淺析5G速率的影響因素及其在工程中的應用

雷超 朱鵬飛

西安中興新軟件有限責任公司 陜西 西安 710114

1 背景

隨著科學技術的發展，人類社會在無線通信領域已進入了5G通信時代，高速率作為5G技術的一大特點，目前各國的運營商都非常關注5G網絡下的速率性能，幾乎每個運營商都要求在自己的網絡中終端的速率性能達到1Gbps。網絡吞吐量是一個衡量端到端通信的一個重要指標，受到很多因素的影響，總體來說主要分為網絡因素和終端因素。

2 影響網絡速率的因素

2.1 網絡因素

網絡環境是影響吞吐量的一個非常關鍵的因素，5G業務的速率與網絡帶寬息息相關[1]，不同的網絡帶寬支持的網絡速率不同。此外影響吞吐量的網絡因素還有很多，比如SINR很差、信號覆蓋不好、組網方式不合理、在無線的弱場、系統間的干擾等等。

2.2 終端因素

驗證網絡吞吐量是一個端到端的過程，除了網絡因素的影響外，終端本身的性能也會對測試結果有很大影響，比如是否支持4*4 MIMO、256QAM、CA等。

2.3 速率測試中的各個指標

（1）終端能力。網絡的吞吐量性能需要借助終端去驗證，而終端的能力對測試結果就有很大影響。3GPP協議對終端的能力等級進行了非常詳細的介紹，不同的能力等級支持的調制解調方式不一樣，其支持的最高速率也有很大差別。

（2）RSRP。RSRP：Reference Signal Received Power參考信號接收功率。小區下行公共導頻在測量帶寬內功率的線性值（每個RE上的功率）。它反映當前信道的路徑損耗強度。

（3）RSRQ。RSRQ：Reference Signal Received Quality參考信號接收質量。反映和指示當前信道質量的信噪比和干擾水平。

（4）SIN。RS-SINR：Signal to InterferenceNoiseRatio信干噪比。反映當前信道的鏈路質量，是衡量UE性能參數的一個重要指標

（5）QCI。CQI：Channel Quality Indicator，信道質量指標。代表當前信道質量的好壞，和信道的信噪比大小相對應。CQI大則信道質量好，eNB就多發送一些數據，CQI小則信道質量差，eNB就少發送一點數據。

（6）MCS。MCS：modulation coding scheme調制與編碼策略。協議規定當MCS大于19時，終端就會采用256QAM的調制解調方式。

（7）BLER。BLER（blockerror rate）誤塊率，是出錯的塊在所有發送的塊中所占的百分比（只計算初傳的block）。

3 工程中的應用

各大運營商在5G網絡驗收測試階段或者是驗收階段都對網絡吞吐量有著很嚴格的要求。在工程中運營商一般都會采用單用戶在網絡中的峰值速率和平均速率作為網絡吞吐量的驗證結果。想要達到一個理想的吞吐量數據，在工程實踐中需要做很大的前期準備工作。這就需要終端和網絡在調試階段通過各個重要指標參數，不斷調整網絡參數和終端參數，密切配合不斷優化，最終才能達到理想的吞吐量。

3.1 測試場景的選擇

吞吐量測試在工程中有動態場景和靜態場景，靜態場景又分為屏蔽環境下測試和現網測試。工程中對于不同場景下的吞吐量有著不同的要求，這里選擇其中最具代表性的現網環境中的定點場景進行討論。

3.2 網絡方面需要關注的問題

（1）網絡布網的技術和參數。網絡布網時采用的技術是SA的網絡還是NSA的網絡，不同的布網技術最后得到的吞吐量數據差別較大。這里需要搞清楚網絡的技術類型、等寬、支持的最大速率等信息。

（2）網絡是否存在不合理的地方。此時就需要使用商用終端在網絡覆蓋的范圍內進行初始接入嘗試，確定終端注冊沒有問題。如果出現不能注冊網絡的問題，就需要抓取log進行詳細分析和定位。注冊成功之后根據RSRP、RSRQ、SIN等參數觀察測試地點的信號強度和信號質量。當RSRP信號很強，而SIN很小時就需要特別注意，可能存在異常干擾。這個時候就要排查是否存在其他小區的干擾，調整其他小區基站的傾角和功率等相關參數來減少干擾。

（3）測試地點的選擇。在工程實踐中，這一個步驟是非常重要的，關系著網絡狀態能否達到工程的驗收標準。一個基站的覆蓋范圍比較大，由于網絡的環境受到天線傾角、周圍其他建筑的遮擋和反射等因素的影響，尋找測試地點變得非常復雜和困難。這個測試點不是離基站越近越好，因為網絡基站一般都是在樓頂或者高架上架設，天線面向遠方輻射，在基站下面往往都不是信號質量好的位置。

此時可以進行嘗試吞吐量測試，在測試過程中需要關注MCS、RSRP、CQI、BLER等參數的變化，先確定一個大體的位置。這個測試位置的選擇標準是：MCS需要大于19，越大越好。然后觀察終端的4路信號RSRP的值，其強度要大于-80dbm，并且4路信號強度差別不大，否則需要稍微移動一下位置，或者調整一下終端的方向。然后觀察吞吐量業務時的BLER值，其取值要小于10%，越小越好。最終找到一個測試地點信號強度在-80dbm左右，4路信號強度差別不大，MCS在25左右，并且BLER在10%以內。

3.3 終端方面需要關注的問題

在工程驗收的時候，對選擇的終端有如下要求：能力等級高、兼容性好、并且測試log容易抓取和分析。終端的能力等級對應的理論速率需要高于工程驗收要求的速率。現在市場上5G芯片廠商有很多家，有麒麟、高通、MTK、展訊等。選擇一款測試log容易抓取，并且能夠很容易看到MCS、RSRP、CQI、BLER等參數的終端進行驗收。最后還需要選擇一款功能穩定的速率監控軟件，它可以實時地獲取速率信息，直觀地反映歷史速率曲線，并計算吞吐量的最大值和平均值。

4 結束語

本文是在參與了國內各個運營商以及國際上各運營商5G網絡驗收的基礎上總結出來的。從實踐的角度看，具有容易上手，操作簡單等優點。對于快速找到測試地點具有指導意義，可以縮短工程驗收周期。隨著5G網絡的部署和發展，各個運營商對于網絡吞吐量的測試要求也越來越多，吞吐量方面的研究還需要進一步細化和完善。