許國(guó)平，劉宏嘉，李 貝，朱小勇（.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司，北京 000；.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信浙江省分公司，浙江杭州 005；.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信山西省分公司，山西太原 000）

1 概述

3GPP R15 中，5G NR 有2 種部署選擇，SA（Standalone）和NSA（non-Standalone）。目前國(guó)內(nèi)5G 部署采用了NSA 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，優(yōu)勢(shì)在于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)成熟較早，可為用戶快速提供高速的5G 服務(wù)。但是由于NSA 架構(gòu)依賴4G 側(cè)提供信令傳輸，這種4G/5G 強(qiáng)綁定模式，也為后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化工作帶來(lái)了挑戰(zhàn)。本文針對(duì)5G NSA 商用初期的3個(gè)優(yōu)化工作的重點(diǎn)，即覆蓋優(yōu)化、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知保障，提出了目前比較突出的問(wèn)題并給出了解決的方案。

2 4G/5G雙網(wǎng)覆蓋協(xié)同

由于NSA 的特性，優(yōu)化5G 信號(hào)的覆蓋、提升用戶對(duì)于5G 的感知體驗(yàn)，不再局限在5G 單側(cè)，而與4G 尤其是錨點(diǎn)站的關(guān)聯(lián)性非常大。眾所周知，針對(duì)NSA 場(chǎng)景，GSMA根據(jù)6種狀態(tài)定義了終端側(cè)Logo顯示的4種配置方式，目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商推薦終端采用Config.A+D的方案，即終端空閑態(tài)時(shí)采用Config.D 顯示方案，而連接態(tài)采用Config.A顯示方案。

關(guān)于錨點(diǎn)配置，存在以下2個(gè)矛盾。

a）錨點(diǎn)配置過(guò)少時(shí)，比如只與5G 同站配置錨點(diǎn)，可能導(dǎo)致5G覆蓋無(wú)法連片。

b）錨點(diǎn)配置過(guò)多時(shí)，會(huì)因出現(xiàn)駐留錨點(diǎn)而無(wú)NR覆蓋，導(dǎo)致“假5G”問(wèn)題。

鑒于此，中國(guó)聯(lián)通推薦了多項(xiàng)錨點(diǎn)配置的參考原則，并可以組合使用，比如結(jié)合場(chǎng)景特點(diǎn)，錨點(diǎn)站可由5G 基站范圍向外延伸1～2 圈；又比如與錨點(diǎn)小區(qū)切換次數(shù)較多的小區(qū)可以增配為錨點(diǎn)小區(qū)。另外，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通雙方都推薦依據(jù)4G/5G 的覆蓋重疊關(guān)系，打開(kāi)或者關(guān)閉3GPP 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)參數(shù)Upper Layer Indication，以最大限度避免“假5G”導(dǎo)致的用戶投訴。

隨著5G系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用能力的不斷提升，可以考慮將用戶的4G 側(cè)與5G 側(cè)MR 數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，從而可以快速實(shí)現(xiàn)包括錨點(diǎn)站配置優(yōu)化在內(nèi)的各種優(yōu)化應(yīng)用方案。匹配的思路如下：4G 的MDT（Minimization Drive Test）技術(shù)已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，可以提供10 m 級(jí)精度的定位信息；加之4G 的基站規(guī)模較大，路測(cè)數(shù)據(jù)也較為豐富，可以基于指紋信息提升MR 數(shù)據(jù)的定位準(zhǔn)確性。因此，NSA 場(chǎng)景下，作為MN（Master Node）的錨點(diǎn)站MR 數(shù)據(jù)往往具有更易獲取的高精度定位信息，可以通過(guò)將用戶信息和時(shí)間戳的關(guān)聯(lián)，將SN（Secondary Node）MR 采樣點(diǎn)關(guān)聯(lián)到4G MR，即將4G MR 的經(jīng)緯度賦值給對(duì)應(yīng)的5G MR，于是5G MR 就獲得了與4G MR相同精度的定位信息。

5G MR 獲得定位信息后，可以與4G MR 聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)錨點(diǎn)站的配置優(yōu)化，優(yōu)化人員甚至可以在可視化條件下優(yōu)化錨點(diǎn)站配置方案。另外，5G MR 具備定位信息，無(wú)疑為5G 的覆蓋評(píng)估、虛擬路測(cè)、Massive MIMO 的波束權(quán)值尋優(yōu)等應(yīng)用提供了無(wú)限可能。基于4G MR 多年的成熟運(yùn)用，針對(duì)樓宇建筑的低、中、高層小區(qū)覆蓋指紋信息，運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)具備了三維MR 覆蓋的分析能力。通過(guò)上述關(guān)聯(lián)，賦予5G MR 三維定位信息，將大大有助于Massive MIMO 的波束權(quán)值尋優(yōu)算法的快速收斂，如圖1所示，高層建筑以及密集城區(qū)等不同的場(chǎng)景下，一旦具備5G MR 的三維信息，為降低Massive MIMO 波束權(quán)值尋優(yōu)算法系統(tǒng)硬件需求、降低成本和提升計(jì)算效率提供了重要保障。

3 NSA用戶的語(yǔ)音業(yè)務(wù)保障

3.1 語(yǔ)音數(shù)據(jù)并發(fā)時(shí)流程沖突問(wèn)題

圖1 不同場(chǎng)景下Massive MIMO的波束權(quán)值尋優(yōu)

NSA 終端有可能出現(xiàn)語(yǔ)音數(shù)據(jù)并發(fā)的流程沖突問(wèn)題，可能導(dǎo)致NSA 終端的VoLTE 接入失敗，轉(zhuǎn)而建立CSFB 業(yè)務(wù)，流程中可以看到網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送的SIP 503錯(cuò)誤。出現(xiàn)該問(wèn)題的原因是：基站在NSA 的SCG 添加過(guò)程中，MME 又觸發(fā)了建立VoLTE 的QCI5 承載請(qǐng)求，由于基站側(cè)此時(shí)還未收到核心網(wǎng)SCG 添加的確認(rèn)信息，將會(huì)拒絕VoLTE 的承建建立流程，從而導(dǎo)致VoLTE 接通失敗，甚至導(dǎo)致該終端長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法正常VoLTE 起呼。作為臨時(shí)性的策略，SCG 添加動(dòng)作的時(shí)延參數(shù)可以增加約500 ms，即優(yōu)先確保完成QCI5 建立，QCI5 建立完成后再進(jìn)行SCG 添加，可暫時(shí)規(guī)避該問(wèn)題。但是隨著5G NSA 用戶規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)處理的時(shí)延也會(huì)隨之增大，依然有可能出現(xiàn)該類沖突問(wèn)題。最終解決方案還是需要各個(gè)主設(shè)備廠商達(dá)成一致，在MME 配置適當(dāng)?shù)膬?yōu)先策略，運(yùn)營(yíng)商在這方面應(yīng)當(dāng)給予引導(dǎo)。

3.2 語(yǔ)音數(shù)據(jù)并發(fā)時(shí)的功率受限問(wèn)題

3.2.1 語(yǔ)音數(shù)據(jù)并發(fā)的4種策略

中國(guó)聯(lián)通除了倡導(dǎo)以PowerClass2 類終端能力作為5G 商用終端NSA 模式的基準(zhǔn)（終端最高發(fā)射功率配置為26 dBm）引導(dǎo)5G 終端產(chǎn)業(yè)鏈之外，還要考慮當(dāng)前PowerClass3 類的5G 終端的語(yǔ)音數(shù)據(jù)并發(fā)感知提升需求，主要有如下4 種部署策略，其中策略1 為無(wú)功率自適應(yīng)策略，策略2、策略3為針對(duì)PowerClass3類的5G終端功率受限問(wèn)題的提升策略。

策略1：無(wú)功率自適應(yīng)策略。在EN-DC 雙連接下，PowerClass3 類終端最高發(fā)射功率為23 dBm，VoLTE 與5G 連接并發(fā)的情況下，4G 和5G 側(cè)的功率均分，最高都只能達(dá)到20 dBm。實(shí)施該種策略時(shí)，Power-Class3類終端的上行發(fā)射功率靈活性較差，在4G和5G的覆蓋邊緣分別會(huì)造成4G 和5G 側(cè)上行的功率受限，可能導(dǎo)致VoLTE 通話質(zhì)量或者5G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率大幅降低。

策略2：VoLTE 與SN 的互斥提升策略（見(jiàn)圖2）。在NSA 用戶發(fā)起VoLTE 業(yè)務(wù)時(shí)，如果該用戶已經(jīng)添加SN 連接，則主動(dòng)斷掉該用戶的SN 連接，犧牲5G 體驗(yàn)、確保VoLTE語(yǔ)音感知。

圖2 VoLTE與SN的互斥提升策略

策略3：功率自適應(yīng)策略（見(jiàn)圖3）。在VoLTE 質(zhì)差時(shí)，收縮5G 功率，提升4G 側(cè)功率、保障4G 感知；當(dāng)語(yǔ)音質(zhì)量變好后，擴(kuò)展5G 功率，提升5G 業(yè)務(wù)體驗(yàn)，從而達(dá)到優(yōu)先保障VoLTE 語(yǔ)音的同時(shí)保證SCG 鏈路的目的。該功能需要終端功能的支持。

圖3 VoLTE與5G數(shù)傳功率自適應(yīng)策略

策略4：VoLTE 與5G 數(shù)傳并發(fā)與互斥混合策略（見(jiàn)圖4）。如果4G 和5G 側(cè)的無(wú)線覆蓋都較好，可以為用戶提供VoLTE 與5G 數(shù)傳并發(fā)。但是如果VoLTE質(zhì)差或SCG 質(zhì)差，就主動(dòng)刪除SCG 連接，僅僅保證用戶的VoLTE 語(yǔ)音業(yè)務(wù)感知。在該用戶VoLTE 語(yǔ)音業(yè)務(wù)結(jié)束后，下發(fā)B1 測(cè)量，觸發(fā)SN 添加流程，重新為用戶配置5G連接。

3.2.2 性能對(duì)比

圖4 VoLTE與5G數(shù)傳并發(fā)與互斥混合策略

使用NSA 終端連續(xù)進(jìn)行VoLTE 業(yè)務(wù)和FTP 下載并發(fā)業(yè)務(wù)測(cè)試，對(duì)上文所述的4 種策略進(jìn)行性能驗(yàn)證（由于目前商用終端不支持策略3，所以本文僅驗(yàn)證了其余3 種策略）。結(jié)果顯示，策略1 的下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量最大，因?yàn)榇藭r(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)盡量占用5G SN側(cè)，平均速率較高；策略4 由于當(dāng)無(wú)線信號(hào)質(zhì)量下降時(shí)，SCG 連接會(huì)被釋放，下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量居中；策略2終端主要依靠4G 網(wǎng)絡(luò)完成下載，流量較小；但是此種情況下，VoLTE功率得到了保障，VoLTE業(yè)務(wù)的質(zhì)量較高。

圖5 為NSA 終端在覆蓋差點(diǎn)進(jìn)行VoLTE 業(yè)務(wù)和FTP 下載并發(fā)測(cè)試的結(jié)果。其中MCG 代表在系統(tǒng)側(cè)配置數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只由4G錨點(diǎn)站承載，SCG代表在系統(tǒng)側(cè)配置數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只由5G NSA 基站承載，SCG Split 代表數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可由4G和5G共同承載。從測(cè)試結(jié)果可以看到，當(dāng)5G NSA 終端發(fā)起VoLTE 業(yè)務(wù)時(shí)，策略2 主動(dòng)刪除SCG 連接，MOS 值均能達(dá)到3.5 以上；而策略4 是有條件的刪除SCG 連接，MOS 值就降低到3.4 的水平；策略1 在VoLTE 業(yè)務(wù)進(jìn)行過(guò)程中始終保持SCG 連接，在覆蓋差點(diǎn)MOS值劣化明顯，可以看到MOS值已經(jīng)降低到了3.3的水平。

圖5 覆蓋差點(diǎn)不同策略VoLTE業(yè)務(wù)并發(fā)測(cè)試MOS值

根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果，如果NSA 終端發(fā)起VoLTE 業(yè)務(wù)時(shí)直接刪除SCG連接，終端只能使用4G網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率感知變差；與此同時(shí)，由于終端上行的發(fā)射功率得到了保障，就能夠保障VoLTE 業(yè)務(wù)的感知。如果堅(jiān)持VoLTE 業(yè)務(wù)和5G 數(shù)傳業(yè)務(wù)并發(fā)，雖然能夠提升終端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知，但是VoLTE質(zhì)量受到負(fù)面影響較大。因此建議重點(diǎn)考慮上文所述的策略4，通過(guò)參數(shù)的優(yōu)化配置，達(dá)到VoLTE 業(yè)務(wù)感知與用戶速率感知的平衡。

3.3 語(yǔ)音業(yè)務(wù)保障的其他關(guān)鍵問(wèn)題

5G 語(yǔ)音業(yè)務(wù)開(kāi)啟后，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置為語(yǔ)音數(shù)據(jù)并發(fā)策略時(shí)，原有保障語(yǔ)音感知的策略和錨點(diǎn)優(yōu)先策略可能會(huì)產(chǎn)生沖突。比如所配置的基于無(wú)線質(zhì)量切換的VoLTE 語(yǔ)音業(yè)務(wù)質(zhì)量保障功能可能與錨點(diǎn)的定向切換存在沖突。為了解決該問(wèn)題，目前主要考慮解耦EN-DC 錨點(diǎn)優(yōu)先的定向重選、切換策略等參數(shù)與語(yǔ)音數(shù)據(jù)分層的參數(shù)，針對(duì)不同的保障場(chǎng)景設(shè)置獨(dú)立的參數(shù)來(lái)滿足5G用戶需求。

另外，目前VoLTE 業(yè)務(wù)采取的是從承建方切回共享方4G基站的策略，VoLTE業(yè)務(wù)完成后再切回承建方的錨點(diǎn)站。這就要求承建方錨點(diǎn)站切出以及快速切回錨點(diǎn)站所涉及的參數(shù)配置完整、準(zhǔn)確，尤其是在承建方與共享方異廠家的場(chǎng)景，需要仔細(xì)檢查功能開(kāi)啟和參數(shù)配置情況。

4 4G/5G雙網(wǎng)分流協(xié)同

中國(guó)聯(lián)通NSA 網(wǎng)絡(luò)采用的是Option 3X 架構(gòu)，5G用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以由4G 分流承擔(dān)。在NSA 部署的初期，在5G 覆蓋的邊緣，比如5G 的深度覆蓋能力不足，同時(shí)4G室分規(guī)模又遠(yuǎn)大于5G的區(qū)域，可以考慮采用4G動(dòng)態(tài)分流的功能改善5G用戶的感知。對(duì)于錨點(diǎn)站帶寬不足的情況，可以考慮關(guān)閉該功能。另外，如果該功能將來(lái)能夠區(qū)分PLMN（Public Land Mobile Network），還將大大提高運(yùn)營(yíng)商配置策略的靈活度。目前主要考慮如下3種可能的配置。

4.1 下行分流策略

Option 3X 架構(gòu)下，下行分流模式由NR 側(cè)控制，有3個(gè)選項(xiàng)：下行數(shù)據(jù)僅在MN 側(cè)傳輸、僅在SN 側(cè)傳輸和動(dòng)態(tài)分流。出于對(duì)錨點(diǎn)站負(fù)荷的擔(dān)心（部分錨點(diǎn)站帶寬較窄），現(xiàn)網(wǎng)多配置為僅在SN 側(cè)傳輸。動(dòng)態(tài)分流主要依據(jù)以下動(dòng)態(tài)反饋的信息：4G 和5G 側(cè)的覆蓋、RLC傳輸速率、空口傳輸時(shí)延、RLC 緩存大小以及X2 接口的狀態(tài)信息等。

4.2 上行分流策略和效果對(duì)比

上行分流模式類似下行分流模式，也分為僅在MN 側(cè)傳輸、僅在SN 側(cè)傳輸、動(dòng)態(tài)分流3種模式。為了防止錨點(diǎn)站負(fù)荷過(guò)高，目前上行以僅在SN側(cè)傳輸?shù)呐渲脼橹鳌?/p>

考慮到5G的上行覆蓋受限的問(wèn)題比較突出，上行動(dòng)態(tài)分流更有現(xiàn)實(shí)意義。下面對(duì)以下2種上行動(dòng)態(tài)分流的技術(shù)方案進(jìn)行對(duì)比。

技術(shù)方案1：將MN 側(cè)傳輸和SN 側(cè)傳輸相結(jié)合的主路徑切換動(dòng)態(tài)分流策略。上行數(shù)據(jù)可承載在LTE PUSCH 或NR PUSCH，NR 上行SINR 惡化到配置門限后，網(wǎng)絡(luò)側(cè)可控制NSA終端切換到LTE PUSCH 上發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)NR 上行SINR 改善后，網(wǎng)絡(luò)控制NSA 終端重新將主路徑切換到NR。選擇無(wú)線覆蓋的較差點(diǎn)，采取CQT 測(cè)試的方式驗(yàn)證該技術(shù)方案的效果，結(jié)果如表1所示。

從表1 中可以看出，在達(dá)到上行SINR 切換門限之后，上行承載切換到LTE側(cè)，終端上行的吞吐率得到了改善。根據(jù)5G 規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，邊緣速率應(yīng)大于5 Mbit/s，因此下一步可以考慮優(yōu)化上行SINR切換門限，在滿足用戶上行速率感知的條件下降低對(duì)LTE側(cè)的負(fù)荷壓力。

技術(shù)方案2：基于數(shù)據(jù)流量控制特性的MN 和SN同步傳輸動(dòng)態(tài)分流策略。當(dāng)NSA 終端上行待發(fā)送數(shù)據(jù)量高于分流門限時(shí)，上行數(shù)據(jù)在2個(gè)空口分流傳輸。選擇NSA 無(wú)線覆蓋的好、中、差點(diǎn)，設(shè)置較低的上行數(shù)據(jù)分流門限，使得動(dòng)態(tài)分流容易被觸發(fā)，采取CQT 測(cè)試的方式驗(yàn)證該技術(shù)方案的效果，如表2所示。

從表2中可以看到，由于上行數(shù)據(jù)分流門限較低，不論是在好、中、差點(diǎn)，當(dāng)功能開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，MN 和SN同步傳輸始終在發(fā)揮作用，對(duì)于NSA 終端用戶的感知提升效果比較明顯，但是這樣也會(huì)對(duì)LTE 基站造成較大的負(fù)荷壓力，可以綜合考慮用戶感知和LTE 現(xiàn)網(wǎng)情況進(jìn)一步優(yōu)化上行數(shù)據(jù)分流門限。

4.3 4G用戶感知優(yōu)先的NSA限制調(diào)度

表1 主路徑切換動(dòng)態(tài)分流策略驗(yàn)證效果

表2 MN和SN同步傳輸動(dòng)態(tài)分流策略驗(yàn)證結(jié)果

5G用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率體驗(yàn)應(yīng)該主要靠NR側(cè)來(lái)滿足。當(dāng)MN 側(cè)負(fù)荷較高時(shí)，可以考慮限制NSA 終端在4G 側(cè)的分流，直至停止在4G 側(cè)的調(diào)度，保障4G 存量用戶的體驗(yàn)。該功能可以考慮與上述2種分流功能配合使用。

4.4 雙網(wǎng)分流的考慮

目前5G向4G側(cè)的分流測(cè)試和研究還處于起步階段，由于會(huì)對(duì)錨點(diǎn)站產(chǎn)生負(fù)荷壓力，工程實(shí)施有必要采取審慎態(tài)度。在今后的研究和測(cè)試中，需要注意以下幾點(diǎn)。

a）既然要向4G 分流，最好配合使用4.3 節(jié)所述的在4G 側(cè)對(duì)NSA 終端進(jìn)行適當(dāng)限制的措施，以免NSA終端過(guò)多搶占純4G終端的資源。

b）上行主路徑切換的動(dòng)態(tài)分流策略，僅在5G NR質(zhì)差時(shí)占用LTE 資源，目前是海思和高通芯片的終端均可以支持；而上行同步傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)分流策略，可能始終占用LTE 資源，而且目前僅有海思芯片的終端支持。因此，建議首選前者用以提升5G終端用戶的上行邊緣感知。

c）不論采取上行還是下行動(dòng)態(tài)分流，評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)宜將4G小區(qū)和5G小區(qū)的吞吐總量以及邊緣用戶的感知結(jié)合起來(lái)，即在網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶側(cè)2個(gè)方面找到平衡。

5 總結(jié)與展望

本文首先針對(duì)5G NSA 建設(shè)初期“假5G”問(wèn)題，探討并給出了幾個(gè)解決方案，提出利用4G/5G MR 匹配的方式，快速為5G MR 數(shù)據(jù)賦予地理位置信息，從而能夠?qū)?G MR 相關(guān)的應(yīng)用盡快拓展到5G 領(lǐng)域。接下來(lái)，針對(duì)5G用戶感知方面比較突出的語(yǔ)音數(shù)據(jù)并發(fā)感知問(wèn)題進(jìn)行了探討，并結(jié)合理論分析和測(cè)試給出了相關(guān)的解決建議。在5G 建設(shè)初期，如何保障5G 覆蓋邊緣的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知也是一個(gè)比較突出的矛盾，本文主要針對(duì)4G/5G 分流進(jìn)行了討論，指出上行分流更有現(xiàn)實(shí)意義。未來(lái)5G 的MDT 技術(shù)以及CA 等技術(shù)的成熟，都會(huì)為以上所述的問(wèn)題提供新的解決思路。