NSA组网下5G网络的优化思路
2020-07-28王良慧
王良慧
摘要：随着5G商用牌照的正式发放，三家运营商以及中国广电都取得各自5G建设的频谱资源，随即在全国重点城市拉开了5G网络试点建设的序幕，我国正式进入5G商用元年。5G网络建设初期，綜合考虑市场、技术、终端等诸多因素，各运营商优先采用NSA的组网方式，当前主流方案为Option 3x的部署场景，即沿用4G核心网，并在eNB（4G基站）作为锚点的基础上部署5G基站gNB。在gNB开通入网后，网优人员需同时从eNB和gNB侧入手展开优化工作，确保5G网络连续优质覆盖，同时不能影响原有4G网络的正常运行。
关键字：5G基站;4G基站;NSA组网;网络优化
引言
运营商在5G建网初期，充分利用现有4G网络的覆盖优势推动5G网络的发展，以较低的成本抢占市场先发优势，基于NSA组网聚焦eMBB业务，后期再通过软件升级平滑演进到SA组网。本文主要研究中国电信在5G网络建设中的优化思路。
1 NSA Option 3x组网概述
1.1 组网结构
Option 3x场景下，eNB作为主基站，所有控制面信令均由eNB转发，gNB作为辅基站，用户面数据可由gNB分流至eNB，整个过程中，eNB与gNB采用双连接的形式，共同为用户提供了较高的下行峰值速率，该组网方式在5G部署初期对于高密度住宅、高流量商圈、高校等热点区域均较为适用。
1.2 信令流程
NSA组网下UE（终端）接入gNB的信令流程大致可以分为五步：UE随机接入LTE网络;eNB下发测量控制信令要求UE对gNB发起测量 ;UE向eNB上报测量结果;eNB根据测量结果完成gNB辅站添加;UE接入5G网络。
UE初始随机接入流程与原4G网络相同，在此不作赘述。
UE接入成功后，eNB会通过RRC连接重配置向UE下发对gNB的测量控制信令，其中包含了测量事件B1及其门限值，目前集团公司设置的B1门限值为-110dbm，迟滞系数为512ms，即当测试中SS_RSRP值达到-110dbm以上并持续512ms，UE将会向eNB上报该gNB小区的PCI及RSRP。
eNB收到UE反馈的测量报告后，选取其中RSRP最好的gNB小区，向其发起辅站添加流程，请求该gNB为E-RAB分配无线资源并建立对应的无线承载。
由于NSA组网下gNB侧空口没有信令无线承载，仅有数据无线承载，因此UE通过eNB侧的RRC连接重配置完成对gNB的随机接入，最后eNB向MME发送E-RAB Modification Indication请求更改S1-U接口至gNB侧，至此UE完成对gNB随机接入。
2 优化思路
2.1 eNB侧的优化思路
通过分析测试数据，4G锚点站无线关键性能指标的好坏将会直接影响到5G用户的体验。其中包括eNB侧随机接入失败、eNB侧掉话、eNB间的频繁切换、eNB未配置为gNB邻区或X2接口故障、锚点参数漏配错配等因素。根据H市实际测试情况，eNB间频繁切换与eNB漏配gNB邻区两种情况较为常见。
（1）频繁切换
针对频繁切换，在不影响现网4G覆盖的前提下，一方面可以适当调整4G锚点站小区间的切换参数，另一方面可以通过调整天馈参数（方位角、下倾角）以获得一个主覆盖小区，避免越区覆盖。以上所有数据调整后都需要进行及时的跟踪与复测。此场景在4G网络优化中也较为常见。
（2）eNB漏配gNB邻区
针对eNB未配置为gNB邻区，在后台网管核实无误后，通过添加脚本升级eNB为锚点站，添加4G到5G的邻区关系。
选取H市一处具体案例进行分析：新开5G站点
（3）5G邻区及锚点站添加思路
通过完成H市所有站点簇优化工作，针对当前5G邻区及锚点站邻区不支持ANR功能这一情况，参照2/3G邻区规划经验，制定如下原则：按照正向3层站，背向2层站（锚点邻区含室分）的方式，进行5G邻区及锚点站邻区规划，实际可根据现场情况再做适当调整。
2.2 gNB侧的优化思路
（1）gNB侧优化一方面沿用了eNB侧的优化手段：
对天馈工参进行调整：gNB的天馈系统整合了原有的天线与RRU，现塔上仅有AAU设备，在天馈工参方面新增一项电子方位角，可在后台网管中进行调整，配合机械方位角与机械电子倾角可共同完成5G覆盖优化;
gNB小区间添加邻区，设置合理的小区间切换参数避免gNB小区间的频繁切换而导致5G下行速率不达标。
（2）5G采用了Massive MIMO大规模天线技术，相较于原4G中的单波束模式，5G设计为多波束模式，UE可以通过对gNB发出的多个波束进行扫描，获取最优波束的合集供不同信道使用。目前广播波束初步划分成16个应用场景。
在优化过程中，对于不同的场景可在后台网管中选择对应的水平波瓣宽度与垂直波瓣宽度，针对部分较为复杂且无法准确判定类型的场景，可选取多组参数组合，在现场修改参数并测试，根据后续测试数据分析选择最优参数组合，完成优化工作。
（3）上行受限是5G目前面临的诸多挑战之一，主要体现在上行带宽受限和上行覆盖受限。一方面由于5G采用的3.5GHz频段导致覆盖距离相对4G低频有所降低，另一方面目前采用的典型时隙配比侧重于满足下行流量需求。近期集团公司与华为公司共同提出了超级上行的优化解决方案，即通过低频FDD的上行带宽来补充5G的高频上行带宽，一方面能充分利用5G大带宽优势，另一方面保证了全时隙均有上行数据的传输。此方案可用于建网后期5G的深度优化工作。
2.3 其他优化问题
目前电信使用5G频段为3.4GHz-3.5GHz，与广电卫星地面站之间会产生一定干扰，经测试分析干扰主要表现为5G基站对卫星地面站的干扰，通过进一步排查得出干扰原因：由于卫星接收器非线性因素而接收了带外5G信号，产生阻塞干扰，最终导致问题出现。目前可采用的干扰消除方式主要有以下三点：
（1）提升卫星地面站抗干扰能力
考虑更换卫星地面站接收装置上的高频头，若高频头不满足3.7GHz-4.2GHz的要求，可在高频头后加装带通滤波器，有效消除干扰。
（2）通过对卫星地面站安装隔离罩进行物理隔离
（3）通过对5G基站工参进行调整
在确保5G覆盖的基础上，调整AAU物理方位角、下倾角等工参;适当降低AAU信号发射功率。
3 结语
目前NSA组网下会同时涉及到4G、5G两套系统的优化，由于5G网络建设刚刚起步，在测试过程中不可避免会出现不同类型的问题，后续优化工作中首先需要判断问题点出现在eNB侧还是gNB侧，进一步分析出问题类型属于覆盖型、干扰型或参数漏配错配等，在不影响现网4G覆盖的基础上制定出有针对性的优化方案，有效解决5G网络问题。
参考文献：
[1] 冯征.面向应用的5G核心网组网关键技术研究[J].移动通信，2019，43（6）：2-9.
