深入解析 MTE 测试中的 Paging 流量与 S1 接口

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深入解析 LTE 测试中的 Paging 流量与 S1 接口

在 LTE（4G）网络中，测试和仿真是确保网络稳定性和业务性能的重要环节。网络工程师在进行仿真测试时，通常会使用 UE 模拟器（UE Simulator）来模拟大量用户终端，并通过脚本生成各种业务流量，例如 VoLTE 呼叫、短信和数据流量。

在测试日志中，我们经常会看到类似这样的信息：

Starting traffic...
Can not start BatPagingGenerator2: S1 is down
Can not start BatPagingGenerator3: S1 is down

初看之下，可能很难理解这些信息意味着什么，也不清楚 “BatPagingGenerator” 和 “S1 is down” 的关联。本文将系统讲解 LTE 测试中涉及的 Paging 流量、S1 接口以及 CSFB 与 SMS Paging 的机制，帮助读者建立完整的网络测试理解。

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一、LTE 测试环境中的 UE Group 与流量配置

在 LTE 测试环境中，UE 模拟器可以被组织成不同的 Group，每组用户终端拥有独立的 IMSI 范围、APN 配置和业务类型。

例如，一个典型的 UE Group 配置如下（教学示例）：

MTSCONFIGUEGROUP 4 0 1{62-71}
USIMCONFIG 1([262800910700802+1 2] [] [] []) [] [0]

• Group 4 表示用户组编号
• 62-71 表示该组包含的 UE 编号范围
• IMSI 起始号 262800910700802 用于生成连续的 IMSI
• APN 配置和 RAT 类型可以在脚本中进一步指定

这种组织方式可以帮助测试者快速管理和调度大量仿真 UE，并针对不同业务场景进行流量配置。

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1. Traffic Profile 与 APN 绑定

在 LTE 仿真中，流量生成是通过 Traffic Profile 来定义的。一个 Traffic Profile 可以包含多种业务类型，如 VoLTE 呼叫、数据下载或短信流量。例如：

MTSCONFIGTRAFFICPROFILE 162 2{ims.example.com 1{0(voipSpeech -1) 0 [6 1190 1]} [0] [] ,apn.example.com 0{} [0] []
}

解释如下：

• 162 → Profile ID
• 配置了两个 APN：ims.example.com 和 apn.example.com
• voipSpeech 表示 IMS VoLTE 呼叫类型
• Traffic Profile 必须绑定到 UE Group，才能让指定的用户组生成对应的流量

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二、BatPagingGenerator 的作用

在 LTE 测试脚本中，BatPagingGenerator 模块是专门用于生成 Paging 流量的。Paging 流量是网络向空闲用户终端发送通知的信令流量，用于唤醒终端以建立连接。

• BatPagingGenerator2：通常模拟 IMS/VoLTE Paging
• BatPagingGenerator3：可能用于模拟 CSFB 或多 IMSI Paging

通过 Paging Generator，可以验证：

1. 核心网对 Paging 消息的处理能力
2. eNodeB 对 Paging 消息的广播能力
3. UE 对 Paging 消息的响应流程

在仿真日志中，如果出现 S1 is down，就表示 Paging Generator 无法启动，因为仿真 UE 与核心网的 S1 接口未建立连接。

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三、LTE 中的 S1 接口

S1 接口是 LTE 网络中 基站（eNodeB）与核心网（EPC）之间的主要连接，分为两个部分：

接口	功能	协议
S1-MME	控制面（信令），处理 Attach、Paging、Handover、CSFB指示	S1AP + SCTP/IP
S1-U	用户面（数据承载），传输上网数据	GTP-U + UDP/IP

• S1-MME：负责所有控制信令，保证 UE 能够附着、建立会话和响应 Paging
• S1-U：负责用户数据传输，包括 Internet 流量和 VoIP 数据

如果 S1-MME 或 S1-U 断开，UE 无法附着，Paging 消息无法发送或接收，业务流量无法启动。

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1. S1 接口在 LTE 架构中的位置

       +---------------------------+|         EPC Core          ||                           || +--------+   +----------+ || |  MME   |---|   SGW    | || +--------+   +----------+ |+---------------------------+^             ^| S1-MME      | S1-U|             |+------------------------+|        eNodeB          |+------------------------+||  Uu (无线接口)|[UE]

从图中可以看出，S1-MME 是控制信令的关键通道，而 S1-U 是数据承载的通道。

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四、Paging 类型解析

在 LTE Idle 模式下，网络通过 Paging 唤醒 UE，使其建立连接。常见的 Paging 类型包括：

1. CSFB Paging

CSFB (Circuit Switched Fallback) 用于 LTE UE 接收到语音呼叫时的回落机制。

• LTE 本身只支持数据（分组交换 PS），语音呼叫需要回落到 2G/3G 电路交换网络

• 流程概述：

  1. UE 附着在 LTE Idle 状态
  2. 核心网发起语音呼叫
  3. MME 通过 S1-MME 下发 CSFB Paging
  4. UE 收到 Paging 后发起 Service Request
  5. LTE UE 回落到 3G/2G 建立语音通话

2. SMS Paging

SMS Paging 用于下行短信通知。

• 当 UE 在 Idle 状态下收到短信时，核心网发送 Paging 消息唤醒 UE
• UE 建立 RRC 连接并接收下行短信

3. IMS/VoLTE Paging

IMS/VoLTE Paging 用于 LTE 数据域直接承载的语音或视频业务

• 不需要回落，直接在 LTE 网络中通过 PS 域承载
• 适用于 VoLTE 呼叫或 IMS 会话

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五、日志与故障分析

示例日志：

Starting traffic...
Can not start BatPagingGenerator2: S1 is down
Can not start BatPagingGenerator3: S1 is down

分析：

1. UE 模拟器尝试启动流量

2. Paging Generator 无法启动，原因是 S1接口未建立

3. 排查步骤：

   • 查看 UE 状态：show ue status
   • 查看 S1 状态：show s1 status
   • 检查核心网连接：show mme connection
   • 查看 UE Context 是否存在

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六、实际排查思路

在实际测试中，排查 S1 down 问题可以按照以下逻辑：

1. UE 是否已附着

   • 检查 UE 是否处于 ATTACHED 状态
   • 如果未附着，Paging 自然无法发送

2. S1 接口是否建立

   • 检查 eNodeB 与 MME 的 S1-MME 链路
   • 如果 S1-MME DOWN，所有控制信令（Paging/Attach）失败

3. 核心网配置是否正常

   • MME 配置是否允许该 IMSI 附着
   • APN 配置是否匹配

4. 流量脚本是否正确

   • UE Group 是否绑定正确的 Traffic Profile
   • Paging Generator 模块是否启用

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七、总结与最佳实践

1. 理解 UE Group 和 Traffic Profile 是仿真测试的基础
2. BatPagingGenerator 用于模拟 Paging 流量，包括 VoLTE、CSFB 和 SMS Paging
3. S1 接口 是 LTE 网络控制面和用户面的核心通道
4. CSFB Paging 用于 LTE UE 回落语音
5. SMS Paging 用于 LTE UE 接收下行短信
6. 排查 S1 down 的关键是从 UE 状态、S1接口、核心网配置和流量脚本四个方向入手

通过掌握这些概念和排查方法，工程师可以在仿真测试中快速定位问题，保证 LTE 网络在大规模用户和业务流量下的稳定性。

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