IUV-4G通信全網(wǎng)仿真綜合業(yè)務(wù)調(diào)試的故障排查與解析

桑峻

摘要：IUV-4G通信全網(wǎng)仿真軟件是通過信息化手段結(jié)合通信專業(yè)學科特色打造的虛擬仿真實訓平臺。IUV-4G中ITE無線及核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)配置完成后，為解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝、數(shù)據(jù)配置過程中存在故障導致用戶接入失敗時，提出IUV-4G全網(wǎng)故障排查總流程，利用系統(tǒng)提供綜合業(yè)務(wù)調(diào)試的各種工具進行快速有效的故障定位和排查，并給出具體的案例解析。

關(guān)鍵詞：IUV-4G;業(yè)務(wù)調(diào)試;故障排查流程

中圖分類號：TP39 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）28-0026-03

1虛擬仿真實驗室

伴隨著科技革命的浪潮，用更新的教育方式與教育理念，才能培養(yǎng)出更適應(yīng)當下時代發(fā)展的人才。教育信息化的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的實驗方式已經(jīng)不能滿足當下的教學需求，虛擬仿真實驗室的出現(xiàn)，順應(yīng)了時代的要求。

近年來，通信技術(shù)突飛猛進，通信行業(yè)已經(jīng)成為增長最快的行業(yè)之一。2019年9月20日，中國工信部部長表示：中國4G基站數(shù)量占全球一半以上。產(chǎn)業(yè)規(guī)模的急劇擴大，基站建設(shè)、通信網(wǎng)絡(luò)工程和維護行業(yè)中工程設(shè)計施工、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化和維護崗位需求量很大，必然帶來高素質(zhì)技能型人才的強勢需求。

深圳市艾優(yōu)威科技有限公司（以下簡稱IUV）的4G通信全網(wǎng)教學軟件，與中興通訊學院戰(zhàn)略合作，是一家聚焦互聯(lián)網(wǎng)在線教育的科技公司，IUV通過計算機3D多媒體技術(shù)，虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)的深度融合，依托虛擬仿真教學實訓平臺，為通信專業(yè)提供一整套實訓教學解決方案。

2 IUV-4G通信全網(wǎng)仿真軟件

IUV-4G全網(wǎng)規(guī)劃以3座城市為代表組建，根據(jù)城市的規(guī)模、人口數(shù)量、經(jīng)濟發(fā)達程度和地形地勢綜合考慮。4G移動通信系統(tǒng)由無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)和光傳輸網(wǎng)組成，其中無線及核心網(wǎng)的規(guī)劃包括了：網(wǎng)絡(luò)拓撲規(guī)劃、容量規(guī)劃、設(shè)備配置、數(shù)據(jù)配置、業(yè)務(wù)調(diào)試等5個模塊。

IUV-4G軟件的數(shù)據(jù)配置和業(yè)務(wù)調(diào)試是教學的重點難點[1]。該軟件為無線核心網(wǎng)產(chǎn)品模塊提供了七種業(yè)務(wù)調(diào)試工具，幫助使用者對系統(tǒng)問題進行調(diào)試及排查，七種工具分別是：告警、Ping、Trace、業(yè)務(wù)驗證（撥測）、業(yè)務(wù)觀察、切換漫游、路由表模式[2]。ITE無線及核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)配置完成后，通過業(yè)務(wù)調(diào)試撥測發(fā)現(xiàn)存在故障無法接入，為此針對出現(xiàn)的故障現(xiàn)象提出了4G全網(wǎng)故障排查總流程和故障定位與案例解析。

3 IUV-4G全網(wǎng)故障排查總流程

步驟1：排查無線物理故障，查看和該撥測小區(qū)相關(guān)的設(shè)備是否有物理告警信息：

（1）檢查BBU，是否存在設(shè)備故障、接口故障、連線故障、鏈路故障;

（2）檢查RRU，是否存在設(shè)備故障、接口故障、射頻故障;

步驟2：使用撥測工具，查看終端工程模式-信號狀態(tài)，是否有無線信號，如果無信號顯示，表示當前終端和基站直接的空口鏈接建立失敗，業(yè)務(wù)觀察的信息將會顯示“搜索不到小區(qū)”故障。先排查撥測小區(qū)相關(guān)的基站無線配置、終端無線配置等。

步驟3：如果經(jīng)過前兩個步驟排查后，終端工程模式-信號狀態(tài)顯示有無線信號，表示空口建鏈成功，此時如果撥測仍不成功，故障應(yīng)該發(fā)生在無線和核心網(wǎng)對接，或者終端和核心網(wǎng)對接故障。

步驟4：查看跟該撥測小區(qū)相關(guān)的機房設(shè)備是否有物理告警信息。

（1）相關(guān)機房各個核心網(wǎng)的網(wǎng)元（MME、SGW、PGW與HSS）是否存在設(shè)備故障、接口故障、連線故障、信令鏈路故障等告警。

（2）如果有如上相關(guān)告警，需要先排查掉所有告警，否則撥測失敗，業(yè)務(wù)觀察顯示“核心網(wǎng)信令故障”。

步驟5：核心網(wǎng)告警消除后，進行撥測，如果撥測失敗，在業(yè)務(wù)觀察中會顯示相應(yīng)的故障信息如“用戶不存在”等故障。根據(jù)相關(guān)故障提示，對撥測小區(qū)相關(guān)機房的核心網(wǎng)各個網(wǎng)元的數(shù)據(jù)配置、終端無線配置等進行排查。

4故障排查與案例解析

4.1無線及核心網(wǎng)故障案例一：無線物理故障排查

4.1.1故障現(xiàn)象

如圖1，告警-當前告警，查看位置信息為萬綠市A站點機房的所有告警，其中14.BBU連線故障，分析告警類別，說明BBU缺失必要的物理連線，或連線類型與數(shù)據(jù)配置不符。

4.1.2故障分析及定位

（1）根據(jù)告警提示，進入“設(shè)備配置”模塊，逐個檢查BBU各接口的連線，沒有發(fā)現(xiàn)異常。

（2）根據(jù)分析，如果物理連線沒有缺失，就存在物理連線類型與數(shù)據(jù)配置不符，進入“數(shù)據(jù)配置”模塊，檢查BBU-物理參數(shù)配置，發(fā)現(xiàn)承載鏈路端口配置類型與“設(shè)備配置”中與PTN物理連線不符。修改承載鏈路端口，故障消除。

4.2無線及核心網(wǎng)故障案例二：無線空口故障排查

查看當前告警、撥測的工程模式和“業(yè)務(wù)觀察”提示，終端都沒有搜索到小區(qū)，沒有接收到無線信號。

4.2.1故障現(xiàn)象

在“業(yè)務(wù)觀察”中提示“搜索不到小區(qū)”信息，如圖2，和工程模式提示相符合。

4.2.2故障分析及定位

此故障應(yīng)該和空口網(wǎng)絡(luò)對接參數(shù)相關(guān)。檢查基站側(cè)、終端配置以及核心網(wǎng)三者之間的移動國家碼和網(wǎng)絡(luò)號是否匹配。此案例故障經(jīng)過檢查后，最終定位為網(wǎng)元管理里的移動網(wǎng)號MNC與撥測-終端配置里設(shè)置的MNC不匹配，如圖3。修改BBU的移動網(wǎng)號MNC后，表示能搜索到無線信號，并定位到標識的無線小區(qū)。

4.3無線及核心網(wǎng)故障案例三：無線對接故障排查

4.3.1故障現(xiàn)象

萬綠市A站點W1小區(qū)下，終端“工程模式”已經(jīng)顯示搜索定位到小區(qū)，“當前告警”顯示S1-C鏈路故障，并且撥測測試后“業(yè)務(wù)觀察”提示“S1-C鏈路故障”。

4.3.2故障分析及定位

分析該故障應(yīng)該是由基站側(cè)與核心網(wǎng)的MME之間對接參數(shù)不匹配導致的，對比BBU-SCTP配置和核心網(wǎng)MME-eNodeB對接配置后，定位為無線配置中“遠端IP地址”與核心網(wǎng)側(cè)的IP配置不匹配導致，如圖4。修改不匹配的配置后，無線側(cè)告警消除。

4.4無線及核心網(wǎng)故障案例四：核心側(cè)S1-C鏈路故障

4.4.1故障現(xiàn)象

在進行千湖市LTE全網(wǎng)端到端調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)千湖市任意小區(qū)下的撥測都失敗，“業(yè)務(wù)觀察”中提示信息為：S1-C鏈路故障。查看千湖市的當前告警信息，顯示MME各接口鏈路故障。

4.4.2故障分析及定位

根據(jù)告警信息顯示，MME和與之相關(guān)的所有網(wǎng)元的鏈路均為故障。S1-MME接口鏈路故障的可能原因為：

（1）MME與eNodeB之間的物理連接故障;

（2）MME與eNodeB之間的路由故障;

（3）MME與eNodeB之間的偶聯(lián)故障。

其他接口情況過程相同。根據(jù)以上分析，對可能的原因進行逐一排查，發(fā)現(xiàn)MME與交換機的連線錯誤，MME采用10GE端口與交換機的40GE端口相連，端口速率不一致，如圖5。

刪除MME與交換機之間的連線，將MME的10GE光口連接至交換機的10GE光口上后，發(fā)現(xiàn)告警消失，撥測成功。

4.5無線及核心網(wǎng)故障案例五：用戶鑒權(quán)失敗

4.5.1故障現(xiàn)象

在進行千湖市某小區(qū)的LTE全網(wǎng)端到端調(diào)試中，千湖市撥測失敗，“業(yè)務(wù)觀察”中提示信息為：數(shù)據(jù)傳輸失敗。

4.5.2故障分析及定位

從故障現(xiàn)象分析可見，各網(wǎng)元之間的信令連接都正常，且撥測結(jié)果為“用戶鑒權(quán)失敗”，說明此時系統(tǒng)只有鑒權(quán)失敗的業(yè)務(wù)類故障。分析導致用戶鑒權(quán)失敗的可能原因包括：

（1）終端與HSS簽約信息的Ki不一致;

（2）終端與HSS簽約信息的鑒權(quán)算法不一致。

根據(jù)以上分析，對可能的原因進行逐一排查，發(fā)現(xiàn)HSS簽約信息的鑒權(quán)算法選擇錯誤，導致終端側(cè)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)的鑒權(quán)算法不一致，如圖6。

在HSS的用戶簽約信息配置中，將其修改為Milenage，撥測成功。

4.6無線及核心網(wǎng)故障案例六：數(shù)據(jù)傳輸中斷

4.6.1故障現(xiàn)象

在進行千湖市某小區(qū)的LTE全網(wǎng)端到端調(diào)試中，千湖市撥測失敗，“業(yè)務(wù)觀察”中提示信息為：數(shù)據(jù)傳輸中斷，“告警”中提示：路由不可達。

4.6.2故障分析及定位

從故障現(xiàn)象分析可知，各網(wǎng)元之間的信令連接都正常，且撥測結(jié)果為“數(shù)據(jù)傳輸中斷”，說明此時系統(tǒng)出現(xiàn)的是用戶面數(shù)據(jù)傳輸故障。在LTE系統(tǒng)中，用戶面數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂綖椋航K端-BBU-SGW-PGW，分析導致“數(shù)據(jù)傳輸中斷”的可能原因包括：

S1-U接口用戶面故障，即BBU與SGW之間的路由故障;

S5/S8接口用戶面故障，SGW與PGW之間的GTP-U路由故障。

根據(jù)以上分析，對可能的原因進行逐一排查，發(fā)現(xiàn)BBU與SGW之間的互聯(lián)正常，SGW與PGW的GTP-U路由不通，對配置數(shù)據(jù)進行檢查，發(fā)現(xiàn)PGW往SGW的路由的目的地址配置與SGW本地地址不一致，如圖7。

將PGW中的路由配置的目的地址改為與SGW的本地地址保持一致，業(yè)務(wù)觀察中的錯誤消失，撥測成功[3]。

5結(jié)束語

IUV-4G通信全網(wǎng)仿真軟件覆蓋eNodeB、RT、PTN、OTN、MME、HSS、SGW、PGW共8類單元。還有3個城市中的17個實景機房：站點機房、核心網(wǎng)機房、承載匯聚機房、中心機房、骨干網(wǎng)機房[4]。各個單元從設(shè)備選型、安裝、數(shù)據(jù)配置，涉及的內(nèi)容多，且相互之間關(guān)聯(lián)程度高，哪一個環(huán)節(jié)出了問題，都會影響撥測結(jié)果，造成網(wǎng)絡(luò)不通。通過教學過程的積累與探索，總結(jié)出故障排查總流程與典型故障現(xiàn)象的定位與案例，供更多的使用者交流學習。

參考文獻：

[1] 蔡盛勇.基于移動通信背景下的IUV-4G全網(wǎng)仿真教學軟件設(shè)計[J].無線互聯(lián)科技，2020（5）：113-114.

[2] 陳佳瑩，張溪，林磊.IUV-4G移動通信技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社， 2018.

[3] 陳佳瑩，張溪，林磊.IUV-4G移動通信技術(shù)實戰(zhàn)指導[M].北京：人民郵電出版社， 2019.

[4] 張戀，陳坤定，范祖良，袁秀云.虛擬仿真技術(shù)在移動通信智慧課堂中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2019 （14）：134-135.

【通聯(lián)編輯：梁書】