请求,主要包括UEAMBR、mobility-RestrictionList、
UE-securityCapabilities、coreNetworkAssistanceInformationForInactive等信元;
11.GNB向UE发送查询UE能力信息指示,包括freqBandinformation信元;
12.UE向GNB回复UE能力信息,包括PDCP/RLC/MAC/PHY和RF等支持的能力;
13.GNB将UE能力信息透传给核心网;
14.GNB向UE发送安全模式指示,包括加密算法和完整性算法;
15.UE回复安全模式加密完成;
16.GNB向UE发送RRC重配置消息,激活BWP1;
17.UE向GNB回复RRC重配置完成;
18.GNB向核心网恢复UE上下行建立完成响应;
19.核心网向GNB发送PDU承载建立请求,携带PDUSessionResourceSetupListSUReq,包括上下行AMBR,UGWIP,fiveQI及E-RAB-ID;
20.GNB向UE下发RRC重配置消息,下发SRB2&DRB相关信息;
21.UE向GNB回复重配置完成;
22.GNB向核心网回复PDU承载建立完成;
三、SA接入问题定位方法
3.1总体定位思路
根据接入流程失败问题节点进行原因定位,总体思路如下图所示:
3.2终端不发起RRC接入
3.2.1基本概念
终端搜网注册流程主要分为以下几个部分:
PLMN选择、扫频、小区选择和小区注册。
具体如下图所示:
运营商控制网络服务的方法通常通过SIM卡的信息来实现。
UE在搜网注册之前首先要进行初始化过程,来完成SIM卡与终端的一个基本交互过程。
初始化过后,终端可以读出SIM卡内包含的文件信息,以备后来服务之用。
最常用的SIM卡文件就是EFimsi文件,这一文件包含基本的运营商信息,此外还有RPLMN等信息。
3.2.2判断方法
基站侧没有收到RRCSetupReq,需要在终端侧观察,终端侧是否有发起RRC接入。
3.2.3问题定位
Ø排查小区是否建立成功;
Ø排查小区发功是否正常;
Ø排查终端侧是否有接收到SIB1,检查SIB1中下发的PLMN与开卡信息是否相符;
3.2.4典型案例
(1)、基站侧没有收到RRCSetupReq
从终端日志来看,已搜到小区,并接收mib、sib,但是打印"donotfindEPLMN,campedfail"。
终端侧进一步排查,发现USIM卡中写入了FPLMN,导致终端没有发起接入。
将USIM卡中FPLMN删除后,用户可以正常接入。
3.3随机接入失败
3.3.1基本概念
UEgNB
RandomAccessPreamble
UEgNB
RandomAccessResponse
RAPreambleassignment
ScheduledTransmission
RandomAccessPreamble
ContentionResolution
RandomAccessResponse
(a)Contention-Based(b)Contention-Free
1.基于竞争的随机接入
步骤1:
UE在PRACH上发送preamble(Msg1),基站通过检测Preamble获得preambleID(RAPID)和下行TxBeam,并估计传输时延。
步骤2:
基站在PDSCH上发送RAR(Msg2),RAR中携带第1步中估计的传输时延对应的TA,RAPID,TC-RNTI,及用于第3步Msg3发送的ULGrant。
UE使用TA调整上行定时。
Msg2在第一步确定的下行Txbeam上发送。
步骤3:
根据RAR中ULGrant的调度发送Msg3,其中携带UE的标识信息。
步骤4:
gNodeB在PDSCH上将竞争解决消息(Msg4)发送给UE,该步骤解决了由于多个UE试图使用同一个随机接入资源和相同preamble接入时导致的竞争和冲突,Msg4在第一步确定的下行Txbeam上发送。
2.基于非竞争的随机接入
基于非竞争的随机接入使用专用的随机接入资源和preamble,不存在竞争冲突,因此不需要第3步和第4步。
3.3.2判断方法
UE侧查看接入失败为随机接入失败;或通过话统查看随机接入成功率
竞争随机接入成功率:
N.RA.Contention.Resolution.Succ/N.RA.Contention.Att非竞争随机接入成功率:
N.RA.Dedicated.Msg3/N.RA.Dedicated.Att
常用随机接入话统指标定义如下:
1911816542N.RA.Contention.Att随机前导的接收次数
1911816544N.RA.Contention.Resolution.Succ竞争冲突解决成功次数
1911816545N.RA.Dedicated.Att专用前导的接收次数
1911816546N.RA.Dedicated.Msg3基于非竞争的随机接入过程中Msg3的接收次数
3.3.3问题定位
当前导致随机接入失败的可能原因有:
1.弱覆盖或干扰导致随机接入失败;
通过跟踪,看是否有连续几次20ms时间间隔随机接入失败,最后成功的用户。
2.超小区半径接入;
3.Prach参数等配置异常或者物理层原因导致接入失败;
Ø根序列索引需要进行网络规划,避免周边小区接收到Preamble下发RAR消息,对本小区产生下行干扰
NRDUCELLPRACH:
RootSequenceIndex=X;
Ø时隙配比和时隙结构配置:
要求全网一致,不一致会有上下行干扰问题,可能导致随机接入异常
时隙配比参数:
NRDUCELL中的参数SlotAssignment
时隙结构参数:
NRDUCELL中的参数SlotStructure
ØMODNRDUCELL:
CellRadius=XX;小区半径配置,该配置会影响生成Preamble序列所使用的NCS参数,如果配置过小会导致中远点用户无法接入。
Ø确认未开启PUSCH占用PRACH功能
NRDUCellRsvdParam:
RsvdSwParam4_BIT5=0代表PUSCH占用PRACH功能未生效
3.4RRC建立失败
3.4.1基本概念
RRC建立主要是为了建立SRB1,UE发送初始NAS层消息给网络。
RRC连接建立的主要信元有:
✓UE-identity(RRCSetupRequest和RRCConnectionSetup消息)
✓establishmentCause(RRCSetupRequest)
✓radioResourceConfigurationforOnlySRB1(RRCSetup)
✓selectedPLMN-Identity(RRCSetupComplete)
✓nas-DedicatedInformation(RRCSetupComplete)
3.4.2判断方法
RRC建立失败包括如下三种情况
1.RRCRej:
UU口检查收到RRCSetupRequest,没有下发RRCSetup,下发了RRCSetupRej;
2.RRCNoReply:
UU口检查收到RRCSetupRequest,下发了RRCSetup,但是等待RRCSetupCpmplete超时;或者下发RRCSetup后又立即下发了RRCRel;
3.RRC丢弃:
UU口检查收到RRCSetupRequest后,直接丢弃,没有进行下一步的处理。
3.4.3问题定位
CHR中可查看如下事件来查看RRC建立失败:
(1)RRCReject定位思路
L3内部各模块消息交互流程图:
对于RRCReject类问题,需要排查的主要场景包括:
1)是否是资源分配失败;
2)是否基站其它异常流程导致。
(2)RRCNoReply定位思路
定位思路与LTE一样。
(3)RRC丢弃定位思路
当小区接收到UE发送的RRCSetupRequest消息时,因为流控直接丢弃该消息时,指标
N.RRC.SetupReq.Msg.Disc.FlowCtrl加1,一般需要获取主控板一键式日志进一步定位。
3.4.4典型案例
两个终端分别接入一个基站上的两个小区,一个CPE接入其中一个后,另外一个接入到另一个小区失败,收到msg5后立即释放。
问题分析:
1.首先查看告警和故障,未看到异常
2.
收到msg5后立即释放,由于license是在msg5之后判断,查看license配置,license是1,因此第二个用户无法接入
license告警机制:
1)超过license配置并且持续5分钟才会上报告警
2)license超过0-10%允许用户接入,超过10%之后会限制用户接入(在收到msg5之后判断)
问题结论:
RRC连接用户数License(NR)1,是基站级别的,只能接入一个用户。
3.5NGSig及NAS异常问题
3.5.1基本概念
NGSig:
N.NGSig.ConnEst.Succ/N.NGSig.ConnEst.Att反映NGSig建立成功率。
当gNodeB向AMF发送INITIALUEMESSAGE时,指标N.NGSig.ConnEst.Att加1,当gNodeB向AMF发送INITIALUEMESSAGE后,收到AMF发送给该用户的第一条NG接口消息时,指标N.NGSig.ConnEst.Succ加1。
NAS:
属于UE与AMF之间的过程,基站侧话统并不直接感知NAS过程异常。
3.5.2判断方法
NGSig问题现象:
1)基站发送初始化UE消息后,但是核心网没有响应任何NAS消息或者上下文建立请求消息或者MME释放上下文消息。
这种场景需要联合核心网一起分析原因。
2)基站发送初始化UE消息后,核心网直接发送NG_RESET释放单用户,导致NGSIG建立失败。
这种场景需要联合核心网一起分析原因。
3)基站收到MSG5消息后,NG链路被闭塞或者内部异常,导致基站没有给核心网发送初始化UE消息。
这种场景需要基站侧分析原因。
NAS问题现象:
1)NAS过程异常,核心网主动释放UE。
2)核心网没有发送UE上下文建立请求,基站主动释放。
3.5.3问题定位
(1)NGSig建立异常问题
基站NG标口无初始化UE消息:
基站或配置问题
基站NG标口有初始化UE消息:
核心网AMF或传输问题
(2)NAS过程异常
1)分析核心网释放前得下行和上行NAS消息中的Cause原因。
根据Cause原因在协议
24.501中,查找其大概含义。
如果指向核心网则需要核心网侧分析。
如果指向终端侧则需要终端侧分析。
如果原因值指向终端,也可以联系核心网分析其上下行NAS消息内容是否异常。
2)核心网没有发送UE上下文建立请求,基站主动释放。
确认基站在问题时间段传输无告警以及传输正常,则需要联系核心网给出原因。
3.5.4典型案例
问题现象:
用户收到MSG5后,未发起INITUEMessage,而是直接UU口释放。
分析DBG日志发现L3在给核心网发送INITUEMSG消息时,在填充该消息过程中,根据TAI(跟踪区域标识)获取TAC(跟踪区域码)失败,导致给核心网发送INITUEMSG消息失败,随后L3释放用户。
TrackingAreaId是通过GNBTRACKINGAREA这个MO配置的。
通过NRCELL可以找到NRDUCELL,而NRDUCELL中有TrackingAreaId参数字段,因此可以通过NRDUCELL找到TrackingAreaId,通过TrackingAreaId可以找到TrackingAreaCode(也即TAC)。
问题结论:
问题时间点,由于测试配置错误,没有把TrackingAreaId和NRDUCELL的跟踪区域标识参数绑定在一起,导致根据TAI查找TAC失败,L3填充INITUEMSG消息失败,
没有给核心网发送INITUEMSG消息,L3直接释放用户。
3.6上下文建立失败
3.6.1基本概念
RRC建立成功后,UE向gNodeB发送RRCSetupComplete,携带selectedPLMN-Identity、registeredAMF、s-nssai-list和NAS消息。
gNodeB为UE分配专用的RAN-UE-NGAP-ID,根据selectedPLMN-Identity、registeredAMF、s-nssai-list选择AMF节点,然后将RRCSetupComplete消息中携带的NAS消息通过InitialUeMessage发送给AMF。
gNodeB透传UE和AMF之间的NAS直传消息,完成IDENTITY查询、鉴权、NAS安全模式和注册过程。
AMF向gNodeB发送InitialContextSetupReq消息,启动初始上下文建立过程。
3.6.2判断方法
当gNodeB收到AMF发送的INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息后,在处理过程中产生错误,导致上下文建立失败,在向AMF发送INITIALCONTEXTSETUPFAILURE消息时,根据不同原因统计对应指标。
如果是无线层错误导致上下文建立失败,统计N.UECntx.FailEst.RNL指标,无线层错误描述请参考3GPPTS38.413协议定义。
如果是无线资源不足导致上下文建立失败,统计N.UECntx.FailEst.NoRadioRes指标。
3.6.3问题定位
若没有收到相关交互响应消息,先排查如下几点,若几点都排查完,则找对端共同分析。
1.NG链路的SCTP传输丢包重传类问题初步排查
1)排查是否有传输类告警SCTP链路拥塞告警
NG接口故障告警
2)SCTP话统排查拥塞、丢包、重传、特殊核心网传输参数配置
SCTP拥塞:
VS.SctpLnk.Cong
若收到交互失败响应消息,则找对端共同分析。
2.对于N.UECntx.FailEst.RNL进一步排查,信令当前走到哪里,查看是否是
N.UECntx.FailEst.NoRadioRes无线资源不足导致上下文建立失败,进一步排查基站空口资源情况;或者是N.UECntx.FailEst.UeNoReplyUE无响应导致上下文建立失败,进一步排查空口覆盖、干扰等情况或者异常终端。
3.6.4典型案例
(1)、终端未响应导致上下文建立失败
问题描述:
基站侧跟踪发现,收到AMF的INITCONTEXTSETUPREQ后,基站UU口下发安全模式及重配置消息,但是未收到终端侧响应,空口等待定时器20s超时后,基站回复INITCONTEXTSETUPFAIL给AMF。
发现基站下发的信息都是NACK或者DTX,只有msg4一个ACK。
问题结论:
核查终端版本,发现终端侧版本较老,终端侧版本升级后问题得到解决。
3.7PDUSession建立失败
3.7.1基本概念
QosFlow建立过程一般由UE在需要向无线网络申请服务时主动发起,并通过初始UE上下文建立流程或PDUSession建立流程完成建立。
3.7.2判断方法
Ø检查UE是否有发出PDUSessionEstablishmentRequest消息(此为NAS消息),若未发出,需要终端侧进一步分析。
Ø检查NG口AMF是否有发送PDUSessionResourceSetupRequest消息,若没有,找AMF
进一步分析。
Ø检查UU口Qos是否建立成功,NG口是否有给AMF响应PDUSessionResourceSetupResponse,若未有,则基站进一步分析。
ØPDUSessionResourceSetupResponse中若有携带原因值,则PDUSession建立失败,需要根据原因值进一步分析。
3.7.3问题定位
针对PDUSessionSetupFail,查看CHR如下事件来进一步定位:
定位思路如下:
3.7.4典型案例
(1)、PDUSession建立失败,原因是传输资源不可用
问题分析:
基站收到PDUSessionRSRCSetupReq后,直接给核心网返回了PDUSessionRSRCSetupRsp,里面携带原因值“transportresourceunavailable”。
一般查看NG-U传输是否正常,以及NG-U链路是否正常配置。
经排查在问题时间点存在
gNBNG的用户面故障告警。
经排查发现中间传输链路有故障,处理传输故障后问题恢复。
四、经验总结
本文在SA建网过程中接入失败问题排查思路和方法进行了详细介绍,包括SA接入流程、各个接入时段基本概念、判断方法、问题定位和典型案例进行逐步描述,希望对SA商用过程中问题定位提供借鉴作用。
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