IUV-4G通信全网仿真综合业务调试的故障排查与解析

桑峻

摘要：IUV-4G通信全网仿真软件是通过信息化手段结合通信专业学科特色打造的虚拟仿真实训平台。IUV-4G中ITE无线及核心网络建设配置完成后，为解决网络设备安装、数据配置过程中存在故障导致用户接入失败时，提出IUV-4G全网故障排查总流程，利用系统提供综合业务调试的各种工具进行快速有效的故障定位和排查，并给出具体的案例解析。

关键词：IUV-4G;业务调试;故障排查流程

中图分类号：TP39          文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）28-0026-03

1虚拟仿真实验室

伴随着科技革命的浪潮，用更新的教育方式与教育理念，才能培养出更适应当下时代发展的人才。教育信息化的飞速发展，传统的实验方式已经不能满足当下的教学需求，虚拟仿真实验室的出现，顺应了时代的要求。

近年来，通信技术突飞猛进，通信行业已经成为增长最快的行业之一。2019年9月20日，中国工信部部长表示：中国4G基站数量占全球一半以上。产业规模的急剧扩大，基站建设、通信网络工程和维护行业中工程设计施工、网络规划优化和维护岗位需求量很大，必然带来高素质技能型人才的强势需求。

深圳市艾优威科技有限公司（以下简称IUV）的4G通信全网教学软件，与中兴通讯学院战略合作，是一家聚焦互联网在线教育的科技公司，IUV通过计算机3D多媒体技术，虚拟现实VR技术，互联网云计算与大数据技术的深度融合，依托虚拟仿真教学实训平台，为通信专业提供一整套实训教学解决方案。

2 IUV-4G通信全网仿真软件

IUV-4G全网规划以3座城市为代表组建，根据城市的规模、人口数量、经济发达程度和地形地势综合考虑。4G移动通信系统由无线接入网、核心网、承载网和光传输网组成，其中无线及核心网的规划包括了：网络拓扑规划、容量规划、设备配置、数据配置、业务调试等5个模块。

IUV-4G软件的数据配置和业务调试是教学的重点难点[1]。该软件为无线核心网产品模块提供了七种业务调试工具，帮助使用者对系统问题进行调试及排查，七种工具分别是：告警、Ping、Trace、业务验证（拨测）、业务观察、切换漫游、路由表模式[2]。ITE无线及核心网络建设配置完成后，通过业务调试拨测发现存在故障无法接入，为此针对出现的故障现象提出了4G全网故障排查总流程和故障定位与案例解析。

3 IUV-4G全网故障排查总流程

步骤1：排查无线物理故障，查看和该拨测小区相关的设备是否有物理告警信息：

（1）检查BBU，是否存在设备故障、接口故障、连线故障、链路故障;

（2）检查RRU，是否存在设备故障、接口故障、射频故障;

步骤2：使用拨测工具，查看终端工程模式-信号状态，是否有无线信号，如果无信号显示，表示当前终端和基站直接的空口链接建立失败，业务观察的信息将会显示“搜索不到小区”故障。先排查拨测小区相关的基站无线配置、终端无线配置等。

步骤3：如果经过前两个步骤排查后，终端工程模式-信号状态显示有无线信号，表示空口建链成功，此时如果拨测仍不成功，故障应该发生在无线和核心网对接，或者终端和核心网对接故障。

步驟4：查看跟该拨测小区相关的机房设备是否有物理告警信息。

（1）相关机房各个核心网的网元（MME、SGW、PGW与HSS）是否存在设备故障、接口故障、连线故障、信令链路故障等告警。

（2）如果有如上相关告警，需要先排查掉所有告警，否则拨测失败，业务观察显示“核心网信令故障”。

步骤5：核心网告警消除后，进行拨测，如果拨测失败，在业务观察中会显示相应的故障信息如“用户不存在”等故障。根据相关故障提示，对拨测小区相关机房的核心网各个网元的数据配置、终端无线配置等进行排查。

4故障排查与案例解析

4.1无线及核心网故障案例一：无线物理故障排查

4.1.1故障现象

如图1，告警-当前告警，查看位置信息为万绿市A站点机房的所有告警，其中14.BBU连线故障，分析告警类别，说明BBU缺失必要的物理连线，或连线类型与数据配置不符。

4.1.2故障分析及定位

（1）根据告警提示，进入“设备配置”模块，逐个检查BBU各接口的连线，没有发现异常。

（2）根据分析，如果物理连线没有缺失，就存在物理连线类型与数据配置不符，进入“数据配置”模块，检查BBU-物理参数配置，发现承载链路端口配置类型与“设备配置”中与PTN物理连线不符。修改承载链路端口，故障消除。

4.2无线及核心网故障案例二：无线空口故障排查

查看当前告警、拨测的工程模式和“业务观察”提示，终端都没有搜索到小区，没有接收到无线信号。

4.2.1故障现象

在“业务观察”中提示“搜索不到小区”信息，如图2，和工程模式提示相符合。

4.2.2故障分析及定位

此故障应该和空口网络对接参数相关。检查基站侧、终端配置以及核心网三者之间的移动国家码和网络号是否匹配。此案例故障经过检查后，最终定位为网元管理里的移动网号MNC与拨测-终端配置里设置的MNC不匹配，如图3。修改BBU的移动网号MNC后，表示能搜索到无线信号，并定位到标识的无线小区。

4.3无线及核心网故障案例三：无线对接故障排查

4.3.1故障现象

万绿市A站点W1小区下，终端“工程模式”已经显示搜索定位到小区，“当前告警”显示S1-C链路故障，并且拨测测试后“业务观察”提示“S1-C链路故障”。

4.3.2故障分析及定位

分析该故障应该是由基站侧与核心网的MME之间对接参数不匹配导致的，对比BBU-SCTP配置和核心网MME-eNodeB对接配置后，定位为无线配置中“远端IP地址”与核心网侧的IP配置不匹配导致，如图4。修改不匹配的配置后，无线侧告警消除。

4.4无线及核心网故障案例四：核心侧S1-C链路故障

4.4.1故障现象

在进行千湖市LTE全网端到端调试中，发现千湖市任意小区下的拨测都失败，“业务观察”中提示信息为：S1-C链路故障。查看千湖市的当前告警信息，显示MME各接口链路故障。

4.4.2故障分析及定位

根据告警信息显示，MME和与之相关的所有网元的链路均为故障。S1-MME接口链路故障的可能原因为：

（1）MME与eNodeB之间的物理连接故障;

（2）MME与eNodeB之间的路由故障;

（3）MME与eNodeB之间的偶联故障。

其他接口情况过程相同。根据以上分析，对可能的原因进行逐一排查，发现MME与交换机的连线错误，MME采用10GE端口与交换机的40GE端口相连，端口速率不一致，如图5。

删除MME与交换机之间的连线，将MME的10GE光口连接至交换机的10GE光口上后，发现告警消失，拨测成功。

4.5无线及核心网故障案例五：用户鉴权失败

4.5.1故障现象

在进行千湖市某小区的LTE全网端到端调试中，千湖市拨测失败，“业务观察”中提示信息为：数据传输失败。

4.5.2故障分析及定位

从故障现象分析可见，各网元之间的信令连接都正常，且拨测结果为“用户鉴权失败”，说明此时系统只有鉴权失败的业务类故障。分析导致用户鉴权失败的可能原因包括：

（1）终端与HSS签约信息的Ki不一致;

（2）终端与HSS签约信息的鉴权算法不一致。

根据以上分析，对可能的原因进行逐一排查，发现HSS签约信息的鉴权算法选择错误，导致终端侧与网络侧的鉴权算法不一致，如图6。

在HSS的用户签约信息配置中，将其修改为Milenage，拨测成功。

4.6无线及核心网故障案例六：数据传输中断

4.6.1故障现象

在进行千湖市某小区的LTE全网端到端调试中，千湖市拨测失败，“业务观察”中提示信息为：数据传输中断，“告警”中提示：路由不可达。

4.6.2故障分析及定位

从故障现象分析可知，各网元之间的信令连接都正常，且拨测结果为“数据传输中断”，说明此时系统出现的是用户面数据传输故障。在LTE系统中，用户面数据传输的路径为：终端-BBU-SGW-PGW，分析导致“数据传输中断”的可能原因包括：

S1-U接口用户面故障，即BBU与SGW之间的路由故障;

S5/S8接口用户面故障，SGW与PGW之间的GTP-U路由故障。

根据以上分析，对可能的原因进行逐一排查，发现BBU与SGW之间的互联正常，SGW与PGW的GTP-U路由不通，对配置数据进行检查，发现PGW往SGW的路由的目的地址配置与SGW本地地址不一致，如图7。

将PGW中的路由配置的目的地址改为与SGW的本地地址保持一致，业务观察中的错误消失，拨测成功[3]。

5结束语

IUV-4G通信全网仿真软件覆盖eNodeB、RT、PTN、OTN、MME、HSS、SGW、PGW共8類单元。还有3个城市中的17个实景机房：站点机房、核心网机房、承载汇聚机房、中心机房、骨干网机房[4]。各个单元从设备选型、安装、数据配置，涉及的内容多，且相互之间关联程度高，哪一个环节出了问题，都会影响拨测结果，造成网络不通。通过教学过程的积累与探索，总结出故障排查总流程与典型故障现象的定位与案例，供更多的使用者交流学习。

参考文献：

[1] 蔡盛勇.基于移动通信背景下的IUV-4G全网仿真教学软件设计[J].无线互联科技，2020（5）：113-114.

[2] 陈佳莹，张溪，林磊.IUV-4G移动通信技术[M].北京：人民邮电出版社， 2018.

[3] 陈佳莹，张溪，林磊.IUV-4G移动通信技术实战指导[M].北京：人民邮电出版社， 2019.

[4] 张恋，陈坤定，范祖良，袁秀云.虚拟仿真技术在移动通信智慧课堂中的应用[J].无线互联科技，2019 （14）：134-135.

【通联编辑：梁书】