2024年5月7日发(作者：)
2017
年第
2
期
(总第
170
期）
INFORMATION & COMMUNICATIONS
信息通信
2017
(Sum. No 170)
移动用户无法正常返回4
G
网络的案例分析
肖辉
(中国联合网络通信有限公司武汉市分公司，湖北武汉430000)
摘要:随着4
G
网络的发展，文章针对测试中发现的用户长时间不能返回4
G
网络的案例，分场景进行了详细的原因分析，
通过底层抓包操作，最终提出了有效解决方案。
关键词:
SGSN-MME
;
ISU
TAU
;
PGW
;参数调整
中图分类号:
TN929.5
文献标识码:
A
文章编号
:1673-1131(2017)02-0192-02
1背景描述
随着通信网络的发展，用户对移动网络的感知越来越敏
感。为了让用户有着完美的
4G
网络体验，我们的测试也越来
越精细化。
SGSN-MME
覆盖业务区测试中，以下两种场景，发现部
分用户出现长时间不能返回
4G
的情况，
ISCTAU
失败原因值
为
17 (Network Failure):
4G
第一种场景
:
测试中，在三环上遇到手机长时间不能返回
网络，但经多款手机模拟测试仅三星
Note2
手机存在一直
回不了
12
4G
网的情况，其他
iPhone6
、华为
P1
、中兴
Z9
均可在
分钟后自动返回
4G
。
第二种场景：部分用户从在武汉火车站出现用户长时间
驻留在
3G
网络上，不能返回
4G
的情况。
2原因分析
经查用户手机发送
TAU
给
MME
之后，
MME
返回
TAU
失败，原因值为
17 (Network Failure
)。
在分析
ISC TAU
ISC TAU
失败原因前，可以先了解
SGSN-MME
流程。
The Gn/Gp-SGSN to MME TAU procedure is shown in Figure 28 and described below
图
1 SGSN-MME ISC TAU
流程图
从流程图可以看到
ISC TAU
步骤：
(1) MME
收到
TAUrequest
之后，查找
SGSN
的
IP
地址。
此步骤里
MME
需通过
RAC FQDN
的解析，通过
SGSN
DNS
查询到
(2)
的
IP
地址。
找到
SGSN
发
SGSN context request
到
SGSN, SGSN
返回
SGSN context response
。
在
SGSN context response
这条消息里的
SGSN
会在
Pri-
192
vate Extension IE
中携带
Initial GGSN IP address
，同时消息里
也会有
PDP
使用的
APN。MME
通过
SGSN context response
的
APN
查询
PGW,
查到的
PGW
要支持
x-gn
接口，否则
TAU
会被
reject。MME
对比
PGW
的
IE
IP address
和
Private Extension
中携带
InitialGGSNIPaddress
，如果不匹配，
(3)
TAU
会被
reject.
找到
PGW
后会通过
DNS
查询
SGW
的
IP address
,然
后发消息给
SGW
。
从流程图里可以看到，有两个原因会导致
TAU
被拒绝，原
因值为
(1 )MME
CC17
。
通过
APN
查询
PGW,
找不到
PGW
。
(
现网
DNS
已添加配置，不存在找不到
IE
(2)MME PGW
PGW
的情况)。
通过对比的
IP address
和
Private Extension
中携带
Initial GGSN IP address,
如果不匹配，
TAU
失败，原
因值为
CC17
。
2.1第一种场景原因分析
通过在现网中模拟第一种场景，在维护窗口期间对测试
用户进行底层抓包分析。详细的测试结果分析如下：
(1) UE
在
3G
.
(2) TAU
的时候选用的
APNSgnet^PGWIP
为
220206.173.7
。
到
4G
后，
MME
用
460.
去查
PGW
的地址。最后匹配到广州、北京
的国漫
(3
PGW
地址列表。
)
通过比对
PGW IP
地址，发现广州和北京的
PGW
址和用户在
3G
上
PGW
地址不一致（用户在
3G
上用的是湖
北的
PGW
地址)，所以导致了
TAU
失败，没有找到
PGW
。所
以
ISCTAU
失败。
00:50:59,952: (l_21,Cid 120092662) call gw_selection_Min:iaap_gwjelection_error_to_scc
(pgw not found) Erom gw selection main:niap ggsn to pgw/3
匕」^
ISlilUPGW
""
00:50:59,952: (l_21,Cid 120092662) return gwjelection_main:niap_gw_selection_error-to_scc/l ->
797
00:50:59,952: (l_21fCid 120092662) return gw_selection_main:niap_ggsn_to_pgw/3 ->
{fault,pgw not found,797}
00:50:59,952: (l_21fCid 120092662) return gw_3election_protected:iQap_gg3n_to_pgw/3 ->
{fault f pgw_not_found,797}
00:50:59,952: (l_21,Cid 120092662) return esm_lib:select_pgw_for_pdn/2 ->
{fault,pgw not found,797}
图
2 ISC TAU
失败原因分析
(4)
但是用户为什么没有找本地的
PGW
,而是选择了广州
和北京的
PGW
呢？抓包发现是由于终端上报不支持
4G
,从
而导致选择不是
FQDN
方式的
PGW.
。由于不带
FQDN
，用户
从
2/3G SGSN TAU
到
4G MME
后，
MME
从
SGSN
拿取用户
的上下文信息也就没有带
FQDN,
进而导致
MME
无法通过
PGW FQDN
的方式找到本地的
PGW,
而是通过
DNS
解析去
地
信息通信
找
PGW
。但
TAU
过程中的
DNS
解析方式无法通过号段扩展
进行解析，所以默认解析到广州和北京的
PGW
。进而导致
ISC
TAU
失败。
上报不支持4
G
的终端，选择不带
FQDN
的
PGW
;上报支
持4
G
的用户，则会选择
FQDN
方式
PGW
:
(5)对于上报支持终端支持4
G
的用户，用户从2/3
G
SGSN
TAU
到4
G
MME
后，
MME
从
SGSN
拿取用户的上下文信息
也就带
PGWFQDN
。
MME
可以通过
PGW
的
FQDN
，可以直
接找到本地的
PGW
，从而
ISC
TAU
成功。
对于一个上报终端支持4
G
的用户
MME
会从
SGSN
取
到当前的
PGW
FQDN
信息;对于一个上报终端不支持4
G
的
用户
MME
会从
SGSN
取不到当前的
PGW
FQDN
信息。
2.2第二种场景原因分析
由于
SGSN
-
MME
底层抓包建议在维护窗口期间进行操
作，而第二种场景只能在白天进行测试。所以不能通过抓包
确定其原因，但是在测试过程中查看测试用户的信息，发现
TAU
失败的用户在3
G
网络上查看信息不带
FQDN
，
TAU
成
功的用户在3
G
网络上带
FQDN
。
带不带
PGW
的
FQDN
是由终端上报4
G
支持能力决定
的。可以通过终端在3
G
网络中的
attach
request
和
RAU
request
消息
MS
network
capability
里包含的
EPC
capablity
字段查看。
如果上报
EPC
supported
表示支持4
G
，如果不上报此字段或
者上报
EPC
not
supported
表示不支持4
G
。
测试时，
SGSN
-
MME
软件版本还不能实现对3
G
用户信
令单用户的跟踪，要抓3
G
信令，需要抓和某个
RNC
连接的所
有信令。而第二种场景测试过程中跨了 4个
RNC
,所以没有
办法抓到在用户
TAU
失败前那一刻的
RAU
request
消息，从
而确定终端是否上报支持4
G
的消息字段。但是从
SGSN
-
MME
查看用户的信息带不带
FQDN
，也是可以确定终端是否
上报支持4
G
的消息字段。
3解决办法
在场景测试中发现
TAU
到4
G
后，
MME
用3
gnet
.
apn
.
epc
.
mnc
001.
mcc
460.3
gppnetwork
.
org
.，去查
PGW
的地址。这里为
什么不是通过号段扩展解析3
gnet
.<
msisdn
>.
apn
.
epc
.
mnc
001.
mcc
460.3
去找
PGW
。
如果没有通过号段扩展解析，那么解析到的
PGW
地址肯
定不是本省用户的
PGW
地址。
还是查看
I
SC
TAU
流程：
图3
SGSN-MME
ISC
TAU
流程图解析
肖辉:移动用户无法正常返回4
G
网络的案例分析
从流程看到
MME
找到
PGW
，并向
PGW
发消息之前是
在第7步。而
MME
知道用户的
MSISDN
是在第14步
，HSS
返回给
MME
的
update
location
answer
消息里，在此之前，
MME
是不知道用户的
MSISDN
号码的。所以
TAU
的过程
中，
MME
查找
PGW
是无法通过号段
MSISDN
扩展来完成的。
从第一种场景和第二种场景分析来看，都是由于终端在
3
G
网络上没有上报支持4
G
的消息字段，从而导致
ISC
TAU
失败，原因值为
CC
17。对于这种终端在3
G
网络发起不支
持4
G
，从而导致
ISC
TAU
失败，原因值为
CC
17的问题。相
关设备厂家研发核查
SGSN
-
MME
当前的处理机制是符合
规范的。
但是由于
CC
17会导致终端长期驻留在3
G
，而无法通过
再次附着连接到4
G
，从而影响用户的业务感知，我们可以通过
修改
SGSN-MME
参数 “
private
_
ie
_
ggsn
_
init
_
sig
_
add
_
enable
”
解决。可以通过参数设置 “
private
_
ie
_
ggsn
_
init
_
sig
_
add
_
en
-
able
”为
false
，让
MME
不比较
GGSN
和
PGW
的地址，直接实
现#10(10代表隐含去附着)的
TAU
拒绝，
UE
收到之后会重新
附着
LTE
，不影响使用
LTE
网络。
*月*日凌晨对厂家
SGSN
-
MME
进行此参数调整，参数调
整完成后
，ISC
TAU
指标明显上升，业务测试正常。
*月*日凌晨对厂家其他的
SGSN
-
MME
进行此参数调整，
参数调整完成后，
SGSN
-
MME
上
ISC
TAU
指标都明显上升，
业务测试正常。
同时在*月*日白天，对两种种场景进行测试验证，没有发
现
CC
=17的情况，但是有
CC
=10的情况，参数修改符合预期。
CC
=10信令如下：
：
23.501000
3.0. 0.3
51AP/NAS-EP5
^04 Id-downlinkNASTransport, Tracking area update reject (impUdtlv detached)]
：
23.502000
3.0. 2.0. 0.B0.2 S1AP
92 id-UEContextRelease, UEContextReleasecomnand [NAS-cause=normal-release]
：
2B.904000
3.0.
4.0.
0.3
0.4 DIAMETER
464 cid=36PP-Authentication-lnfonation Request(318) S6a/S6d(1677/
：
24,058000
4.0. 3.0. 0.40.3 DIAMETER
492 cnd«3GPP-Authentication-lnfonation Answer(318) f
lags-P- appl»3GPP S6a/S6d(16777
；
124.058000
3.0. 0.B
DIAMETER
512 ciid-3GPP-Authentication-lnforiation Request(318) flags*RP- appl*3GPP S6a/S6d(1677/
：
24.059000
3.0.
2.0.0.；
0.3S1AP/NAS-EP5
132 id-downlinlcNASTransport, Authentication request
；
24.278000
2
.
0
.
0.2
S1AP/NAS-EPS
132 id-uplinkNASTransport, Authentication response
：
24.282000
3.0.
2.0.0.J
0.3
S1AP/NAS-EPS
112 id-downlinkNASTransport, Security lode command
:24.315000
4.0. 0.4DIAMETER
656 cnd«3GPP-Authentkation-lnforiation Answer(318) f1ags*-P- appl»3GPP S6a/56d(167772
：
24.323000
2
.
0
. 3.0.0
0.2
.：
SlAP/NAS-EPS
136 1d-upl1nkNASTransport, security mode complete
：
24.325000
3.0. 0.3SlAP/NAS-EPS
104 id-downlinkNASTransport,
esm
information request
124.366000
2
.
0
.
0.2
S1AP/NAS-EPS
132 Id-uplInkNASTransport,
esm
Infornatlon response
124.367000
3.0. 0.3
DIAMETER
660 cmd.3GPP-update-L
〇
cation Request(316) - S6a/S6d(16777251) h2h»7!
：
24.430000
4.0. 0.4DIAMETER
908 cid-36PP-update-L
〇
cat1on Answr(316) flags-P- appl«3GPP S6a/S6d(16777251) h2h-751
:24.436000
220.206.139.130
220.206.1GTPV2
308 Create Session Request
：
28.437000
220.206.139.130
220.206,1GTPV2 308 Create Session Request
：
28.448000
220.206.139.140
220.206,1G
16TPV2186 create session Response
：
28.449000
3.0.
7.0.
0.B
S6SAP0.7
156 S6SAF-LOCAn
〇
N-UPDATE-REQUEST ffl bfIfAHarhlflii
：
28.560000
7.0.
3.0.
0.7
0.3 S6SAP
92SGSAP-L0CAT10N-_TE-ACCEPT
__________
用尸
：
28.561000
3.0.
2.0.
0.3
0.2 SlAP/NAS-EPS
|368 1d-in1t1a1c
〇
fitextsetup, inltlalcontextsetupRiquest , Attach accept, jctlvate defaul
0010 » security header type: integrity protected and ciphered
⑵
.... 0111 ■ Protocol discriminator: EPS wbility management messages (0x07)
Message authentication code: 0x0d71471d
sequence number
0000.,..= security header type: Plain
nas
Message, sage, not security protected ((not security protected (0)
.... 0111 = protocol discriminator:
eps
lobility «
y management messages
(0x07)
nas
EPS Mobi Iity Managefflent Message TVpe:
_____________
P
^
cause
[
TA
Trai
_
acking <
:ing area update reject (0x4b)
i圯細加n
图4两种场景验证测试
通过参数调整，不管换何种类型的手机终端，测试两种场
景中的移动用户无法正常返回4
G
网络的情况不再出现，问题
得到彻底解决。
参考文献:
[1] 陈宇恒，肖竹，王洪.
LTE
协议栈与信令分析[
M
].北京:人民
邮电出版社，2013.
[2] 曾召华.
LTE
基础原理与关键技术[
M
].西安电子科技大学
出版社,2010.
作者简介：肖辉(1982-)，女，湖北省武汉市人，毕业于华中科
技大学移动与通信系统专业，现从事移动核心网维护工作。
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