关于4G网络、5G网络互操作,带你了解一下

【摘要】5G SA组网初期,为了接续SA的优化工作,保证用户的感知体验,通过现场测试总结优化经验便于后期5G网络的优化工作;针对跨厂家和异运营商的场景进行4/5G互操作功能验证,验证内容包括4到5G重选、切换、重定向,5到4G的重选、切换、重定向和EPS FallBack语音回落;通过本次验证对EPS FallBack语音回落业务进行优化提升总结。

原理介绍

语音策略EPS FALLBACK:

UE开机驻留在5G,通过5GC建立语音PDU session,并在IMS网络注册并发起语音呼叫;5G无线网络拒绝语音承载建立请求,同时发起5G到4G的PS HO或重定向流程将呼叫切换到LTE,并在EPC上建立语音承载,完成后续语音呼叫接续,从而将呼叫从5G回落到VoLTE。

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图1.5G语音策略

语音策略流程:

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图2.5G语音策略架构

该流程适用于5G建网初期,运营商希望最大化重用现有的LTE网络,保护已有的投资,同时可以加速5GC网络建设。

问题描述

为保障5G SA网络商用,在诺基亚厂家区域进行了4/5G互操作功能验证及测试,实验验证场景如下:4G为电信自建区域,设备厂家是诺基亚,5G是联通承建共享区域,设备厂家是华为,核心网是华为5GC和EPC。在DT测试中发现,联通用户EPS FallBack语音回落成功率99.47%,电信用户EPS FallBack语音回落成功率86.36%,相同的网络架构下电信EPS FallBack语音回落成功率较联通低13个百分点,严重影响诺基亚区域电信SA网络商用后用户感知。

问题分析

(一)、组网及版本能力分析

组网结构:华为融合5GC+华为MME+华为SA基站+诺基亚LTE基站

1.华为5GC版本为5GC20.1.1SPC5,支持EPSFALLBACK。

2.华为5G SA版本号为BTS5900V100R016C00SPC170,诺基亚LTE版本为20B。

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图3.组网架构

(二)、分析EPS FALLBACK重定向语音业务的整体信令流程

1.根据整体流程分析,对比EPS FALLBACK重定向语音业务正常和异常流程,问题点在QCI专有承载是否建立。

终端信令正常流程重定向、TAU均已成功,QCI专有承载建立完成。如图所示:

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图4.终端侧信令正常流程

终端信令异常流程重定向、TAU均已成功,CQI专有承载未建立,VoLTE语音业务失败,语音回落2G进行通话。如图所示:

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图5.终端侧信令异常流程

2.基站侧跟踪S1接口ENB和核心网之间的交互信令,发现ENB向MME回复专有承载建立完成后,MME随后发起释放专载的请求。如图所示:

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图6.MME指示ENB释放QCI1专载

QCI1专载被核心网侧发起释放,QCI1是VoLTE语音业务的专有承载,专载未建立导致VoLTE语音业务失败,终端回落2G进行语音业务。

3.通过协调核心网跟踪信令分析,在主叫收到通知回落,SMF收到AMF Nsmf_UpdateSmContextRequest 携带PDU_RES_MOD_FAIL,SMF启动定时器,定时器时长5s(EPS Fallback保护定时器时长),SMF缓存语音专载建立请求。

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图7. 主叫通知回落定时器计时

4.从跟踪信令上看14:37:16:937开启定时器,预期5s内5G到4G回落成功。实际14:37:22:117回落才成功。SMF内部定时器已超时,导致释放了QCI1专载。

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图8. 重定向回落成功后定时器超时

5.通过跟踪AMF网元信令,AMF收到RAN发送的Release complete至收Gmt Context Request的时间间隔,14:37:16:986到14:37:21:537接近5s。如图所示:

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图9. AMF收到RAN响应时间间隔

该段时延包括无线侧NR指示终端回落时间和4G侧读取网络消息并接入发起TAU request的时间;对应空口终端侧事件NR→L Redirect Request到TAU Request耗时长。如图所示:

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图10.无线侧时长统计

(三)、确定原因是无线侧收到重定向回落到TAU响应时长较大,导致核心网EPS Fallback保护定时器超时

通过对现场CQT/DT拨测结果统计,EPS Fallback回落失败的流程,回落时延接近5s,导致定时器超时,语音业务回落2G;CQT和DT语音测试指标统计结果,查询华为侧GNB基站侧参数配置,EPS FallBack保护定时器是4s;如图所示:

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图11.无线GNB参数配置

中兴侧GNB参数配置,EPS FallBack保护定时器时长是3s。

综上,5G发起释放到收到TAU请求总时延要低于5s,超过5s导致EPS Fallback流程保护定时器超时,MME释放了语音专载,主叫VoLTE语音业务失败,触发CSFB流程语音回落2G。如图所示:

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图12.语音回落2G无线侧耗时

解决措施

优化分析过程:无线侧在发起NR释放,通过重定向回落到4G,读取4G基站系统消息MIB和SIB消息,在收到基站广播的SIB2消息后,发起TAU Request在4G侧发起随机接入请求;UE通过广播信息获取PRACH的基本配置信息,RACH所需的信息在SIB2的公共无线资源配制信息。

无线侧通过优化缩短SIB消息周期,让UE从NR释放后较快获取到SIB消息,在4G发起TAU Request,避免核心网侧定时器超时。现网SIB2周期由640ms修改为160ms;如图所示:

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图13.4G侧SIB消息周期

经验总结

(一)重视端到端跨厂家协作:跨厂家的4/5G互操作优化,涉及系统和网元较多,应高度重视沟通协作。

(二)多场景互操作参数优化:5G SA组网架构电联共享涉及跨厂家和异运营商,场景相对较复杂,应针对互操作不同业务场景总结一套合理的优化参数集,形成经验指导。

(三)EPS Fallback流程优化:建议缩短SIB2消息周期为160ms,旨在用户从5G释放后,快速响应回落4G发起业务,缩短接入时延规避EPS FallBack保护定时器超时的风险。

最后感谢大家的阅读,谢谢!

本文源自头条号:科技引领的时代

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