电子围栏对4G网络干扰影响及解决方案

2020-09-03李学平江西联通九江市分公司九江市332000

江西通信科技 2020年1期

李学平江西联通九江市分公司九江市 332000

关健字：电子围栏指标发现排查解决方案

0 电子围栏介绍

4G电子围栏主要采用类似于运营商的RRU设备，有一套自己的网络，通过电子围栏网络可以定位特殊用户的相关信息，用户信息获取一般是发生在空闲态这个环节，电子围栏设置一个不同于运营商的的跟踪码TAC，使处于RRC空闲态的手机重选到4G电子围栏，通过手机上报的跟踪区更新请求（TAU Request），来获取用户的GUTI，并进一步获取用户的IMSI。实现对特殊人群的位置监控和跟踪。 4G电子围栏通过大数据可以实现如下功能：

（1）可以掌握城市往来人群中关键人员的活动轨迹和过往记录；

（2）可以记录特殊地域人群来本地的活动情况；

（3）可以了解特殊人群中的个体和群体的反常活动；

（4）可以针对特殊人群进行电子布控

1 电子围栏发现

电子围栏的发现途径多样，网络系统侧相关指标的突然恶化、用户投诉反馈、DT测试干扰异常都可以从中发现一些端倪。

1.1 系统侧从KPI指标变化来发现

某运营商本地网在7月20日全网同频Enb内切换成功率由原来的99%降到了92% 。如下表1所示：

表1 全网成切换成功率统计

同频Enb内切换失败多的问题小区进行分析后，主要是新长运2站的2和3小区Enb失败较多导致的，一天失败4万多次。经查询该站点不存在任何告警，基站状态正常，新长运2站周边站点PCI排查，没有发现我们现网基站使用与新长运2站相同PCI。如下表2所示：

表2 切换失败次数统计

1.2 用户投诉处理反馈

接到用户投诉反映某地手机常无4G、上网慢、无法拔打电话、且频繁无服务后再到3G，测试人员通过现场测试发现确是如此，后台查询基站无任何告警。

1.3 日常DT道路测试异常

日常DT测试发现火车站周边道路SINR差，CSFB回落失败、TAU更新失败等。4G电子围栏的系统消息，偶尔可以占到不在现网运行的陌生小区上，此陌生小区字段的部分参数值设置得比较随意，非正常小区参数配置。

2 电子围栏的排查

步聚一：现场DT测试和仪表扫频排查

通过对新长运汽车站进行现场排查测试，发现有一个PCI为30的小区，TAC为7722，经核对现网不存在TAC为7722、PCI为30的小区，判断为外部干扰信号。经现场扫频仪扫频排查测试发现汽车站附近有明显干扰。

步聚二：可疑干扰源确认

通过扫频确认大概位置后现场查找到有类似小基站的设备，经与公安局行侦部门确认是新装公安网4G基站设备。

步聚三：电子围栏干扰方式确认

网外干扰种类繁多，查明如何导致干扰是解决问题根本条件，经分析，4G电子围栏的服务小区频点/PCI的配置与运营商现网是雷同的，但TAC与现网不同，目的就是诱导用户手机在一定的地理范围内进行位置更新，一般在4G网络空闲态。在连接态时，可通过电子围栏PCI设置导致模三干扰掉线，也可通过电子围栏直接同频率信号干扰,直接导致同频业务掉线，诱导终端进入空闲态，RRC连接重建过程继而失败，重新发起因为TAU目的的RRC连接建立过程。

电子围栏能给予UE建立RRC连接（非安全模式），但由于电子围栏不存在任何密钥集，因此后续的下行NAS消息一律采用明文方式。一旦收到TAU请求之后，如果是完整性保护的，那么电子围栏会省略完整性验证过程，利用完整性保护消息的有效部分可直接阅读的特性，提取所需信息。然后电子围栏会模拟核心网，以明文方式下发身份请求（类型为IMSI），UE回复身份响应消息时采用完整性保护，然后电子围栏提取用户的IMSI号码，以随便一个Cause值残忍地拒绝了TAU，并将该用户释放或重定向至3G&2G。

3 电子围栏对通信网影响

通过以上方法电子围栏的专门清查，并和公安行侦部门进一步确认，发现较多的电子围栏，这些电子围栏对用户感知及现网指标都造成较大的影响，以下列举的日常电子围栏影响的几个主要问题。

3.1 4G驻网比影响

日常RCU道路测试，LTE驻网时长占比影响较大，因干扰使得电子围栏周边4G倒流3G网络。占用4G比例只有93.09%。

3.2 同频X2切换成功率低

电子围栏对全网X2切换的影响较大，由于公安网基站同频干扰和PCI的随意设置，没有做统一规划，导致全网同频切换成功率波动较大，无法有效控制。

3.3 数据上传下载速率降低

电子围栏周边速率偏低，在被干扰路段速率快速下降，很多路段下载低于20M，甚至会出现0速率。

3.4 4G网络的CSFB回落失败

手机有时会占用到公安电子围栏，一旦占用，将因非运营商的接入层，导致无法做CSFB回落，此时手机将无法打接电话。

3.5 用户投诉率增加

通过统计，用户投诉涉及电子围栏问题明显增多，每个月都会有从客服系统上、周边同事、朋友收到相关的投诉。如下表3所示：

表3 投诉次数统计

4 应对电子围栏方案商讨及制定

4.1 方案商讨和制定

由于城区电子围栏较多，影响较大，多次到公安行侦部门碰面沟通协调后，网优中心和公安网设备技术人员商讨公安采集的几种方案：

◎ 采用和运营商同频，不接入运营商网络，虽然公安方可以顺利采集到用户信息，但对运营商方现网影响最大，此方案不可行。

◎ 电子围栏接入运营商内部4G网络，公安网建设后上下行频点和运营商一样，但运营商为该站点配置单独的TAC及LAC，该TAC需要与现网的TAC所属不同的TAL（TA LIST），并在核心网MME侧做上正确的映射关系。这将不对运营商网络产生直接干扰，仅会因TAC插花导致信令交互的增加和相关指标的弱化。但因MME接口对地方公安行侦开放，公众信息安全性存在隐患，不符合工信部精神，此方案不可行。

◎ 通过对现网的三家的频谱分配情况，如果公安采用运营商没有使用的频谱或三家之间的隔离频谱，并且和运营商之间采用异频方式，可以在确保公安的数据采集同时，又保证不直接干扰运营商的4G频率，手机终端也采取快进电子围栏快出电子围栏方式，这将对用户影响也相对较小。