——————————
收稿日期：2018-07-02
1概述
中国联通4G 网络在经历了3年大规模网络建设
后，已经实现城区道路、交通干线、重要乡镇农村连续覆盖，4G 用户数量迅猛增长。部分2G/3G 用户已经转网至4G 网络，公安部门的2G/3G 网络电子围栏（仿真）已经无法采集到这部分转网用户的信息，针对4G 用户，公安部门开始部署4G 网络电子围栏（仿真），用来获取4G 用户的信息。 公安4G 仿真主要是用来采集用户的IMSI 信息，根据3GPP 协议规定，UE 在以下2种情况下上报用
户IMSI 信息。
a ）UE 首次附着，携带IMSI 在核心网附着，核心网创建用户信息。
b ）网络侧下发给UE Identity Request 消息，要求用户上报用户信息（如IMSI 、IMEI ），处在EMM 连接态的用户会反馈Identity Response 给网络侧，网络侧获取到UE 的IMSI 等用户信息。
公安4G 仿真设置现网的频点和PCI （PCI 可以配置为固定的，也可以配置为自动的，即在测量到的周边正常网络小区的PCI 中，选择其中一个设置为自己的PCI ），TAC 为非现网规划值。当用户在空闲态 公安系统4G 仿真识别及优化解决方案Recognition and Optimization on
4G Disguise BTS of Police
关键词：
4G 网络；公安仿真；频点优先级；黑名单；ANR doi ：10.12045/j.issn.1007-3043.2018.08.004中图分类号：TN929.5文献标识码：A
文章编号：1007-3043（2018）08-0019-04
摘要：
随着4G 用户数量的迅猛增长，公安部门也开始大量部署4G 网络电子围栏（4G 仿真），以获取4G 用户信息。同时大量的4G 仿真对运营商4G 网络结构和性能带来的负面影响也较大，尤其是严重影响4G 仿真附近的4G 用户的用户感知。介绍了4G 仿真原理、识别方法、对4G 网络和用户的影响；对比论证了3种具体解决方案的利弊，最后建议采用方案2进行日常的优化工作。 Abstract ：
With the rapid growth of 4G users，the police department has also begun to deploy a large number of 4G network electronic enclosure（4G Disguise BTS）to obtain 4G user information.At the same time，a large number of 4G simulation base stations have a greater negative impact on the 4G network structure and performance of the operators，especially the user perception of 4G users near the 4G Disguise BTS.It introduces the 4G Disguise BTS principle，recognition method and influence on 4G network and users.The advantages and disadvantages of the 3specific solutions are compared and demonstrated.Finally，it is suggested that plan 2should be used for daily optimization.
Keywords ：
4G；Policy Disguise BTS；Frequency priority；Blacklist；ANR
陈子文，孙开祥，熊晶（中国联通湖南分公司，湖南长沙410014）
载荷谱Chen Ziwen ，Sun Kaixiang ，Xiong Jing （China Unicom Hunan Branch ，Changsha 410014，China ）
引用格式：陈子文，孙开祥，熊晶.公安系统4G 仿真识别及优化解决方案［J］.邮电设计技术，2018（8）：19-22.
时，若经过仿真，会发起TAC 更新请求，在此过程中，仿真要求UE 上报用户信息，达到获取用户信息的目的，即协议中的第2种b 情况。
4G 仿真在获取到用户IMSI 信息后，会给UE 下发TAU Reject 消息，其中携带拒绝原因为：新TAC 不支持UE 漫游或在该TAC 下没有合适的小区IE 信息（不同厂家的仿真，携带的原因值可能不一样）。
UE 收到TAU Reject 消息后在仿真下释放RRC 连接，RRC 连接释放后UE 可以重新驻留在正常的4G/3G/2G 网络（仿真侧可以设置具体驻留网络）。仿真TAC 周期变化（仿真侧可以设置具体周期时间值，目前发现的仿真通常设置为30min 更新一次），在周期时间内已进入过该仿真的
UE ，不会再次进入。
2公安4G 仿真识别
2.1KPI 指标异常分析
常德联通FDD-LTE 网络KPI 日常监控过程中，发现桥南汽车总站、同德职院新办公楼、同德职院北院等几个站点同频切换成功率从2017年11月21日15点突然开始恶化，具体从98.5%恶化至76.3%左右。 进一步分析邻区级切换指标，发现LFH —鼎城区莱茵小镇—拉—汽车总站—3小区切换入失败次数较多，切换入失败率为76%左右，具体邻区级切换指标如表1所示。
2.2
异常小区问题排查
表1
邻区级切换指标
a ）对LFH-鼎城区莱茵小镇—拉—汽车总站—3小区进行告警、弱覆盖、干扰等问题排查，具体排查结果如下：
（a ）告警：查询该小区无告警，汽车总站3小区接通率、掉线率等其他KPI 指标正常，系统每PRB 接收的干扰噪声平均值为-115dBm 左右，初步排除硬件故障及上行干扰问题。
（b ）弱覆盖：结合MR 分析发现，周边小区与目标小区RSRP 基本在-100dBm 以内，不存在弱覆盖导致切换异常的问题。
b ）对切换失败原因进行分析：（a ）信令分析：切换失败时原小区与目标小区相差20dBm ，失败原因为Handover Target not Allowed ，即目标小区不允许，初步怀疑存在下行干扰问题。
（b ）失败原因值分析：查看邻区对切换话统，分析发现2小区间切换过早次数明显增多。切换出过早，一般为目标小区信道质量较差如上行弱覆盖或下行干扰原因。
c ）对相关小区进行CIO 、PCI 等参数调整：
（a ）将LFH —鼎城区常德同德职院北院—1与LFH —鼎城区莱茵小镇—拉—汽车总站—3小区间CIO 从0调整为-3、再调整为-6，观察切换成功率指标未出现明显的变化。
湖北省图书馆
（b ）调整汽车总站3小区的PCI ，反复调整PCI 3次，每次调整完成PCI 后，切换成功率指标正常，指标稳定一段时间后又突然恶化。
通过以上问题排查，初步确定同频切换成功率异常与PCI 强相关。2.3现场DT 测试定位
安排人员进行现场测试，测试过程中发现在该区域存在29531、36620等2个TAC ，只有29531为中国联通4G 网络正常使用的TAC ，同时现场人员在行驶到目标路段后就会出现突然掉线、切换失败脱网等现象。
从现场测试信令看，UE 发起TA 更新请求，发起鉴权请求，最后下发TAU reject ，RRC 释放后进入空闲态。
从现场测试情况看，跟3G 发现的情况相似，提取现网RRC 建立相关话统，发现mo-Signalling 原因的RRC 连接建立尝试次数从2017年11月21日开始迅猛增长，怀疑为导致的在源小区发起的TA钝化剂
更新导致。
测试人员现场查看周边环境，最终在附近十字路口发现公安仿真。
2.4ANR功能检测异常邻小区
ANR（Automatic Neighbor Relation）：即邻区自动优化功能。利用该功能，能检测出漏配邻区的ENBID 或TAC异于现网，则判断为疑似仿真，再现场查定位。
通过ANR测量发现漏配邻区过程：
a）Cell A中的UE检测到未知邻区Cell B。b）Cell A指示UE读取Cell B的广播信道。c）UE读取Cell B BCCH中的CGI信息。
d）UE上报Cell B的CGI给Cell A。
切换差的站点打开系统内事件ANR开关，自动采集周边站点邻区，一段时间后，发现切换差站点自动添加了同频外部邻区和同频邻区，新添加的同频邻小区的TAC（36722）、标示（5859）和小区标识（95）在现网规划中不存在，频点、PCI与现网小区相同。在此可以判定，同频切换成功率差主要是同频通PCI导致。
3公安4G仿真对现网的影响
3.1对连接态用户的影响
根据仿真PCI获取原理，即测量周边正常小区的PCI，选取其中一个作为自己的PCI，从而导致UE
在仿真覆盖区域会发生误切换，最终导致同频切换成功率急剧恶化。在常德联通FDD-LTE网络KPI 日常监控过程中发现同频切换成功率恶化，经和公安部门确认，其仿真确实为2017年11月21日开通，与指标恶化起始时间吻合。
其次，仿真信号对周边现网小区有干扰，增加重叠覆盖度，导致部分区域SINR差，下载速率低，掉线率高，影响用户感知。
3.2对空闲态用户的影响
空闲态用户重选至仿真期间，做被叫时无法被寻呼到，做主叫时无法发起呼叫，影响用户感知。不同的仿真获取完用户信息后，对用户回到现网的处理策略不同，对用户的影响程度也不同，以下针对目前发现的2种不同仿真厂家的回现网策略进行分析。
第1种策略（厂家A）：获取用户信息后，仿真指定用户在4G网络驻留，但是用户会先回落3G网络，
再从3G重选回4G网络。
从仿真读取MIB消息开始，至重选回4G网络后TAU完成，大概需要16.8s，即在这段时间，用户可能无法做主叫起呼，做被叫可能无法被寻呼。对用户感知影响较大。
第2种策略（厂家B）：获取用户信息后，仿真不指定用户在哪个频点驻留，用户直接在正常4G网络选择小区驻留。
从仿真读取MIB消息开始，至回正常4G现网小区TAU完成，大概需要6.7s，即在这段时间，用户可能无法做主叫起呼，做被叫可能无法被寻呼。对用户感知影响较大。
4公安4G仿真优化解决方案
4.1方案1：黑名单功能规避
因仿真小区PCI会自动变化，因此需要规划一个固定的PCI供其使用，并通知公安部门将仿真的PCI模式修改为固定模式，防止因PCI变化导致邻区关系失效。
将仿真标识5859，小区标识95的点对点切换的邻区参数“禁止切换标识”由“允许切换”修改为“禁止切换”。
为了防止ANR功能删除该邻区，将邻区表中的“禁止删除标识”参数修改为“禁止自动邻区关系算法删除”。
方案实施后，观察同频切换成功率指标提升明显，LFH—鼎城区莱茵小镇—拉—汽车总站—3小区切换成功率指标由75%左右提升至95%以上。
方案优点：实现简单方便，只需后台操作即可完成，成本低。优化后对连接态用户影响较小，且不影响公安部门对用户信息的收集。
方案缺点：仿真信号对周边现网小区有干扰，会导致部分区域SINR差，下载速率低，影响用户感知。空闲态用户重选至仿真期间，做被叫无法被寻呼到，做主叫无法发起呼叫，影响用户感知。
4.2方案2：公安4G仿真采用异频频点
腺鳞癌该方案是给公安4G仿真规划一个异频频点，然后给现网添加异频相邻频点，并将该异频频点重选优先级设置比现网频点高。当空闲态用户漫游至仿真覆盖区域后，就可以重选至高优先级异频频点的仿真小区做TAU，达到收集用户信息的目的。该方案需要与公安部门沟通，在不影响其他系统
信号条件下可实施。
选取实验站点，公安4G仿真规划的异频频点为39300，中心频点2365MHz（2362.5~2367.5MHz），并对周边站点在现网网管添加异频相邻频点，现网
合肥五里墩立交桥1650频点重选优先级设置为6，异频频点39300重选优先级设置为7。
现场DT测试，对现网连接态用户无影响，空闲态用户在该区域会重选至公安4G仿真。
方案优点：实现简单方便，只需后台操作即可完成，成本低。优化后对连接态用户无影响，且不影响公安部门对用户信息的收集。公安4G仿真对现网的影响可控，比如在考核期、评测期间等，可以通过删除异频相邻频点、修改频点重选优先级等手段来规避对现网的影响。
方案缺点：空闲态用户重选至仿真期间，做被叫无法被寻呼到，做主叫无法发起呼叫，影响用户感知。需得到公安部门的支持才可以实施，存在沟通协调问题。
4.3方案3：公安部门从运营商核心网获取用户信息
首先需运营商核心网和公安系统对接，然后梳理出公安部门需采集用户信息的区域及覆盖这些区域的现网小区，给这些现网小区规划一个专有的TAC，当空闲态用户漫游至这些小区覆盖区域时发起TAU，并上报用户信息GUTI（全球唯一临时标识），在核心网侧做GUTI与IMSI的映射，公安系统直接通过核心网提取相关信息即可。
方案优点：对现网用户影响最小。
方案缺点：运营商与公安部门沟通协调较为困难，方案实施较为复杂。
4.43种方案优劣比较与选择
以上提出的3种创新公安仿真的优化方案中，方案1虽然不需要与公安部门沟通，但对现网网络和用户感知影响较大；方案3虽然对现网影响较小，但实施难度较大，取得公安部门同意与配合难度也较大；方案2平衡现网影响和与公安部门沟通协调2方面因素，实施难度较小，对现网影响可控，但需要给公安配置单独频段，在频率资源较为充裕的区域可以推广。
5对比传统方案优势
5.1传统优化方案
对于公安4G仿真对运营商无线网络的影响，传统方案为首先通过KPI指标异常分析、ANR功能检测异常邻区以及异常小区问题排查后，测试人员在现场DT测试定位，查识别具体并拍照记录，最后将相关信息及对无线网络影响分析报告等数据报给当地公安机关，进行沟通协调，通过对功率调整、开关时段设置或位置变更、拆除等措施减小或消除影响。
5.2本文方案对比传统优化方案优势
传统公安仿真优化方案的最大难点在于与当地公安机关的沟通协调，并且随着公安仿真数量的不断增加，沟通协调工作量和难度也同时增加，毕竟公安机关为了保证数据收集的质量和数量，也很难因为对运营商无线网络影响而做出大量的调整措施，而文中提到的创新方案1和方案2由于不影响
公安机关的信息收集，则可以避免或减少与公安机关沟通协调工作，降低沟通协调难度。并且方案2可以平衡现网影响和与公安部门沟通协调2个方面因素，实施难度较小，对现网影响可控。因此建议采用方案2开展公安仿真的优化。
参考文献：
［1］张守国，张建国.LTE无线网络优化实践［M］.北京：人民邮电出版社，2014.
［2］丁胜高.LTE无线网络优化［M］.北京：人民邮电出版社，2014.［3］张明和.深入浅出4G网络-LTE/EPC［M］.北京：人民邮电出版社，2016.
［4］陈宇恒，肖竹.LTE协议栈与信令分析［M］.北京：人民邮电出版社，2013.
［5］陈书贞，张旋，王玉镇.LTE关键技术与无线性能［J］.北京：机械工业出版社，2012.
［6］肖开宏.LTE无线网络规划与设计［M］.北京：人民邮电出版社，2012.
［7］朱雪田，安晓东，高羽.TD-LTE无线性能分析与优化［M］.北京，电子工业出版社，2014.
［8］徐海.FDD LTE无线覆盖于网络性能［J］.消费电子，2014（4）.［9］赵锦松，周昌林，马骢.4G快速识别与定位研究［J］.移动通信，2017，41（5）：51-58.
仙居杨梅节
［10］张建奎，郭宝，张阳.4G的监测定位与规避协同分析［J］.
移动通信，2017，41（13）：
86-90.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议