移动通信4G/5G互操作中的配置研究与优化*
2021-05-08韦国锐
张 晨，韦国锐
（中国联合网络通信有限公司广东省分公司，广东 广州 510623）
0 引言
随着5G时代的到来，人们对高速网络有了更迫切的需求[1]。但是在实际的网络部署过程中，5G网络不可能一蹴而就，无法短时间做到全覆盖，为了保证用户业务的连续性，必然需要同时使用4G网络和5G SA网络，在5G SA信号覆盖弱的区域内进行4G、5G切换，由此需要引入UE在4G和5G网络中的互操作。
2020年运营商开始提供5G SA网络商用服务[2]，为了加快解决4G到5G SA网络之间互相切换失败的问题，本文从实际业务测试过程中，对DNS、MME相关问题进行了研究和总结。
1 4G与5G互操作介绍及配置
1.1 4G和5G互操作网络架构
在实际的网络部署过程中，5G网络不可能一步建设到位，为了保证用户业务的连续性，需要引入UE在4G和5G SA网络中的互操作，DNS主要实现N26接口相关配置[3]。
大区独立部署AMF，省内部署MME/SGSN[4]，通过N26接口实现4G、5G互操作[5]，如图1所示。
1.2 有N26接口的5G用户接入基本业务信令流程
有N26接口的5G用户接入基本业务信令流程如图2所示。
图1 4G和5G互操作网络架构
图2 有N26接口的5G用户接入
5G用户接入信令流程说明：
（1）UE向EPC发起Attach流程。如果是IMSI Attach或者无N26接口，则跳过步骤（2）和步骤（3）。如果是GUTI Attach，则MME根据old GUTI查找old AMF。MME根据下列条件判断是否要向AMF发起Identification流程：
（2）～（3）MME发起Identification流程，请求old AMF进行完整性验证并尝试获取用户上下文。
（4）～（5）MME向HSS发起Update Location流程。HSS在Update Location Response中携带5G签约信息ARD,Core Network Restriction指示是否允许UE访问5GC或者EPC。
（6）MME根据5G签约能力和终端能力以及本地配置决策是否选择融合的PGW-C+SMF。
（7）～（9）如果UE选择了融合的PGW-C+SMF，则MME发送Create Session Request（5GS Interworking Indicator）给S/PGW。
（10）MME在initial Context Setup Request消息中携带NR Restrictions in 5GS和Core Network Type Restriction信元给eNodeB,指示该UE的5G切换策略。
（11）如果是有N1能力的5G用户，并且软参配置为“支持无N26接口EPS与5GS互操作”，则MM在EPS Network Feature Support中携带标志位“Interworking without N26”。
1.3 数据配置说明
1.3.1 MME数据配置及业务测试
在进行4G、5G互操作配置时，为了不影响现网用户上网，需要预先在MME上进行指向数据配置，用以验证5G SA相关业务。业务测试正常后，再进行全网DNS数据配置。同时，测试前需要确保打开MME相关软参。
MME需要打开的软参配置见表1。
4G/5G互操作时，MME的MMEID和AMF的GUAMI需要互相映射。在制作指向数据时，需要注意主机名转换。MME ID和AMF的GUAMI映射关系如图3所示。
表1 4G/5G互操作前MME需要打开的软参
图3 MME ID和AMF的GUAMI映射关系
pt00.set002.region03 和mmec80.mmegi0300 互为映射关系，MME指向数据模板如下：
1.3.2 5G互操作中的DNS配置关键点
配置完成MME指向数据后，初步验证业务正常。下一步需要在现网EPC DNS进行数据配置。配置关键点如表2所示。
表2 EPC DNS配置说明
2 DNS配置修改
2.1 /etc/namedb新增文件named.conf.5gta、zone.5gtac.naptr.txt、zone.amf.naptr.txt、zone.5gc.amf.txt
（1）named.conf.5gta按规划表进行tac指向，部分配置如下：
（2）zone.5gtac.naptr.txt部分配置如下：
2.2 /etc/named.conf.4gapns新增配置
2.科研成果转化的内涵。科研成果转化包含两方面的含义，一是科研活动的逻辑延续。是指科技成果所进行的后续试验、开发、应用、推广直至形成新产品、新工艺、新材料，发展新产业等活动。二是科技成果的推广和应用。由知识形态的、潜在的生产力，转化为直接的生产力，还需要成果管理机构和使用单位对其加以推广和应用，这个过程谓之转化。
2.3 /etc/namedb/zone.gdmme.naptr.txt中新增配置
2.4 /etc/named.conf新增文件
2.5 /etc/namedb/目录下，新建文件zone.net.none.extension.5gcsa.naptr.txt、zone.wap.none.extension.5gcsa.naptr.txt
2.6 3gnet APN解析配置修改
2.7 修改IMS APN解析配置
在/etc/namedb/zone.pgw.naptr.ims.txt中，新增配置
2.8 新增主机名解析
2.9 重新加载配置
3 业务测试问题排查
完成DNS配置后，在业务测试过程中发现4G切换5G TAU失败。当用户在SA网络注册成功后，拨打语音正常，但是在用户挂断电话后，用户有概率无法立刻附着在5G。
核查DNS配置正常，省级DNS已完成5GC解析配置，包括：
（1）MME根据（N1能力+签约CNR）选择融合网关；
（2）MME根据5G TAI选择AMF；
（3）MME根据5G的GUAMI选择AMF。
而在AMF上配置MME的本地解析数据后，临时恢复正常。在用户多次尝试通话后，都会立刻附着5G，业务正常。核查4G到5G的重选场景及5G切换4G解析配置。
4G到5G的重选场景：
ADD NGDNSN:FQDN=”MMEC04.MMEGI6D05.MME.EPC.MNC001.MCC460.3GPPNETWORK.ORG”,HSINDEX=10,ENTITY=MME,INTYPE=N26,PRIORITY=0,WEIGHT=100;
ADD NGDNSN:FQDN=”MMEC12.MMEGI6D01.MME.EPC.MNC001.MCC460.3GPPNETWORK.ORG”,HSINDEX=11,ENTITY=MME,INTYPE=N26,PRIORITY=0,WEIGHT=100;
5G切换4G解析：
ADD NGDNSN:FQDN=”TAC-LB1C.TACHB25.TAC.EPC.MNC001.MCC460.3GPPNETWORK.ORG”,HSINDEX=11,ENTITY=MME,INTYPE=N26,PRIORITY=0,WEIGHT=100;
ADD NGDNSN:FQDN=”TAC-LB1E.TACHB25.TAC.EPC.MNC001.MCC460.3GPPNETWORK.ORG”,HSINDEX=11,ENTITY=MME,INTYPE=N26,PRIORITY=0,WEIGHT=100;
核查后发现配置正确。再对AMF进行配置核查，发现“DNS服务组ID”配置错误，AMF配置的“DNS服务器组ID”需要和DNS的“DNS服务组ID”一致，不一致会导致AMF无法进行DNS查询，修改AMF的“DNS服务组ID”后4G切换5G TAU正常。
服务器组ID配置错误如图4所示。
图4 服务器组ID配置错误
3.2 EPS FB时延过长问题
测试5GC EPS FB时延。主叫5G SA，被叫4G VoLTE，IMS域内平均时延为4.047 s。主叫、被叫均为5G SA，IMS域内平均时延为5.198 s。EPS FB时延过长，用户打电话体验较差。
为降低EPS FB时延，提升用户感知，需要进行时延优化。
（1）测试中触发QCI1承建修改流程及QCI2承建建立流程对时延影响较大，需关闭测试卡的视频炫铃等增值业务，仅保留语音和短信签约。
（2）测试卡的SA PS默认承建由5QI 6修改为9，和4G对齐。
（3）核心网Invite 183 prack机制优化，需开启SGW消息缓存功能，缓存prack消息。
（4）为缩短volte的接续时长，需要降低MME volte寻呼定时器及IMS侧CS retry定时器时长，用以提高用户语音接通感知。
经过以上优化，可以将EPS FB时延降低到3.5 s左右，满足用户商用需求。
4 结语
为加快5G SA网络部署，尽快将5G SA带入到社会经济生活中，需要考虑现有EPC网络到SA网络的平滑迁移，弥补5G网络覆盖不足的问题。对4G/5G互操作测试过程中DNS、MME配置问题，业务测试失败问题等进行了研究和优化。
