5G优化案例：NSA 5G切换问题的优化方法与实践(1)

NSA5G切换问的优化方法与实践XX无线维护中心XXXX年XX月一、  问题描述二、  分析过程1、NR切换原理分析1.1  LTE系统内移动性1.2  NR系统内移动性1.3  NR切换的测量机制1.4  NR切换策略2  NR切换信令介绍2.1  SA切换信令2.2  NSA切换信令3  NR切换优化思路3.1  SA切换优化整体策略3.2  NSA切换优化整体策略三、  解决1、解决5G漏配邻区引起切换到次优小区2、解决锚点漏配导致的切换问题3、解决越区覆盖导致的切换问题4、解决告警导致的切换问题5、4G邻区漏配导致的切换问题6、解决切换门限导致的切换问题四、  经验总结NSA5G网络切换问题的优化方法与实践XX【摘要】随着工业4.0等国家战略的部署，5G网络大带宽、高时延、海量连接的特征具有非常大的应用空间，5G是面向2020年以后移动通讯需求而发展的新一代移动通信技术，目前已经成为全球研究的热点。XX作为中国电信第一批5G试验网络，已经完成了第一阶段的网络功能验证和测试，正进入第二阶段规模组网测试。为了更好地发挥在本地5G网络的先发优势，XX电信组织自有力量和厂家人员对5GNR的NSA5G网络切换问题的优化方法进行研究和探索，通过参数、射频等多种优化手段尝试了提升网络峰值速率的，更好地发挥5G超高频谱。【关键字】5G，NSA，切换，接入，参数优化【业务类别】参数优化一、问题描述XX电信5G网络优化团队在对5G网络进行DT测试时，发现NSA网络经常出现5GNR无法添加、5G异常释放、5G邻区未配导致5G无法占用、切换时不带SN导致速率掉坑等问题点，为全面提升5G网络切换性能和使用感知，亟需对5G网络切换问题点进行定位分析，并研究5G切换相关参数，提升5G网络占用时长和使用感知。二、分析过程1、NR切换原理分析由于SA的切换原理和4G一样将不再赘述，将重点介绍NSA组网下的切换原理。下图为NSA组网涉及到的移动性管理，主要分为LTE系统内和NR系统内。1.1LTE系统内移动性该场景下的切换主要是SN添加和SN释放：UE在eNB1和gNB的覆盖区内，已接入LTE/NR双连接。UE向基站eNB2移动时触发MN切换，从eNB1切换到eNB2。此种场景下源MN在切换之前会先发起SN释放，释放掉SN，切换成功后再触发SN增加流程将SN增加到目标侧MN。1.2NR系统内移动性后台NR配了同频邻区才能触发上报A3测量报告，接下来才会触发PSCell变更或SN变更流程。如果未配同频邻区，则会下发A2测量来释放SN。∙UE在NR服务区内移动UE在NR服务区内部移动时，由于覆盖的原因，检测到信号质量更好的邻区，将发生PSCell切换，如果切换的目标PSCell在本gNB内称为PSCell变更，如果目标PSCell在另一个gNB则称为SN变更。整体流程如下：1.SN收到UE的A3测量报告之后，选择候选PSCell列表中信号质量最好PSCell对应的gNB，并将该小区的PSCell按照信号质量排列；2.判断该gNB是否为本gNB，如果是，则执行步骤3；如果不是，则执行步骤4；3.判断候选PSCell列表是否存在邻区配置为PSCell开关打开的NR小区，如果存在则执行PSCell变更流程；4.执行SN变更流程；∙PSCell变更UE通过双连接接入eNB1和gNB的cell1，UE向cell2覆盖区移动时，达到A3测量门限，触发A3事件测量报告，gNB接收到测量报告后，选择信号质量最好的候选小区，即选中站内的cell2，gNB触发PSCell变更过程。在NR服务区内向gNB2移动时可能发生SN变更或者PSCell变更。其中SN进行PSCell变更时，通过自身的SRB3进行UE重配。对应信令流程如下：1.UE通过ULRRCMESSAGETRANSFER消息向源侧SN上报A3测量报告。2.SN根据测量上报结果做出PSCell变更判决，SN建立目标小区资源，然后下发RRCCONNECTIONRECONFIGURATION消息进行空口重配。3.UE收到RRCCONNECTIONRECONFIGURATION消息后，删除源测小区配置，并建立目标小区配置，给SN回复RRCCONNECTIONRECONFIGURATIONCOMPLETE消息。4.SN收到RRCCONNECTIONRECONFIGURATIONCOMPLETE消息后，删除源小区配置，生效目标小区配置。∙SN变更UE已通过双连接接入eNB1和gNB1，在向gNB2移动过程中，达到A3测量门限（参数#@RptCfgPSCellChangeIntraF.A3offset@#），触发A3事件测量报告，gNB1接收到UE的测量报告后，依据信号强度选择测量上报的临小区列表中信号最好的小区，即gNB2内小区，发起SN变更流程。对应信令流程如下：1.UE通过ULRRCMESSAGETRANSFER消息向源侧SN上报A3测量报告。2.源侧SN根据测量上报结果做出SN变更判决，通过X2口向MN发送SNCHANGEREQUIRED发起SN变更过程。2.源侧SN根据测量上报结果做出SN变更判决，通过X2口向MN发送SNCHANGEREQUIRED发起SN变更过程。3.MN收到源侧SN的SNCHANGEREQUIRED后，向目标侧SN发送SNADDITIONREQUEST消息，发起SN增加过程。4.目标侧SN完成增加准备后，给MN回复SNADDITIONREQUESTACKNOWLEDGE。5.MN收到SNADDITIONREQUESTACKNOWLEDGE后，给源侧SN发送SNCHANGECONFIRM确认变更。6.MN给UE下发RRCCONNECTIONRECONFIGURATION消息，进行空口重配。7.UE收到RRCCONNECTIONRECONFIGURATION消息后，删除源测SN配置，建立目标侧SN配置，并回复RRCCONNECTIONRECONFIGURATIONCOMPLETE消息。8.UE在目标侧SN进行非竞争性随机接入过程，同步到目标侧SN。9.MN给目标侧SN发送SNRECONFIGURATIONCOMPLETE消息，生效目标侧SN配置。10.MN给源侧SN发送UECONTEXTRELEASE消息，释放源侧SN资源。∙UE移动到NR服务区边缘UE处于LTE和NR基站覆盖范围内，已建立LTE/NR双连接，UE向NR基站覆盖范围边沿移动，信号变差，到达A2测量门限，UE进行A2测量上报，并触发SN释放流程：1.3NR切换的测量机制5GNR的切换流程同4G一样仍然包括测量、判决、执行三个流程；测量：由RRCConnectionReconfiguration消息携带下发；测量NR的SSB，EUTRAN的CSI-RS；判决：UE上报MR（该MR可以是周期性的也可以是事件性的），基站判断是否满足门限；执行：基站将UE要切换到的目标小区下发给UE；终端测量机制：当终端满足（A3事件）MnOfnOcn-Hys＞MsOfsOcsOff且维持TimetoTrigger个时段后上报测量报告MnOfnOcnHys＜MsOfsOcsOff离开事件Mn：邻小区测量值 Ofn：邻小区频率偏移Ocn：邻小区偏置Hys：迟滞值Ms：服务小区测量值Ofs：服务小区频率偏移Ocs：服务小区偏置Off：偏置值1.4NR切换策略NR可使用的切换事件如下：事件类型事件含义A1服务小区高于绝对门限A2服务小区低于绝对门限A3邻区-服务小区高于相对门限A4邻区高于绝对门限A5邻区高于绝对门限且服务小区低于绝对门限A6载波聚合中,辅载波与本区的RSRP/RSRQ/SINR差值比该值实际dB值大时，触发RSRP/RSRQ/SINR上报。B1异系统邻区高于绝对门限B2本系统服务小区低于绝对门限且异系统邻区高于绝对门限切换功能对应事件策略建议如下：功能事件基于覆盖的同频测量A3,A5释放SN小区A2更改SN小区A3CA增加Scell测量A4CA删除Scell测量A2基于覆盖的异频测量A3,A5打开用于切换的异频测量A2关闭用于切换的异频测量A12NR切换信令介绍2.1SA切换信令2.1.1 协议标准信令碰到切换问题需要后台抓信令分析时，参考如下标准信令流程来定位：当源gNodeB收到UE的测量上报，并判决UE向目标gNodeB切换时，会直接通过X2接口向目标gNodeB申请资源，完成目标小区的资源准备，之后通过空口的重配消息通知UE向目标小区切换，在切换成功后，目标gNodeB通知源gNodeB释放原来小区的无线资源。此外还要将源gNodeB未发送的数据转发给目标gNodeB，并更新用户平面和控制平面的节点关系。2.1.2 前台空口信令下图为前台测试初始接入信令和切换信令（红色标注部分），前台测试分析人员可根据该流程初步定位问题出现在哪个环节：测控消息：信令31,32，基站用来告诉UE该测谁，该怎么测；测量报告：信令33，UE将测量到的最佳小区上报给基站；切换命令：信令34,35,36，基站告诉UE切换目标小区的接入相关信息；非竞争接入MSG1/MSG2：信令38,39，UE在目标小区完成接入，代表着切换成功；目标小区下发新的测控：信令40，为下一次切换做准备；备注：终端会提前把重配完成信令发上去，切换成功的标志应该是终端在目标小区接入成功，即前台看到MSG2才认为是切换成功。2.1.3 关键信令解码测控消息(RRCReConfiguration)告诉终端该测试哪些小区（也就是后台配置的邻区）告诉终端切换使用A3事件以及相关的门限配置测量报告终端上报服务小区的测量结果和目标小区的测量结果：终端上报的测量报告不一定是邻区配置里下发的邻区，目前网络暂不支持邻区自优化，故在分析问题时可以使用测量报告值及测量控制中的邻区信息来判断是否为漏配邻区。切换执行（RRCReconfiguration）告诉终端目标小区的接入相关消息，让终端基于非竞争接入到目标小区2.2NSA切换信令2.2.1 协议标准信令●NSA组网SN添加信令：1：MeNB和SgNB建立X2连接2：UE附着到主节点MeNB网络和核心网EPC并建立业务承载。3：MeNB给UE下发NR测量配置(B1事件门限)。4：满足B1事件门限，UE上报B1测量报告。MeNB通过RRM判决出为添加SgNB，向SN发送SnAdditionRequest消息。该SnAdditionRequest消息主要携带E-RABs-ToBeAdded-List信元和MeNBtoSeNBContainer信元。其中MeNBtoSeNBContainer携带有SCG-ConfigInfo信元（详见3GpptS38.331协议）。5：SgNB接收到SgNBAdditionRequest消息后，Pscell候选小区选择和接纳控制，接纳成功给MeNB回复SgNBAdditionRequestAcknowledge消息，接纳失败给MeNB回复SgNBAdditionRequestReject消息。6：MeNB收到SgNB的SgNBAdditionRequestAcknowledge消息后，下发空口RRCConnectionReconfiguration消息给UE，携带SgNB侧的SCG配置。7/8/9:a)UE收到RRCConnectionReconfiguration消息后，完成配置SCG，并给MeNB回复RRCConnectionReconfigurationComplete消息。UE检测PSCell的下行信号捕获到系统广播MIB信息，解析RRCConnectionReconfiguration消息携带的ServingCellConfigCommon信元获取到相关系统广播SIB1参数。b)UE竞争或非竞争接入到SgNB小区。10：MeNB收到UE的RRCConnectionReconfigurationComplete消息后，给SgNB发送SnReconfigurationComplete消息，通知SN对UE的空口重配完成。SgNB收到该消息后，激活配置，并完成SgNB增加过程。11/12:仅在跨PCE场景下，MeNB给SgNB回复SNStatusTransfer消息,数据反传从MeNB到SgNB，避免激活双连接过程中引起业务中断。13/14:仅在跨PCE场景下,MeNB发送给EPCE-RABModificationIndication消息，通知EPC承载的下行隧道信息发生变更，EPC接收到回复E-RABModificationConfirmation消息。15/16:完成添加SgNB流程后SgNB侧的PSCell小区通过SRB3给UE下发测量重配消息，携带有A2事件门限。●NSA切换协议标准信令：同SN组网的切换流程相比，NSA组网情况下增加了SN的释放和添加流程。源MN向目标MN进行切换申请，目标MN收到切换申请后就进行目标SN的添加，源MN收到确认后就开始释放SN。然后进行MN和SN的用户面和控制面更新（源SN的数据通过MN传递到目标SN）。MN切换引发的NSA切换是当前NSA实验网中唯一可见的切换场景。本质是MN切换引发SN在源小区的释放和在目标小区的添加。●NSA组网SN释放信令1：MeNB通过X2口给SgNB发送SgNBReleaseRequest消息，发起SgNB释放过程2：SgNB回复SgNBReleaseRequestAcknowledge，停止NR侧空口发送业务数据3/4：MeNB给UE下发重配消息RRCConnectionReconfiguration，携带SCG-RELEASE信元。UE回复RRCConnectionReconfigurationComplete消息。5/6/7:仅在跨PCE 场景下,需数据反传（避免去激活双连接过程中业务中断）,SgNB给MeNB回SNStatusTransfer消息,数据反传从SgNB到MeNB.仅在跨PCE 场景下,SgNB给MeNB发送SecondaryRATDataVolumeReport 消息8:仅在跨PCE 场景下,MeNB发送给EPCE-RABModificationIndication消息，通知EPC承载的下行隧道信息发生变更，EPC接收到回E-RABModificationConfirmation消息。9:MeNB给SgNB发送UeContextRelease,SgNB收到该消息后，进行本地资源释放，完成SgNB释放过程。最终承载迁回MeNB网络。2.2.2 前台空口信令●MN侧窗口信令：4G侧接入双连接建立4G侧切换，MN和SN释放目标小区SN添加●SN侧窗口信令对应4G源小区添加SN对应目标小区SN添加当前NSA的切换：MN和SN唯一对应，MN切换时释放SN，切到目标MN后再添加目标MN对应的SN。2.2.3 关键信令解码4G侧测控消息提供了网管配置的4G邻区和SN配置（一般是同覆盖的SN）4G切换使用A3，SN添加使用B1NR侧测控消息使用A2事件来删除SN（未配置SN邻区，版本不支持）如果NR配了同频邻区就下发A3测量，如果没有则下发A2测量来进行基于覆盖的SN释放测量报告添加SN的信息和4G要切换的邻区信息切换执行释放SN4G要切换的目标小区相关信息3NR切换优化思路3.1SA切换优化整体策略所有的异常流程都首先需要检查基站、传输、终端等状态是否异常，排查基站、传输、终端等问题后再进行分析。整个切换过程异常情况我们分为一下几个阶段：流程1：测量报告发送后是否收到切换命令；流程2：收到重配命令后是否成功在目标测发送MSG1；流程3：成功发送MSG1之后是否正常收到MSG2；在所有异常流程中排除终端问题首先建议更换终端进行测试，排除掉某一终端个性故障。3.1.1   流程1●基站未收到测量报告（可通过后台信令跟踪检查）：确认测量报告点的RSRP,SINR等覆盖情况，确认终端是否在小区边缘，或存在上行受限情况（根据下行终端估计的路损判断）。如果是该情况，按照现场情况调整覆盖，及切换参数，解决异常情况检查是否存在上行干扰，可通过后台MTS查询，如果在无用户时底噪过高则肯定存在上行干扰，上行干扰优先检查是否为邻近其他小区GPS失锁导致，当前版本暂不支持后台工具定位干扰源位置，只能将通过关闭干扰源附近站点，使用Scanner进行CW测试来排查●基站收到了测量报告：1.未向终端发送切换命令情况：（1）确认目标小区是否为漏配邻区（2）在配置了邻区后若收到了测量报告后，源基站会通过X2口或者S1口（若没有配置X2偶联）向目标小区发送切换请求。此时需要检查是否目标小区未向源小区发送切换响应，或者发送HANDOVERPREPARATIONFAILUE信令，在这种情况下源小区也不会向终端发送切换命令此时需要从以下三个方面定位：1）目标小区准备失败，RNTI准备失败、PHY/MAC参数配置异常等会造成目标小区无法接纳而返回HANDOVERPREPARATIONFAILUE2）传输链路异常，会造成目标小区无响应3）目标小区状态异常，会造成目标小区无响应2.向终端发送切换命令情况：主要检查测量报告上报点的覆盖情况，是否为弱场，或强干扰区域，优先建议通过参数解决覆盖问题，若覆盖不易调整则通过调整切换参数优化3.1.2   流程2正常情况测量报告上报的小区都会比源小区的覆盖情况好，但不排除目标小区覆盖陡变的情况，所以首先排除掉由于测试环境覆盖引起的切换问题。这类问题建议优先调整覆盖，若覆盖不易调整则通过调整切换参数优化。当覆盖比较稳定却仍无法正常发送的话就需要在基站测检查是否出现上行干扰。3.1.3   流程3接收RAR异常情况，该情况一般主要检查测试点的无线环境，处理思路仍是优先优化覆盖若覆盖不易调整再来调整切换参数3.2NSA切换优化整体策略●整体原则4/5G同覆盖，协调优化，避免越区覆盖；SN的添加、删除门限优化也是切换优化的一部分；a.MN切换门限与SN变更的门限尽量满足切换/变更点一致；b.SN添加、删除的门限尽量满足NR可提供服务的最小门限;●4G优化成果继承LTE的现网邻区关系继承；LTE的系统优先级、多频点组网优先级等组网策略继承；LTE的A3事件offset、hysteresis、TTT、CIO参数继承；LTE切换和重选的个体偏移继承；●4/5G协同优化4/5G路测数据结合WNG(CXT)工具、以控制最优切换带为原则，给出最优化的天线下倾角和方位角来进行覆盖优化；考虑到4/5G同覆盖，灵活设置4/5G小区的功率将4/5G的切换带保整一致，达到4/5G同时切换来降低时延；针对拐角等特殊场景，由于5G衰落比较大可以适当的不进行同覆盖规划。三、解决措施解决措施应包含，方法介绍、流程指导、参数或理论说明、验证结果等。1、解决5G漏配邻区引起切换到次优小区问题描述某现场拉网测试过程中，发现在某一测试路线出现了切换失败问题。如下图所示：MN带SN切换场景，SN目标侧SS同步。问题原因分析通过QCAT核实信令，终端MR上报的NR侧小区有203和596小区：基站下发带SN的切换重配消息中，NR侧目标小区选择的是596小区，目标小区选择的非最优小区，目标侧质差导致SS同步失败。问题解决方案检查LTE181和NR203小区是否存在4/5G邻区关系。经核查发现LTE181跟NR203没有配置邻区关系，经互配邻区后问题解决。2、解决锚点漏配导致的切换问题问题描述某现场在进行拉网测试期间发现到了某一段路测试期间，终端迟迟无法切入不到目标覆盖小区。问题原因分析经分析测试路段测试log发现，在5G小区PCI230覆盖已经很烂的情况下，一直无法切到好的5G覆盖小区PCI43（如下2图所示）：如下图所示，LTE小区由PCI234切到PCI151，5GNR小区不变：但是，终端迟迟无法接入5G小区PCI43（下图所示）：由下图可以看出，虽然，PCI43比PCI230覆盖好，但是最终产生SCGfailu-re导致切换失败（如下图所示）:根据以上分析，需要核实：1.）5G小区PCI230跟5G小区PCI43是否配置邻区；2.）4G小区PCI234和4G小区PCI151是否跟5G小区PCI43配置锚点/邻区关系或者即使配置了锚点/邻区关系是否配置正确。问题解决方案经核实后台网管配置，发现前期数据配置期间漏配锚点关系。经配置锚点关系，再次复测，切换成功。3、解决越区覆盖导致的切换问题问题描述某现场在进行拉网测试期间发现到了某一段路测试期间，终端迟迟无法切入不到目标覆盖小区。问题原因分析经分析测试路段测试log发现，在5G小区PCI221覆盖已经很差的情况下，一直无法切到好的5G覆盖小区PCI45（如下图所示）：但是，终端迟迟无法接入5G小区PCI45，最终产生SCGfailu-re导致切换失败。根据以上分析，需要核实：1、5G小区PCI221跟5G小区PCI45是否配置邻区2、5G小区PCI69的方位角、下倾角问题解决方案经核实后台网管配置，发现未配置相互邻区。现场查勘发现由于楼宇遮挡导致PCI69的信号弱，导致路段有越区信号PCI221覆盖，将PCI45的sssOffsetRE提高3dBm，电下倾从3调整为6，PCI221的电下倾从6调整为9，再次复测，切换成功。复测结果：4、解决告警导致的切换问题问题描述某现场在进行拉网测试期间发现到了某一段路测试期间，终端迟迟无法切入不到目标覆盖小区。问题原因分析经分析测试路段测试log发现，在5G小区PCI42覆盖较差的情况下，未切到好的5G覆盖小区PCI21：接着PCI42消失，终端未接入5G小区PCI21，最终回落到4G小区。根据以上分析，需要核实：1、5G小区PCI42跟5G小区PCI21是否配置邻区2、核查5G小区PCI42运行情况问题解决方案经核实后台网管配置，发现已配置相互邻区。后发现PCI42小区在测试时出现高温告警，小区退服，告警消失后，再次复测，切换成功。复测结果：5、4G邻区漏配导致的切换问题问题描述某现场在进行拉网测试期间发现到了某一段路测试期间，终端迟迟无法切入不到目标覆盖小区。问题原因分析经分析测试路段测试log发现，在5G小区PCI308覆盖已经很差的情况下，一直无法切到好的5G覆盖小区PCI419（如下图所示）：但是，终端迟迟无法接入5G小区PCI419，最终回落到4G小区上。根据以上分析，需要核实：1、5G小区PCI308跟5G小区PCI419是否配置邻区2、4G小区PCI308跟4G小区PCI419是否配置邻区问题解决方案经核实后台网管配置，发现4G小区未配置相互邻区。邻区添加后，再次复测，切换成功。6、解决切换门限导致的切换问题问题描述某现场在进行拉网测试期间发现到了某一段路测试期间，终端迟迟无法切入不到目标覆盖小区。问题原因分析经分析测试路段测试log发现，占用5G小区PCI292并未向下一个5G小区PCI248切换而是当5G小区PCI292很差时才切换到5G小区PCI248。根据以上分析，需要核实：1、5G小区PCI292的同频切换门限问题解决方案经核实后台网管配置，发现A3门限设置不合理。修改A3门限后，再次复测，切换成功。复测结果：四、经验总结通过总结5G网络DT测试中遇到的5GNR无法添加、5G异常释放、5G邻区未配导致5G无法占用、切换时不带SN导致速率掉坑等问题点，从5GNR切换原理、NR切换信令、NR切换优化思路进行详细分析，重点解决因5G邻区漏配、锚点漏配、越区覆盖导致切换失败、4G邻区问题、5GNR切换门限不合理导致的切换问题，从而提升UE5G占用时长，提升用户感知。