移動通信4G/5G互操作中的配置研究與優化*

張 晨，韋國銳

（中國聯合網絡通信有限公司廣東省分公司，廣東 廣州 510623）

0 引言

隨著5G時代的到來，人們對高速網絡有了更迫切的需求[1]。但是在實際的網絡部署過程中，5G網絡不可能一蹴而就，無法短時間做到全覆蓋，為了保證用戶業務的連續性，必然需要同時使用4G網絡和5G SA網絡，在5G SA信號覆蓋弱的區域內進行4G、5G切換，由此需要引入UE在4G和5G網絡中的互操作。

2020年運營商開始提供5G SA網絡商用服務[2]，為了加快解決4G到5G SA網絡之間互相切換失敗的問題，本文從實際業務測試過程中，對DNS、MME相關問題進行了研究和總結。

1 4G與5G互操作介紹及配置

1.1 4G和5G互操作網絡架構

在實際的網絡部署過程中，5G網絡不可能一步建設到位，為了保證用戶業務的連續性，需要引入UE在4G和5G SA網絡中的互操作，DNS主要實現N26接口相關配置[3]。

大區獨立部署AMF，省內部署MME/SGSN[4]，通過N26接口實現4G、5G互操作[5]，如圖1所示。

1.2 有N26接口的5G用戶接入基本業務信令流程

有N26接口的5G用戶接入基本業務信令流程如圖2所示。

圖1 4G和5G互操作網絡架構

圖2 有N26接口的5G用戶接入

5G用戶接入信令流程說明：

（1）UE向EPC發起Attach流程。如果是IMSI Attach或者無N26接口，則跳過步驟（2）和步驟（3）。如果是GUTI Attach，則MME根據old GUTI查找old AMF。MME根據下列條件判斷是否要向AMF發起Identification流程：

（2）～（3）MME發起Identification流程，請求old AMF進行完整性驗證并嘗試獲取用戶上下文。

（4）～（5）MME向HSS發起Update Location流程。HSS在Update Location Response中攜帶5G簽約信息ARD,Core Network Restriction指示是否允許UE訪問5GC或者EPC。

（6）MME根據5G簽約能力和終端能力以及本地配置決策是否選擇融合的PGW-C+SMF。

（7）～（9）如果UE選擇了融合的PGW-C+SMF，則MME發送Create Session Request（5GS Interworking Indicator）給S/PGW。

（10）MME在initial Context Setup Request消息中攜帶NR Restrictions in 5GS和Core Network Type Restriction信元給eNodeB,指示該UE的5G切換策略。

（11）如果是有N1能力的5G用戶，并且軟參配置為“支持無N26接口EPS與5GS互操作”，則MM在EPS Network Feature Support中攜帶標志位“Interworking without N26”。

1.3 數據配置說明

1.3.1 MME數據配置及業務測試

在進行4G、5G互操作配置時，為了不影響現網用戶上網，需要預先在MME上進行指向數據配置，用以驗證5G SA相關業務。業務測試正常后，再進行全網DNS數據配置。同時，測試前需要確保打開MME相關軟參。

MME需要打開的軟參配置見表1。

4G/5G互操作時，MME的MMEID和AMF的GUAMI需要互相映射。在制作指向數據時，需要注意主機名轉換。MME ID和AMF的GUAMI映射關系如圖3所示。

表1 4G/5G互操作前MME需要打開的軟參

圖3 MME ID和AMF的GUAMI映射關系

pt00.set002.region03 和mmec80.mmegi0300 互為映射關系，MME指向數據模板如下：

1.3.2 5G互操作中的DNS配置關鍵點

配置完成MME指向數據后，初步驗證業務正常。下一步需要在現網EPC DNS進行數據配置。配置關鍵點如表2所示。

表2 EPC DNS配置說明

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按規劃表進行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.科研成果轉化的內涵。科研成果轉化包含兩方面的含義，一是科研活動的邏輯延續。是指科技成果所進行的后續試驗、開發、應用、推廣直至形成新產品、新工藝、新材料，發展新產業等活動。二是科技成果的推廣和應用。由知識形態的、潛在的生產力，轉化為直接的生產力，還需要成果管理機構和使用單位對其加以推廣和應用，這個過程謂之轉化。

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/目錄下，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 新增主機名解析

2.9 重新加載配置

3 業務測試問題排查

完成DNS配置后，在業務測試過程中發現4G切換5G TAU失敗。當用戶在SA網絡注冊成功后，撥打語音正常，但是在用戶掛斷電話后，用戶有概率無法立刻附著在5G。

核查DNS配置正常，省級DNS已完成5GC解析配置，包括：

（1）MME根據（N1能力+簽約CNR）選擇融合網關；

（2）MME根據5G TAI選擇AMF；

（3）MME根據5G的GUAMI選擇AMF。

而在AMF上配置MME的本地解析數據后，臨時恢復正常。在用戶多次嘗試通話后，都會立刻附著5G，業務正常。核查4G到5G的重選場景及5G切換4G解析配置。

4G到5G的重選場景：

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切換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;

核查后發現配置正確。再對AMF進行配置核查，發現“DNS服務組ID”配置錯誤，AMF配置的“DNS服務器組ID”需要和DNS的“DNS服務組ID”一致，不一致會導致AMF無法進行DNS查詢，修改AMF的“DNS服務組ID”后4G切換5G TAU正常。

服務器組ID配置錯誤如圖4所示。

圖4 服務器組ID配置錯誤

3.2 EPS FB時延過長問題

測試5GC EPS FB時延。主叫5G SA，被叫4G VoLTE，IMS域內平均時延為4.047 s。主叫、被叫均為5G SA，IMS域內平均時延為5.198 s。EPS FB時延過長，用戶打電話體驗較差。

為降低EPS FB時延，提升用戶感知，需要進行時延優化。

（1）測試中觸發QCI1承建修改流程及QCI2承建建立流程對時延影響較大，需關閉測試卡的視頻炫鈴等增值業務，僅保留語音和短信簽約。

（2）測試卡的SA PS默認承建由5QI 6修改為9，和4G對齊。

（3）核心網Invite 183 prack機制優化，需開啟SGW消息緩存功能，緩存prack消息。

（4）為縮短volte的接續時長，需要降低MME volte尋呼定時器及IMS側CS retry定時器時長，用以提高用戶語音接通感知。

經過以上優化，可以將EPS FB時延降低到3.5 s左右，滿足用戶商用需求。

4 結語

為加快5G SA網絡部署，盡快將5G SA帶入到社會經濟生活中，需要考慮現有EPC網絡到SA網絡的平滑遷移，彌補5G網絡覆蓋不足的問題。對4G/5G互操作測試過程中DNS、MME配置問題，業務測試失敗問題等進行了研究和優化。