基于S1接口切換失敗分析0925.doc

基于S1接口切換失敗分析2014-09-25一、概述 廣州LTE網(wǎng)絡(luò)的S1切換性能從9月18日開始， 出現(xiàn)HO Prepare Fail “切換出準備失敗_目前側(cè)準備失敗”次數(shù)增加明顯，總體切換成功率從98.9%惡化到98.5%左右。失敗切換的鄰區(qū)關(guān)系，在小區(qū)和TAC維度存在聚類。二、S1-Based Handover信令流程LTE網(wǎng)絡(luò)S1接口的切換流程： 源eNodeB決定進行基于S1的切換。S1切換的原因可能是源eNodeB和目標eNodeB之間不存在X2連接，或者源eNodeB根據(jù)其他情況作出的判斷。 源eNodeB向源MME發(fā)送Handover Required消息，其中Handover Type在此時是intra-LTE，TargetID包含Target Cell ID和Target TAI兩部分，源MME可以根據(jù)目標 TAI來選定合適的目標MME。Direct Forwarding Path Avaliability用來指示在源和eNodeB之間是否存在存在直接轉(zhuǎn)發(fā)的路徑還是需要進行Indirect Tunnel Forwarding。 源MME選定合適的目標MME，通過S10接口發(fā)送Forward Relocation Request消息給目標MME。 目標MME選定相應(yīng)的目標SGW，發(fā)送Create Session Request消息給目標SGW，消息中包含每個承載的上下文。目標SGW為數(shù)據(jù)承載分配上行GTPU的地址和TEID值，返回Create Session Response消息給源MME。 目標MME發(fā)送Handover Request消息給目標eNodeB，其中包括要建立的EPS承載的列表等內(nèi)容，每個EPS承載的信息包括SGW的地址，上行GTPU的在SGW側(cè)的TEID值，EPS 承載的QoS等。目標eNodeB收到上述消息后會建立UE上下文，包括承載的信息，安全上下文等。目標eNodeB 也回送Handover Request Ack消息給目標MME，其中包含EPS承載建立結(jié)果的信息。對于每個成功建立的EPS承載，其信息包括下行數(shù)據(jù)在目標eNodeB側(cè)的GTPU的TEID值。 目標MME發(fā)送 Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request消息給目標SGW，將上述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道的TEID值通知目標SGW，轉(zhuǎn)發(fā)通道的從目標SGW到目標eNodeB的部分可以建立。 目標MME發(fā)送Forward Relocation Response消息給源MME，將EPS Bearers Setup Result 通知源MME。在Indirect Tunnel的情況下，轉(zhuǎn)發(fā)通道在目標SGW側(cè)的地址和TEID值也會在此消息中通知源MME。在Indirect Tunnel的情況下，源MME發(fā)送Create Indirect DataForwarding Tunnel Request消息給源SGW，轉(zhuǎn)發(fā)通道在目標SGW側(cè)的地址和TEID值通知源SGW。 源MME發(fā)送Handover Command消息給源eNodeB， 將目標eNodeB分配的需要轉(zhuǎn)發(fā)的EPS Bearers的TEID 值和目標eNodeB的地址通知源eNodeB。 源eNodeB發(fā)送eNB Status Transfer消息，此消息經(jīng)源MME，目標MME，最終到達目標eNodeB。此消息將無損切換的EPS Bearer的PDCP的狀態(tài)通知目標eNodeB。源eNodeB此時可以經(jīng)過Indirect Data Forwarding Tunnel 將下行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給目標eNodeB。 UE與目標eNodeB建立上，下行同步后，發(fā)送Handover Confirm消息給目標eNodeB。目標eNodeB發(fā)送Handover Notify消息給目標MME。 目標MME發(fā)送Forward Relocation Complete Notification消息給源MME。源MME回應(yīng)Forward Relocation Complete Acknowledge 消息。目標MME發(fā)送Modify Bearer Request消息給目標SGW。 目標SGW分配下行EPS Bearer在SGW的TEID值，發(fā)送Modify Bearer Request消息給PGW，這樣切換后的下行數(shù)據(jù)通道在PGW到目標SGW之間的部分建立了起來。這樣整個的PGW到目標eNodeB之間的下行通道就建立完畢。 目標SGW收到PGW的回應(yīng)后，上行通道在SGW到PGW的部分可以建立，目標SGW返回Modify Bearer Response 消息給目標MME。 UE可以觸發(fā)相應(yīng)的TAU的過程，隨后的步驟中，源MME和目標MME將觸發(fā)相應(yīng)的資源釋放過程。三、S1口切換失敗分析3.1、S1口切換成功率統(tǒng)計09月24日全天時段S1_HO成功率的趨勢，在切換請求(HO Required)次數(shù)較少的情況下，切換成功率上升。相反，當白天忙時切換請求次數(shù)增多時，切換成功率下降。（以下分析涉及到的數(shù)據(jù)均采集9月24日全天統(tǒng)計） S1_HO切換成功率與切換請求數(shù)量存在反比關(guān)系，可能與網(wǎng)絡(luò)容量或干擾，隱性故障等原因有關(guān)。3.2、S1口切換失敗分析 在源eNodeB和源MME之間的S1接口切換失敗消息有HO Cancel和HO Prepare Fail，在目標eNodeB和目標MME之間的S1接口切換失敗消息只有HO Failure。有一種情況是，即使返回Handover Request Acknowledge時，但在沒有默認承載建立信息表時也會導(dǎo)致目標MME清除UE在目標MME和eNodeB所預(yù)留的信道資源。 統(tǒng)計09月24日全天切換失敗消息，目標S1接口失敗消息HO Failure會比源S1接口HO Prepare Fail失敗消息少，因為有可能切換請求確認后，但由于默認承載而導(dǎo)致失敗。S1接口FAILURE_MSGCOUNT失敗占比源S1接口HO Cancel770450.08%源S1接口HO Prepare Fail1786450.36%目標S1接口HO Failure645420.13%以下為S1接口消息占比的餅圖：3.3、S1口HO Prepare Fail原因分析出現(xiàn)HO Prepare Fail切換的觸發(fā)原因，主要觸發(fā)原因為無線原因正常切換和S1接口間切換觸發(fā)。HO_CAUSECOUNTCAUSE_RATEcell-not-available30.00%handover-desirable-for-radio-reason9232451.68%s1-intra-system-handover-triggered8631848.32%HO Prepare Fail切換消息的失敗原因值分布分析，其中unknown-targetID原因占比達32.08%，其次為“no-radio-resources-available-in-target-cell”原因占比達18.46%。原因值分析：Unknown-TargetID：在用戶發(fā)起切換請請求Handover Required消息，其中Handover Type在此時是intra-LTE，TargetID包含Target Cell ID和Target TAI兩部分，源MME可以根據(jù)目標 TAI來選定合適的目標MME。當網(wǎng)絡(luò)對用戶請求的目標CELLID和TAI無法識別時，返回此失敗原因值。No-Radio-Resources-Available-In-Target-Cell：當用戶通過源MME向目標MME請求無線信道資源時，小區(qū)存在無線資源不足或擁塞時，網(wǎng)絡(luò)返回此失敗原因值。以下為HO Prepare Fail切換消息失敗原因值占比的條形圖：3.4、S1口HO Prepare Fail維度分析能過以上切換失敗的FAILURE_CAUSE可以定位到小區(qū)級和TAC級的問題，以下通過小區(qū)維度分析“no-radio-resources-available-in-target-cell”失敗值，可以發(fā)現(xiàn)大部分切換失敗聚類在小區(qū)級別上。FAILURE_MSGFAILURE_CAUSEORIGIN_CI-TARGET_CI失敗出現(xiàn)的次數(shù)HO Prepare Failno-radio-resources-available-in-target-cell43447309-434247801078544663565-43424780153845022997-4342478081244463884-4449434849144494348-4446388441644494349-4446388440243447309-4342478137544644619-4342478118845023253-4342478015244844056-43410444143附件為“no-radio-resources-available-in-target-cell”切換失敗原因值小區(qū)表：對“Unknown-TargetID”切換失敗原因值進行小區(qū)維度分析，以下為TOP10小區(qū)。因為該切換失敗原因值（TargetID）包括了目標CI的因素，還有目標TAC的因素影響。FAILURE_MSGFAILURE_CAUSETARGET_TACORIGIN_CI-TARGET_CI失敗出現(xiàn)的次數(shù)HO Prepare Failunknown-targetID4230143425804-4347060534834230143470091-4347060425134230143470091-434706051289950844238850-44166402659950844238851-441664026574230143425804-43470603604942644268033-437099555084230143470093-43470605502948343491341-4432973149910017175633667-44145154461對“Unknown-TargetID”切換失敗原因值進行TAC維度分析：FAILURE_MSGFAILURE_CAUSETARGET_TAC失敗出現(xiàn)的次數(shù)HO Prepare Failunknown-targetID42301947810017237195082137942676694837089427687422796759442596422555849484153 由于用戶在發(fā)起切換請求時，附帶的信息有TargetID包含Target Cell ID和Target TAI兩部分，源MME可以根據(jù)目標 TAI（TAI= MCC + MNC +TAC）來選定合適的目標MME。附件為“unknown-targetID”切換失敗原因值小區(qū)表： 以下為HO Prepare Fail切換失敗返回unknown-targetID原因值截圖：分析“unknown-targetID”切換失敗的原因，有三種可能情況： 用戶切換請求的targetID (eNodeBID、TAI、CELLID)目標小區(qū)不存在（可能存在基站斷鏈，基站板卡硬件故障）。 用戶切換請求的targetID (eNodeBID、TAI、CELLID)在現(xiàn)網(wǎng)中出現(xiàn)重復(fù)配置，冗余數(shù)據(jù)。 目標小區(qū)在源小區(qū)的鄰區(qū)信息表，與現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)的信息不一致，導(dǎo)致上報的targetID無法被網(wǎng)絡(luò)識別。附件1為用戶“unknown-targetID”切換失敗的原因值，目標小區(qū)不存在的小區(qū)列表。附件2為用戶“unknown-targetID”切換失敗的原因值，目標小區(qū)所帶的（eNodeBID、CELLID）是否在現(xiàn)網(wǎng)有冗余數(shù)據(jù)，或外部鄰區(qū)配置數(shù)據(jù)和現(xiàn)網(wǎng)不一致。四、總結(jié) 通過對S1-Based Handover切換失敗的分析，重點對源小區(qū)向目標小區(qū)切換過程中，返回HO Prepare Fail切換分析?，F(xiàn)網(wǎng)主要切換失敗原因值可以具體定位到小區(qū)維度，“no-radio-resources-available-in-target-cell”網(wǎng)絡(luò)返回的原因值明顯指向目標小區(qū)無線資源不足，另外“unknown-targetID”的切換失敗原因值是現(xiàn)網(wǎng)測試過程中常見的失敗原因值，主要原因是切換目標小區(qū)信息不存在、目標小區(qū)硬件故障而斷鏈、目標小區(qū)在現(xiàn)網(wǎng)有冗余數(shù)據(jù)、目標小區(qū)與源小區(qū)的鄰區(qū)配置數(shù)據(jù)不一致。目前LTE的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化已逐步完善，但網(wǎng)絡(luò)中仍存在前期網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中數(shù)據(jù)匹配未達到最優(yōu)的狀態(tài)。從基于S1切換角度出發(fā)，在現(xiàn)網(wǎng)無線環(huán)境允許條件下，通過提高X2切換的比例，盡量減少S1切換，來提高全網(wǎng)切換成功率，及提高用戶4G網(wǎng)絡(luò)的感知度。五、參考3GPP TS23.401規(guī)范 根據(jù)3GPP TS23.401 5.5.1.2 S1-Based Handover文檔。當基于X2接口切換不能使用時，觸發(fā)基于S1接口的切換。 3GPP TS23.401 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,Reject切換失敗的信令流程： 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 Acknowledge message from the Target eNodeB but none of the default EPS bearers are in th