基于大數(shù)據(jù)的5G尋呼成功率優(yōu)化研究與實(shí)踐

摘要：隨著5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模化，用戶對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求逐步提高，對(duì)SA網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化勢(shì)在必行。文章介紹了5G SA尋呼優(yōu)化的框架，深入研究了尋呼的流程，對(duì)尋呼流程進(jìn)行分解，找出關(guān)鍵點(diǎn)，基于XDR話單，提出了尋呼成功率的大數(shù)據(jù)分析方法。根據(jù)尋呼成功率優(yōu)化框架，針對(duì)尋呼因素進(jìn)行分析研究，找出影響尋呼的因素包括尋呼策略、無線因素、接入因素、其他因素等，并根據(jù)對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)踐，提出優(yōu)化建議及改進(jìn)方案，對(duì)5G SA的核心網(wǎng)優(yōu)化提供了經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：5G SA；尋呼成功率；優(yōu)化；XDR話單；大數(shù)據(jù)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.04.004

中圖分類號(hào)：TN 915" " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）04-00-04

Research and Practice of 5G Paging Success Rate Optimization Based on Big Data

YAN Yanfang， HAO Shuangyang， KONG Lingyi， YANG Jiao

（China Unicom Henan Branch， Zhengzhou 450000， China）

Abstract： With the scale of 5G network， users' requirements for 5G network quality are gradually improved， and the optimization of SA network is imperative. This paper introduces the framework of 5G SA paging optimization， deeply studies the paging process， decomposes the paging process， finds out the key points， and puts forward the big data analysis method of paging success rate based on XDR bill. According to the paging success rate optimization framework， this paper analyzes and studies the paging factors， finds out the factors affecting paging， including paging strategy， wireless factors， access factors and other factors， carries out optimization practice according to the actual network， puts forward optimization suggestions and improvement schemes， and provides empirical guidance for the core network optimization of 5G SA.

Key words： 5G SA; paging success rate; optimization; XDR bill; big data

1" 研究背景

5G SA商用以來，業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，截至2022年4月底，某運(yùn)營商5G SA用戶已超過1億，某省5G SA簽約用戶數(shù)也超過千萬，登網(wǎng)用戶數(shù)超百萬。5G SA核心網(wǎng)采用云化組網(wǎng)且網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)5G SA核心網(wǎng)作為一張全新的網(wǎng)絡(luò)，全無經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，在日常運(yùn)營及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中面臨著諸多問題。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的逐步壯大，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求的逐步提高，對(duì)SA網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化勢(shì)在必行。某運(yùn)營商針對(duì)5GC網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，提出了5G SA專項(xiàng)優(yōu)化活動(dòng)，明確提出了5G SA網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的具體要求。作為5GC的集約化運(yùn)營單位，肩負(fù)著網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作及提高5G SA用戶感知的重要責(zé)任，開展核心網(wǎng)優(yōu)化工作責(zé)無旁貸。

本文介紹的5G SA尋呼成功率優(yōu)化是5G核心網(wǎng)專項(xiàng)優(yōu)化行動(dòng)中的重要一項(xiàng)，本文深入研究并提出了5G SA的尋呼優(yōu)化框架，分析尋呼的信令流程，對(duì)尋呼流程進(jìn)行分解并找出關(guān)鍵點(diǎn)，同時(shí)基于5G XDR話單，研究了尋呼成功率的大數(shù)據(jù)分析方法。根據(jù)尋呼成功率優(yōu)化框架，針對(duì)尋呼因素進(jìn)行分析研究，找出影響尋呼的重要因素：尋呼策略、無線因素、接入因素等，根據(jù)大區(qū)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)踐，并提出優(yōu)化建議及改進(jìn)方案，對(duì)5G核心網(wǎng)優(yōu)化提供經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。聚焦數(shù)字化轉(zhuǎn)型，網(wǎng)業(yè)協(xié)同，為5G發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和網(wǎng)絡(luò)保障，全面提高公司的網(wǎng)絡(luò)口碑。

2" 尋呼成功率分析

2.1 尋呼優(yōu)化的框架

尋呼（Paing），就是網(wǎng)絡(luò)（接入網(wǎng)或核心網(wǎng)）尋找手機(jī)或喚醒手機(jī)的過程。因?yàn)槭謾C(jī)是移動(dòng)的，其位置是動(dòng)態(tài)變化的，且手機(jī)可能異常關(guān)機(jī)或進(jìn)入低功耗狀態(tài)，手機(jī)并非時(shí)時(shí)刻刻與基站或核心網(wǎng)保持RRC連接。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有其他用戶需要呼叫手機(jī)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)就需要找到該手機(jī)，然后喚醒手機(jī)，并通知該手機(jī)，申請(qǐng)上行資源，重新建立RRC連接。

手機(jī)（UE）從連接狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻e態(tài)，該手機(jī)的空口的RRC連接已經(jīng)釋放，處于RRC Idle狀態(tài)，也就是說空口用戶面承載都已經(jīng)釋放，這時(shí)候網(wǎng)絡(luò)側(cè)如果要與用戶通信，需要發(fā)起尋呼流程，通知終端發(fā)起新的RRC連接[1]。

尋呼的觸發(fā)條件包括：N1接口至UE的信令觸發(fā)；短信業(yè)務(wù)；語音業(yè)務(wù)；普通的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

2.2 尋呼的流程分解

對(duì)尋呼流程進(jìn)行分解，并找出其中的關(guān)鍵點(diǎn)。

①尋呼觸發(fā)。第一，SMF以外的其他與AMF互聯(lián)的NF觸發(fā)的如簽約變更等信令面的通知到達(dá)AMF后，AMF觸發(fā)尋呼流程。第二，PDU會(huì)話業(yè)務(wù)觸發(fā)，包括短信業(yè)務(wù)、語音業(yè)務(wù)、普通的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（本專題主要討論點(diǎn)，現(xiàn)網(wǎng)尋呼的主要觸發(fā)場景）。

關(guān)鍵點(diǎn)：觸發(fā)的業(yè)務(wù)類型。

②下行消息通知。SMF收到下行消息的通知，將其轉(zhuǎn)發(fā)至AMF觸發(fā)尋呼流程。

③尋呼。AMF收到SMF的N1N2messagetransfer消息，基于自身的尋呼策略，發(fā)送尋呼消息至GNB。

關(guān)鍵點(diǎn)：尋呼策略（次數(shù)、timer、范圍）。

④接入。用戶接到尋呼后，開始接入網(wǎng)絡(luò)，觸發(fā)SR流程。

關(guān)鍵點(diǎn)：尋呼消息的成功接收。

2.3 尋呼的大數(shù)據(jù)分析

基于大數(shù)據(jù)XDR，細(xì)化網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，挖掘終端、用戶、無線（ENB/TA級(jí)別）質(zhì)差。表1為尋呼XDR關(guān)鍵字段。

3" 尋呼成功率優(yōu)化研究與分析

根據(jù)尋呼成功率優(yōu)化框架，針對(duì)尋呼因素進(jìn)行分析研究得知，影響尋呼的因素包括尋呼策略、無線因素、接入因素、其他因素等。

3.1 尋呼策略的影響

理論上尋呼的次數(shù)越多、尋呼范圍越大、總體尋呼持續(xù)時(shí)間越長，則尋呼成功概率越大。網(wǎng)絡(luò)中通常為了考慮負(fù)荷與用戶時(shí)延感知的影響，存在RAN、RAN list、TA、TA list范圍的尋呼選擇，AMF基于此定義各類業(yè)務(wù)的策略組。

3.1.1 步進(jìn)式等待時(shí)長優(yōu)化方法

（1）步進(jìn)式尋呼：每次尋呼范圍逐漸增大，即當(dāng)小范圍級(jí)別尋呼不到時(shí)，再到大范圍尋呼級(jí)別尋呼。

（2）理論最優(yōu)：N次尋呼策略等待時(shí)延（timer）≈平均N次尋呼響應(yīng)時(shí)延，當(dāng)N策略等待時(shí)延大于平均N次響應(yīng)時(shí)延時(shí)，多出的時(shí)間較大概率為無效等待時(shí)間，縮短無效等待時(shí)間，可以優(yōu)化尋呼響應(yīng)時(shí)延[2]。

3.1.2多網(wǎng)元聯(lián)動(dòng)定時(shí)器適配

（1）語音尋呼策略優(yōu)化：語音業(yè)務(wù)涉及IMS/5GC兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)超時(shí)和尋呼超時(shí)定時(shí)器需匹配。

理論最優(yōu)：IMS網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)超時(shí)時(shí)間≈尋呼超時(shí)時(shí)間，優(yōu)化匹配兩者時(shí)間，可以最大限度提升業(yè)務(wù)的尋呼成功率，同時(shí)避免尋呼時(shí)間過長對(duì)網(wǎng)絡(luò)的資源消耗和潛在的流程沖突[3]。

（2）GNB eDRX周期與尋呼周期適配：UE在空閑態(tài)時(shí)，一般工作在eDRX不連續(xù)接收狀態(tài)，即間隔性監(jiān)聽尋呼信道，以節(jié)省電池消耗。

理論最優(yōu)：尋呼間隔時(shí)間＞N×eDRX周期。

3.2 無線因素的影響

3.2.1 Top N質(zhì)差

（1）基于AMF設(shè)備counter，從1/N次TA/AMF級(jí)別的尋呼成功率、時(shí)延、服務(wù)請(qǐng)求成功率出發(fā)，橫向?qū)Ρ韧诰騎op N TAC質(zhì)差。

（2）基于大數(shù)據(jù)，分GNB、區(qū)域、AMF、終端類型、終端、用戶成功率和時(shí)延挖掘Top N GNB/終端類型/終端/用戶質(zhì)差。

3.2.2 Top N異常GNB

（1）Top N異常GNB：連續(xù)多個(gè)周期尋呼請(qǐng)求次數(shù)為0。

（2）Top N異常GNB：連續(xù)多個(gè)周期服務(wù)請(qǐng)求次數(shù)＞0，成功率為0，判斷邊界是否合理。

（3）Top N異常GNB：連續(xù)多個(gè)周期尋呼請(qǐng)求次數(shù)大于0，尋呼響應(yīng)成功率為0。

（4）Top N負(fù)荷高GNB：連續(xù)多個(gè)周期GNB負(fù)荷過高。

3.2.3 TAC不合理邊界

Top N異常GNB：位置更新導(dǎo)致的注冊(cè)次數(shù)Top N（基于gnb_ip_add匯聚計(jì)算procedure_type=0且Registration_type=2的次數(shù)）。

3.2.4 GNB連接

（1）全連接。決定了TA等大范圍尋呼級(jí)別下尋呼消息是否下發(fā)得完整，對(duì)尋呼成功率影響較大。

①未全連接POOL：定期或者自動(dòng)核查GNB是否全連接AMF POOL，對(duì)于未全連接的GNB及時(shí)修正。

②錯(cuò)誤連接至其他POOL：定期或者自動(dòng)核查GNB是否連接到了其他POOL，對(duì)連錯(cuò)GNB及時(shí)修正。

（2）超級(jí)TAC。AMF最多一次下發(fā)512個(gè)尋呼消息，當(dāng)TA list下基站數(shù)超過512時(shí)，間隔一定時(shí)間發(fā)送第2次，最高不能超過1024個(gè)。因此，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，TA或TA list下基站個(gè)數(shù)最好不超過512。可定期通過尋呼大數(shù)據(jù)計(jì)算TA或TA list下平均基站數(shù)量或者在AMF上通過基站互聯(lián)信息，手工統(tǒng)計(jì)各TA或TA list下基站數(shù)量，及時(shí)修正超級(jí)TAC。

4" 尋呼成功率優(yōu)化實(shí)踐

尋呼的評(píng)估方法是，基于AMF設(shè)備counter，從1/N次TA/AMF級(jí)別的尋呼成功率、時(shí)延、服務(wù)請(qǐng)求成功率出發(fā)，縱向監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)異常抖動(dòng)，橫向?qū)Ρ韧诰蛸|(zhì)差。

4.1 尋呼策略優(yōu)化實(shí)踐

根據(jù)當(dāng)前某省5GC網(wǎng)元設(shè)定的尋呼策略：對(duì)于數(shù)據(jù)尋呼策略，第一次尋呼基于最近活動(dòng)RAN列表尋呼，尋呼時(shí)長3秒，尋呼1次；第二次基于最近活動(dòng)TA尋呼，尋呼時(shí)長6秒，尋呼1次；第三次基于最近活動(dòng)TA列表尋呼，尋呼時(shí)長6秒，尋呼2次。

通過對(duì)某2日共48小時(shí)的尋呼XDR話單進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)大部分尋呼時(shí)延在2秒左右。根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)側(cè)的設(shè)置，一次尋呼等待時(shí)長3秒，平均尋呼響應(yīng)時(shí)延1秒左右，時(shí)長不匹配。建議優(yōu)化一次尋呼timer，可以縮短無效等待時(shí)間，優(yōu)化尋呼響應(yīng)時(shí)延。

同時(shí)通過定期對(duì)TaList下掛基站的分析得出，建議每個(gè)TaList下掛基站不超過512個(gè)，以減少尋呼時(shí)延。

4.2 無線影響因素優(yōu)化實(shí)踐

以某省某日的尋呼成功率分析為例，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行全面分析。

（1）在專業(yè)網(wǎng)管上，分網(wǎng)元統(tǒng)計(jì)性能指標(biāo)，通過對(duì)AMF成功率進(jìn)行分析可知，各AMF無明顯差異。

（2）在專業(yè)網(wǎng)管上統(tǒng)計(jì)分TAC尋呼成功率，找出低于90%的TAC列表。

（3）通過對(duì)5G信令XDR話單進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，找出尋呼成功率質(zhì)差Top 10 TAC，對(duì)這些TAC數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)這些TAC下，TAC級(jí)別的尋呼次數(shù)極少，需確認(rèn)TAC數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。后經(jīng)進(jìn)一步排查，發(fā)現(xiàn)是這些TAC下基站數(shù)過少造成的，屬于正常情況。

（4）通過對(duì)5G信令XDR話單大數(shù)據(jù)，取全省全量2個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)，對(duì)于總請(qǐng)求次數(shù)為1～2次，成功次數(shù)為0次的ToP20基站進(jìn)行逐一排查，結(jié)果有三種情況：一是基站故障；二是基站站點(diǎn)在地鐵站，因該市地鐵正在建設(shè)中，還未開放，人流較少，因此基站下用戶數(shù)較少；三是基站屬于2.1 GHz的站點(diǎn)，覆蓋區(qū)域?yàn)猷l(xiāng)鎮(zhèn)，且2.1 GHz的5G終端用戶數(shù)少，因此導(dǎo)致總請(qǐng)求次數(shù)較少。

通過以上幾點(diǎn)分析，可確定尋呼成功率低是由無線原因影響所致。

5" 結(jié)束語

文章圍繞5G網(wǎng)絡(luò)SA尋呼成功率優(yōu)化，提出尋呼優(yōu)化的框架，通過對(duì)尋呼的核心網(wǎng)側(cè)信令流程進(jìn)行分解找出關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合性能指標(biāo)、XDR話單大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，找出影響尋呼的關(guān)鍵點(diǎn)。根據(jù)尋呼成功率優(yōu)化框架，針對(duì)尋呼因素進(jìn)行分析研究，找出影響尋呼的因素包括：尋呼策略、無線因素、接入因素、其他因素等，并根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化實(shí)踐，提出了優(yōu)化建議及改進(jìn)方案，對(duì)5G SA的核心網(wǎng)優(yōu)化提供了經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。5G SA注冊(cè)用戶數(shù)的快速增長，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提出更高要求，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作將會(huì)常態(tài)化開展，本文對(duì)深化網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有積極的意義，為后續(xù)的5G化發(fā)展、5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供了理論依據(jù)、方法依據(jù)和技術(shù)分析手段。■

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