【基于5G簇优化的工程实践分析8100字（论文）】

(论文)IV基于5G簇优化的工程实践分析摘要随着5G技术的成熟，移动网络的普及、手机用户数量的增加。4G时延高，在人流拥挤的情况下，手机难免会出现卡顿现象。5G通信技术弥补了4G通信技术的不足。5G支持三大业务场景，可渗透到各行各业，实现真正的万物互联。由于5G基站的增多，5G基站与现有4G基站之间共存难免会存在干扰。为了使网络性能得到改善，减少运营商投资，需要进行网络优化。5G簇优化前期，首先完成单站验证后，其次对该站点区域进行划分，选择可以进行优化的片区，配置基站簇中各站点相邻小区的参数，簇优化即可开始。本文主要针对簇内弱覆盖、越区覆盖、切换故障等方面问题，采用现有优化手段通过道路测试和定点测试的方式，通过前台采集数据进行分析系统参数优化和实际现场优化反复进行优化校验，提升该区域网络质量，实现该区域良好覆盖。关键词：5G基站，网络优化，簇优化，通信技术目录TOC\o"1-3"\h\u136摘要 I16183ABSTRACT II22197第一章绪论 183991.1选题背景 1120811.2簇优化现状 188731.3设计目的及意义 2323491.4论文的主要内容 321275第二章5GNR基础理论 4160662.15GNR组网模式 466132.1.1独立组网（SA） 4234162.1.2非独立组网（NSA） 5223132.25G特点 614008第三章5G物理信道 789193.15G下行物理信道 7302113.1.15G物理广播信道 7199903.1.25G物理下行控制信道 7185673.1.35G物理下行共享信道 7109823.25G上行物理信道 7168093.2.15G物理随机接入信道 7273753.2.25G物理上行控制信道 8288923.2.35G物理上行共享信道 814982第四章簇优化基本原理和测试工具 9269234.1簇优化基本原则 983204.2簇优化基本流程 9159094.3簇优化DT测试工具 1012798第五章簇优化案例 1226885结束语 1424659参考文献 16第一章绪论1.1选题背景随着科学技术的发展和信息网络时代的到来，信息通信技术开始颠覆人们的传统生活，给日常生活带来极大的便捷。移动历史显示，它每10年更新一次。第一代移动通信（1G）开始于20世纪80年代，使用模拟通信和频分多址技术，只提供语音服务。第二代（2G）移动通信于20世纪90年代中期投入商用，从此无线通信进入数字时代。2G无线通信使用时分多址和信道编码技术，使得语音通话质量得到较大改善。2G时代最为成功的全球移动通信系统GSM至今仍在使用。到2000年，国际电信联盟正式确立了第三代（3G）移动通信技术标准。3G移动通信以码分多址为核心技术，可在传送语音的同时进行数据传输，其最大传输速率可达3.6Ｍbps。ITU于2012年正式发布了第四代（4G）移动通信技术。第四代移动通信技术采用正交频分复用和多输入多输出为核心技术，可以提供高达100Ｍbps的数据传输。随着移动通信需求的不断增长，第五代（5G）移动通信标准己经正式制定，5G通信系统已进入实际部署阶段[1]。5G的性能目标是超高速度、超低延时、广连接、低功耗等。5G还减少了基站压力，节约了更多的资源，降低了各类成本[2]。在5G的演进过程中，实现人与人、物与物以及人与物之间的有效连接，即真正形成万物互联的局面。如图1-1所示通信的发展。图1-1通信的发展1.2簇优化现状簇优化类似于农业中的井田系统。将整个网络划分为某一区域，每个“区域”内的所有基站组成一个簇，每个地方的簇都要进行簇编号命名，在无线网络优化领域得到广泛应用。簇优化测试要求通过单站验证站点数达到规划站点数的80%后启动簇优化，进行簇优化根据测试的簇，拿到最新的测试路线图，提前熟悉测试路线，测试前先联系后台工程师对测试簇内的基站告警进行核查，告警处理好，确保测试区域站点能收到物理小区标识且占用到信号[3]。具体指标需要与客户协商，在与客户进行正式验收测试期间，必须至少进行一次初步测试，以确保各项指标要求达到优化目标。通过对采集过的LOG指标进行前后优化对比分析，可以根据测试指标进行针对性优化，排查网络故障和异常事件问题。例如邻区内存在更好的小区迟迟不切换，初步判断是否邻区漏配，并联系后台协助解决。排查问题全部解决后，最终进行报告对接。如果无法满足测试规范，则重复优化。在早期的簇优化测试方式中，使用了PC机以及大量的测试设备及连线，报告对接需要手动生成。如今，测试工程师只需一部5G手机即可完成测试工作，极大改进了作业模式，简化工作任务。采用手机APP+云平台架构，测试任务统一在云端配置并一键下发，手机端测试完成后，一键上传测试log并在云端自动化输出测试报告，实现了数字化管理。当同一个簇内基站的单站验证优化完成后，把这些连片站点较为密集所组成的区域进行优化叫做簇优。单站验证是簇优化的基石[4]。在单站验证优化后，进行簇优化要确保终端设备正常，在路测结束后进行数据分析，并把LOG和指标反馈给后台人员。簇优化测试路线必须确保测试路线为所规划的路线[5]。保证簇内各项服务的连续性，并确保簇内的KPI（关键性能指标），如覆盖率优化、可接入性能优化、保持性能优化、服务完整性、移动性能、时延等。网络采用相关DT测试指标：覆盖（Coverage）：覆盖率，覆盖电平、SINR平均值可接入性（Accessability）：NR随机接入成功率、NR小区添加成功率保持性（Retainability）：NR小区掉话率服务完整性（Serviceintegrity）：下行平均吞吐率，上行平均吞吐率移动性能（Mobility）：NR切换成功率，NR站间切换成功率，NR站内切换成功率时延（Delay）：NR切换用户面时延、NR切换信令时延、NR接入时延。1.3设计目的及意义本次研究目的：簇优化的目的是进行信号连续覆盖优化，优化各个小区服务的范围，平衡覆盖与干扰，解决网络存在的问题，使现有网络资源获得最佳效果，并进一步提高网络的运行质量，满足用户的要求。具体表现在以下几个方面。优化网络资源配置，更好地利用资源利用率。在通过无线网络优化，硬件和其他资源可以有效地用于问题领域。此外，要根据服务业和服务业的发展合理配置资源。提高网络性能和质量，提高用户满意度网络优化可以通过路测，检查终端设备接收的RSRP和SINR是否异常、DT、CQT测试等测试、周边站点是否有建筑物阻挡、天线下倾角和方向角与规划时是否一致，不断改进和提高网络性能，提高客户满意度。提高网优人员对网优指标的理解，提高工程优化人员的技术水平。通过网络优化，技术人员加深了对网优指标的理解，提高网优人员技术水平。意义：网络优化是指按照一定的标准对通信网络的规划和设计进行投资快速新建站点，使5G网络运行更加经济可靠，提高网络服务质量和资源获得最佳效益，降低了建网及运维成本，这对网络运营商和网络优化有重要的意义。1.4论文的主要内容本文主要针对簇内弱覆盖、越区覆盖、切换故障等方面问题，结合现实案例，采用现有优化手段（用于路测的Pioneer工具），通过道路测试和定点测试的方式，通过前台采集数据进行分析系统参数优化和实际现场优化反复进行优化校验，提升该区域网络质量。前台测试工具方面，5G常用的测试软件有Pioneer/Probe、Assistant、PHU等，Pioneer主要用于分析5G/LTE/WCDMA/GSM路试的前端数据。通过分析道路测试收集的数据，用户可以充分了解网络性能，定位网络问题，提高网络质量。目前发现4G和5G网络管理之间存在覆盖问题、邻区漏配存在漏添加问题和互操作性问题。对此本研究将分为了五个部分来说明基于5G簇优化的工程实践过程。该论文的每个章节安排如下所示：第一章：绪论。在第一章中描述了基于5G簇优化的工程实践的选题背景、簇优化现状、设计目的及意义。第二章：基于5G簇优化的工程实践，分别介绍了5GNR组网模式及5G特点。第三章：基于5G簇优化的工程实践，内容包含了5G物理下行信道和5G上行物理信道。第四章：基于5G簇优化的工程实践，内容包含了簇优化基本原则、簇优化基本流程和簇优化DT测试工具。第五章：簇优化案例。

第二章5GNR基础理论4G和5G两种通信技术已经被3GPP在5GNR组网模式中部署。5GNR根据网络发展的实际需求，开发了独立网络模式（SA）和独立网络模式（NSA）两种网络模式。在NSA组网方式下，UE从现有LTE接入网接入，LTE基站为主节点，NR基站（5G基站）为辅节点。在SA组网方式下，UE可以5G基站为主节点或者单独接入5G基站。2.15GNR组网模式2.1.1独立组网（SA）5GNR独立组网模式，是5G网络部署的最终形态。支持所有的5G新业务，支持5G的终端直接与5G基站建立无线连接，并通过接入5G核心网（5GCorenetwork，5GC）来建立服务[6]。5GSA独立部署不需要一个相关联的LTE网络参与。5G独立承载完整的控制面和用户面。SA组网中RAT只包含一个制式，3GPP协议中定义的SA组网包含Option1组网、Option2组网、Option5组网和Option6组网。其中Option1组网、Option5组网不涉及5G基站，Option6组网已经被3GPP协议抛弃。Option2组网是真正的5G组网，有全新5G核心网（5GC）、5G基站（5G基站）和5GUE，5G基站通过NG接口直接连接到5G核心网络，完全消除了对LTE的依赖，适合于没有4G存量网络的运营商，该路径的好处是一步到位，支持5G定义的全业务场景如eMBB、URLLC和mMTC。挑战在于5GNR连续覆盖要求高，建网花费大。如图2-1所示。图2-1Option2组网2.1.2非独立组网（NSA）非独立组网模式下，非独立组网必须依靠现有的LTE网络，以现有LTE网络为依托引入NR接入网进行数据分流，能够达到快速部署5G的目的，适用于早期5G部署场景。因此，NSA组网可以充分利用现有4G基站和4G核心网进行5G组网，帮助运营商能够在热点地区快速部署5G抢占市场，是早期5G部署的选项之一[7]。NSA组网需要对现有LTE网络进行升级改造，以支持NR接入网和/或5GC的引入。3GPP协议定义的NSA组网主要包括Option3系列组网、Option7系列组网和Option4系列组网。Option3是4G核心网+4G基站与5G基站混合，而选项4和7，则是5G核心网+4G基站与5G基站混合。两者主要区别在于控制面和用户面的方式不同。华为采用Option3x组网，通过NSA&SA混合组网过渡，既能保障了NSA终端平滑演进，又能保障了运营商投资，已在多个运营商成功实践。选项3x组网的数据分流控制点位于5G基站,5G用户面数据仅在5G基站上承载，还能通过5G基站分流部分数据到4G基站上承载，避免对已经运行的4G基站和4G核心网进行过多的变更，充分利用5G基站速度快、能力强的优势。如图2-2所示。图2-2Option3x组网Option3x组网避免了更大带宽、更高速率的5G业务对4G基站硬件升级的要求，降低了对4G网络的改造工作量。5G空口业务通过5G基站侧直接传输到核心网，传输带宽有保障，可以充分利用5G空口大带宽的优势。而Option3组网由于所有分流的业务数据都需要经过4G，但受限于4G的硬件能力，S1-U的入口流量不可能太大，导致分流给5G的数据流量有限，无法充分利用5G空口大带宽优势[8]。Option3x组网还可以实时感知空口信号变化情况并及时调整业务数据分流流量，保障了5G业务的用户体验。2.25G特点4G改变的是我们的生活习惯，5G将逐渐进入千差万别的垂直行业市场，改变千行万业，改变整个社会。5G相对于4G而言，拥有大带宽、低时延和大连接三大特点。增强移动宽带（eMBB，简称大带宽）、大规模机器通信（mMTC,简称大连接）、超高可靠低时延通信（uRLLC，简称低时延）。如图2-3所示：大带宽：主要满足用户可以轻松享受2k/4k视频，支持超高的传输数据速率、VR和AR等新的业务，广泛应用于视频流量、即时通信、广覆盖下的移动性保证等行业。大连接：是5G三大能力中面向大规模物联网业务，对数据速率要求较低，但对连接规模要求较高。广泛应用数据采集、人机交互、智慧城市、视频监控等。随着摄像头集成了越来越强大的数据收集和分析功能，视频监控的需求也在持续增长。目前占领市场的摄像头有6M像素和8M像素，4K分辨率监控摄像已经在5G商用中使用。监控场景中，终端设备数量众多，设备连接密度要求可达百万/km平方，实现终端成本降到最低和超低功耗。低时延：是5G物联网中的一个重要的场景，广泛应用于自动驾驶场景如急刹车、车对车，车对人、无人机操控、数字化、远程医疗等多路通信实时进行，需要瞬间进行大量数据处理并决策，时延过大，将会导致严重的事故，要求极低时延和高可靠性。图2-35G特点

第三章5G物理信道3.15G下行物理信道5G下行物理信道包含物理广播信道PBCH，物理下行控制信道PDCCH和物理下行共享信道PDSCH。3.1.15G物理广播信道5G物理广播信道（PhysicalBroadcastChannel，PBCH）包含了重要的系统消息块（MasterInformationBlock，MIB）。MIB消息以80ms为周期封装成一个传输块在BCH（BroadcastChannel）上进行传输，80ms之内可以重复传输。3.1.25G物理下行控制信道在LTE中，PDCCH位置相对固定，频率范围是整个带宽，时间间隔占据每个RB的前1到3个符号。换句话说，系统只需要将PDCCH物理下行链路控制信道占用的OFDM符号的数量通知给UE，并且UE可以确定PDCCH搜索空间[9]。在NR系统中，5G系统带宽过大，如果PDCCH占用整个带宽，这将导致资源利用率过高，搜索时间过长。此外，为了提高系统的灵活性，在5GNR中引入了控制资源集合（CORESET）的概念，其对应的PDCCH频域和时域所占用资源可以灵活进行配置。因此，在NR系统中，只有获得PDCCH在频域的位置和PDCCH在时域的位置，UE才能成功解码PDCCH。3.1.35G物理下行共享信道PDSCH信道用于传输用户数据信息，默认所有RE/RB资源均可以映射PDSCH，通过RRC+DCI信令的方式通知UE，哪些RE资源被其他信道和信号所占用，PDSCH需要RateMatching获取空闲的时频资源并使用。3.25G上行物理信道5G上行物理信道包括物理随机接入信道PRACH，物理上行控制信道PUCCH以及物理上行共享信道PDSCH。3.2.15G物理随机接入信道UE必须接收与小区的上行链路同步，以获得上行链路能力并执行上行链路传输。终端通过随机接入方式接入小区，并接收上行链路同步。一旦随机接入完成UE会处于连接态，UE和5G基站之间就可以通过专用传输进行通信。UE进行随机接入时，UE需要在PRACH上发送RA前导（发射的信号为Preamble，即前导），5G基站通过测量前导码获得其与UE之间的传输时延，发送TA命令来对齐UE的发送定时，从而实现5G基站与UE的同步过程[10]。每个5G小区最多有64个前导码可以使用，终端随机选择一个前导码发起随机接入。意味着有可能多个UE会选择相同的前导码并同时到达5G基站，这时UE间就会发生竞争和冲突，对于部分业务我们是允许这种竞争并能够合理的解决，这类业务场景被称为基于竞争的随机接入；而有些情况下，由于某些原因（例如，时间限制），此类竞争不可接受，并且可以预防这些竞争，这种情况下5G基站提前分配专用的前导码给UE，以免冲突，这些场景被称为基于非竞争的随机接入，通常这类场景是UE在RACH前处于连接态。根据不同的业务场景随机接入是否基于竞争的划分如下：基于竞争：存在多个UE可能同时申请前导，导致冲突的场景。基于非竞争：采取专用的随机接入资源和前导码，不存在竞争冲突。3.2.25G物理上行控制信道PUCCH用于传输上行控制信息（UCI）。根据内容不同，UCI信息分为3类：ACK/NACK反馈：用于PDSCH解调的HARQ的ACK/NACK反馈。上行HARQ支持异步自适应，即可以通过调度器灵活调整ACK/NACK的传输时间。CSI反馈：CSI-RS测量的上报反馈信息，包含信道质量指标（CQI）、预编码矩阵指标（PMI）、RI（rankindication）等。上行SR（SchedulingRequest），PUSCH调度的资源请求。3.2.35G物理上行共享信道PUSCH用于上行数据传输，通过PDCCH中的DCI调度配置。和PDSCH仅支持非基于码本的传输不同，为了提升覆盖性能，PUSCH可支持2种波形：CP-OFDM：多载波波形，支持多流MIMO。基于循环前缀的OFDM具有利用频域资源不连续、资源分配灵活、频率分集增益大等优点。其不足之处在于峰值平均功率比（PAPR）偏高。DFT-S-OFDM：单载波波形，只支持单流，提高覆盖性能。基于傅立叶变换扩展的OFDM具有低PAPR和高功率的优点。它的缺项是对频域资源的约束，只能使用连续的频域资源。

第四章簇优化基本原理和测试工具4.1簇优化基本原则簇优化是以特定的成本收集和分析现有网络数据，通过对网络主要指标的统计和分析覆盖问题、质量问题、切换问题、语音问题等进行优化，使整个无线网络的运行质量能够满足现阶段各项KPI目标的要求。优化是寻求网络资源的最大利用，以最大限度地提高服务质量，并为未来的网络扩展收集基本知识和原则。站点优化应先优化SSBRSRP，消除弱覆盖、越区覆盖，再优化CSI-SINR，降低重叠覆盖率。其次进行切换带梳理，邻区优化，最后进行速率优化及提升语音优化，提升用户感知。最终支持5G市场的发展。簇优化应注重以下几点:增强覆盖：通过后台参数对测试中发现问题进行优化，接着通过天馈参数的调整，保证原先簇内覆盖能力，增强覆盖，减少簇内覆盖盲区。控制干扰：调整天馈，优化PCI（物理小区标识）、相邻小区、性能和特征参数，最小化网络中的干扰，提高频谱效率，改善系统容量和提升用户感知。控制重叠覆盖：主要的优化方法通过射频优化来减少小区间的重叠覆盖。多径引起的重叠覆盖，需要合理控制覆盖范围，收缩不合理的信号覆盖。切换带不合理导致重叠覆盖，梳理切换带。越区覆盖引起的重叠覆盖，控制越区信号的覆盖范围，实现该区域良好覆盖。4.2簇优化基本流程簇优化技术已经在4G时代得到应用，而且技术相对成熟，极大地提高了网络规划和优化的效率。为了减少新站对优化的影响，减少重复优化工作，通常要求单个簇内中基站的开放率达到80%以上才启动簇优化工作[11]。在簇优化之前，先对该站点区域进行划分，选择可以确定和优化的基站簇，配置基站簇中各站点相邻小区的参数[12]。测试前，获取测试路线图并确定测试路径。数据采集要进行DT测试、GNB数据采集。簇优化常见问题分析包括覆盖类问题、质量类问题、切换类问题、语音类问题。优化调整包括工程参数调整和邻区参数调整。需要通过采集数据进行分析系统参数优化和实际现场优化重复进行优化校验，直到KPI指标达到要求。道路测试（DT）是簇优化评估的重要工具。通过对采集到的LOG进行回放分析，可以发现4G和5G网络管理之间存在覆盖问题、邻区漏配存在漏添加问题和互操作性问题。道路测试性能指数是道路优化的重要组成部分。道路测试通常包括SSB-RSRP、SSB-SINR、FTP吞吐率、综合覆盖率、5G语音EPSFB成功率、切换成功率等指标。簇优化流程如图4-1所示。图4-15G簇优化流程4.3簇优化DT测试工具簇优化基础信息采集、分析、优化过程中可以借助的工具是非常多的，如Pioneer/Probe、Assistant、PHU、MapInfo、奥维地图等工具。这些工具主要用来数据采集和辅助分析。前台测试工具：5G常用的测试软件有Pioneer/Probe、Assistant、PHU等，Pioneer主要用于分析5G/LTE/WCDMA/GSM路试的前端数据。通过分析道路测试收集的数据，用户可以充分了解网络性能，定位网络问题，提高网络质量。Pioneer流程如图4-2所示。图4-2Pioneer测试流程第五章簇优化案例本文中的案例选自信息通信期刊中的5GNSA架构下簇优化应用。对于案例1：CBN-泉州惠安-惠安东园灵溪C-HRHH-513小区RSRP-79.50SINR-6.50路段存在质差。如图5-1所示：图5-1优化前问题分析：车辆行驶中，UE占用CBN-泉州惠安-惠安东园灵溪C-HRHH-513小区RSRP-79.50、SINR-6.50邻区中CBN-泉州惠安-惠安东园灵溪C-HRHH-514RSRP-71.25未能及时切换导致路段质差。处理建议：调整CBN-泉州惠安-惠安东园灵溪C-HRHH-514的方位角由250°调整为210°。处理结果：复测RSRP值为-63.56，SINR值为6.44下行速率为152.32，改善明显。如图5-2所示：图5-SEQ图5.\*ARABIC2优化后案例2问题描述：CBN-泉州泉港-泉港南埔C-HRHH-517小区RSRP-97.72、SINR-3.03路段存在质差。如图5-3所示：图5-SEQ图5.\*ARABIC3优化前问题分析：车辆行驶中，UE占用CBN-泉州泉港-泉港南埔C-HRHH-517小区RSRP-97.72SINR-3.03该小区与CBN-泉州泉港-泉港南埔柳厝新站C-HRHH-517小区RSRP-100.25同为模1存在模三干扰导致。处理建议：调整CBN-泉州泉港-泉港南埔柳厝新站C-HRHH-517的PCI改为模0。处理结果：复测RSRP值为-84.25，SINR值为6.8下行速率为228.