1、5G优化案例5G NR速率优化的方法和实践5G NR速率优化的方法和实践【摘要】5G 移动网络较 2G、3G、4G 网络而言最大的优势在于为用户提供更高速率。小区峰值吞吐量是 5G 网络的一个基本性能指标。本文根据不同局点不同需求，全面分析导致速率问题的原因，制定科学的速率问题排查和优化流程，以便外场出现速率故障时快速参考定位解决。【关键字】5G、速率优化【业务类别】优化方法1概述5G 移动网络较 2G、3G、4G 网络而言最大的优势在于为用户提供更高速率。小区峰值吞吐量是 5G 网络的一个基本性能指标，因此小区下行速率测试或演示是众多局点客户的一个普遍需求。 因各种原因，在速率测试演示中，外
2、场频现速率低下的问题。本文根据不同局点不同需求，全面分析导致速率问题的原因，制定科学的速率问题排查和优化流程，以便外场出现速率故障时快速参考定位解决。2理论峰值速率计算NR 1.0 帧结构如下图。2ms DSDU 周期内，由 2 个全下行 slot，1 个上下行转换slot，1 个全上行 slot 组成。2.1下行峰值速率计算按帧结构可知，slot0 下行符号数 12 个，slot1 下行符号数 9 个，slot2 下行符号数12 个。 时域上，2ms 周期内共占用 12+9+12=33 个Symbol，symbN=33。 频域上，下行 100M 带宽 272RB，PRBn=272；每 RB
3、12 个子载波，RBscN=12。 考虑调制方式：下行采用 64QAM，每符号携带 6 比特数据，mQ=6。考虑空分复用：CPE 终端支持 2T4R，下行 4 流峰值速率，v=4。 考虑编码效率：按最高阶 MCS=28 计算，对应码率 C=948/1024 0.92578。峰值速率=RBscN*PRBn*symbN*mQ*v*C 计算单用户，64QAM，下行 4 流峰值速率如下： 即DL ThroughPut =12*272*33*6*4*0.92578/1024/1024*500 =1141.17Mbps 注：帧结构是 2ms 周期，1s 调度 500 个周期。计算中除以两次 1024，是将
4、速率单位转换成 Mbps。 2.2上行峰值速率计算上行峰值速率计算跟下行计算思路一致。 按帧结构可知，DSDU 配置，上行 slot3 上行符号数 11 个。时域上，2ms 周期内占用 11 个Symbol，symbN=11。 频域上，PUCCH 和PRACH 占用 16RB ，实际可供 PUSCH 使用的 RB 数是 272-16=256，即PRBn=256；每 RB 12 个子载波，RBscN=12。 考虑调制方式：上行采用 64QAM，每符号携带 6 比特数据，mQ=6。考虑空分复用：CPE 终端支持 2T4R，上行 2 流峰值速率，v=2。 考虑编码效率：按最高阶 MCS=28 计算，
5、对应码率 C=948/1024 0.92578。峰值速率=RBscN*PRBn*symbN*mQ*v*C 计算单用户，64QAM，上行 2 流峰值速率如下： 即UL ThroughPut =12*256*11*6*2*0.92578/1024/1024*500 =179.00Mbps图 2.1：帧结构3峰值速率优化方法3.1通过参数优化实现 PDSCH 和PDCCH 同传单用户测试中，为了追求极限速率，可将 slot0-2 中的第一个符号同传 PDCCH 和PDSCH。 其中PDCCH 占用 24RB，PDSCH 占用 248RB。帧结构如下： 考虑同传情况下，slot0、slot1、slot
6、2 的第一个符号传输下行数据， symbN=3，PRBn=248。 下行四流提升速率=RBscN*PRBn*symbN*mQ* v*C=12*248*3*6*4*0.92578/1024/1024*500=94.59Mbps 即DL ThroughPut =1141.17+94.59 =1235.76Mbps通过 PDSCH 和PDCCH 同传，下行四流速率能提升 94.59Mbps，峰值速率可达1235.76Mbps。3.2选择多径环境下行速率的成倍提升，主要在于 MIMO 通信系统实现，将相同的时频资源分配给同一个UE，并用于发送多个并行的传输。由于发射端和接收端同时存在多根天线，并加上发
7、射机和接收机的信号处理，组合在一起以抑制不同层间干扰。 SU-MIMO 通常要求相对高的 SINR，通常在 15dB 或更高。在 CPE 2T4R 配置下，每天线接收不同层数据流，可以通过找点和摆天线，降低空间复用数据流之间的干扰。 在近点位置，RSRP/SINR 相近的情况下，丰富的多径环境可以降低信道间的相关性， 使信道矩阵的秩 RANK 较高，适合数据多流传输，容易测出高速率。如城西测试点位 A，处于基站 NLOS 环境下，周边的办公大楼玻璃外墙提供了丰富的信号反射路径，信道条件比较理想，该点位可测出下行 8 流峰值速率。 相对而言，测试点位 B，处于基站 LOS 环境下，虽然 RSRP
8、/SINR 较高，但反射径相对较少，流间干扰较大，只能测试出下行 4 流峰值速率。3.3调整终端接收天线的位置下行速率的成倍提升，主要在于 MIMO 通信系统实现，将相同的时频资源分配给同一个UE，并用于发送多个并行的传输。由于发射端和接收端同时存在多根天线，并加上发射机和接收机的信号处理，组合在一起以抑制不同层间干扰。 图 3.1：扇区覆盖天线的摆放会影响终端解调性能。扎堆摆放的情况下，天线的相关性较高，流间干扰比较大，导致误码率上升。图 3.2：扎堆摆放建议按照交叉极化的方式摆放天线，使接收天线的极化方式垂直，降低天线间的相关性，减少流间干扰。3.4移动性影响图 3.3：交叉极化摆放目前下
9、行峰值速率一般在静止状态下测得。在低速移动的场景下，终端能够保持下行四流，但是因信道快衰落和多普勒频移的影响，终端解调过程中容易出现 Bler 抬升，MCS 降低，从而下行速率下降。如组网测试过程中（20Km/h），MCS 基本下降到 20 左右，速率维持在 600Mbps 波动。在高速移动的场景下，下行四流误码率大幅上升，此时两流的性能表现更优。3.5无线环境问题处理方法无线弱场 可通过调整周围小区方位角、下倾角、功率等相关参数来改善该区域覆盖，如果附近无合适小区则建议局方在该区域增站。 系统站间干扰比较典型的例子就是导频污染，在确定了主服务小区后，通过调整其他小区方位角、下倾角、功率等相关
10、参数来减小该区域的干扰问题。异常干扰源在非忙时段闭站进行清频测试找出并处理干扰源。其他情况在某些切换设置不合理区域也会影响流量指标，比如切换较晚，那么在切换带源服务 小区信噪比已经很差，导致流量较低，此时通过合理切换优化也可改善该区域的流量问题。4案例4.1参数配置错误导致 5G 速率低现象概述在单站验证中,中兴天机 10 终端正常接入 5G 后，前台无线环境指标中 RB 始终无法超过 200，只有 100 多，其余指标正常，测试速率无法满足需求，速率无法达到正常单验标准 原因分析1）干扰：若存在较大干扰，会对速率造成影响，本次扫 NI 底噪后，虽存在干扰，但不足以导致速率如此低，无法解释测试
11、速率及指标 RB 较低的现象。 2）带宽：若站点采用 BWP60M 限制带宽，会导致 RB 限制在 162 内，本次核查站点为BWP100M，不存在限制 RB。解决方案：通过核查站点参数，发现 PDSCHConfig 下的 FreqDetectSwch 频选开关为DetectingBasedPeriodCSI 模式。在此模式下，若站点存在干扰，RB 会被系统自动限制。经将FreqDetectSwch 频选开关关闭后，该站点速率恢复正常。4.2切片区分配置错误导致 SA 速率异常现象概述在某站点做 SA 业务验证时，终端选择 SA 模式，发现接入后无速率。原因分析1、 查询基站告警，发现基站无告
12、警。2、诊断 NG 链路，链路无丢包无故障。3、查询无线参数配置，未见明细异常。4、查看前台测试信令，发现一直进行 PDU 进程建立请求5、联系核心网侧跟踪信令查询，结果基站回的切片不支持，核心网要求基站配置的切片ID 需要配置成 ffffffff。6、督导侧反馈切片区分指示，可选的信息用来对切片业务类型的信息的补充以区分相同切片业务类型内的网络切片，属于跟核心网的对接参数。在NSA 组网场景下不需要配置；在 NSA&SA 共存、纯SA 组网场景下必须配置。现网配置sd=460-01;460-03:1118481，与核心网要求不符。图 4.1：信令解决方案修改切片区分 SD 为 4294967
13、295，复测业务正常。图 4.2：切片区分4.35G 用户 TAU 回 4G 后QoS 更新失败导致速率低现象概述6 月 15 日 5G 用户反映在 5G 网络下，网络速率出现不正常现象，测试下载速率仅有0.01Mbps。问题分析1、 用户信息核查：协调 MME 和SAEGW 查询用户承载信息，发现用户驻留在 4G，但是cmnet 承载速率为 472k/472k；2、 信令跟踪：从信令流程可以看到，该用户存在 E-RAB Modification Indication 信令流程，说明用户业务可以正常切换到 5G 基站上，之所以感知无法上 5G，怀疑是由于承载速率异常导致的；终端在 8:19:0
14、9.650 RAU 回到 2G，随后TAU 回 4G图 4.3：信令3、 DPI 系统 XDR 记录核查：协调DPI 系统提取用户的各接口的 xdr 记录。S1 接口：5 TAU(2G-4G)2020/6/15 00:19:10 2020/6/15 00:19:101成功30 Authentication2020/6/15 00:19:10 2020/6/15 00:19:101成功31 Security Activation2020/6/15 00:19:10 2020/6/15 00:19:101成功18 Initial context setup2020/6/15 00:19:10 20
15、20/6/15 00:19:101成功36 UE capability info indication2020/6/15 00:19:10 2020/6/15 00:19:101成功2 Service Request2020/6/15 00:19:10 2020/6/15 00:19:101成功12EPS bearer context modification2020/6/15 00:19:10 2020/6/15 00:19:113 超时8PDN disconnect2020/6/15 00:19:10 2020/6/15 00:19:113 超时14X2 handover2020/6/15
16、 00:19:11 2020/6/15 00:19:111 成功12 EPS bearer context modification2020/6/15 00:19:14 2020/6/15 00:19:173超时8 PDN disconnect2020/6/15 00:19:16 2020/6/15 00:19:223超时12 EPS bearer context modification2020/6/15 00:19:17 2020/6/15 00:19:203超时12 EPS bearer context modification2020/6/15 00:19:20 2020/6/15 0
17、0:19:201成功19 UE context modification2020/6/15 00:19:20 2020/6/15 00:19:201成功8 PDN disconnect2020/6/15 00:19:22 2020/6/15 00:19:233超时14 X2 handover2020/6/15 00:19:23 2020/6/15 00:19:231成功60 E-RAB Modification Indication2020/6/15 00:19:23 2020/6/15 00:19:231成功7 PDN connectivity2020/6/15 00:19:24 2020/
18、6/15 00:19:241成功12 EPS bearer context modification2020/6/15 00:19:26 2020/6/15 00:19:261成功S11 接口：图 4.4：信令2020-06-15 00:19:102020-06-15 00:19:10 3(delete session)1162020-06-15 00:19:102020-06-15 00:19:10 1(create session)1162020-06-15 00:19:102020-06-15 00:19:10 1(create session)1162020-06-15 00:19:1
19、02020-06-15 00:19:10 2(modify bearer)1162020-06-15 00:19:102020-06-15 00:19:10 2(modify bearer)1162020-06-15 00:19:102020-06-15 00:19:20 4(modify bearer command)2942020-06-15 00:19:112020-06-15 00:19:111162020-06-15 00:19:112020-06-15 00:19:111162020-06-15 00:19:202020-06-15 00:19:25 4(modify bearer
20、 command)2942020-06-15 00:19:232020-06-15 00:19:23 2(delete session)1162020-06-15 00:19:232020-06-15 00:19:23 2(delete session)116图 4.5：信令Gx 接口（event-trigger 29 表示APN-AMBR_MODIFICATION_FAILURE）图 4.6：信令4、原因定位：通过信令查看，基本可以判定为用户在异系统 TAU 回 4G 流程中，由于无线侧原因，导致 QOS 更新失败，用户速率未恢复。解决方案与核心网沟通，给予回复解决方案为：目前 Nokia
21、PCRF 上部署的策略中未包含 APN AMBR 更 新 失 败 的 场 景 ， 所 以 需 要 PCRF 侧 优 化 该 策 略 ， 新 增 APN- AMBR_MODIFICATION_FAILURE (29)这个trigger 的判断条件，即当QCI 或APN-AMBR 更新失败时，都触发用户承载重建，避免出现 INTERSYS TAU 后用户速率未恢复的问题。经PCRF 策略优化后，INTER-SYS TAU 流程中由于无线侧原因导致 AMBR 更新失败导致用户速率慢问题解决，现场测试正常。4.45G NR 站点由于传输丢包导致的速率低问题现象概述站点 FTP 业务下行速率达标，上行速
22、率不稳定，在 5M-40M 之间波动。图 4.7：测试原因分析1、ping 包验证，从本端（1379284）站点ping1500 字节的大包到对端锚点站(34567) 站点， 锚点站业务 IP ： 100.117.224.68 ； 其中 ping 包 2000 次， 丢包 9 个， 丢包率0.45%；图 4.8：Ping 包测试同时从本端站点 ping1500 字节的大包到对端 5G NR （1004659）站点，该站点业务IP：10.153.184.254；其中ping 包 2000 次，丢包 19 个，丢包率 0.95%。图 4.9：Ping 包测试2、在上传业务进行时基站侧进行 wire
23、shark 抓包，发现基站到核心网传输链路丢包比较严重，存在 0.6%的丢包，导致 TCP 缩窗，导致上行流量不稳；其 中 终 端 IP ： 192.168.200.5 ， 目 标 PDN IP ： 192.168.210.85 ； 过 滤 条 件tcp.annlysis.retransmission&ip.dst=192.168.210.85，表示基站到 PDN 侧传输丢包报文数。图 4.10：Ping 包测试3、进一步排查，通过终端只给基站进行上行 TCP 灌包，发现基站侧上行速率稳定，速率在 70M-95M 之间，说明终端到基站侧上行速率正常，基站空口及无线正常。图 4.11：速率测试结论如果在做tcp 业务时，期间某个链路丢包，应用层认为这段链路会有拥塞，导致 tcp 缩窗，并且会拉大整体的一个 tcp rtt 时延，导致流量明显起不来；该站点上行速率不稳定是因为基站到核心网传输链路存在丢包导致 TCP 缩窗，导致上行速率波动。需重点排查基站到核心网传输链路。
