基于5G网络架构特点定位双模站点下SA用户速率异常的方法

林 珺

（广东海格怡创科技有限公司，广东 广州 510627）

1 问题提出

目前，5G网络均采用混合组网架构，该架构要求下一代基站（the next generation Node B，gNB）站点需同时支持非独立组网（Non-Standalone Architecture，NSA）和独立组网（Standalone Architecture，SA）终端接入[1]。虽然gNB无线基站支持2种接入方式，但2种5G接入方式的核心网并不相同，在出现非无线侧异常导致5G用户感知问题时，大大增加了排查定位的难度，导致问题排除时长过大，效率低下[2]。

2 问题分析

2.1 NSA组网架构

NSA组网架构为5G非独立组网架构。该模式下利用利旧和升级4G网络的核心网以及融合4G小区作为锚点与5G站点共同为NSA用户提供5G服务[3]。NSA 典型组网模式为 Options 3、Options 3A、Options 3X，核心网为利旧长期演进（Long Term Evolution，LTE）的分组核心演进（Evolved Packet Core，EPC）（LTE接入4G EPC），目前采用Options 3X，详见图1。

图1 NSA典型的组网模式及特点

2.2 SA组网架构

SA组网架构即5G独立组网架构，详见图2。该模式下，5G核心网、无线接入网独立于4G系统。SA 典型组网模式为 Options 2、Options 5，核心网为新建下一代核心网（Next Generation Core，NGC），目前采用Options 2，详见图3。

图2 典型SA组网架构

图3 SA典型的组网模式及特点

2.3 SA与NSA混合组网架构

为了适应5G终端厂商及用户数使用需求，目前国内5G通信运营商采用的是NSA和SA网络共存的混合组网模式。该组网模式下：SA网络中，NG基站与5CG核心网之间通过NG（NG-C/NG-U）接口连接通信，基站与基站间的通过XN接口连接通信；而NSA网络中，NG基站与4G核心网之间通过S1（S1-C/S1-U）接口连接通信，基站与基站间通过X2接口连接通信，详见图4。

图4 SA与NSA混合组网架构

混合组网架构中，SA终端在完成无线资源控制（Radio Resource Control，RRC）连接后，还需要完成NG接口信令连接建立才完成信令连接，对应指标名为NG接口信令连接建立成功率。NG接口即无线接入网和5G核心网之间的接口，NG接口信令连接建立成功率关键绩效指标（Key Performance Indicator，KPI）用来评估NG接口信令连接的建立成功率，反映gNB与5GC之间的稳定性。gNB向接入和移动性管理功能（Access and Mobility management Function，AMF）发送 INITIAL UE MESSAGE，尝试 NG 接口信令连接建立流程，详见图5。

图5 gNB向AMF发起的Ng接口信令连接建立流程

结合SA架构下NG链路的NG接口信令连接建立成功率指标情况，可快速定位双模站点，确定是否是SA用户由于非无线侧（即传输和核心网）的异常而引起小区感知劣化，大大降低了排查难度[4]。

3 详细定位流程及解决措施

综合5G混合组网特点、SA结构下NG链路稳定性指标（NG接口信令连接建立成功率）以及无线接入侧指标（覆盖、干扰和容量等）几个维度，梳理出5G网络双模站点下非无线侧（即传输和核心网）异常引起的小区感知劣化问题“三步”定位流程。

（1）无线侧常规排查。结合网管平台，对问题站点小区进行覆盖、干扰以及容量等无线问题排查。若无线侧出现异常，则同时会影响NSA和SA用户使用感知。（2）SA架构NG链路指标排查。完成无线侧排查后，可以进一步使用SA架构独有的NG链路的NG接口信令连接建立成功率指标来定界，混合组网站点下SA用户非无线节点链路是否存在异常。（3）NSA非无线节点链路异常推理。若SA架构独有的NG链路的NG接口信令连接建立成功率无异常，则说明接入的SA用户无异常，初步判定NSA用户非无线节点链路存在异常。

针对NG接口信令连接建立成功率偏低问题，目前主要有5GC核心网与基站间的分组传送网（Packet Transport Network，PTN）传输链路异常以及核心网定义的5G基站信息与无线侧不一致2种原因，对应解决措施为进行PTN传输链路诊断及维护，核查、修正核心网定义的无线基站信息[5]。

4 应用案例

2022年5月7日，广东省深圳市龙珠大道客户反馈使用5G网络速率感知较差。结合相关反馈信息，对5G主覆盖小区新屋村大厦D-HRH-1进行性能指标分析（见表1）。4月30日开始，问题小区3流下行传输TB数、4流下行传输TB数、小区无线链路控制层（Radio Link Control，RLC）发送的下行数据总吞吐量以及小区RLC层接收的上行数据总吞吐量在相同时段出现陡降，但不为0，且截止收到投诉时点还未恢复。

表1 新屋村大厦D-HRH-1小区的性能指标

综上，初步判定此次感知投诉与相关性能指标劣化有较强的相关性。结合相关特征，针对新屋村大厦D-HRH-1小区投诉区域5G用户速率感知异常流程进行排查分析，详细步骤如下文所述。

4.1 无线侧常规排查

结合网管平台，对新屋村大厦D-HRH-1小区开展流量和下行调度指标劣化（4月30日）前后的覆盖、干扰以及容量等无线问题排查，详细情况如表2所示。

表2 新屋村大厦D-HRH-1小区的无线侧排查指标

问题小区新屋村大厦D-HRH-1在指标劣化前、后，小区无线侧（支持双模的gNB侧）MR覆盖率均保持在95%左右，上行干扰指标为-113 dB左右、容量指标无拥塞和高负荷，无明显异常。

4.2 SA架构NG链路指标排查

经核查分析，新屋村大厦D-HRH-1小区的NG链路稳定性指标见表3。

表3 NG信令连接建立的相关指标

进一步核查发现，新屋村大厦D-HRH-1小区在4月30日23点出现NodeB NG接口故障告警，导致gNB无线基站与5GC之间的连接受影响，影响混合组网模式SA用户接入5G核心网。

4.3 方案确定及实施

针对以上原因进一步定位网络问题，执行解决优化方案。传输代维进行PTN故障排查，反馈未发现新屋村大厦D-HRH-1站点传输链路存在异常，同时进行传输备用链路切换，后台NG信令连接指标仍然未恢复。对5GC核心网中定义的新屋村大厦D-HRH-1站点信息与无线侧进行比对发现，5GC中定义的新屋村大厦D-HRH-1基站ID与无线侧不一致，导致出现NodeB NG接口故障告警，需尽快进行修正。

4.4 优化效果验证

5月8日，将新屋村大厦D-HRH-1站点的综资和网管数据均按照实际基站ID同步修正后，NodeB NG接口故障告警消除。后台指标NG信令连接建立尝试次数、3流下行传输TB数、4流下行传输TB数、小区RLC层发送的下行数据总吞吐量以及小区RLC层发送的上行数据总吞吐量指标均恢复正常，详见表4。

表4 新屋村大厦D-HRH-1的性能指标

现场SA测试，各小区上行感知速率均在100 Mb/s左右，下行感知速率均在500 Mb/s左右，达到预期优化效果，详见图6。

图6 优化后，SA终端现场测试感知速率

5 结 论

目前，5G网络均采用混合组网架构，该架构下要求gNB站点需同时支持NSA和SA终端接入，即设置为NSA/SA双模站。由于gNB无线基站支持2种接入方式，但2种5G接入方式的核心网不相同，因此在出现非无线侧异常导致5G用户感知问题时，就增加了排查定位的难度，需要优先通过无线gNB基站的一些特定指标来辅助区分是NSA用户还是SA用户受到影响。通过5G网络双模组网架构特点，介绍一种定位双模站点下SA用户速率异常的方法，为后续类似5G问题分析优化给出参考。