CSFB回落失败小区分析及案例.docx

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CSFB回落失败小区分析及案例

CSFB回落失败小区分析及案例

版本号：

V1.0.0

网络优化中心

1CSFB概述

1.1CSFB组网架构

基于CSFB（CircuitSwitchedFallback）的语音业务，是一种在不引入IMS（IPMultimediaSubsystem）的情况下，利用现有的GU（GSM/UMTS）网络实现语音通话的一种语音解决方案。

该方案在用户进行语音业务时，由EPS（EvolvedPacketSystem）网络指示用户回落到目标GSM/UMTS电路域（CS）网络之后，再发起语音呼叫。

CSFallback语音特性中，最主要的接口是SGs接口，它是MME和MSCServer之间的接口，用来处理EPS和CS域之间的移动性管理和语音业务寻呼流程，同时也提供SMS传输功能（SMSoverSGs）。

SGs接口类似于3G的Gs接口，通过该接口可以完成联合附着、联合位置更新、IMSI/EPSdetach功能；

UE的主叫业务不经过SGs接口，因为MME收到带有UE发送的CSFB标识（指示回落）后，直接通过eNodeB指示UE回落到CS域。

当UE有被叫业务时，paging消息经CS发送到MME，由MME发起回落流程。

被叫回落流程和主叫回落流程类似。

1.2CSFB总体流程

CSFB终端开机优选LTE网络驻留，话音业务通过CSFB技术回落到2/3G电路域执行，业务结束后，利用FastRetrun技术或2-4重选/2-3-4G桥接方案再返回LTE网络。

2CSFB业务流程

2.1主叫业务流程

2.1.1信令流程

1.UE发送ExtendedServiceRequest消息给MME，请求进行CSFB语音业务。

2.eNodeB要求UE开始异系统的小区测量，并获得UE上报的测量报告，确定PS切换的目标系统小区。

3.eNodeB发送带重定向信息的RRC连接释放消息给UE，指示其接入到目标系统小区。

4.eNodeB发送S1UEContextReleaseRequest消息给MME，该原因值指示UE无法继续PS业务。

5.eNodeB释放UE的上下文。

6.UE接入到目标小区，建立无线信令连接，并执行LA更新。

7.UE接入目标系统小区，发起CS域的业务请求CMServiceRequest，伴随着空口，A/Iu-CS接口连接的建立。

8.剩余的CS域语音呼叫流程

9.CS语音呼叫结束后，如果UE仍然在GERAN且PS业务被挂起，UE将通过发送RouteingAreaUpdate消息给SGSN恢复暂停的PS业务。

根据GERAN的工作模式，UE可采用联合的RA/LAUpdate或单独的RouteingAreaUpdate流程。

如果网络通知UE及时重选到LTE，UE发起TAU或业务请求流程，MME将发送ResumeNotification（IMSI）消息给ServingGW，ServingGW将UE的suspend状态清除，返回ResumeAcknowledge消息给MME。

2.1.2关键字段

ØExtendedServiceRequest

ExtendedServiceRequest消息由终端发送给MME，指示终端发起CSFB主叫或者终端响应网络侧发起的CSFB被叫。

如果UE处于空闲态，该消息还将触发建立S1连接。

ØServiceType

Servicetype信元是ExtendedServiceRequest消息的必选信元，其指示了此次ServiceRequest流程是主叫、被叫、还是紧急呼叫。

ØCSFallbackIndicator

CSFallbackIndicator信元是UEContextModificationRequest/InitialContextSetupRequest消息的可选信元，其指示UE因CSFB业务需要回落到UTRAN/GERAN，使eNodeB触发回落流程。

2.2被叫业务流程

2.2.1信令流程

1.MSC收到IAM入局消息后，根据存在的SGs关联和MME信息，发送SGsAP-PAGING-REQUEST（IMSI,TMSI,Serviceindicator，CLI，LAC）消息给MME。

2.MME发送Paging消息给eNodeB。

eNodeB发起空口的Paging流程。

3.UE建立连接并发送ExtendedServiceRequest消息给MME。

4.MME发送SGsAP-SERVICE-REQUEST消息给MSC。

MSC收到此消息，不再向MME重发寻呼请求消息。

为避免呼叫接续过程中，主叫等待时间过长，MSC收到包含空闲态指示的SGsServiceRequest消息，先通知主叫，呼叫正在接续过程中。

5.MME发送InitialUEContextSetup消息给eNodeB，包含CSFallbackIndicator。

该消息指示eNodeB，UE因CSFB业务需要回落到UTRAN/GERAN。

6.UE从E-UTRAN切换到UTRAN/GERAN。

7.伴随着空口，A/Iu-CS接口连接的建立，UE回pagingresponse消息给MSC。

即使RNC没有向该UE发起过寻呼请求，这里的RNC需要能处理UE的寻呼响应。

如果寻呼响应消息中的位置区信息和VLR中保存的不一致，则VLR在鉴权成功后将SGs关联置为NULL。

8.MSC收到UE的寻呼响应后，停掉寻呼响应定时器并建立CS连接。

2.2.2关键字段

ØSGsAPPagingRequest

SGsAPPagingRequest消息由MSC发往MME，用于CSFB被叫流程中寻呼终端。

如果终端在空闲态，MME收到该消息后在S1口寻呼终端。

如果终端在连接态，MME收到消息会给终端发送CSServiceNotification消息

ØCSServiceNotification

CSServiceNotification消息由MME发往终端，如果终端在连接态，MME收到SGsAPPagingRequest消息会给终端发送CSServiceNotification消息

ØSGsAPPagingReject

SGsAPPagingReject消息由MME发往MSC，MME收到SGsAPPagingRequest消息时，如果用户是分离态，MME会回应SGsAPPagingReject，MSC收到该消息时会将SGs偶联状态置为NULL。

MME寻呼用户无响应的时候MME不会给MSC发送SGsAPPagingReject消息

ØSGsAPUEUnreachable

SGsAPUEUnreachable消息由MME发往MSC，MME收到SGsAPPagingRequest消息时，如果用户是SUSPEND状态或者用户是unreachable状态（MSreachabletimer超时），MME会回应SGsAPUEUnreachable，MSC收到该消息时不改变SGs偶联状态

ØSGsAPServiceRequest

SGsAPServiceRequest消息由MME发往MSC，是对MSC发送的SGsAPPagingRequest消息的响应。

如果终端在空闲态，MME收到SGsAPPagingRequest消息后在S1口寻呼终端，终端响应ExtendedServiceRequest后MME会给MSC发送SGsAPServiceRequest消息。

如果终端在连接态，MME收到SGsAPPagingRequest消息后直接给MSC发送SGsAPServiceRequest消息

ØServiceindicator

Serviceindicator信元是SGsAPPagingRequest消息和SGsAPServiceRequest消息中的必选信元，其指示了当前是CSFB业务是CSCall还是SMS。

MME收到Serviceindicator指示为CSCall的SGsAPPagingRequest消息后，后续向MSC回应SGsAPServiceRequest消息时，Serviceindicator也指示为CSCall。

同理SMS。

MME收到Serviceindicator指示为CSCall的SGsAPPagingRequest消息后，如果用户在idle状态，会向eNodeB发送CNDomain为CS的Paging消息。

MME收到Serviceindicator指示为SMS的SGsAPPagingRequest消息后，如果用户在idle状态，会向eNodeB发送CNDomain为PS的Paging消息。

ØUEEMMmode

UEEMMmode信元是SGsAPServiceRequest消息中的可选参数，其指示当MME收到SGSAPPagingRequest消息时UE的状态。

当UE在连接态收到SGsAPPagingRequest消息时MME会立刻回应SGsAPServiceRequest消息，UEEMMmode指示为EMM-CONNECTED。

当UE在空闲态收到SGsAPPagingRequest消息时MME会触发Paging，等收到UE的ExtendedServiceRequest消息时MME回应SGsAPServiceRequest消息，UEEMMmode指示为EMM-IDLE。

ØCNDomain

CNDomain信元是S1接口Paging消息中的必选参数，其指示该Paging消息是一个CS域的Paging还是一个PS域的Paging。

􀁺MME收到Serviceindicator指示为CSCall的SGsAPPagingRequest消息后，如果用户在idle状态，会向eNodeB发送CNDomain为CS的Paging消息。

􀁺MME收到Serviceindicator指示为SMS的SGSAPPagingRequest消息后，如果用户在idle状态，会向eNodeB发送CNDomain为PS的Paging消息。

2.3联合位置更新流程

2.3.1信令流程

1.UE（UserEquipment）发起网络附着请求，向MME发送AttachRequest消息。

其中参数AttachType指示这是一个联合的EPS/IMSI附着流程，并且参数指示UE具备CSFallback能力。

2.UE进行EPS附着。

3.MME从EPSAttachType得知这是一个联合的EPS/IMSI附着流程，MME根据UE上报的TAI推导出VLRnumber.

4.MME发送LocationUpdateRequest消息给MSC/VLR，请求CS域的位置更新。

5.MSC/VLR执行CS域的位置更新过程。

6.MSC/VLR返回LocationUpdateAccept给MME，MME发送AttachAccept给UE。

消息中包括参数LAI和VLRTMSI。

对UE而言，信元LAI和VLRTMSI意味着附着CS域成功。

Accept消息中还可能携带EPSnetworkfeaturesupport信元。

7.如果CS域更新失败而PS域更新成功，MME会发送AttachAccept，但是携带失败原因值（USN实现可能带#2，#16，#18）。

8.当MME收到UE的AttachComplete消息后，MME发送TMSIReallocationComplete消息给VLR，指示TMSI重分配完成

2.3.2关键字段

ØSGsAPLocationUpdateRequest

SGsAPLocationUpdateRequest消息由MME发送给MSC，该消息用来请求用户在CS域的着或者位置区更新，MSC收到该消息后创建SGs偶联。

ØSGsAPLocationUpdateAccept

SGsAPLocationUpdateAccept消息由MSC发送给MME，该消息用来指示用户在CS域的附着或者位置区更新接受，如果MSC在该消息中分配TMSI，MSC将在收到AttachComplete后给MSC发送SGsAPTMSIReallocationComplete消息。

ØSGsAPTMSIReallocationComplete

SGsAPTMSIReallocationComplete消息由MME发送给MSC，该消息用来指示TMSI重分配成功。

ØEPSattachtype

EPSattachtype是AttachRequest消息的必选信元，其指示了当前的附着类型。

CombinedEPS/IMSIattach指示这是一个联合的附着流程，即指示UE具备CSFallback能力。

如果不是一个联合的附着流程，则MME不会和MSC进行交互，UE也无法进行CSFB业务。

ØTMSIstatus

TMSIstatus信元是AttachRequest消息的可选信元，其指示了UE侧是否存在有效的TMSI信息，MME会在SGsAPLocationUpdateRequest消息中将这个信息发给MSC。

ØNewTMSI,orIMSI

NewTMSI,orIMSI信元是SGsAPLocationUpdateAccept消息的可选信元，其指示了MSC给UE分配/去分配的TMSI信息。

MME会通过AttachAccept消息（通过MSIdentity信元）将这个信息带给手机。

如果NewTMSI,orIMSI信元是TMSI，UE将使用这个新分配的TMSI作为临时标识。

如果NewTMSI,orIMSI信元是IMSI，UE将删除其之前保存的TMSI信息。

如果NewTMSI,orIMSI信元既不是TMSI，又不是IMSI，UE将保持原有的TMSI信息。

如果MSC没有给UE分配TMSI，MME后续也不会向MSC发送SGsAPTMSIReallocationComplete消息。

ØEMMcause

EMMcause是AttachAccept消息的可选信元，其指示了联合的EPS/IMSI附着流程中与MSC交互不成功。

MME下发常见原因值有#2，#16，#18原因值，不同原因值对终端行为会有不同的影响。

ØEPSnetworkfeaturesupport

EPSnetworkfeaturesupport是AttachAccept消息中的可选信元，其指示了MME支持的特性。

其中IMSVoPS标志位表示MME是否支持IMS功能。

ØEPSupdatetype

EPSupdatetype信元是TrackingAreaRequest消息的必选信元，其指示了当前的跟踪区更新类型。

combinedTA/LAupdating和combinedTA/LAupdatingwithIMSIattach指示这是一个联合的跟踪区更新流程，MME将和MSC

3CSFB问题定位“三步法”

3.1“三步法”快速定位问题出现阶段

结合CSFB的业务流程，针对CSFB问题小区可通过“4G寻呼分析”、“4G释放分析”、“2G接入分析”三个步骤快速定位问题出现的阶段。

其中涉及的指标公式如下

3.2第一步：

4G寻呼分析

3.2.1分析流程

4G寻呼阶段是CSFB最常出现问题的环节，现网约40%的CSFB问题均与4G寻呼有关。

导致4G寻呼问题的原因除了无线弱覆盖、重叠覆盖引起的质差等常见原因外，2/3/4G互操作、联合TAU以及核心网BUG，也会引发寻呼失败问题。

因此4G寻呼问题的分析需要从2、3/4G网络协同角度入手，结合核心网SGs/S1口信令，逐段排查可能的问题原因。

常规的4G寻呼问题分析流程如下所示

3.2.2各环节分析要点

（1）确认核心网寻呼是否下发

现象：

Ø主叫侧听到“用户正在通话中”或“用户已关机”的录音通知

分析要点：

Ø从主叫侧CALLProceeding时间，推算被叫侧寻呼下发时间。

现网4G的SGs口寻呼策略为3.5秒一次，一共发3次，因此从开始寻呼到寻呼失败约有10秒的周期，分析寻呼失败原因时需要重点分析这10秒期间终端的状态。

Ø从被叫MME的SGs口和S1口确认是否有PagingRequest。

如果没有发现寻呼消息，或在寻呼超时前，寻呼消息下发小于3次，则进一步检查以下两项

⏹检查被叫侧当时是否正在发起数据业务请求（servicerequest）、正在进行TAU或3/4互操作。

目前诺西MSC的并发处理机制不完善，当寻呼与用户主叫业务或TAU并发时，将直接停止寻呼，并给主叫侧播放“用户通话中”的录音通知。

⏹检查eNodeB是否存在S1口闪断告警或RRU偶断连告警，会影响空口寻呼消息的下发。

（2）确认寻呼消息下发的TAC是否正确

现象：

Ø用户所处地点无线环境良好，移动性低，平时CSFB寻呼成功率也较高，但偶尔出现“您拨打暂时无法接通”的情况

分析要点：

Ø核查用户是否处于TAC/LAC边界、3/4G覆盖边缘，以及TAU频次是否过高，如果寻呼下发时用户正重选到新TAC还未发起TAU则网络侧会将寻呼发往旧TAC/LAC。

Ø检查用户上一次CSFB通话后是否及时返回4G进行了TAU，如果用户未能返回4G，且在2G侧未及时LAU，则MSC仍然将用户关联在4G网络上，会造成后续寻呼由于核心网不清楚用户已返回2G，还会将寻呼发往4G侧。

Ø此类问题可通过CSFB平台的SGs口详单进行确认，筛选SGs口详单上CDRTYPE=1（即SGsAP-PAGING）和CDRTYPE=5（即SGsAP-LOCATION-UPDATE）的详单，并根据详单上寻呼下发的TAC和TAU后的NEWLAI判断寻呼是否下发正确。

其中LAI需先转为16进制，取最后四位就是TAC。

（3）寻呼消息解码失败

现象：

Ø用户所处环境长期寻呼成功率低，主叫侧听到“暂时无法接通”的录音通知

Ø现场明显弱覆盖RSRP<-115dbm，或SINR<0

分析要点：

Ø从终端底层LOG可看到PDCCH上收到P-RNTIDCI但PDSCH解码失败，主要原因在于终端在空闲态只能根据6个RE来进行信道估计，因此SINR低于-3时，寻呼消息解码高概率失败。

Ø通常弱覆盖和低SINR地点均位于室内，测试人员难以直接发现问题地点，可根据路测LOG和经验值判断是否存在室内低SINR隐患。

SINR与RSRP基本是线性相关的，即RSRP减少1dbm，SINR降低1db，因此，若路测中发现RSRP=100dbm时，SINR<10，或RSRP=-90时，SINR<20，则可推算用户位于室内-110dbm以下的环境时，一定会出现SINR<0的问题

Ø造成低SINR的主要原因是4G重叠覆盖度高，当4G重叠覆盖度超过5时，SINR将小于5，因此覆盖调整是解决低SINR的根本方法。

目前新开站机械下倾角普遍较小，建议站间距小于500米且地形开阔的地区，站高超过35米的站点总下倾（机械+内置）不小于12度，如遇天线美化罩或下倾已调至最大的情况，需工程改造拆除美化罩、更换大倾角天线支架或下降天线高度。

（4）核心网用户状态变更不及时

现象：

Ø用户处于连接态时，正常情况下CSFB的寻呼消息应以ServiceNotification信令从专用信道下发，此时终端对于从共用信道下发的Paging不响应。

分析要点：

Ø检查寻呼消息是否与终端发起数据业务和释放信道同时发生，诺西MME采用并发机制处理用户的连接状态变更请求和寻呼消息，因此导致将Paging信息发给连接态用户的BUG。

Ø此类问题可通过增加不活动计时器时长，降低数据业务发起和释放频次进行缓解。

但修改不活动计时器会引起掉线率的恶化。

（5）检查TMSI是否有效

现象：

Ø用户已收到paging消息，其中携带的TMSI与用户一致，但终端不发起ExtendServiceRequest。

ØTMSI失效会导致用户连续多次寻呼失败，直至下一次正常的TAU后恢复正常。

分析要点：

Ø在2G弱覆盖或干扰的情况下，如果终端在2G进行LAU时发生失败，终端会认为TMSI已失效，当用户返回4G后进行TAU的TAURequest信令中会携带“TMSInotavailable”属性，要求MSC重新分配TMSI。

但由于诺西MSC存在位置更新信令流程粘连的BUG，可能不响应这次联合TAU的TMSI分配请求，导致TAUACCEPT信令中未包含TMSI值。

而终端因为没有可用TMSI所以不响应寻呼消息。

Ø此类问题易出现在2G高干扰地区，在用户前一次CSFB通话回落失败时，终端会自动在2G发起原因为IMSIATTACH的LAU，但由于高干扰会继续导致LAU失败，从而引发TMSI失效。

（6）ESR发送失败

现象：

Ø用户在4G侧RRC接入失败，导致ExtendServiceRequest消息无法发出

分析要点：

Ø检查eNodeB是否存在硬件故障

Ø4G侧参数核查，重点检查时隙、子帧、功率类参数设置

Ø根据网管RRC失败原因的分类统计，确认RRC接入性差的原因

3.3第二步：

4G释放分析

3.3.1分析流程

4G释放阶段是从终端上发ExtendServiceRequest开始，到网络下发RRConnectionRelease结束，主要影响因素在于4G侧eNodeb参数设置和设备故障，但也存在由于4G规范对并发流程考虑不足导致的并发流程冲突问题。

其常规分析流程如下

3.3.2各环节分析要点

（1）未收到RRConnectionRelease信令

现象：

Ø终端上发ExtendServiceRequest信令后，在上下文建立阶段、释放请求阶段出现异常，导致终端未能收到RRConnectionRelease信令，无法进行回落。

问题分析：

Ø此类问题主要与S1口的eNodeb和MME设备相关，4G网管统计能够提供CSFB上下文建立成功率和CSFB释放准备成功率的指标，正常情况下上述指标均在99.9%左右，如发现有小区该指标低于99%，则需要进行硬件故障和参数核查。

（2）4G并发流程冲突

现象：

Ø终端收到RRConnectionRelease信令中未携带CSFB频点信息。

问题分析：

Ø检查终端发出ExtendServiceRequest信令后，是否发生了切换。

由于4G协议中未明确定义切换后MME要将CSFB请求转至新eNodeB，所以导致新小区由于不知道用户要进行CSFB业务，从而在释放信令中不携带CSFB频点。

Ø检查终端发出ExtendServiceRequest信令前，是否正在进行TAU。

4G协议并为明确定义TAU与CSFB业务冲突时的处理机制，因此当TAU与CSFB并发时，网络侧下发的TAU流程的RRConnectionRelease会被终端认为是CSFB的RRConnectionRelease。

（3）CSFB开关或频点设置错误

现象：

Ø终端上发ExtendServiceRequest信令后，没有收到RRConnectionRelease信令。

问题分析：

Ø检查eN