基于IUV-5G全網仿真軟件的排障與分析

摘要：本文主要介紹5G仿真軟件IUV-5G在NSA組網模式下的常見故障和解決方法。該軟件支持多種組網模式，主要用于模擬5G核心網、無線網和承載網的通信過程。本文通過深入分析常見故障、快速定位問題、實施有效解決方案，幫助用戶更好地了解和使用該軟件。同時，本文還重點分析了無線網與核心網常見故障的排查方法。希望通過本文的介紹，讀者可以更好地掌握IUV-5G軟件的使用技巧，提高其仿真效果和應用效率。

關鍵詞：IUV-5G；核心網；無線網；NSA組網模式

一、引言

5G的出現推動了智能社會的發展。隨著2019年工信部頒發5G商用牌照[1]，5G時代正式拉開序幕。在推進5G商用進程中，各大運營商采用了不同的組網模式，其中包括NSA（非獨立組網）和SA（獨立組網）[2]。除了組網模式的不同，5G應用還涉及三大主流應用場景，即eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（大規模機器類型通信）和uRLLC（超可靠低延遲通信）[3]。本文主要分析在實驗模式下，5G全網虛擬仿真軟件IUV-5G針對核心網和無線網的業務排障流程。

二、IUV-5G全網虛擬仿真軟件

IUV-5G是一款全網虛擬仿真軟件，能夠模擬5G網絡的各種場景，為用戶提供真實的仿真環境。通過IUV-5G，用戶可以模擬和分析5G網絡的性能、容量、覆蓋等關鍵指標，幫助運營商和設備廠商進行網絡規劃、故障排查和網絡優化。該軟件不僅具有直觀的用戶界面，還具備強大的模擬功能，用戶可以根據實際需求自定義網絡拓撲和參數設置，從而進行靈活的仿真和測試。此外，IUV-5G還提供了豐富的分析工具和報告功能，幫助用戶全面了解網絡性能。

IUV-5G全網建設與優化虛擬仿真軟件依托NSA架構和SA架構，將網絡搭建過程分為規劃計算、站點選址、設備配置、數據配置、業務調試和網絡優化六個模塊[4]，共計包含24個機房設備配置及其數據配置，其中涉及核心網2個（建安市核心網和興城市核心網）、無線網4個（建安市B站點、建安市C站點、興城市B站點和四水市A站點）及承載網18個（包含兩種網絡架構下省骨干機房、承載中心機房、骨干匯聚機房、區域匯聚機房等）。通過配置核心網、無線網和承載網的設備和數據，實現站點終端的注冊、基礎優化、移動性管理和網絡切片應用。

（一）核心網絡架構

NSA架構核心網采用4G核心網（EPC），由MME（移動管理實體）、SGW（服務網關）、PGW（分組數據網關）、HSS（歸屬用戶服務器）、SW（交換機）和ODF（光纖配線架）組成[5]。4個核心網元通過成對LC-LC光纖與交換機相連，交換機通過成對LC-FC光纖與ODF連接。連接過程中應注意兩端速率的匹配。核心網設備結構圖如圖1所示。

（二）無線網架構

5G中NSA架構無線網由4G BBU（基帶處理單元）、5G ITBBU、多個AAU（有源天線單元） 和輔助設備組成。AAU1、AAU2和AAU3通過成對LC-LC光纖與ITBBU連接，AAU4、AAU5和AAU6通過成對LC-LC光纖與BBU相連，BBU與ITBBU通過光口或網口連接SPN（切片分組網），SPN通過成對LC-FC光纖與ODF連接，從而實現無線網到核心網的承載連接。建安市無線網設備結構圖見圖2。

（三） NSA網絡架構圖

NSA網絡架構主要由無線網與核心網組成，核心網網元MME通過配置eNodeB偶聯配置與路由配置，完成MME與BBU對接；網元SGW通過配置與eNodeB對接、路由配置完成與BBU和CUUP的連接；BBU通過SCTP配置與路由配置完成與CUCP和CUUP的連接；CUCP通過STCP配置完成與DU和CUUP對接。上述對接過程中需注意兩端端口號的呼應。NAS網絡架構圖見圖3。

三、IUV-5G故障排查流程

登錄IUV-5G公網軟件[6]，進入網絡調試選項卡下業務調試界面。實驗模式下，拖動移動終端到建安市B站點任意一個小區，如若軟件右下角提示聯網成功，說明業務驗證通過，否則需重新進行調試。

出現告警時的故障排查流程如下：

首先，排查物理故障：檢查核心網、無線網物理設備是否存在線纜兩端速率不對等、設備放置故障等問題。

其次，檢測核心網元：點擊鏈路檢測，根據NSA組網架構，依次以EPC某一核心網元為源地址，另一核心網元為目的地址，測試Ping的統計信息是否為0%丟失[7]。檢測過程中遵循圖1所示的核心網架構表連接關系。工程模式下核心網鏈路檢測地址測試表見表1。

再次，繼續核查數據配置：檢查無線網、核心網基礎數據是否完成配置。完成基礎配置后，完善終端信息。應當注意，終端信息應與核心網數據保持一致。拖動移動終端到建安市B站點任意一個小區，觀察右下角聯網顏色。如綠色信號跳動，則說明網絡暢通；如為灰色信號，則表示聯網失敗。

最后，處理報警信息：如若移動終端聯網失敗，可進入告警界面，觀察最后一到兩條嚴重告警信息并及時處理。故障分析表2中，只有第4條“DU小區不可用”是嚴重告警，因此，只需處理第4條告警即可。

四、排障案例解析

IUV-5G實訓模式下，完成無線網和核心網的設備配置和數據配置之后，再完善終端信息，便可對相應小區的業務進行調試。軟件用戶可以通過界面右下角的移動終端聯網信號狀態，判斷數據配置是否正確。如若無法聯網，故障可能出現在無線網部分或核心網部分。可以根據告警模塊的告警級別及告警位置信息對故障進行定位，并參考告警描述信息核查數據逐一更改。

（一）核心網排障解析

業務驗證過程中，核心網故障描述有核心網信令鏈路故障、用戶鑒權失敗、無線公共參數錯誤等，不同的故障對應不同的網元設置。本文以核心網信令鏈路故障和用戶鑒權失敗為例進行排障解析。核心網相關告警界面如表3所示。

1.核心網信令鏈路故障

核心網信令鏈路故障告警級別為“嚴重告警”，需優先處理。告警位置信息顯示，該告警發生在建安市核心網機房。根據經驗，該故障原因為核心網元的設備連線、接口地址和網元之間偶聯配置或對接配置故障。

經過數據排查，發現HSS與MME偶聯端口號前后不一致。HSS對接配置中本端端口號為3，對端（MME）端口號為3；MME對接配置中本端端口號為1，對端（HSS）端口號為3，MME端口號前后不一致。該故障影響MME網元與HSS網元之間的正常通信，將端口號調整一致后該故障消失。

2.用戶鑒權失敗

處理好核心網信令鏈路故障之后，測試發現聯網依然失敗。告警信息顯示，用戶鑒權失敗為“嚴重告警”，需優先處理。故障位置為建安市核心網機房。該故障考慮由終端信息的KI值與HSS簽約用戶管理的KI值前后不符導致。前后檢查發現，終端信息的KI值數字與簽約用戶管理的KI值差一位，導致用戶身份認證鑒權密鑰不完善。重新為終端信息的KI賦值，故障消失，聯網成功。

（二）無線網排障解析

Option3X組網架構的無線部分由eNB和gNB組成。設備配置包含BBU、ITBBU和6個AAU配置[8]。無線網故障描述有S1-C鏈路故障、5G網絡不可用、 DU小區不可用、XN/F1/E1鏈路故障、無5G信號、SCG分流通道缺失等。無線網相關告警界面如表4所示。

1. DU小區不可用

實訓模式下聯網測試失敗，觀察表4告警信息后發現嚴重告警信息為“DU小區不可用”，位置定位為建安市B站點機房。該分布式單元（DU）與中央單元（CU）共同部署在ITBBU機框內，因此可以把故障具體定位到ITBBU。排查DU小區數據配置，發現下行Point A頻點為0。Point A頻點數值受中心載頻、系統子載波間隔、中心頻點所在中心RB的子載波編號和NR中心頻點所在的RB等因素影響，根據已知數據，可以計算出下行Point A的值為626724，按該數值修改后，告警信息消失，表示該故障得以解決。

2.S1-C鏈路故障

完成上述故障修改后，聯網依然失敗，觀察表4嚴重告警信息為“S1-C鏈路故障”，位置定位為建安市B站點機房bbu。該故障形成原因可考慮以下幾個方面：實驗模式下MME與eNodeB的偶聯配置、MME側靜態路由配置、一個核心網下可以建立多個基站[9]，其他站點沒有配置等。核查后發現，在BBU中未配置到MME的雙向路由，導致無線網與核心網數據傳輸中斷，補充路由信息后，建安B站點移動終端聯網成功。五、 結束語隨著5G技術的迅猛發展，IUV-5G全網仿真軟件在實踐學習中展現出其優越性。本文簡要介紹了IUV-5G全網仿真軟件，介紹了軟件的具體排障流程，并在此基礎上分析了無線網和核心網的典型故障。本次排障分析是在實訓模式下基于NSA組網架構完成。隨著5G的不斷發展，SA網絡架構會占據更加重要的部署地位[10]，其數據配置與排障分析也會更加多元化。為了應對豐富多樣的應用環境，SA網絡架構的多場景仿真部署分析是未來研究學習的主流方向。

作者單位：劉桂潔 江蘇工程職業技術學院

參考文獻

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