解放军理工大学学报移动通信论文技巧范文

　　【摘要】由于网络负荷加大，系统间的互操作不可避免。通过介绍鉴权问题导致接入失败、DNS配置和连接问题、消息中IP端口错误导致SGSN连接失败、消息单元不匹配导致数据停传、2个SGSN中APN配置问题导致PDP去激活这五种典型故障现象，对TD-SCDMA与GSM互操作过程中各个环节可能出现的故障点进行了分析论证，从而有助于从核心网的角度全面了解互操作过程中可能出现故障的原因及处理方法。

　　【关键词】GSM,TD-SCDMA,互操作,鉴权,RAU,SGSN

　　1典型故障现象概述

　　TD-SCDMA与GSM的系统间数据业务互操作过程中，核心网侧主要是通过RAU（RoutingAreaUpdate，路由区更新）流程来实现。RNC（RadioNetworkController，基站控制器）完成切换判决工作，并通过CellChangeOrderfromUTRAN消息通知手机发起路由区更新过程。

　　跨系统RAU过程中，核心网部分可能存在的问题如图1所示。

　　具体列举如下：

　　（1）鉴权失败，导致UE（UserEquipment，用户终端）无法接入新的SGSN（ServingGPRSSupportNode，GPRS服务支持节点）。

　　（2）DNS配置问题造成RAI（RoutingAreaIdentification，路由区标示）与SGSN地址解析失败或者错误，导致UE去附着或者数据传送中断。

　　（3）设备、防火墙或者APN（AccessPointName，接入点名称）配置问题导致SGSN连接失败，数据传送中断。

　　（4）消息中IE（InformationElement，信息单元）不匹配导致数据传送失败。

　　（5）用户信息转发失败导致TD-SCDMA系统中业务请求拒绝。

　　2鉴权问题导致接入失败

　　（1）故障现象

　　由于鉴权原因导致RAU失败。

　　（2）原因分析

　　由于手机在2G网络入网时使用三元组进行鉴权入网，待手机切换到3G网络时，手机在TD-SCDMA网络中需要用五元组进行鉴权，因此UE回应鉴权失败。

　　从GSM到TD-SCDMA的RAU过程中，GSMSGSN所回应的SGSNContextResponse信令中的noofvectors数表示鉴权组的数目。若noofvectors的值为0，则表示GSM的局鉴权组已经用完了，在到TD-SCDMA后，SGSN会从HLR获取五元组鉴权参数，UE鉴权成功；但是若noofvectors不为0，则表明2G的局鉴权参数没有用完，系统会使用SGSNContextResponse消息中剩余的鉴权组进行鉴权，由于GSM系统中使用了三元组，所以UE使用三元组进行鉴权，导致鉴权失败。

　　（3）解决方案

　　将GSM系统中的MAP版本改成V3，用户在2G入网时使用五元组进行鉴权，RAU过程中会给TD-SCDMA的SGSN转发五元组信息，从而保证鉴权成功。

　　3DNS配置和连接问题

　　由于SGSN需要通过DNS解析工作来获取RAI所对应的SGSN地址，因此DNS数据漏配或者配置错误都可能导致RAI到SGSN影射问题，影响后续数据转发过程。

　　3.1DNS配置错误导致SGSNContext过程中断

　　（1）故障现象

　　UE从3G到2G系统，发送RAURequest消息后，2GSGSN不能触发SGSNContextRequest消息到3GSGSN，从而造成后续RAU过程失败，导致数据无法续传。

　　（2）原因分析

　　DNS服务器中3G的RAI信息设置有误，导致2GSGSN侧解析3GRAI错误，从而不能根据RAI信息获得3GSGSN的信息，无法发出SGSNContextRequest消息。

　　RAI到SGSNIP的影射关系的标准格式为RACxxxx.LACxxxx.MNCxxxx.MCCxxxx.GPRS，在DNS中进行设置时MCC需要采用十六进制格式。比如，MNC-MCC-LAC-RAC分别为460-07-7-7时，RAI格式应该写为RAC0007.LAC0007.MNC0007.MCC01cc.GPRS。如果MCC按照十进制进行设置，就会出现解析错误。

　　（3）解决方案

　　完成相关数据配置后，问题得到解决。

　　3.2DNS数据漏配导致数据传送中断

　　（1）故障现象

　　用户从2G网络切换到3G网络时，在3G网络上发送RoutingAreaUpdate后被拒绝，拒绝原因为ImplicitlyDetached（隐式分离）。这种情况下，UE会发生掉线和数据中断。

　　信令流程为：

　　DTAPGPRSMobilityManagementMessageType：RoutingAreaUpdateReject（0x0b）

　　GMMCause：ImplicitlyDetached（10）

　　根据3GPP规范，UE接收到包含ImplicitlyDetached（隐式分离）消息后，将执行新的附着和PDP激活过程。

　　（2）原因分析通过测试发现，3GSGSN没有发送SGSNContextRequest信息到2GSGSN，因此怀疑SGSN或者DNS服务器中RAI-IP对应关系设置有问题，检查发现对应的RAI和IP关系数据不存在。

　　如果新的SGSN不能通过RAI获取UE原先所在SGSN的信息，则无法获取UE的所有信息，这种情况下只能让UE重新附着，在SGSN中创建新的移动性管理和进程管理相关的上下文信息，才能实现UE与SGSN之间的连接性。SGSN下发ImplicitlyDetached消息，告知UE重新附着，完成这个工作。

　　此外，如果DNS配置错误，导致新的SGSN到错误的SGSN中提取用户信息时也会产生此类问题。由于新SGSN找到的旧SGSN并非用户InterRAU前所在的SGSN，因此旧的SGSN无法找到用户上下文，它向新SGSN返回的SGSNContextResponse消息中携带失败原因值“IMSINOTKNOWN”，新的SGSN无法获取用户信息，通过RAU拒绝消息返回隐式分离，要求UE重新附着。

　　（3）解决方案

　　在SGSN中直接增加RAI-IP对应关系，问题得到解决。

　　4消息中IP端口错误导致SGSN连接失败

　　（1）故障现象

　　用户在GPRS网络中附着、激活后RAU到TD-SCDMA网络，结果显示SGSNContextRequest消息无响应，且后续信令过程完成后，发现手机发送的ServiceRequest消息被拒绝，原因是没有相应的PDP上下文。

　　（2）原因分析

　　首先分析SGSNContextRequest消息是否发送错误，比如对端SGSN地址、端口以及消息内容。如果此消息正确而没有收到响应消息，则需要检查防火墙配置以及对端SGSN配置等信息。

　　本测试案例中，查看SGSNContextRequest消息，发现TDSGSN发到GPRSSGSN的消息UDP源端口为随机端口，由于2GSGSN/GGSN设备中，SGSNContextRequest消息全部采用固定的2123端口做为源端口，GPRS侧防火墙也仅设置了允许2123端口的访问策略，因此导致Response消息被防火墙丢弃。

　　（3）解决方案

　　问题在于TD设备系统设计与GPRS网络防火墙策略冲突，厂家需按照中国移动局数据规范修改TD系统软件，以保证采用正确的IP端口发送消息。

　　5消息单元不匹配导致数据停传

　　（1）故障现象

　　在Gn接口上可以看到3GSGSN所发送的SGSNContextRequest消息，但是2GSGSN多数上不回应，偶尔有回应信息，导致RAU之后数据无法恢复传送工作。

　　（2）原因分析

　　如果SGSNContextRequest信息没有回应，则2GSGSN中MM和PDP信息不能够转送到3GSGSN中，2GSGSN中未下发的数据包也不能转发到3GSGSN中，所以会造成用户信息和数据包丢失，导致切换和数据恢复失败。

　　正常测试流程中，UE从2G系统进入到3G系统后，会向3GSGSN系统发起RAU请求消息，SGSN将根据RAU请求消息中所携带的RAI信息获取UE原先所在的SGSN（2G）地址信息，并发送SGSNContextRequest消息到2GSGSN，以获取UE的MMContext和PDPContext信息。

　　分析发现，3G发送的SGSNContextRequest消息中携带有R6版本相关的MBMSSupported的扩展字段。目前2GSGSN支持R5版本，而R5版本中没有定义这个扩展字段，导致2GSGSN不能对这个扩展字段进行识别，因此不予回应。

　　（3）解决方案

　　分析对比发现，当时3GSGSN所发送的SGSNContextRequest消息中没有包含此MBMS相关的扩展字段，2GSGSN处理正常。由于目前2GSGSN所支持的R5版本中没有定义此字段，可以考虑统一分组域TD-SCDMA和GPRS为R5版本进行测试，或者2GSGSN在现有R5SGSN上进行改进，通过进一步定位模块并得出适当兼容算法后利用软件修改解决此问题。

　　62个SGSN中APN配置问题导致PDP去

　　激活

　　（1）故障现象

　　UE在TD网络中建立PS业务后，当满足系统间重选条件时，网络侧下发系统间重选命令，UE在GSM网络进行正常位置更新和路由区更新成功，但是随后2GSGSN给手机下发PDP去激活请求。

　　（2）原因分析

　　从3G切换到2G时，SGSNContextResponse消息中包含的APN信息为：CMNET.MNC000.MCC460.GPRS。

　　在旧的SGSN中，对于号段为46000、46002和46007的IMSI都解析为MNC000.MCC460.GPRS；而新的SGSN中，不同IMSI号段解析所得到的APN结果不同，如IMSI号段为46000打头的号段则配置MNC000.MCC460.GPRS，IMSI号段为46002打头的号段则配置MNC002.MCC460.GPRS。因此在RAU过程中，新的SGSN认为用户可用APN不存在，从而触发PDP去激活过程。

　　（3）解决方案

　　将SGSN中的不同IMSI号段的APN解析方案修改为一致，即可避免此类问题发生。

　　7结论

　　TD-SCDMA与GSM互操作过程中，从核心网络的角度看，路由区更新（RAU）过程至关重要。无论是从TD-SCDMA切换到GSM网络还是从GSM切换到TD-SCMDA网络，都是通过路由区更新过程来实现的。所不同的是在TD-SCDMA系统中完成路由区更新过程后，UE还需要通过业务请求和RAB建立过程来发起3G业务。在RAU过程中，关键步骤及故障点信息说明如下：

　　（1）UE根据无线状况和无线参数判断是否需要进行互操作，并通过RAU请求消息在新的SGSN下触发互操作过程。

　　（2）根据UE所携带的RAI信息，新的SGSN到DNS获取UE原先所在的SGSN地址信息。

　　在这个过程中，DNS数据配置尤为重要。如果RAI与SGSN地址之间的映射关系存在错误配置或者遗漏，则可能会导致新旧SGSN之间无法进行正确的数据传递工作。一旦新的SGSN不能获取UE的完整信息，则系统会要求UE去附着，并通过附着和PDP过程建立新的用户上下文信息，从而导致数据业务掉线。

　　如果SGSN之间由于IE解读原因或者防火墙配置等原因导致SGSNContext的请求、应答以及确认三步过程出现问题，则意味着SGSN之间的用户业务数据的转发工作产生了问题。在这种情况下，虽然后续RAU流程能够完成，但是由于一些下发到旧的SGSN中的数据包不能转发到新的SGSN中，则RAU之后数据业务不能恢复，导致数据业务中断。

　　（3）鉴权过程非常重要，如果由于鉴权三元组与五元组之间转换出现问题，或者MAP版本不匹配，导致UE在新的系统中鉴权失败，则无法完成RAU过程。

　　（4）如果UE在TD-SCDMA网络中发起业务请求过程，但是之前SGSNContext转发过程中所获取的UE信息不完整，也可能导致业务请求失败。

　　综上所述，只有明确了解TD-SCDMA与GSM数据业务互操作过程中的关键流程，并掌握其中的关键技术点以及可能出现的故障点，才能有助于更好地进行互操作相关的维护和优化工作。

　　参考文献：

　　[1]于伟峰.TD-SCDMA/HSPA无线网络优化原理与实践[M].北京：电子工业出版社，2011.

　　[2]李冶文，郭宝.TD-SCDMA无线网络规划与优化[M].北京：机械工业出版社，2012.

　　[3]肖建华，梁立涛，王航.TD-SCDMA无线网络优化指南[M].北京：人民邮电出版社，2010.