5G优化案例5G NSA接入问题定位方法研究.docx
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5G优化案例5GNSA接入问题定位方法研究
5GNSA接入问题定位方法研究
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5GNSA接入问题定位方法研究
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【摘要】在NSA建网初期,也经常会遇到终端无法接入NSA网络情况。
本次对NSA整个接入详细流程进行了分步梳理,并对无法接入的处理思路进行了整理。
【关键字】NSA、接入流程、B1测控、添加SCG
【业务类别】优化方法
一、概述
当前5G建网阶段,NSA作为主流的网络架构,其优势是能借助存量LTE资源快速的部署5G网络,提升用户感受。
NSA非独立组网:
就是以现有的LTE无线接入和核心网作为移动性管理和覆盖的锚点,新增5G接入的组网方式。
NSA接入信令流程分7步如下图所示:
二、NSA接入过程
1.第一步-小区搜索和小区选择
a)小区搜索和小区选择过程
小区搜索和小区选择包含如下几部分内容:
PLMN:
PublicLandMobileNetwork公共陆地移动网,通俗理解为运营商。
PLMN=MCC(移动国家代码)+MNC(移动网络代码)
PLMN选择请求出现的场景是:
UE重新开机或者重新到有覆盖区域的场景。
手机开机会尝试选择上一次驻留的PLMN,上一次驻留的PLMN指的是关机前驻留的PLMN。
UE尝试注册最近一次的RPLMN失败后,若采用自动模式,UE将根据以下优先级顺序继续尝试使用其它PLMNID进行小区搜索(每个小区的系统消息MIB中都会携带该小区所属PLMN的PLMNID)。
在自动选网模式下,移动终端选择PLMN的顺序为:
①RPLMN:
RigisteredPLMN,即移动终端上次成功注册过的PLMN,该PLMNID保存在终端的内存中;
②EPLMN:
EquivalentPLMN,当前已选择的PLMN的等效PLMN,即RPLMN的等效PLMN,该PLMN保存在终端的内存中;
③HPLMN:
HomePLMN,USIM卡的归属PLMN,其代表发放该USIM卡的PLMN。
HomePLMN的PLMNID号是从USIM卡的IMSI号获取的(IMSI号前几位即位HomePLMNID)。
④EHPLMN:
EquivalentHomePLMN,USIM卡归属PLMN的等效PLMN,也就是与归属PLMN完全等同对待的PLMN。
EHPLMN的PLMNID保存在USIM卡的“EHPLMNList”表中,并按优先顺序从高到底排列的(优先最高的排在第一位),移动终端进行PLMN选择时也是按优先级从高到低依次选择。
⑤UPLMN:
UserControlledPLMNSelectorwithAccessTechnology:
这也是保存在USIM卡中的PLMN列表,保存次序和选择顺序也是按从高到底优先级排列。
通常这个PLMN列表可以由移动终端用户编辑。
⑥OPLMN:
OperatorControlledPLMNSelectorwithAccessTechnology:
保存在USIM卡中由运营商定制的PLMN列表,保存次序和选择顺序按从高到底优先级排列。
⑦信号质量高的PLMN,这些PLMN的排列是随机的。
一个PLMN的小区的RSRP
(ReferenceSignalReceivedPower)值若大于等于-110dBm,则这个PLMN被认为是信号质量高的。
⑧其他的PLMN,这些PLMN以信号质量从高到低的顺序排列。
当按照以上顺序选择PLMN时,选择到的PLMN有一个suitablecell时,UE将会在该PLMN上注册。
如果注册成功,则UE在该suitablecell驻留;如果不成功,则尝试下一个PLMN。
终端在发起attach流程时选择PLMN的优先原则:
RPLMN--EPLMN--HPLMN—EHPLMN—UPLMN—OPLMN-VPLMN
b)信令流程
空口跟踪信令如下:
注:
NSA终端与普通LTE终端在第一步LTE小区搜索和小区选择过程完全相同。
2.第二步-LTE随机接入
a)随机接入过程
(1)、随机接入前导
UE通过PRACH信道随机选择接入前导发送(上行的PRACH去发送)。
(2)、随机接入响应(RAR)
eNodeB在PDSCH信道上发送随机接入响应给UE。
随机接入响应包括:
(1)TA值(TimingAdvance)时间提前量
eNB告诉手机当前手机和eNB的距离是多少。
(2)UE的上行授权
eNB告诉手机哪些上行资源可用。
(3)临时C-RNTI
调度ID
(3)、初始上行传输
UE使用在随机接入响应中得到上行授权,在PUSCH上发送初始上行信息。
在不同场景下,初始的上行信息可以是上行的数据或者是RRC信令,在空闲状态的随机接入时,就是“RRCConnectionRequest”。
信令里面包含UE的NASID(TMSI)。
①可以竞争解决(因为TMSI是唯一的,不同手机TMSI不同)
NASID(TMSI)
②TMSI会被发送到核心网,可以获得手机的鉴权信息
(4)、竞争解决
eNodeB在PDSCH上发送竞争解决给UE。
b)随机接入目的
随机接入目的:
(1)获得上行同步
(2)获取上行调度资源
c)随机接入场景
(1)空闲模式下初始接入(现网中最常见的随机接入场景)
(2)无线链路失步(断网)后的RRC重建
(3)切换到新小区(现网中最常见的随机接入场景)
(4)上行失步状态要进行上行数传
(5)上行失步状态要进行下行数传
(6)LCS(LocationServices)定位触发的随机接入
注:
NSA终端与普通LTE终端在第二步LTE随机接入过程完全相同。
3.第三步-LTERRC建立
a)RRC建立过程
RRCConnectionSetupComplete消息会携带NAS的消息,但是eNodeB对这些消息不会处理,而是直接透传给EPC,通过InitialUEMsg这条消息透传给EPC。
想看NAS的具体消息,双击InitialUEMsg就可以直接看到。
b)信令流程
空口跟踪信令如下:
RRC建立是建立SRB1的过程,SRB0是默认的,不需要建立;SRB2是传的NAS消息,是跟EPS承载一起建立的,所以RRC建立是建立的SRB1。
RRCCONNSETUPCMP
对于LTE来说,eNB可以被多个运营商共享,手机在RRC信令完成时会告诉eNB它选择的是哪个PLMN和哪一个MME。
dedicatedinfoNAS
Uu口对NAS消息不解码,只透传,所以要看NAS消息,可以去S1口去看。
注:
NSA终端与普通LTE终端在第三步LTERRC接入过程完全相同。
4.第四步-默认承载建立及附着
a)默认承载建立及附着过程
(1)、Attach附着流程
Attach流程包括UE上下文建立、鉴权和安全模式、UE能力查询、SRB2和DRB建立等过程。
安全模式分为NAS和AS两类,核心网、eNB和UE之间的安全算法、密钥和参数保持一致。
(2)、初始UE消息
RRCConnSetupCmp会携带NAS消息,eNB不会对这些NAS消息处理而直接透传给
MME,是通过InitialUEMsg这条信令透传给MME。
(3)、鉴权和NAS加密流程
MME收到UE的初始消息之后会进行一系列的操作,其中就包括鉴权和NAS层的加密。
(4)、S1AP识别实例
很多NAS消息都需要通过S1口传送到MME,那S1口的连接是如何对应的呢?
怎么去区分每个UE在S1口的连接呢?
是通过S1APID识别的。
举例如下:
第一条DLNASTransport消息携带对应eNBUES1APID的MMEUES1APID,来完成S1
接口对应的UE的消息的识别过程。
(5)、初始上下文建立
初始上下文建立就是默认承载建立的过程。
初始上下文建立是用于建立E-RAB上下文、安全密钥、切换限制列表等。
(6)、AS层安全和UE能力
(7)、RRC连接重配置
RRC连接重配置有两个重要作用:
一是将NAS消息下发给UE;另外一个是建立默认承载的空口部分的内容。
流程如下:
b)信令流程
空口跟踪信令如下:
c)NSA与普通LTE差异
在默认承载建立和附着过程中NSA与普通LTE空口信令流程相同,只是NSA终端在UE能力上报消息UECapabilityInformation中携带“irat-ParametersNR-r15->en-DC-r15:
supported”字段和“rat-Type为nr的ueCapacityRAT-Container”消息,普通LTE终端上报能力不包含NR能力信息。
5.第五步-NR邻区测量
a)LTE添加NR方式
LTE添加NR的方式有两种方式,即基于测量的和基于盲配。
Ø当参数NsaDcMgmtConfig.NsaDcAlgoSwitch下的子开关“NSA_BLIND_SCG_ADDITION_SWITCH”关闭时,则基于测量配置PSCell;
Ø当同时NR邻区有盲配置标识(NrNRelationship.BlindConfigIndicator设置为“TRUE”)
时,则在UE初始接入或者UE从源MeNB切换到目标MeNB的切换准备过程中或者UE从LTEonly小区切换入NSADC小区切换完成后基于盲配置添加PSCell,不会下发B1测量控制,直接发送SCG添加请求。
(1)基于测量的NR添加
Ø当NSADCUE在初始接入、重建入或切换入的场景,当NsaDcMgmtConfig.NsaDcAlgoSwitch的子开关“NSA_DC_VOLUME_BASED_SCG_ADD_SW”为开,则需要业务量满足条件才能下发B1测量,否则LTE接入成功后立即下发B1测量控制
Ø当NR初始添加失败或者NR删除后LTE未删除的场景,锚点站会根据NsaDcMgmtConfig.ScgAdditionInterval定时器,基于业务量大小触发SgNB的添加。
a)NsaDcMgmtConfig.ScgAdditionInterval定时器的介绍
在该定时器超时后,允许重新尝试添加SCG,该定时器可理解为SCG添加的最小保护间隔。
各场景的下的添加过程如下:
b)业务量门限的介绍
Ø当ScgAdditionBufferLenThld配置为0,且UE在进行数据传输时,就会触发SCG添加
Ø当ScgAdditionBufferLenThld配置为非0,且业务量同时满足如下条件,则会触发SCG添加。
RLC缓存数据量>max(RLC空口速率xScgAdditionBufferDelayThld,ScgAdditionBufferLenThld)RLC首包时延>ScgAdditionBufferDelayThld
(2)基于盲配的NR添加
盲配不是绝对的盲配,是根据锚点站的邻频点是否配置盲邻区而言的,具体如下:
Ø若锚点站上配置的高优先级的NR邻频点上有盲配置NR邻区,则选择该小区对应的gNodeB发起SgNB添加请求,若频点下存在多个盲配置小区则选择排序第一的小区发起SgNB添加请求。
Ø若锚点站上配置的高优先级的NR邻频点上没有盲配置NR邻区,而低优先级的NR邻频点上有盲配置NR邻区,则先选择高优先级的NR邻频点下发测量。
若定时器超时,没有上报高优先级的NR邻频点的测量报告,则直接选择低优先级的NR邻频点上的NR邻区进行盲配置添加PSCell。
Ø若基于盲配置添加PSCell失败,则会选择没有盲配置NR邻区的频点触发测量添加
PSCell。
若没有满足条件的频点下发测量,则在下一次基于业务量触发添加PSCell时,不判断是否配置有盲NR邻区,直接进入测量流程。
b)现网LTE添加NR方式
目前现网“NSA_BLIND_SCG_ADDITION_SWITCH(NSA盲添加SCG开关)”为“关”和“”
“NSA_DC_VOLUME_BASED_SCG_ADD_SW(NSADC基于业务量添加SCG功能开关)”为“关”,采用“基于测量的NR添加”方式且不考虑业务量门限,即LTE接入成功后立即下发B1测量控制,如下图所示:
c)NR邻区测量过程
NSA组网下,B1测量事件由MeNB负责完成,信令流程如下:
(1)MeNB(MastereNB,主eNB)向UE下发B1测量控制;
(2)UE向MeNB上报测量报告;
d)信令流程
空口跟踪信令如下:
RRCConnectionReconfiguration测量控制消息,包含NR测量频点(629952):
测量控制还包括B1RSRP门限(-105dBm),计算方法如下图所示:
measurementReport上报LTERSRP、NRPCI和NRRSRP,如下图所示:
6.第六步-NR邻区添加
a)NR邻区添加过程
NSA终端上报B1测量报告后,MeNB根据B1门限选取质量最好的NR邻区,并将对应的gNB添加为辅站。
(1)MeNB向SgNB发送辅站添加请求;
(2)SgNB向MeNB回复辅站添加确认;
(3)MeNB向UE配置SgNB,建立NR承载;
(4)UE向MeNB回复配置完成;
(5)MeNB向SgNB转发配置完成消息;
(6)MeNB向SgNB发送SN(辅站)(仅在RLC模式下是AM场景下);
(7)MeNB向核心网发送承载变更指示;
(8)核心网向MeNB回复承载变更确认;
b)信令流程
空口跟踪信令如下:
7.第七步-NR随机接入
a)NR随机接入过程
NSANR的随机接入为非竞争随机接入,接入流程如下所示:
(1)、Msg1:
Preamble
随机接入过程的步骤一就是UE发送randomaccesspreamble,preamble的主要作用是告诉基站有一个随机接入请求,并使得基站能估计其与UE之间的传输时延,以便校准上行定时并将校准信息通过RAR将TA调整的结果告知UE。
(2)、Msg2:
RAR
UE发送了preamble之后,将在RAR时间窗(RAResponsewindow)内监听PDCCH,以接收对应RA-RNTI的RAR(此时不考虑可能出现的measurementgap)。
如果UE在此RAR时间窗内没有收到RAR对应DCI或者收到DCI但没有接收到RAR,则认为此次随机接入过程失败。
NSA场景下均为非竞争随机接入,RAR的DCI在PDCCH公共搜索空间上承载,RAR的内容则在PDSCH承载,固定占用一个RBG。
(3)Msg3:
MCE
与LTE的接入不同的是,NSA场景接入的Msg3是一个MCE(携带BSR信息),并非RRC
信令,即上行Mac解复用收到用户的MCE,就认为该用户空口接入成功。
b)信令流程
NSA的随机接入为非竞争随机接入,preamble通过RRCreconfig中的rach-ConfigDedicated带下来:
NR随机接入过程非L3可见流程,空口只能通过Event进行观察,如下图所示:
三、接入问题定位思路
在遇到NSA无法接入问题时,首先按照接入7步进行问题分段,前4步为LTE接入过程,问题处理思路与LTE接入处理方法相同。
1.UE开机接入LTE阶段失败
NSAUE开机接入LTE阶段主要涉及前4步,问题处理思路与普通LTE接入处理方法相同。
若普通LTE终端可以正常接入,NSA终端无法接入多为NSA终端本身配置或SIM配置与网络配置冲突导致。
1.1小区搜索和小区选择失败
小区搜索和小区选择失败,导致原因多为小区故障或者参数设置错误导致,常见问题及处理措施如下:
A.基站设备故障或者天馈故障,导致小区存在告警、小区状态异常,需排查故障;
B.小区被设置为禁止接入、接入门限设置过高等参数异常,核查基站参数进行调整;
C.功率参数设置过低,进行功率参数核查;
D.SIM开户数据PLMN、APN设置错误,需核心网进行开户配置数据进行核查修正;
E.终端APN设置错误,修改终端APN设置;
1.2LTE随机接入失败
影响随机接入失败的主要原因有跟序列冲突、干扰和超小区半径,常见问题及处理措施如下:
A.跟序列冲突导致,进行PRACH规划核查,进行调整;
B.超过小区半径接入,核查前导接入格式和小区半径是否设置合理;
C.外部干扰过大,导致虚警接入,进行外部干扰扫频排查;
D.小区间干扰过大,进行PCI优化和重叠覆盖优化;
E.覆盖弱导致,核查是否过覆盖、建筑物阻挡、切换或重选不合理等原因导致;
1.3LTERRC建立失败
影响LTERRC建立失败的主要原因有资源受限和空口环境,常见问题及处理措施如下:
A.资源受限拒绝,主要原因有小区用户数过多超过小区容量模式设置、单板资源能力,或者开启SFN及高速小区制式导致小区用户数规格下降,进行相关硬件、用户数和参数进行核查;
B.超过小区半径接入,核查前导接入格式和小区半径是否设置合理;
C.小区间干扰过大,进行PCI优化和重叠覆盖优化;
D.覆盖弱导致,核查是否过覆盖、建筑物阻挡、切换或重选不合理等原因导致;
E.T300设置过小,根据基线参数进行核查、调整;
1.4默认承载建立及附着失败
影响默认承载建立及附着失败的主要原因有空口环境和传输因素,常见问题及处理措施如下:
A.覆盖弱导致,核查是否过覆盖、建筑物阻挡、切换或重选不合理等原因导致;
B.小区间干扰过大,进行PCI优化和重叠覆盖优化;
C.外部干扰过大,进行外部干扰扫频排查;
D.核心网异常导致,进行其他小区指标对比,均异常需核心网进行排查;
E.传输丢包、误码过大导致,进行ping包测试,如有问题传输进行排查;
F.DRX、RLC参数不合理导致,进行相关基线参数核查、调整;
2.5G辅站接入阶段失败
2.1NR邻区测量
NR邻区测量包含下发NR的B1测量控制和B1测量报告上报两个过程,下面对这两个过程出现问题进行分析。
2.1.1LTE不下发NR的B1测量控制
²基站版本不正确,进行站点版本核查、升级;
²LTE侧未打开NSA开关,将“NSA_DC_CAPABILITY_SWITCH”设置为开;
²LTE侧未添加NR相邻频点,添加NRSCGFREQCONFIG、NRNFREQ中NR频点;
²LTE的EmcEnable配置为“开”且S1AP_Initial_Context_Setup_Req中的priorityLevel与EmcDedicatedBearerARP配置相同,核心网修改NSA用户的承载priorityLevel或关闭LTE紧急呼叫EMC:
EmcEnable=OFF;
²LTE侧上报的UE能力未携带rat-Type为nr的ueCapacityRAT-Container,如果UE未上报NR的ueCapacityRAT-Container和irat-ParametersNR-r15->en-DC-r15:
supported字段,核查终端是否开启5G模式或者SIM不支持VoLTE功能导致终端主动关闭5G功能;
2.1.2无B1测量报告上报
²NR小区状态未正常,核查DSPNRCell,DSPNRDUcell,进行故障、License排查;
²检查LTE侧配置的NR频点配置错误,核查LTE侧添加NRSCGFREQCONFIG、NRNFREQ频点与NRSSB配置频点是否一致;
²外部干扰导致小区搜索失败,使用扫频仪进行扫频进行干扰排查;
2.2NR邻区添加
2.2.1没有触发AddSCG流程
²eNodB与gNodB之间X2异常和DSPX2INTERFACE状态异常,核查ADDIPPATH/ADDENODEBPATH是否配置X2用户面本端及对端IP,是否能ping通对端IP;
²LTE侧NrExternalCell、NrnRelationShip配置错误,核查邻区配置是否与5G侧配置一致,不一致参数进行调整;
²LTE添加5GPCI存在冲突,进行5GPCI优化调整;
²4G基站配置的PLMN和5G基站配置的PLMN不一致,将LTE侧CELLNPLMNLIST进行修正;
²4G基站配置的gNodeB标识长度为与NR侧的gNodeB长度不一致,经LTE侧CELLNPLMNLIST中gNodeB标识长度为修改为NR侧的gNodeB长度;
2.2.2SGNB_ADD_REQ_ACK后立即释放SCG
²LTE侧设置NSADCQCI的RLC模式为UM,修改NSADCRLCPDCP参数组ID对应RLCPDCPPARAGROUP的RLC模式为AM;
²QCI开户的NSAPDCP参数组的PDCPSNSIZE非18BIT,修改NSADCRLCPDCP参数组ID对应RLCPDCPPARAGROUP的PDCPSNSIZE=18BIT;
2.3NR随机接入
在前六部均正常的情况,极少数情况会出现NSA随机接入失败情况,下面仅列举一些常见问题:
²UE接入的小区非测量到的最强小区,导致小区搜索失败,最强小区在LTE配置的邻区未添加,只添加较远处邻区,核查LTE的NR邻区设置;
²UE在远点接入小区半径配置过小导致基站收不到用户发送的Preamble,修改NRDUCELL的小区半径;
四、接入问题案例
1.LTE接入后未下发B1测控
mate20X在个别小区无法接入5G网络,同站其他小区正常接入。
连接probe在正常小区和异常小区进行对比测试,发现异常小区一直不下发B1事件。
对比正常小区结果,是能够正常下发B1事件,发起5G添加流程,接入5G
根据现象分析可能导致B1事件不下发的原因:
LTE小区可以正常接入做业务,同站其他小区
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