基于5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)特點定位雙模站點下SA用戶速率異常的方法

林 珺

（廣東海格怡創(chuàng)科技有限公司，廣東 廣州 510627）

1 問題提出

目前，5G網(wǎng)絡(luò)均采用混合組網(wǎng)架構(gòu)，該架構(gòu)要求下一代基站（the next generation Node B，gNB）站點需同時支持非獨立組網(wǎng)（Non-Standalone Architecture，NSA）和獨立組網(wǎng)（Standalone Architecture，SA）終端接入[1]。雖然gNB無線基站支持2種接入方式，但2種5G接入方式的核心網(wǎng)并不相同，在出現(xiàn)非無線側(cè)異常導(dǎo)致5G用戶感知問題時，大大增加了排查定位的難度，導(dǎo)致問題排除時長過大，效率低下[2]。

2 問題分析

2.1 NSA組網(wǎng)架構(gòu)

NSA組網(wǎng)架構(gòu)為5G非獨立組網(wǎng)架構(gòu)。該模式下利用利舊和升級4G網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)以及融合4G小區(qū)作為錨點與5G站點共同為NSA用戶提供5G服務(wù)[3]。NSA 典型組網(wǎng)模式為 Options 3、Options 3A、Options 3X，核心網(wǎng)為利舊長期演進（Long Term Evolution，LTE）的分組核心演進（Evolved Packet Core，EPC）（LTE接入4G EPC），目前采用Options 3X，詳見圖1。

圖1 NSA典型的組網(wǎng)模式及特點

2.2 SA組網(wǎng)架構(gòu)

SA組網(wǎng)架構(gòu)即5G獨立組網(wǎng)架構(gòu)，詳見圖2。該模式下，5G核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)獨立于4G系統(tǒng)。SA 典型組網(wǎng)模式為 Options 2、Options 5，核心網(wǎng)為新建下一代核心網(wǎng)（Next Generation Core，NGC），目前采用Options 2，詳見圖3。

圖2 典型SA組網(wǎng)架構(gòu)

圖3 SA典型的組網(wǎng)模式及特點

2.3 SA與NSA混合組網(wǎng)架構(gòu)

為了適應(yīng)5G終端廠商及用戶數(shù)使用需求，目前國內(nèi)5G通信運營商采用的是NSA和SA網(wǎng)絡(luò)共存的混合組網(wǎng)模式。該組網(wǎng)模式下：SA網(wǎng)絡(luò)中，NG基站與5CG核心網(wǎng)之間通過NG（NG-C/NG-U）接口連接通信，基站與基站間的通過XN接口連接通信；而NSA網(wǎng)絡(luò)中，NG基站與4G核心網(wǎng)之間通過S1（S1-C/S1-U）接口連接通信，基站與基站間通過X2接口連接通信，詳見圖4。

圖4 SA與NSA混合組網(wǎng)架構(gòu)

混合組網(wǎng)架構(gòu)中，SA終端在完成無線資源控制（Radio Resource Control，RRC）連接后，還需要完成NG接口信令連接建立才完成信令連接，對應(yīng)指標(biāo)名為NG接口信令連接建立成功率。NG接口即無線接入網(wǎng)和5G核心網(wǎng)之間的接口，NG接口信令連接建立成功率關(guān)鍵績效指標(biāo)（Key Performance Indicator，KPI）用來評估NG接口信令連接的建立成功率，反映gNB與5GC之間的穩(wěn)定性。gNB向接入和移動性管理功能（Access and Mobility management Function，AMF）發(fā)送 INITIAL UE MESSAGE，嘗試 NG 接口信令連接建立流程，詳見圖5。

圖5 gNB向AMF發(fā)起的Ng接口信令連接建立流程

結(jié)合SA架構(gòu)下NG鏈路的NG接口信令連接建立成功率指標(biāo)情況，可快速定位雙模站點，確定是否是SA用戶由于非無線側(cè)（即傳輸和核心網(wǎng)）的異常而引起小區(qū)感知劣化，大大降低了排查難度[4]。

3 詳細定位流程及解決措施

綜合5G混合組網(wǎng)特點、SA結(jié)構(gòu)下NG鏈路穩(wěn)定性指標(biāo)（NG接口信令連接建立成功率）以及無線接入側(cè)指標(biāo)（覆蓋、干擾和容量等）幾個維度，梳理出5G網(wǎng)絡(luò)雙模站點下非無線側(cè)（即傳輸和核心網(wǎng)）異常引起的小區(qū)感知劣化問題“三步”定位流程。

（1）無線側(cè)常規(guī)排查。結(jié)合網(wǎng)管平臺，對問題站點小區(qū)進行覆蓋、干擾以及容量等無線問題排查。若無線側(cè)出現(xiàn)異常，則同時會影響NSA和SA用戶使用感知。（2）SA架構(gòu)NG鏈路指標(biāo)排查。完成無線側(cè)排查后，可以進一步使用SA架構(gòu)獨有的NG鏈路的NG接口信令連接建立成功率指標(biāo)來定界，混合組網(wǎng)站點下SA用戶非無線節(jié)點鏈路是否存在異常。（3）NSA非無線節(jié)點鏈路異常推理。若SA架構(gòu)獨有的NG鏈路的NG接口信令連接建立成功率無異常，則說明接入的SA用戶無異常，初步判定NSA用戶非無線節(jié)點鏈路存在異常。

針對NG接口信令連接建立成功率偏低問題，目前主要有5GC核心網(wǎng)與基站間的分組傳送網(wǎng)（Packet Transport Network，PTN）傳輸鏈路異常以及核心網(wǎng)定義的5G基站信息與無線側(cè)不一致2種原因，對應(yīng)解決措施為進行PTN傳輸鏈路診斷及維護，核查、修正核心網(wǎng)定義的無線基站信息[5]。

4 應(yīng)用案例

2022年5月7日，廣東省深圳市龍珠大道客戶反饋使用5G網(wǎng)絡(luò)速率感知較差。結(jié)合相關(guān)反饋信息，對5G主覆蓋小區(qū)新屋村大廈D-HRH-1進行性能指標(biāo)分析（見表1）。4月30日開始，問題小區(qū)3流下行傳輸TB數(shù)、4流下行傳輸TB數(shù)、小區(qū)無線鏈路控制層（Radio Link Control，RLC）發(fā)送的下行數(shù)據(jù)總吞吐量以及小區(qū)RLC層接收的上行數(shù)據(jù)總吞吐量在相同時段出現(xiàn)陡降，但不為0，且截止收到投訴時點還未恢復(fù)。

表1 新屋村大廈D-HRH-1小區(qū)的性能指標(biāo)

綜上，初步判定此次感知投訴與相關(guān)性能指標(biāo)劣化有較強的相關(guān)性。結(jié)合相關(guān)特征，針對新屋村大廈D-HRH-1小區(qū)投訴區(qū)域5G用戶速率感知異常流程進行排查分析，詳細步驟如下文所述。

4.1 無線側(cè)常規(guī)排查

結(jié)合網(wǎng)管平臺，對新屋村大廈D-HRH-1小區(qū)開展流量和下行調(diào)度指標(biāo)劣化（4月30日）前后的覆蓋、干擾以及容量等無線問題排查，詳細情況如表2所示。

表2 新屋村大廈D-HRH-1小區(qū)的無線側(cè)排查指標(biāo)

問題小區(qū)新屋村大廈D-HRH-1在指標(biāo)劣化前、后，小區(qū)無線側(cè)（支持雙模的gNB側(cè)）MR覆蓋率均保持在95%左右，上行干擾指標(biāo)為-113 dB左右、容量指標(biāo)無擁塞和高負荷，無明顯異常。

4.2 SA架構(gòu)NG鏈路指標(biāo)排查

經(jīng)核查分析，新屋村大廈D-HRH-1小區(qū)的NG鏈路穩(wěn)定性指標(biāo)見表3。

表3 NG信令連接建立的相關(guān)指標(biāo)

進一步核查發(fā)現(xiàn)，新屋村大廈D-HRH-1小區(qū)在4月30日23點出現(xiàn)NodeB NG接口故障告警，導(dǎo)致gNB無線基站與5GC之間的連接受影響，影響混合組網(wǎng)模式SA用戶接入5G核心網(wǎng)。

4.3 方案確定及實施

針對以上原因進一步定位網(wǎng)絡(luò)問題，執(zhí)行解決優(yōu)化方案。傳輸代維進行PTN故障排查，反饋未發(fā)現(xiàn)新屋村大廈D-HRH-1站點傳輸鏈路存在異常，同時進行傳輸備用鏈路切換，后臺NG信令連接指標(biāo)仍然未恢復(fù)。對5GC核心網(wǎng)中定義的新屋村大廈D-HRH-1站點信息與無線側(cè)進行比對發(fā)現(xiàn)，5GC中定義的新屋村大廈D-HRH-1基站ID與無線側(cè)不一致，導(dǎo)致出現(xiàn)NodeB NG接口故障告警，需盡快進行修正。

4.4 優(yōu)化效果驗證

5月8日，將新屋村大廈D-HRH-1站點的綜資和網(wǎng)管數(shù)據(jù)均按照實際基站ID同步修正后，NodeB NG接口故障告警消除。后臺指標(biāo)NG信令連接建立嘗試次數(shù)、3流下行傳輸TB數(shù)、4流下行傳輸TB數(shù)、小區(qū)RLC層發(fā)送的下行數(shù)據(jù)總吞吐量以及小區(qū)RLC層發(fā)送的上行數(shù)據(jù)總吞吐量指標(biāo)均恢復(fù)正常，詳見表4。

表4 新屋村大廈D-HRH-1的性能指標(biāo)

現(xiàn)場SA測試，各小區(qū)上行感知速率均在100 Mb/s左右，下行感知速率均在500 Mb/s左右，達到預(yù)期優(yōu)化效果，詳見圖6。

圖6 優(yōu)化后，SA終端現(xiàn)場測試感知速率

5 結(jié) 論

目前，5G網(wǎng)絡(luò)均采用混合組網(wǎng)架構(gòu)，該架構(gòu)下要求gNB站點需同時支持NSA和SA終端接入，即設(shè)置為NSA/SA雙模站。由于gNB無線基站支持2種接入方式，但2種5G接入方式的核心網(wǎng)不相同，因此在出現(xiàn)非無線側(cè)異常導(dǎo)致5G用戶感知問題時，就增加了排查定位的難度，需要優(yōu)先通過無線gNB基站的一些特定指標(biāo)來輔助區(qū)分是NSA用戶還是SA用戶受到影響。通過5G網(wǎng)絡(luò)雙模組網(wǎng)架構(gòu)特點，介紹一種定位雙模站點下SA用戶速率異常的方法，為后續(xù)類似5G問題分析優(yōu)化給出參考。