5G NSA网络关键性能研究与优化

2020-08-25刘昌龙位洛洛金子健申静文刘亚柯

河南科技 2020年20期

刘昌龙位洛洛金子健申静文刘亚柯

摘要：5G NSA网络结构复杂，5G与4G在接入网级互通互连，建网初期，一些基础性的关键指标对网络影响大。本文从NSA网络初始接入信令流程、5G原理等方面入手，对网络的接入、保持和移动性进行分析，找出每个节点异常的原因，结合日常优化的实例总结出一套问题分析处理的思路，以保证网络的基本性能——能接入、不掉线，可移动。

关键词：NSA组网;MN主节点;SN辅节点;接入准备阶段;5G空口

中图分类号：TN914文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）20-0011-05

Abstract： The structure of 5G NSA network is complex， 5G and 4G are interconnecting at the level of access network， in the initial stage of network construction， some basic key indicators have a great influence on the network. This paper started from aspects of NSA network initial access signaling flow， 5G principle， etc.， analyzed the access， maintenance and mobility of the network， found out the reasons of the abnormal of each node， and summarized a set of thinking of problem analysis and treatment with the examples of daily optimization， so as to ensure the basic performance of the network， which could be connected， not dropped and mobile.

Keywords： NSA networking;MN master node;SN auxiliary node;access preparation stage;5G air interface

NSA（Non-StandAlone）非独立组网，EPC作为核心网，eNB作为MN（主节点）锚点站提供信令连接，gNB作为SN（第二节点）辅站，提供数据业务承载，MN和SN之间采用X2提供信令通道和数据转发通道（SCG Split，即打开下行分流）[1]。空闲态下和普通4G UE基本一样;而DC状态是终端与MN建立无线链路进入连接态后，再与SN建立无线链路的一个叠加状态[2-4]。

NSA网络架构特点决定了网络优化要以4G和5G协同优化为出发点。建网初期，首先要保证用户能够顺利接入网络，业务过程中不掉线并能合理切换[5-7]。本文结合5G日常优化实际案例，对影响接入、掉线和切换的关键因素及优化方法进行梳理和总结。

1 接入问题优化

1.1 接入过程简介

终端首先完成在eNB的初始接入，并建立DRB。接下来，eNB和gNB协同完成辅站（SCG）添加过程。简要流程如图1所示。

eNB下发针对gNB小区的测量配置，包括SSB频点、SSB时域信息以及测量报告配置。现网通常配置B1作为SCG添加事件。终端测量gNB信号强度超过B1门限后，上报MR。eNB收到MR后与目标gNB建立X2连接。

eNB触发SgNB addition流程，向SgNB发送SgNB addition_Req，请求SgNB分配资源，请求中应携带分流模式、DRB配置、UE能力等，同时携带S1-u-GTP Tunnel Endpoint地址。gNB如果准入，则回送SgNB addition rsp，消息中包括SCG空口配置、newUE-identity（即C-RNTI）、分流模式等信息，同时携带gNB-GTP Tunnel Endpoint地址。eNB收到gNB的響应后，发送RRC Reconfiguration消息给终端，消息中携带gNB空口配置信息。

终端收到RRC Reconfiguration后，按照配置消息搜索gNB小区SSB信号，并读取PBCH中的SFN，完成同步。同时，根据配置的接入参数，在gNB进行随机接入。随机接入成功后，eNB向MME发ERB Modify Indicate，要求修改承载。MME向SGW发bearer Modify，修改S1-U承载到gNB。承载修改完成后，MME发ERB Modify CMP给eNB，完成添加辅站。

1.2 接入问题分类和优化思路

按照5G接入流程，可以将接入问题大体上分为三个阶段的问题[8-10]，即LTE侧流程问题、接入准备阶段问题和5G空口接入阶段问题，如图2所示。

1.2.1 LTE侧接入问题。按照4G接入问题排查思路进行排查，本文不再赘述。

1.2.2 接入准备阶段。准备阶段重点排查是否有正确的测量配置信息及是否上报包含5G的测量报告。

如果测量配置没有gNB信息，则应重点排查以下内容：检查X2口是否配置，是否有故障;检查传输数据配置是否正确;检查是否配置5G邻区。如果测控里有5G信息，则应重点排查以下内容：测量配置错误，需要检查5G邻区的频点、PCI是否正确;B1门限设置过高，建议门限设置为-110 dBm。

1.2.3 5G空口阶段。终端发起随机接入的前提是完成gNB侧同步。终端无法有效读取PSS/SSS以及PBCH广播的SFN，会造成同步失败。在空口信令中，如果终端上报SCG Failure Information且Cause值为SyncReconfigFailure，通常是SSB解调失败或搜索解调时间过长，T304超时造成的。解决此类问题时，要重点对覆盖进行优化调整，提升覆盖质量。

当终端发送的Preamble达到RRC配置的最大次数后仍未收到RAR应答，终端发送SCG Failure Information且Cause值为RandomAccessProblem。针对这种情况，要重点对以下几点进行优化：

如果基站底噪超过-110 dBm（RB粒度），要排查外部干扰源;接入参数优化，检查NCS是否合理;调整初始Preamble初始功率以及抬升步长;检查RAR接收窗口设置;检查preamble最大发送次数配置;检查是否存在PCI混淆情况;优化覆盖，提升信号质量，提高RAR解调成功率。

1.3 接入问题定位实例分析——以接入准备阶段为例

gNodeB收到LTE发送的SGNB_ADD_REQ，开始执行NR侧接入准备，主要信令流程如图3所示。

1.3.1 问题现象。5G发送完SGNB_ADD_REQ_ACK之后，一直没有收到SGNB_RECFG_CMP，5G或者LTE发起释放流程。5G未收到SGNB_RECFG_CMP，等待定时器超时5G发起释放。

1.3.2 问题分析。对于LTE不回复SGNB_RECFG-

_CMP，首先排查LTE UU口是否有下发SCG添加重配消息，若已下发，是否终端发生了重建或者SCGFAIL。

若UE发生重建，则LTE不会给5G回复SGNB_RECFG_CM，如图4所示;重配置完成消息中不包含scg-ConfigResponseNR-15信元，导致LTE不给5G回复SGNB_RECFG_CMP，如图5所示。

1.3.3 问题原因。终端重建，LTE发起释放原因"bearer-opertion-not-supported"，查看LTE和5G设置的QCI的RLC模式是否一致。

1.3.4 解决方案。要将LTE和5G对应QCI的RLC模式配置成一致。

2 掉线问题优化

2.1 掉线问题分析

NSA网络掉线可以大致分为MN发起的异常释放和SN主动发起的释放两种情况[11-13]。MN发起的异常释放有两种情况：4G侧发生掉线、重建等情况，MN给SN发送SCGReleaseRequest;终端检测到5G侧异常，向MN发送SCGFailureInformation消息后，MN给SN发送SCGReleaseRequest[14-15]。MN发起的异常释放简要流程如图6所示。

SN主动发起的异常释放在路测过程中很难通过空口信令分析原因，通常需要跟踪X2接口信令分析和定位问题。SN发起的异常释放常见以下几种情况。一是上行掉线：在X2接口信令中，SN向MN发送SCGReleaseRequired消息，其原因值为RadioConnectionWithUeLost，可判断为上行掉线。二是传输问题：SN向MN发送SCGReleaseRequired消息，其原因值为TransportError。三是小区故障：SN向MN发送SCGReleaseRequired消息，其原因值为CellNotAvailable。SN发起的异常释放简要流程如图7所示。

2.2 掉线问题优化思路

MN发起的异常释放问题优化思路如表1所示，SN发起的异常释放问题优化思路如表2所示。

2.3 掉线问题优化实例

2.3.1 问题现象。公交演示存在5G掉线，锚点站为国泰商厦_1LTE PCI：13，NR主服小区为市一医院_113 NR PCI：416，NR不能切换到国泰商厦_111导致NR掉话。

2.3.2 问题分析。基站下发NR同频切换A3事件测量控制，终端一直上报NRA3事件，并测量到邻区PCI 409小区，但一直不能进行切换，如图8所示。X2标口跟踪分析，测量报告上报后，发起切换，目标NR回复ACK后，LTE向目标NR站发起释放消息，原因是传输资源不可用。X2链路分析：目标NR的IP 10.169.254.177，根據IP找对应SCTPPEERID =401，找到EPGroup=0，根据EPGoup ID=0找到对应X2=0，CN OperatorID=0，但是CN Operator ID=0是460 00，不是NR使用的PLMN。添加错误。

2.3.3 原因定位。该问题为无线侧配置X2链路错误，SCTPPEERID=401的链路应添加到460 08对应的EP Group ID=17的配置中。导致NR站点【国泰商厦】不能正常添加SCG，因此其余NR站点不能正常切换到【国泰商厦】。

3 切换问题优化

3.1 NSA网络切换的分类

NSA网络包含三类切换：MN（4G小区）变更、SN（5G小区）变更以及MN和SN（4/5G小区）同时变更。每类切换中又包含站内切换和站间切换，NSA网络切换分类如表3所示。

3.2 切换问题优化思路

从空口来看，整个切换问题排查流程分为多个阶段，如图9所示。

对三种场景进一步分析，行业应用一般要求终端能按服务器要求及时地上报数据，根据具体应用一般分为3种模式。

3.2.1 场景1分析。原因1：基站未收到测量报告，确认终端是否在小区边缘，或存在上行受限、上行干扰等情况。原因2：基站收到了测量报告，未向终端发送切换命令，确认目标小区是否为漏配邻区或目标小区状态异常。

3.2.2 场景2分析。正常情况测量报告上报的小区都会比源小区的覆盖情况好，但不排除目标小区覆盖陡变的情况，所以首先排除掉由于覆盖引起的切换问题，其次确认是否存在上行干扰。

3.2.3 场景3分析。接收RAR异常情况，该情况一般主要检查测试点的无线环境，处理思路仍是优先优化覆盖，若覆盖不易调整，再来调整切换参数。

3.3 切换问题优化实例

PCI冲突重导致切换成功率低。

3.3.1 问题现象。某站点共建共享后，站点站间切换尝试次数很多，但成功率较低。

3.3.2 问题分析。检查CHR日志，发现失败切换目标主要是gNodeB ID为1572884的站点，切换失败的原因为X2消息回复传输资源不可用，如图10所示。获取1572884站点日志，查看操作记录，结果发现，切换目标站点小区均已去激活，核查对应时间话统可知，小区一直处于不可用状态，跟踪锚点站标口消息，可以看到，终端可以搜索PCI为137的邻区，发起了大量的切换请求，但是传输资源不可用导致切换失败，笔者怀疑现网存在另外一个PCI为137的小区，导致终端根据邻区配置误发起了向1572884站点的切换请求，而由于1572887站点小区均不可用，X2状态会置为故障，切换失败原因为传输资源不可用。核对周边站点电联共享小区配置参数，发现BJ607386站点存在PCI同样为137的小区，而且与BJ603376无邻区关系配置。

3.3.3 解决方案。两个运营商进行共享后，PCI等规划要统一进行考量，避免出现PCI冲突的情况。

4 结论

通过對NSA组网关键流程的研究分析，本文找出影响网络接入、保持和切换三方面基础性能的关键因素和日常优化分析处理思路，并结合一些简单的案例进行总结。网络伊始，典型案例较少，总结分析也多有欠缺，本文重点给出一些优化思路，供网优的同行在日常优化工作中作为参考。

参考文献：

[1]刘晓峰，孙绍辉.5G无线系统设计与国际标准[M].北京：人民邮电出版社，2019.

[2]3GPP TS 38.300.NR;NR and NG-RAN Overall Description;Stage2[Z].2017.

[3]3GPP TS 37.340.E-UTRA and NR;Multiconnectivity;Stage 2 V15.7.0.3GPP[Z].2019.

[4]3GPP TS 38.201.NR;Physical layer;General description V15.0.0.3GPP[Z].2018.

[5]3GPP TS 38.331.Radio Resource Control （RRC） protocol specification V15.7.0.3GPP[Z].2019.

[6]江巧捷，于佳.LTE-NR双连接关键技术及应用[J].移动通信，2018（10）：34-39.

[7]杨旭，肖子玉，邵永平，等.5G网络部署模式选择及演进策略[J].电信科学，2018（6）：138-146.

[8]肖显芬.5G移动通信的发展趋势以及技术研究[J].中外企业家，2016（8）：124.