移動網(wǎng)CSFB用戶“雙活”問題分析

隨著移動通信網(wǎng)絡的高速發(fā)展，各運營商建設了LTE（Long Term Evolution，長期演進）網(wǎng)絡來滿足人們快速增長的無線數(shù)據(jù)業(yè)務需求。語音是電信網(wǎng)絡的一個基本功能，因此，需要考慮為用戶提供LTE 數(shù)據(jù)業(yè)務的同時繼續(xù)為用戶提供高質(zhì)量的語音服務。在部署移動IMS 網(wǎng)絡之前，CSFB 成為最優(yōu)的語音過渡方案。CSFB 即CS（Circuit Switch）FallBack 業(yè)務，上網(wǎng)在LTE 網(wǎng)絡、語音業(yè)務需回落至2/3G 網(wǎng)絡完成。隨著CSFB 用戶的增加，尤其是移動核心網(wǎng)CS 域MSC（Mobile Switch Center）組POOL 后，CSFB 用戶容易雙活的屬性便日益凸顯。本文從雙活產(chǎn)生的場景、形成的原因及應急恢復措施等方面著手，逐一進行分析。

1 “雙活”概述

當CSFB 用戶A 在MSC-A 和MSC-B 設備局下均存在簽約數(shù)據(jù)，歸屬HSS記錄用戶A在MSC-B上注冊，但用戶A 實際在MSC-A 下進行注冊活動，我們稱用戶A 便是一個“雙活”用戶。

發(fā)生“雙活”故障后，當用戶A 做被叫時，HSS（Home Subscriber Server 歸屬簽約用戶服務器）根據(jù)自己保存的A 用戶登陸MSC-B GT（Globe title，全球碼）通過provide roaming number 響應消息回給GMSC，導致用戶A 被叫異常；而主叫用戶短信中心根據(jù)尋址到的被叫MSC-B GT 進行下發(fā)短信時也會導致A 用戶無法接收短信。由于HSS 側(cè)記錄的MSC GT 與用戶活動的MSC 不一致，同樣也會導致BOSS 側(cè)訂閱類消息無法下發(fā)至活動MSC-A，從而無法對用戶進行欠費停機等操作。

2 移動網(wǎng)用戶“雙活”場景

移動網(wǎng)用戶“雙活”通常有HSS 側(cè)、傳輸層或MSC 側(cè)超負荷三大方面原因，并引發(fā)鏈路負荷過載、流控啟動等一系列高警，從而引發(fā)cancel location 消息丟棄導致，上述問題一般出現(xiàn)在下面幾個重要環(huán)節(jié)：

1）核心側(cè)：HSS 網(wǎng)元割接，需進行上百萬用戶數(shù)據(jù)遷移；交換端局存儲用戶數(shù)據(jù)的單板重啟，需在操作前將該局下用戶全部遷出，重啟單板后，將用戶重新遷回。用戶數(shù)據(jù)遷移過程中，瞬間上報的大批量位置更新消息，易造成C/D 口鏈路負荷過載等告警。

2）傳輸IPRAN（IP Radio Access Network，無線接入網(wǎng)IP 化）操作：根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)劃，現(xiàn)網(wǎng)enodeB 基站通過IPRAN 接入4G 網(wǎng)絡，若IPRAN 雙平面異常或無法進行倒換，則4G 基站瞬斷后，導致短時間內(nèi)大量用戶在2/3G 網(wǎng)絡下重新發(fā)起位置更新，引發(fā)網(wǎng)絡沖擊；恢復之后大量用戶又重新回到4G 進行注冊，再次引發(fā)沖擊。

3）IP 承載網(wǎng)故障，導致端局與HSS 中斷。當業(yè)務恢復后，短時間內(nèi)大批量用戶重新發(fā)起位置更新，造成網(wǎng)絡沖擊。

4）BSC/RNC（基站控制器/無線網(wǎng)絡控制器）進行批量操作，引發(fā)批量2/3G 基站掉站。業(yè)務恢復后，同樣短時間內(nèi)大批量用戶發(fā)起位置更新，造成網(wǎng)絡沖擊。

5）HSS 與注冊端局MSC 之間傳輸中斷、某段鏈路中斷或其他原因引發(fā)消息包丟失。嚴重情況下，上述告警出現(xiàn)的同時引發(fā)HSS 側(cè)啟動“流控”。

3 移動網(wǎng)用戶“雙活”案例分析

3.1 故障現(xiàn)象

“雙活”用戶投訴被叫業(yè)務異常或無法接收短信。HLR 查詢用戶登陸MSC GT 顯示為MSC-B；MSC/VLR 上查詢用戶狀態(tài)：MSC-A 和MSC-B 局都存在用戶數(shù)據(jù)，但用戶最新活動時間MSC-A 的記錄要晚于MSC-B 的記錄，這表明該用戶當前實際在MSC-A 下。同時，用戶在MSC-A 登陸狀態(tài)為附著，而在MSC-B上登陸狀態(tài)為分離。

3.2 故障原因分析

當IPRAN 故障導致eNodeB 與MME 斷連，eNB在傳輸中斷的情況下，會進行去激活操作，導致所有CSFB 用戶瞬間回落。首先手機會使用TMSI 在CSFB 局點進行位置更新（MME 上進行相應數(shù)據(jù)配置及IMSI 的Hash 算法，用戶CSFB 后會找到固定對應的MSC-A 局點），瞬時大量位置更新請求超過MSC-A的處理能力，甚至觸發(fā)MSC-A 的流控，造成手機位置更新失敗。按照3GPP 24008 協(xié)議規(guī)定，當手機位置更新請求失敗4 次之后，手機會清除存儲的前TMSI 和前位置區(qū)，在MSC POOL 內(nèi)，NNSF 節(jié)點按照網(wǎng)絡負荷均衡的原則重新選擇一個MSC。一旦新選擇的MSC 與CSFB 局點不一致時，如用戶在MSC-B局以IMSI 從3G 網(wǎng)絡重新發(fā)起位置更新，按照3GPP 23012 協(xié)議規(guī)定，位置更新攜帶前位置區(qū)為空（或者非本局位置區(qū)）的情況下，MSC 判斷此次位置更新為局間位置更新，會將VLR 中HLR 證實標志置為未證實，發(fā)起到HLR 的位置更新。

用戶在MSC-B 下發(fā)起位置更新請求，HSS 上登陸MSC/VLR GT 更新為MSC/VLR-B GT，且HSS 向MSC-B 下插數(shù)據(jù)成功，MSC-B 下存在該用戶數(shù)據(jù)；在HSS 向MSC-B 插入用戶數(shù)據(jù)的同時，HSS 會向MSC-A 發(fā)送Cancel Location 消息。但由于HLR 和MSC-A 之間的鏈路出現(xiàn)異常（擁塞、中斷或者閃斷）、HSS 啟動流控或者MSC 業(yè)務過載，導致MSC-A 沒有收到Cancel Location 消息，MSC-A 上用戶數(shù)據(jù)被保留。位置更新信令流程如圖1：

圖1

EnodeB 基站斷連恢復后，用戶返回eNB，MME按照Hash 算法將用戶重新分發(fā)到MSC-A 上（CSFB局點），用戶再次從MSC-B 返回MSC-A，由于在MSC-A上面已經(jīng)存在該用戶數(shù)據(jù)，因此MSC-A 不會再向HLR 發(fā)送Update Location 請求消息，這樣HLR 上仍然記錄用戶登陸GT 為MSC/VLR-B。

用戶在MSC-B 下無活動更新直至超過隱式分離時間，用戶被置為分離（關機）態(tài)。由于用戶被叫時，HSS 根據(jù)登記的MSC-B GT 向B 局取漫游號碼，因此呼叫被路由到MSC/VLR-B，從而聽到關機提示音或暫時無法接通。同時，用戶在MSC-A 下更新活動正常，因此用戶主叫正常、發(fā)送短信正常。

4 用戶發(fā)生“雙活”后應急措施

網(wǎng)絡產(chǎn)生“雙活”故障后，為避免大量用戶投訴，通常應急恢復方法如下：

1）在MSC 上把所有的4G 用戶置為位置未證實，觸發(fā)到HSS 位置更新。此種方式將MSC 下所有的CSFB 用戶置為未證實，短時間內(nèi)會造成C/D 口的流量突增，因此現(xiàn)網(wǎng)并不建議使用。2）HSS 發(fā)送reset 指令，觸發(fā)用戶發(fā)起到HSS 的位置更新。若發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡擁塞造成流控并導致消息丟失，可在話務閑時（一般凌晨操作），從HSS 上向所有端局VLR、SGSN、MME 發(fā)送reset 指令。發(fā)送reset 指令會影響C/D 口負荷，因此HSS 發(fā)送reset 應有時間間隔。3）采用HSS 發(fā)送reset 方式進行應急恢復雖然恢復徹底，但只能等到話務閑時（一般凌晨）操作。緊急情況下，我們可提取各MSC 注冊的全部用戶信息，將各MSC 的用戶信息比對，如果一個用戶在兩個MSC 上有注冊信息，則判斷為雙活用戶，再結(jié)合HLR 上的MSC/VLR GT 數(shù)據(jù)和兩個MSC 下用戶的登陸狀態(tài)，分情況處理：（1）若HSS 上登陸MSC GT 與用戶最新活動時間所在的MSC 一致，且狀態(tài)為附著，則刪除分離狀態(tài)所在的MSC 上的用戶數(shù)據(jù)；個別用戶存在雙附著情況，是由于其中不活動的MSC 用戶未達到隱式分離時間導致，此時保留最新活動時間所在MSC 的數(shù)據(jù)，刪除另一個MSC 用戶數(shù)據(jù)。如此該用戶主被叫均不會受影響。（2）若HSS 上顯示的登陸MSC GT 與用戶最新活動時間所在的MSC 不一致，則說明用戶此時只能主叫，無法被叫和接收短信；在兩個MSC 上刪除用戶數(shù)據(jù)，同時在HSS 上發(fā)送SND CANCELC 指令，清除用戶位置信息。如此用戶發(fā)起主叫業(yè)務或位置更新時，業(yè)務即可恢復正常。

5 結(jié)論

移動用戶對運營商通信網(wǎng)絡的感知性非常高，網(wǎng)絡異常易引發(fā)大量的投訴。尤其是對于無法接收短信的故障，極易引發(fā)用戶的追責。以上通過對雙活產(chǎn)生的場景、原因的分析及可行性應急措施的列舉，可幫助相關維護工程師及早規(guī)避問題，并能針對用戶反映的問題及時進行故障定位，在一定程度上降低移動網(wǎng)絡用戶“雙活”故障的概率，縮短故障處理時間，從而提升用戶對網(wǎng)絡的感知度。