TAU失败导致UE无法正常使用4G网络.docx

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TAU失败导致UE无法正常使用4G网络

TAU失败导致UE无法正常使用4G网络

1问题现象

用户为CSFB手机，在1月6日18点左右由4G网络掉至3G网络，并且在一天内跨越多个位置区，经过22小时的时间内一直无法回到4G网络，直到1月7日16点左右进行重新开关机后才回到4G网络。

2信令分析

S1-MME信令

通过信令跟踪平台S1-MME信令分析，发现用户在2016-1-617:

51:

34进行了一次CSFB业务，并在完成业务后返回4G网络发起连续5次TAU，之后就没有4G侧信令，直至2016-1-716:

10:

06间隔22小时后重新在4G网络发起Attach，并在4G网络正常驻留。

SGs信令

分析SGs信令，发现用户在2016-1-617:

52:

00发起TAU的同时连续发起了5次联合位置更新，并且都失败，失败原因码为22，之后就没有信令，直至2016-1-716:

10:

07重新发起联合位置更新，并成功。

CSFB信令

分析CSFB侧信令，用户在挂机前发起了一个短信流程，导致用户挂机后系统没有发送clearcommand命令，UE无法进行FR；在后续进行的短信流程中，首先由UE向网络侧发起了一次主动短信流程，在网络侧等待CP-ACK的过程中，网络侧又向UE发送了一条短信，但未得到UE的响应，此后UE发起了一次CP-ACK，在完成后释放资源进入空闲态，并重选至4G网络进行联合位置更新

2G网络侧此时由于短信流程还未完成，认为UE还在2G网络中，并在随后对UE发起了1次被叫通话及被叫短信业务，但均为成功；UE在4G最后一次联合位置更新发生2016-01-0617:

52:

40，早于2G网络侧下发clearcommand命令的时间2016-01-0617:

52:

43，相当于UE在回到4G进行联合位置更新的同时，2G侧网络认为业务流程还未完成，导致连续5次联合位置更新失败

正常短信流程，UE在回应CP-ACK后返回空闲态

系统最后在定时器超时后下发clearcommand命令，命令中所携带的原因值为Radiointerfacefailure，相当于系统判断由于得不到UE回应而导致的一次异常释放。

3问题分析

失败原因值分析

通过3GPPTS24.301协议分析原因码22的解释如下，该问题主要由MME问题导致。

协议描述：

Cause#22–Congestion

ThisEMMcauseissenttotheUEbecauseofcongestioninthenetwork（e.g.nochannel,facilitybusy/congestedetc.）

失败处理流程分析

发生该问题后的处理策略，协议描述如下，一共尝试5次TAU请求，每次间隔为T3411（10s），当达到5次后，根据终端类型是CS/PSmode1还是CS/PSmode2进行不同的流程。

如果终端是是CS/PSmode1，并且不支持IMSvoice，终端将选至2G/3G网络，并关闭4G网络功能，保证语音业务。

如果终端是CS/PSmode2，终端等待T3402（12min），然后重新发起联合TA/LA更新。

协议描述：

CombinedtrackingareaupdatingsuccessfulforEPSservicesonly

#22（Congestion）

TheUEshallstoptimerT3430ifstillrunning.Thetrackingareaupdatingattemptcountershallbeincremented,unlessitwasalreadysetto5.

Ifthetrackingareaupdatingattemptcounterislessthan5:

-theUEshallstarttimerT3411,shallsettheEPSupdatestatustoEU1UPDATEDandshallenterstateEMM-REGISTERED.ATTEMPTING-TO-UPDATE-MM.WhentimerT3411expiresthecombinedtrackingareaupdatingprocedureindicating"combinedTA/LAupdatingwithIMSIattach"istriggeredagain.

Ifthetrackingareaupdatingattemptcounterisequalto5:

-aUEoperatinginCS/PSmode2ofoperationshallstarttimerT3402,shallsettheEPSupdatestatustoEU1UPDATEDandshallenterstateEMM-REGISTERED.ATTEMPTING-TO-UPDATE-MM.WhentimerT3402expiresthecombinedtrackingareaupdatingprocedureindicating"combinedTA/LAupdatingwithIMSIattach"istriggeredagain;

-aUEoperatinginCS/PSmode1ofoperationwith"IMSvoicenotavailable"shallattempttoselectGERANorUTRANradioaccesstechnologyandproceedwithappropriateMMorGMMspecificprocedures.TheUEshalldisabletheE-UTRAcapability（seesubclause 4.5）.IftheUEisintheEMM-CONNECTEDmode,theUEshalllocallyreleasetheestablishedNASsignallingconnectionandentertheEMM-IDLEmodebeforeselectingGERANorUTRANradioaccesstechnology.

TIMERNUM.

TIMERVALUE

STATE

CAUSEOFSTART

NORMALSTOP

ON

EXPIRY

T3411

10s

EMM-DEREGISTERED.ATTEMPTING-TO-ATTACH

EMM-REGISTERED.ATTEMPTING-TO-UPDATE

Atattachfailureduetolowerlayerfailure,T3410timeoutorattachrejectedwithotherEMMcausevaluesthanthosetreatedinsubclause 5.5.1.2.5.

Attrackingareaupdatingfailureduetolowerlayerfailure,T3430timeoutorTAUrejectedwithotherEMMcausevaluesthanthosetreatedinsubclause 5.5.3.2.5.

ATTACHREQUESTsent

TRACKINGAREAUPDATEREQUESTsent

RetransmissionoftheATTACHREQUESTorTRACKINGAREAUPDATEREQUEST

T3430

15s

EMM-TRACKING-AREA-UPDATING-INITIATED

TRACKINGAREAUPDATEREQUESTsent

TRACKINGAREAUPDATEACCEPTreceived

TRACKINGAREAUPDATEREJECTreceived

StartT3411orT3402asdescribedinsubclause 5.5.3.2.6

T3402

Default12min.

NOTE 1

EMM-DEREGISTERED

EMM-REGISTERED

Atattachfailureandtheattemptcounterisequalto5.

Attrackingareaupdatingfailureandtheattemptcounterisequalto5.

ATTACHREQUESTsent

TRACKINGAREAUPDATEREQUESTsent

InitiationoftheattachprocedureorTAUprocedure

终端模式分析

协议中关于终端模式的描述如下，目前UE的工作模式主要有4种：

PSmode1、PSmode2、CS/PSmode1、CS/PSmode2，CSfallback终端工作在CS/PSmode1、CS/PSmode2，其主要区别在于CS/PSmode1是语音优先（voicecentric）、CS/PSmode2是数据优先（datacentric）。

根据协议，voicecentric的终端，必须支持voice功能，如果注册到的LTE网络不支持CSFB，以及IMS等语音业务，那么终端应该关闭LTE的功能，重选回落2G/3G网络，用以保证语音业务使用。

如果LTE网络支持CSFB/IMS语音业务，那么可以继续停留在LTE网络上。

datacentric的终端，如果注册到的LTE网络，既不支持CSFB，也不支持IMS业务，可以继续驻留在LTE网络。

协议描述：

AUEattachedforEPSservicesshalloperateinoneofthefollowingoperationmodes:

-PSmode1ofoperation:

theUEregistersonlytoEPSservices,andUE'susagesettingis"voicecentric";

-PSmode2ofoperation:

theUEregistersonlytoEPSservices,andUE'susagesettingis"datacentric"ortheUEhasnoCSvoicecapability;

-CS/PSmode1ofoperation:

theUEregisterstobothEPSandnon-EPSservices,andUE'susagesettingis"voicecentric";and

-CS/PSmode2ofoperation:

theUEregisterstobothEPSandnon-EPSservices,andUE'susagesettingis"datacentric"ortheUEhasnoCSvoicecapability.

AUEconfiguredtouseCSfallback,shalloperateinCS/PSmode1orCS/PSmode2.SuchUEmayalsobeconfiguredtouseIMS,inwhichcasethevoicedomainpreferenceasdefinedin3GPP TS 24.167 [13B]shallbeusedfortheselectionofthedomainfororiginatingvoicecommunicationservices.

AUEconfiguredtouseSMSoverSGs,butnotconfiguredtouseCSfallback,shalloperateinCS/PSmode1orCS/PSmode2.

ThebehaviouroftheUEinCS/PSmode1ofoperation,uponfailuretoaccesstheCSdomain,willdependontheavailabilityofvoiceoverIMS.Inthepresentdocument,"IMSvoicenotavailable"referstooneofthefollowingconditions:

-theUEisnotconfiguredtouseIMS;

-theUEisnotconfiguredtouseIMSvoice,i.e.whenthevoicedomainpreference,asdefinedin3GPP TS 24.167 [13B],indicatesthatvoicecommunicationservicesareallowedtobeinvokedonlyovertheCSdomain;

-theUEisconfiguredtouseIMSvoice,butthenetworkindicatesintheATTACHACCEPTmessageortheTRACKINGAREAUPDATEACCEPTmessagethatIMSvoiceoverPSsessionsarenotsupported;or

-theUEisconfiguredtouseIMSvoice,thenetworkindicatesintheATTACHACCEPTmessageortheTRACKINGAREAUPDATEACCEPTmessagethatIMSvoiceoverPSsessionsaresupported,butregistrationtoIMShasfailed.

当终端发起attach附着请求，或者TAU更新求时，会携带ue_usage_setting参数，说明终端是语音优先（voicecentric）还是是数据优先（datacentric）。

通过信令跟踪平台，用户的终端为voicecentric，即CS/PSmode1，且仅支持CSVoiceonly，不支持IMSvoice。

根据协议描述，当发生cause#22的联合位置更新失败时，终端将选至2G/3G网络，并关闭4G网络功能。

返回4G网络方式

根据协议描述，当终端关闭4G网络后，只能通过模式改变、开关机、PLMN选网才可以恢复4G功能；因此用户长时间无法从2G/3G返回4G网络，只能通过开关机或飞行模式才能解决。

Disablingandre-enablingofUE'sE-UTRAcapability

WhentheUEsupportingtheA/Gband/orIumodetogetherwiththeS1modeneedstostayinA/GborIumode,inordertopreventunwantedhandoverorcellreselectionfromUTRAN/GERANtoE-UTRAN,theUEshalldisabletheE-UTRAcapability.

-TheUEshallnotsettheE-UTRAsupportbitsoftheMSRadioAccesscapabilityIE（see3GPP TS 24.008 [13],subclause 10.5.5.12a）,theE-UTRAsupportbitsofMobileStationClassmark3IE（see3GPP TS 24.008 [13],subclause 10.5.1.7）andtheISRsupportbitoftheMSnetworkcapabilityIE（see3GPP TS 24.008 [13],subclause 10.5.5.12）intheATTACHREQUESTmessageandtheROUTINGAREAUPDATEREQUESTmessageafteritselectsGERANorUTRAN;and

-theUENASlayershallindicatetheaccessstratumlayer（s）ofdisablingoftheE-UTRAcapability.

TheUEshallenabletheE-UTRAcapabilityagaininthefollowingcases:

-theUEmodeofoperationchangesfromCS/PSmode1ofoperationtoCS/PSmode2ofoperation;

-theUEmodeofoperationchangesfromPSmode1ofoperationtoPSmode2ofoperation;

-theUEpowersoffandpowersonagain;or

-forthePLMNselectionpurpose.

4问题小结

通过上述的分析可以看出，此次UE从4G异常脱网的情况为用户在2G侧挂机的同时有多条短信业务发生，由于流程冲突，导致联合位置更新失败，由于UE为语音优先模式，按照协议规定，UE在5次联合位置更新失败后自动关闭4G功能，最终使UE脱离4G网络，并只能通过开关机或重选选网的方式恢复。

5现网情况分析

联合TAU失败现状

受限于平台一次只能导出10万行数据的限制，只能对1个小时内出现的联合TAU失败进行分析，目前主要失败的原因有三种：

已分析的原因值#22的TAU失败占整体的69%，#17的占23%，#12的占8%

#22原因值TAU失败影响分析

对1月15日全网用户数据进行分析：

一天内发生联合位置更新失败且原因值为22的次数约为：

56万次，涉及26.2万个用户，其中符合上述分析情况（连续5次失败且间隔10s）的用户为：

6332个，占全网566万个CSFB用户的0.11%，这些用户根据终端类型的不同，对用户及网络的影响也不同：

Ø数据优先：

等待T3402（12min），然后重新发起联合TA/LA更新，在等待时长内用户可能无法被寻呼（待确认），直至重新TAU成功；对应影响的网络指标为寻呼成功率

Ø语音优先：

终端将选至2G/3G网络，并关闭4G网络功能，直至手机进行开关机或重新选网操作（在已经分析的部分用户中，目前发现最长脱离4G网络的用户已超过5天）；对应影响的网络指标为4G驻留比

后续问题及解决方案

目前NSN已推出一个针对MSS中AIF程序块（AIF_SSMX18.27-0）的补丁，此补丁是针对前期在国外发现的一种案例：

UE掉话后，在等待呼叫重建超时（北京未开呼叫重建）期间拒绝联合位置更新情况，而这个补丁的作用是无论什么情况，只要MSS还没释放A接口资源，而此时收到UE的联合位置更新请求，那么MSS将立即释放A接口资源并及时处理联合位置更新请求，刚好也适应于解决本次发生的这种案例，这样就可以避免由于连续位置更新失败导致UE脱离4G网络，。