VOLTE网络中异常事件的分析

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：

○1.3GPP的23系列规范；○2SIP/RTP/DIAMETER/IPSec取自IETF的RFC；○3.VoLTE Profile和RCS取自GSMA的IR；○4.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(ServerInternal 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；

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