LTE-FDD UE联合附着信令过程的MME侧分析及探讨

［谢鲲］



LTE-FDD UE联合附着信令过程的MME侧分析及探讨

［谢鲲］

摘要

UE联合附着过程是LTE技术中的重要内容，是进行正常通信的必不可少的环节。分析了UE附着成功的流程，重点在于UE附着时,对MME与MSC之间消息交互的分析，并提出了MME与MSC之间消息交互可能存在的异常情况。

关键词：LTE 附着 MME

谢鲲

工程师，大学本科，毕业于重庆大学，现任职中国联合网络通信有限公司陕西省分公司运维部网优中心，主要从事移动核心网优化工作。

1 引言

2015年2月中国联通，电信正式获得FDD LTE牌照，开始大力建设LTE网络，随着网络的建设和用户数量的增长，LTE网络用户附着失败的问题开始增多，网络附着失败导致用户无法使用LTE网络，影响用户的使用感受，无法体现FDD LTE高速率，低延迟的网络优势。基于此，从基本的附着信令流程入手，结合LTE网络运行初期维护优化经验，对EPC侧可能导致失败的原因进行了讨论和总结，并提出了一些建设规划需要注意的问题。

2 联合附着具体过程分析

由于目前LTE网只提供数据业务，当LTE终端在LTE网络中要进行主被叫语音业务时，需要回落到3G/2G网络的CS域。如果直接回落3G/2G网络的CS域，就要发起普通位置更新，则MSC/VLR就要与HLR进行消息交互，取得鉴权数据和用户相关的签约数据。时延会较长，因此引入联合附着流程，即UE在LTE网络附着时，就同时完成在3G/2G网络的CS域附着流程，缩短UE回落的时延。因此LTE UE开机过程其实就是在LTE/EPS网络和3G/2G网络的CS域的同时注册过程，我们也可以叫它联合附着。 联合附着后，就可以完成以下主要业务：①CSFB；②SMS ove SGs。

2.1 LTE UE开机附着概述

根据3GPP协议，UE初始开机附着LTE网络的流程如图1所示。

图1 LTEUE开机流程

①PLMN搜索(小区搜索):当UE开机后,它的首要任务就是找到移动通信网络并和移动通信网络取得联系,实质是一个网络到UE的下行同步过程；

②系统消息接收：对层2、层3进行数据配置，才能继续后续网络准入和网络驻留的流程。

③随机接入：解决不同UE间的竞争，取得无线上行同步。

④Attach：建立UE与LTE网络之间的移动性上下文，建立UE和PDN GW之间的缺省承载，通过LTE ATTACH流程，UE还可以获取到LTE网络分配的IP地址。我们主要分析UE在LTE网络附着也就是Attach过程中，MME与MSC SERVER之间信令消息的交互过程。

2.2 LTE UE开机附着核心网侧正常流程

LTE UE开机附着LTE网络时，由于目前LTE网络只承载数据业务，语音业务还要回落到WCDMA网络或GSM网CS域进行，因此LTE UE开机附着LTE网络其实就是一个在LTE网和3G/2G的CS域同时附着的过程，其联合附着消息流程见图2。

（1）步骤1：LTEUE通过eNodeb给MME发送的附着请求Attach消息 , 其中参数Attach Type指示UE请求的是一个EPS与IMSI联合的附着过程，见图3，并通知网络UE具有并配置CS Fallback/SMS over SGs能力。

图2 LTEUE正常附着核心网流程

图3 联合附着标识

（2）步骤2：可以参考3GPP TS23.401中的step3 到step16；

（3）步骤3：MME在收到用户的联合附着请求后，会进行EPS附着，同时通过已经配置好的TA－LA,LAMSC的映射关系，推导出用户所在LTE网络对应的3G/2G的相关CS域的VLR信息；

（4）步骤4：MME发送SGsAP-LOCATIONUPDATE-REQUEST消息给VLR，消息中带有的Epslocation-update-type信元指示为IMSI附着，还包括新的LAI、IMSI、MME name和Location Update Type等参数，其中MME name是MME的域名,见图4。

图4 MME域名

（5）步骤5：VLR收到位置更新请求以后，根据LTE UE归属信息和位置信息发起到HSS位置更新流程，会将该LTE UE标记为已经进行LTE/EPS附着了，并保存LTE UE在MME的IP地址等相关信息，这样，VLR中就创建了用户的登记VLR与MME间的 SGs关联；

（6）步骤6：随后，MSC/VLR会进行CS域位置更新流程；

（7）步骤7：CS域位置更新完成后VLR返回SGsAP-LOCATION-UPDATE-ACCEPT消息给MME，如果VLR支持TMSI重分配，消息中除了参数LAI，还有TMSI，如果不支持，消息中就带参数LAI和IMSI，从而在MME中建立SGs关联；

（8）步骤8：最后，MME把VLR给用户分配的TMSI以及LAI等信息包含在附着请求Attach Accept接受消息中发送给UE，其中 TMSI参数会触发UE执行TMSI重分配流程。当MME收到UE的Attach complete消息后，MME发送SGsAP-TMSI-REALLOCATION-COMPLETE消息给VLR，指示TMSI重分配完成。此时就表明用户的联合附着已经成功了。

3 联合附着失败情况分析

在LTE UE开机附着的核心网侧流程中，本文提出了以下几种可能会导致附着失败的情况。如图5就是几种可能会在核心网侧拒绝情况的流程图。

图5 核心网拒绝

（1）MME、MSC未开启CSFB功能

MME、MSC任何一个网元未打开CSFB功能，在该MME、MSC上的用户均会出现联合附着失败的情况，问题较明显，影响用户范围也较大；

（2）MME上 SGS接口数据配置错误

由于MME上对接MSC的SGS接口数据配置错误，如：VLR号配置错误、SGS链路配置参数错误（IP地址类型、IP地址、SCTP端口号）等造成CSFB联合注册失败。

通常情况下，该失败情况会在有新MME或新MSC割接入网时出现，并且问题出现时其负责的网络区域有共同特性，即与eNodeB对接的MME相同且问题区域对应的LAI相同等。出现问题网络范围一般较大。

（3）MSC上SGS接口数据配置错误

由于MSC上对接MME的SGS接口数据配置错误，如：MME号配置错误、对接协议类型配置错误等造成CSFB失败。

通常情况下，该失败情况会在有新MME或新MSC割接入网时出现，并且问题出现时其负责的网络区域有共同特性，即与eNodeB对接的MME相同且问题区域对应的LAI相同等。出现问题网络范围一般较大。

（4）MME上配置对应的LA错误

用户联合附着时，MME 上配置了相关TA（LTE Tracking Area ）与LA（2G/3G Location Area ）的对应关系，根据UE附着的TA，映射出TA对应的LA，再关联到LA 对应的MSC 上。MME配置TA映射的LA的数据，并在联合附着时发给MSC/VLR，MSC/VLR一般都检查SGs接口上报LA的有效性，当MSC/VLR没有配置该LA时, MSC /VLR直接拒绝用户在SGs接口的位置请求，导致联合附着失败。

（5） HSS下发原因代码导致用户联合附着注册失败：

用户收到的Attach Reject消息里携带了#3（illegal UE）或#6（illegal ME）等原因值，都会导致联合附着失败。

4 结束语

针对FDD-LTE网络中的开机联合附着这一重要过程，对MME与MSC信令交互流程进行了详细的分析，主要分析了联合附着过程中的正常情况和异常情况，随着LTE网络进一步完善，业务承载的变化，以及用户行为的变化，如何提高LTE用户开机附着成功率仍需继续跟进研究。

参考文献

1郑杰.LTE网络中用户附着问题研究[J].中国科技信息，2014[2]

2王国仲，李小文.TD-LTE UE开机附着信令过程的详细研究[J].广东通信技术，2012（9）

33GPP TS23.401 V12.3.0(2013-12) Attach Procedure

43GPP TS24.301 Non-Access-Stratum（NAS）protocol for Evolved Packet System（EPS）；Stage 3（Release9）

5王嘉嘉，邵玉成. LTE系统附着过程研究[J]. 电子产品世界, 2013(02):30-32

DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2016.02.008 10.3969/j.issn.1006-6403.2016.02.004

收稿日期：（2015-12-23）