以用户为导向的5G无线基站维护与管理

吴 超

（湖北移动网优中心，湖北 武汉 430023）

0 引言

5G技术的兴起和应用不仅是一场通信行业的技术革命，同时也是一场国家之间的战略竞争，因此从国家层面到各个地方都十分重视对5G技术的普及和应用。5G技术的部署不仅是各大运营商完成“国家信息化”建设中的关键环节，同时也是提升市场核心竞争力和推动网络业务转型发展的主要措施。和4G无线通信网络相比，5G移动通信网络技术拥有高速率、大容量、低延迟以及大连接等优点，能够做到在提升通信性能的同时够降低建设和使用成本。作为5G网络系统中的核心设备之一，5G基站是连接有线通信网络和无线通信端的重要传输设备。因此，5G无线基站的架构和形态将会直接影响5G网络的整体部署情况。由5G技术标准可以得知，5G网络频段要远远高于4G网络，而各大开发商所使用的5G网络频段则主要集中于2 600 MHz～5 000 MHz。由于5G网络的频段较高，因此5G网络信号在传输过程中的衰减就越严重，为了解决这一问题，就需要建设密度更高的5G基站群，并同时确保5G基站运行情况的稳定性。5G无线基站融合了多天线Massive MIMO、新型编码LDPC/Poalr等先进的5G技术，具备超大带宽、超低延时以及超大连接特性等优点。但与此同时，5G+X模式的快速应用也使各个应用场景的业务对5G网络提出了更高的要求。因此切实维护5G网络的高质量稳定运行，强化5G基站的管理，提升5G基站的维护效率具有十分重要的现实意义。

1 5G无线基站维护面临的挑战

5G基站是为5G网络提供无线信号覆盖的一种重要基础设施。现阶段，国内5G通信网络所使用的频率主要集中于2.6 GHz～4.9 GHz，比大部分的4G频段要高出很多。而频率越高，相对应的蜂窝基站的覆盖半径就会越小，其电磁波的衰减也会变得越大，进而导致了覆盖同等面积区域所需要的5G基站数量要比4G基站数量多很多。此外，由于5G基站建设采用的是规模化的天线阵列技术，这种技术的功耗较大，因此5G基站的耗电量要远远高于4G基站，这无疑增加了5G系统的成本支出。要想实现5G无线通信技术的高稳定性、可靠性和低延时等，就需要确保5G网络传输的稳定性，而这就需要具备一个稳定、可靠的5G基站。因此降低5G基站的故障率，提升对5G基站的维护效率，对5G无线通信网络的稳定运行具有十分重要的意义。

现阶段的5G无线通信网络主要包括独立组网和非独立组网2种不同方式。其中，独立组网是一种真正意义上的5G网络，这种网络结构具有业务性强的优点，能够根据客户的使用需求进行定制，并能够做到在运营过程中进行参数的调整。而非独立组网是一种在4G网络基础之上接入的5G网络，该种网络结构对运行商的资质要求相对较低。

为了确保5G网络运行的高可靠性、低延时性，还需要对5G网络的核心网不断进行服务化的架构模式调整[1]。但由于现阶段我国市场内现有的5G核心网技术无法做到和5G信息之间的完全匹配，导致5G设备之间的统一管理存在一定的难度，设备出现故障时也就无法在第一时间找出产生故障的原因，进而导致边界之间的模糊型规划，对整个5G网络的安全稳定运行造成了威胁，因此提升5G基站的维护效率对保障整个5G网络的安全稳定运行都具有十分重要的意义。

2 用户导向

传统的5G无线基站维护方法在基站的分级管理、集中运营等方面积累了丰富的经验，并构建起了成熟的基站维护体系，日常的基站巡检、故障处理等方面的流程也越来越为完善。但随着社会的不断发展，以用户为中心的运营商流量经营方法一直处于不停变化中，因此在当今重视用户使用体验的大环境下，构建起以用户为导向的5G经营网络是摆在各大运营商面前的当务之急。

通过对中国移动某市分公司2021年9月和10月份的5G基站流量数据进行统计和计算可以得出全网40%的5G基站贡献了该公司超过80%的业务收入，如图1所示[2]。由此可知该市移动分公司80%的用户长时间在40%的5G基站信号覆盖范围之内使用5G网络，用户每天都在移动状态下使用5G网络，但其正常的工作和生活范围却仍处于这40%的5G基站通信信号覆盖范围之内，即便是在节假日人流量较大期间，例如国庆节以及春节期间，40%的5G基站也贡献了全网75%的流量业务。由此可以认为该市移动分公司80%的用户会长时间停留在这40%的基站下来使用5G移动网络。从整体上看，虽说这些用户每天都处于移动状态下，但该市的常驻人口的日常生活、工作的地点都处于这40%基站的覆盖范围之内，对此可将这40%的5G基站定义为高价值基站，其是5G基站维护保养过程中需要重点关注的对象。

图1 5G基站流量贡献情况

3 以用户为导向的5G无线基站维护效率提升策略

3.1 以用户为导向的5G基站分级管理

无论是站在提升用户使用满意度的角度，还是站在5G网络运营回报效益的角度，针对高价值5G基站进行更高效、级别更高的维护都具有重要意义。结合上文所做的分析，对基站流量贡献程度根据一定的规则进行等级划分，具体的等级划分标准见表1。可以看出，40%的5G无线基站完成了80%的流量业务，而TOP10%的5G无线基站则完成了40%的流量业务。

结合表1对5G基站流量业务的等级划分，提升高价值5G基站的维护等级以及维护效率能够在最大程度上确保5G基站可以贡献更多的运营收入，并提升用户的使用满意度[3]。因此，在5G无线基站的维护过程中应结合5G基站的建设规模和实际使用情况制定出5G基站的维护等级，并重点维护等级较高的5G基站，提升等级更高5G基站的维护和抢修效率。

表1 5G无线基站维护等级划分

3.2 以用户为导向的精细化运维

以用户为导向的5G基站维护是对传统基站维护方式的一种补充和优化，是面向用户，针对具有较高价值基站的一种精细化运行维护，其主要目的是提升5G基站的维护效率，进而提升用户使用5G无线网络的满意程度。以用户为导向的5G无线基站精细化运维如图2所示。由图2可以看出，5G基站的全专业化精细运维的主要目的是为了提升用户的体验感和通信公司的盈利能力，实现这一目标的主要途径就是采取资源投放、网络优化、提升传输响应速率以及强化电源保证等方式来构建全专业支撑的运维体系，并本着以用户为导向的维护理念，对具有较高价值的基站进行分级管理，以此来实现对5G网络的无线传输、动环以及优化完善等方面的专业化、精细化运行维护。

图2 5G无线基站的全专业精细化运维

结合对5G无线基站进行维护保养的经验可知，造成5G无线基站服务断网的主要原因有5G基站电源故障以及信号传输故障2个类型。一般情况下，在市电中断之后，5G基站自带的蓄电池可以自动为基站进行供电，并维持其在一段时间内不会受到断电的影响。因此，对5G基站的蓄电池来讲，应在对5G基站能耗情况进行充分计算以及对蓄电池续航能力有充分了解的基础之上，对5G基站的电源资源进行科学、合理的投放和优化，以便将有限的电源资源更精准、高效地投放到高价值基站中[4]。例如，通过对某市移动通信公司的5G基站蓄电池日常使用进行监测可知，该公司的5G基站内有将近一半的蓄电池续航时长是低于2 h的，而在这中TOP10%的高价值5G基站蓄电池续航时长低于2 h的占比也高达52%，这反映出该市移动公司的高价值5G无线基站的电源保障能力较薄弱，其中的高价值基站正是5G无线基站维护过程中需要重点关注的对象，只有有针对性地进行5G基站维护保养，才能切实提升维护保养效率。

3.3 优化以用户为导向的业务完好性指标

通常来讲，对5G基站业务完好性的统计是利用基站小区的完好率（以天为单位）进行计算的，如公式（1）所示。

该方法虽具有统计方便快捷的优点，但也存在在用户以及业务层面无法全面体现出5G网络覆盖小区整体业务情况的问题，因此该文站在用户的角度，以5G无线基站为单位，对上述方法进行了优化和完善，具体计算如公式（2）所示。

式中：影响业务量为全网在一天之内退服的5G基站所影响的5G总流量，影响的5G总流量数据通过对最近一周的5G每日平均流量计算得出；实际业务量为全网在一天之内所吸纳的5G流量；业务完好性为估算指标。

利用该公式计算得出的指标可以真实映出5G基站业务的完好情况，通过对5G基站业务完好的管控，可以在最大程度上降低5G基站运行中出现故障的概率，进而提升5G基站的维护效率。

3.4 以用户为导向的5G基站网络优化

在5G基站的网络优化方面，也应该将更多的精力放在关注高价值基站的网络负荷方面，对具有高频次、超负荷运载的高价值基站及时进行容量扩充，以便降低其出现故障的概率，提升维护保养的效率，并同时提升用户的使用满意度[5]。在对5G无线基站进行网络运维的集中管理过程中，运营公司应做到在5G基站的告警传报以及分级管理方面构建起完善的自动化管理平台，以此为基础对5G无线基站，尤其是高价值基站进行能耗、负载、蓄电池续航能力以及数据传输等方面的数据分析和监控，进而做到对5G基站的专业化、精细化管理，为5G无线基站的维护提供数据方面的支撑，切实提升5G无线基站的维护效率。

4 5G无线基站维护案例

4.1 问题描述

在已经开通5GNSA站点的情况下，技术人员对某5G网络营业厅进行测试时发现，用户使用5G网络的下载速率只有900Mbit/s，距离运营商所宣称的1200 Mbit/s有较大差距[6]。该站点为新开室分站点，周围无任何干扰，测试点的无线环境测量如下。频点：3450；带宽：100M；测试点环境：RSRP为-82dBm、SINR为32dB、CQI为15。在该测试点分别进行了内、外网FTP下载、灌包业务，上行基本没有问题，可达到180 Mbit/s左右，下载基本都在900Mbit/s左右，且比较稳定，后更换了测试终端，测试结果一致。测试结果如图3所示。

图3 营业厅测试结果

在对相关流程和参数进行分析之后，技术人员对L1800/L2100、CA和5G这3种组合的分流方式进行了研究，采用最佳方案来提升用户感知速率。

4.2 分析过程

首先，MasterCellGroup，主小区组，是NSADC终端在LTE侧配置的LTE小区组。其次，SecondaryCellGroup，辅小区组，是NSADC终端在NR侧配置的NR小区组。再次，Option3架构中，数据分流锚点在enodeb，用户面数据通过eNodeB分流，一部分到gNodeB上承载，其余继续在eNodeB上承载，即MCGSplitBearer。Option3x架构中，数据分流锚点在gNodeB。支持用户面数据通过gNodeB分流，一部分到eNodeB上承载，其余继续在gNodeB上承载，即SCGSplitBearer。

4.3 故障排查

首先，在测试过程中先后采用了内、外网FTP和灌包等业务，测试结果均一致，由此可以排除服务器问题，再加上采用其他测试结果也正常，足以说明整个网络的带宽是完全正常的。其次，在测试时分别使用了不同终端，测试结果显示一致，因此也可以排除终端出现问题。最后，在排除了服务器及终端问题后，进行了SPA灌包测试，测试结果如下：使用SPA灌包后层1流量可接近1 420 Mbit/s，但高层流量依然是850 Mbit/s；关闭SPA灌包后层1流量恢复到850 Mbit/s，这说明实际上空口质量是支持大流量业务的，问题就出在业务包数上。而分别进行的内、外网和灌包等业务又排除了服务器问题，所以最终需要检查接收端即测试笔记本是否存在问题[7]。在更换笔记本之后发现问题解决。由此可以看出，在更换测试笔记本之后，下行FTP业务速率177.29 MB/s，折合1 418 Mbit/s。查看CPE侧log，PHY和PDCP层速率也接近1 420 Mbit/s，基本达到峰值。

综上所述，对5G基站的运行速率问题进行处理时，在系统的信令、告警以及相关参数配置未出现错误的情况下，优先考虑采用替换的方法来对数据进行反复测试，这主要是因为5GNR是一个时刻处于高速传输状态下的数据网络，系统中无论是哪一个环节出现错误，都会对最终的测试结果产生直接影响[8]。在此过程中还应注意5G运行速率测试对所使用计算机有较高要求，因此在实际故障检测过程中，可先对计算机的性能进行验证，以保证其能够满足使用要求。

5 结语

综上所述，在当今5G技术快速发展和应用的大环境下，5G基站的运行质量成为确保5G网络高稳定性、低延时性运行的一个重要因素。该文针对5G无线基站的维护，站在用户的角度，提出了高价值基站的理念，通过对5G基站的分级管理和精细化运行维护提升5G基站的维护效率，以便能在最大程度上提升用户的使用体验，助推我国5G网络的健康发展。