基于5G網絡架構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網絡均采用混合組網架構，該架構要求下一代基站（the next generation Node B，gNB）站點需同時支持非獨立組網（Non-Standalone Architecture，NSA）和獨立組網（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接入方式的核心網并不相同，在出現(xiàn)非無線側異常導致5G用戶感知問題時，大大增加了排查定位的難度，導致問題排除時長過大，效率低下[2]。

2 問題分析

2.1 NSA組網架構

NSA組網架構為5G非獨立組網架構。該模式下利用利舊和升級4G網絡的核心網以及融合4G小區(qū)作為錨點與5G站點共同為NSA用戶提供5G服務[3]。NSA 典型組網模式為 Options 3、Options 3A、Options 3X，核心網為利舊長期演進（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典型的組網模式及特點

2.2 SA組網架構

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

圖2 典型SA組網架構

圖3 SA典型的組網模式及特點

2.3 SA與NSA混合組網架構

為了適應5G終端廠商及用戶數(shù)使用需求，目前國內5G通信運營商采用的是NSA和SA網絡共存的混合組網模式。該組網模式下：SA網絡中，NG基站與5CG核心網之間通過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網絡中，NG基站與4G核心網之間通過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混合組網架構

混合組網架構中，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，對應指標名為NG接口信令連接建立成功率。NG接口即無線接入網和5G核心網之間的接口，NG接口信令連接建立成功率關鍵績效指標（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

結合SA架構下NG鏈路的NG接口信令連接建立成功率指標情況，可快速定位雙模站點，確定是否是SA用戶由于非無線側（即傳輸和核心網）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混合組網特點、SA結構下NG鏈路穩(wěn)定性指標（NG接口信令連接建立成功率）以及無線接入側指標（覆蓋、干擾和容量等）幾個維度，梳理出5G網絡雙模站點下非無線側（即傳輸和核心網）異常引起的小區(qū)感知劣化問題“三步”定位流程。

（1）無線側常規(guī)排查。結合網管平臺，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。若無線側出現(xiàn)異常，則同時會影響NSA和SA用戶使用感知。（2）SA架構NG鏈路指標排查。完成無線側排查后，可以進一步使用SA架構獨有的NG鏈路的NG接口信令連接建立成功率指標來定界，混合組網站點下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核心網與基站間的分組傳送網（Packet Transport Network，PTN）傳輸鏈路異常以及核心網定義的5G基站信息與無線側不一致2種原因，對應解決措施為進行PTN傳輸鏈路診斷及維護，核查、修正核心網定義的無線基站信息[5]。

4 應用案例

2022年5月7日，廣東省深圳市龍珠大道客戶反饋使用5G網絡速率感知較差。結合相關反饋信息，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。

表1 新屋村大廈D-HRH-1小區(qū)的性能指標

綜上，初步判定此次感知投訴與相關性能指標劣化有較強的相關性。結合相關特征，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 無線側常規(guī)排查

結合網管平臺，對新屋村大廈D-HRH-1小區(qū)開展流量和下行調度指標劣化（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)的無線側排查指標

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

4.2 SA架構NG鏈路指標排查

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

表3 NG信令連接建立的相關指標

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，導致gNB無線基站與5GC之間的連接受影響，影響混合組網模式SA用戶接入5G核心網。

4.3 方案確定及實施

針對以上原因進一步定位網絡問題，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信令連接指標仍然未恢復。對5GC核心網中定義的新屋村大廈D-HRH-1站點信息與無線側進行比對發(fā)現(xiàn)，5GC中定義的新屋村大廈D-HRH-1基站ID與無線側不一致，導致出現(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)總吞吐量指標均恢復正常，詳見表4。

表4 新屋村大廈D-HRH-1的性能指標

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 論

目前，5G網絡均采用混合組網架構，該架構下要求gNB站點需同時支持NSA和SA終端接入，即設置為NSA/SA雙模站。由于gNB無線基站支持2種接入方式，但2種5G接入方式的核心網不相同，因此在出現(xiàn)非無線側異常導致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來輔助區(qū)分是NSA用戶還是SA用戶受到影響。通過5G網絡雙模組網架構特點，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。