摘 要

本文聚焦5G网络部署初期的网络可用性、速率体验、网标显示等核心问题，面向信令面沿用4G、小规模覆盖为主、终端问题多发、厂家经验有限等特点，以优先解决网络发展初期的功能性、策略性问题为目标，针对4、5G网络协同的速率调优、互操作、规划配置一致性等三个方面，结合实际优化工作中案例的分析与解决过程，进行了相关探讨并给出了若干建议。

关键词

5G、4G、协同优化

背景：5G迅速部署带来4、5G协同优化挑战

5G已进入规模部署的快车道，在国际，美、日、韩等国家均着手5G网络的规模部署及商用。在国内，政府在多个重要场合明确提出中国积极推进5G全球统一标准，逐步提升5G话语权，实现5G全球领先。同时，其它两家运营商在5G方面动作频繁，均在推动加速5G组网试验及部署规划。北京联通作为首都市场的主导运营商，未来几年将作为冬奥会的官方通信合作伙伴，同时也是承担七十周年国庆、北京新机场、通州副中心、延庆世园会等重大活动的通信保障主力，在推动新技术应用、以新业务示范引领产业发展等方面具有责无旁贷的责任。

目前，北京联通已完成了金融街示范区域、新机场、世园会、一带一路、北京市无人驾驶实验区域等重点场景的5G覆盖，同时启动了5G网络初期的优化工作。在5G NSA架构下的网络优化工作伊始，即由于信令面完全复用4G、4G/5G覆盖差异性等原因，体现出与传统3、4G网络优化显著不同的特点与挑战。本文拟结合已开展的5G测试、分析、优化工作案例，围绕可用性、速率体验、网标显示等核心感知问题，从5G优化工作特点、速率调优、互操作、规划配置一致性等方面，对4、5G协同优化问题做初步的分析与探讨。

5G优化工作特点及对4、5G协同优化的影响

5G网络初期的网络优化工作，与5G网络的实验及部署相同、是一个首创、抢跑、先行的过程，这一过程中基本无国外经验可借鉴、厂家支持有限。同时，5G网络的初期部署是以toB业务支撑为主、点覆盖向线覆盖面覆盖递进推广的过程，这也与传统3、4G网络以全覆盖为目标的建网策略不同。此外，由于设备成熟度原因，大量终端设备互通性测试也同样有别于3、4G时代。

针对以上特点，在现阶段NSA架构下的4、5G协同优化工作中，首先仍要紧抓信令面完全处于4G这一特点，重点针对4G已有信令中面向5G的新增字段、新增能力，结合5G业务行为开展分析；其次应把握5G初期非全覆盖的特点，从5G网络覆盖边缘的4、5G互操作入手，规范和完善4、5G协同工作策略；此外还应结合终端表现，在条件具备的情况下，测试验证尽量多覆盖现有终端型号。以上要点可总结如下表：

图1. 5G初期网优工作特点及对4、5G协同优化工作影响

速率感知调优

在NSA阶段，速率是5G网络相对4G网络的最大优势、也是最为突出的用户感知。在5G网络速率感知优化工作中，除了应注重充分发挥5G网络本身高阶MIMO、高阶调制等特性之外，还应基于现阶段5G网络点覆盖、小连片覆盖为主的特点，对5G网络边缘、以及4G侧NSA小区切换对速率感知的影响予以充分的重视。以下分别以实际优化工作中的案例说明。

3.1 4G NSA锚点小区切换控制

现场测试人员在配合央视进行5G+4K高清视频直播时，央视客户用编码器连接CPE，编码器推流速率为40Mbps，直播期间画面出现了花屏的问题，现场测试人员用前台测试软件监控推流速率时，发现央视编码器工作正常，推流速率一直稳定在40M。

经央视客户反映在22点31分、22点33分均出现了花屏的现象。在该点位使用UDP灌包测试，上行速率基本稳定在94Mbps左右，央视直播推流为UDP数据，推流大小为40Mbps，因此可以排除5G网络信号速率低导致的花屏问题。

图2. 花屏点位UDP灌包测试结果

查询花瓶发生时段信令LOG，5G信号稳定无变化，平均SSB RSRP在60dbm左右，SSB SINR在37db左右，速率稳定在40Mbps。目前5G为NSA组网，需通过4G锚点小区接入5G网络，在推流时间内4G锚点小区发生了两次切换，在锚点小区发生切换时LTE发送A3事件，NR小区发送随机接入尝试，直至NR小区随机接入成功。因此怀疑为为4G锚点小区切换导致信道质量改变，引起的直播花屏问题。

图3. 花屏时刻4G锚点小区切换信令

解决该花屏问题需要较少4G的切换，经了解该直播点位4G锚点站为怀柔中影酒店，在该点位怀柔中影酒店的1小区（PCI=273）和3小区（PCI=275）信号相差很近，两个小区RSRP均在-80dbm左右，经了解3小区（PCI=275）电子下倾角为1度，现将3小区电子下倾角由1度调整为8度。经过调整后4G锚点小区怀柔中影酒店的1小区（PCI=273）信号在-80dbm左右，3小区（PCI=275）信号在-98dbm左右，1和3小区信号相差在18dbm左右，解决了锚点小区频切的问题。

图4. 调整后测试信令

调整后，直播期间无锚点切换问题，未发生花屏现象，直播顺利结束。

图5. 调整后直播画面

经验与建议：解决5G速率类问题应充分考虑4G信令面对5G速率的影响。

3.2 5G边缘上行分流数传策略

在使用CPE测试进行室外覆盖室内的深度场景测试时，发现5G覆盖边缘上传速率低至3Mbps左右，不能满足测试工作需求。测试点为北京邮电大学科研楼，占用的NR小区为北邮学六楼的1小区（PCI=79），测试点位与北邮学六楼1小区信号受建筑物的阻挡，SS-RSRP在-120dbm左右，属于深度覆盖场景。

图6. 5G室外站覆盖室内的深度覆盖测试场景

小区默认配置为200窄波束不分流，现场测试人员在该点位定点测试时终端NR侧占用北邮学六楼BJ690028-1A1（PCI=79，SS RSRP=-120dbm左右，SS SINR=3db左右）小区信号，LTE侧占用室分4G锚点站北京邮电大学科研楼（PCI=465，RSRP在-88dbm左右，SINR在23db左右）小区信号， NR侧PDCP层上行速率平均仅在3Mbps左右。

图7. 5G覆盖边缘上行速率

而同点位单独测试LTE上传数据业务，终端占用室分北京邮电大学科研楼（PCI=465，RSRP在-88dbm左右，SINR在23dbm左右）小区信号，PDCP层上传速率在60Mbps左右。

图8. 同点位单独测试4G上行速率

由于5G测试终端位于室内深度覆盖位置，5G信号受墙壁等阻挡，导致信号衰减较为严重，引起弱覆盖问题，导致NR上行速率较低，可能会影响5G用户上行业务的体验。经单独测试4G信号时，发现该楼层内布置的有4G室分信号，信号较好。因此在短时间内不能布置5G室分天线的时候，可以考虑通过DC双连接分流的手段来提升室内处于弱覆盖的5G上行低速率问题。具体解决方案是将该小区参数配置由不分流调整为分流，调整后NR侧的RSRP和SINR基本无变化，但上行速率大幅度提升（上行PDCP层平均速率由2.6M提升为59.38M），对比如下：

图9. 4G分流开关开启前后上行边缘速率对比

经验与建议： 5G高频以及5G初期覆盖不足，均会导致5G上行受限问题突出，应以DC双连接分流策略充分利用现有4G网络能力。

4、5G互操作

由于5G初期网络覆盖范围的限制，与4G网络的互操作过程也会大量触发，因此对于互操作相关的信令流程分析、异常现象表现、终端行为等也应重点关注。

4.1 5G网标显示策略

NSA场景下的网标LOGO显示是比较特殊的，之前2/3/4G的LOGO显示的方法并不适用于NSA的场景。GSMA根据4、5G网络的不同覆盖、不同状态的组合定义了几种状态，以及每种状态下LOGO显示方案，作为参考。每个状态都有4种配置方式，运营商可以与终端厂商协商采用哪种配置方式。

图10. GSMA建议的5G网标显示规则

其中配置D相对激进，NSA显示的概率很大，即使用户没有在核心网开户，只要具备5G终端就可以显示5G LOGO，而配置A则相对保守。上述方案仅仅只是GSMA的一个建议，3GPP目前并没有上述相关的内容。3GPP只是提供一些标准的信令和流程，终端可以基于这些流程自行设计LOGO显示的策略。目前，各终端厂家的5G网标显示均是基于自家研发的理解实现，以方案B和C居多，但在现网中的表现仍需结合不同测试场景进行细化分析。

以下是OPPO RENO终端和WNC测试终端，在LTE侧SIB2中上层网络消息是否显示的开关、以及NR侧DC双连接功能是否可用开关的不同设置组合下的网标显示表现。

图11. OPPO与WNC终端的网标显示对比测试结果

从测试结果可见：WNC终端严格遵循上层网络指示upperLayerIndicatio的进行图标显示。信号格显示的为图标网络的信号。如图标显示5G，信号格为5G信号情况，如图标显示4G，信号格为4G信号情况；OPPO的终端的图标显示跟上层网络指示无关，只会显示5G图标。信号格显示，在NR存在的情况下显示的是5G的信号。在没有NR存在的情况下，显示4G信号。

经验与建议： 5G网标是相对速率更为直观的用户感知，5G初期各品牌终端的网标显示规则定义不一，应充分结合网络侧参数设置，尽量全面覆盖各种场景与终端型号，测试评估5G网标显示规律。

4.2 X2链路自删除导致掉话

CPE在进行视频回传测试时，在连续两天的16点18左右发生掉话，现象是UE上报SCGFailure后，没有收到基站发的RRC_CONN_RECFG消息指示删除5G，而是在大概101秒后收到网络侧发的RRCConnectionRelease把4G和5G同时释放了。

图12. 定时掉话释放信令

分析发现两天的掉话都是相同的现象和原因。从Probe上看到，UE上报SCGFailure的原因是SR达到最大次数。即UE发SR达到32次，收不到上行调度指示（UL Grant）。由于上行预调度是打开的，不管UE是否发送SR，基站都会周期性下发UL Grant。现在UE上报SR达到最大次数，说明是UE侧的PDCCH DCI收不到了。检查终端侧信号质量和误码，在掉话前都是正常的，只有上行调度次数从400次左右，下降到340次左右。排除空口信号原因导致UE收不到DCI。查看基站侧跟踪，在16:18:13收到UE上报的SCGFailure消息后（基站侧日志时间和UE Probe时间有差异），LTE并没有在X2口给5G基站发起释放请求，也没有在空口下发RRC_CONN_RECFG，直到16:19:54，收到核心网发来的上下文释放命令，因此把4G和5G同时释放了。分析LTE侧CHR看到，记录的5G释放是传输层原因GTPU RESET。同时也记录了最终LTE上下文释放是由于核心网释放导致：

图13. 核心网释放导致掉话信令

LTE CHR记录的错误码里，发现有X2链路故障的打印，5G侧CHR也记录了释放原因是GTPU RESET导致，但是查看4G和5G的告警，并没有X2链路故障告警。进一步分析5G侧发现，问题时刻收到了LTE侧X2删除请求，并且由于X2删除，导致5G侧释放了用户。

图14. LTE侧X2删除请求为导致异常释放的根因

查看操作日志确认，在2018-04-21 11:49:30打开了基于利用率的X2自删除功能，设置统计时长为120分钟。由于X2自删除时会删除X2 MO，因此也不会上报X2告警。并且由于X2删了，LTE没有办法在X2上发送正常的NR释放信令，因此后续在空口通知UE释放NR的RRC重配置消息，以及S1通知MME修改承载的消息流程都没有正常进行下去。

5G检测到X2删除后释放了用户，因此不会再进行任何调度。由于LTE侧没有通知UE删除NR，因此UE还在发送SR，最终导致出现SR达到最大次数，反馈SCG Failure，最终掉话。

对此的解决方案首先是关闭LTE X2自删除功能，或不关闭X2自删除开关，但延长基于利用率的X2自删除评估周期到一周以上。由于当前X2使用90条距离规格256条还较大、且周期配置默认是7天，因此以上两个方案均可解决X2自删除导致的掉话问题，但最终解决方案应是推动厂家实现LTE-LTE X2自删除功能和LTE-NR X2自删除功能的解耦，可以单独关闭LTE-NR X2自删除功能，从而不影响LTE商用网的X2自删除策略。

经验与建议：4G现网行之有效的部分功能、策略，在5G网络下可能并不适用，遇此情况需尽量解耦4G侧分别针对4、5G的相关功能策略。

4、5G规划配置一致性

NSA架构下，由于4G、5G网络以紧耦合的方式协同工作，因此在网络规划之初即应注意两网数据规划与配置的一致性。同时由于在Option3X架构下，4、5G两张网的无线部分为共享升级后的EPC+核心网，因此除传统的无线数据规划之外，还应注重涉及核心网的数据规划配置的一致性。以下分别以实际优化工作中的案例说明。

5.1 4、5G无线网基础数传参数一致性

某区域5G基站进行版本升级后，测试人员在进行升级后业务测试时发现反馈升级后无法接入5G小区，通过查看事件列表失败现象为NRSCGFailurelnformation。通过查看NRSCGFailurelnformation详细信息，失败原因为：SCG-reconfigfailure（SCG重配置失败）。核查LTE侧的外部频点、外部小区、邻区关系、X2自建立开关等互操作参数未发现配置异常数据。查看4、5G基站告警，未发现影响业务的告警，同时排除终端及SIM卡的问题。查看信令发现在SCG重配置失败之前存在PDCP参数配置失败的记录：

图15. PDCP参数配置失败导致SCG重配置失败

核查4、5G的PDCP SN size值不一致，导致的NR小区添加失败，核查结果如下：

图16. 4、5G侧RLC PDCP参数配置差异

在LTE中PDCP SN size默认设置为12bits，而NR侧PDCP SN size默认设置为18bits，由于当前终端不支持?PDCP SN序列号的重配置，所以当NR的PDCP SN size与LTE不一致时，将导致新增NR载波后，基站向CPE重配PDCP的?SN序列，导致终端回复重配失败。

最终解决方案为在4G侧新增PDCP参数组指定给5G小区使用，由于5G核心网设置的QCI默认承载对应的RLC PDCP参数组ID为6，所以修改对应RLC参数组的NSA DC RLC PDCP参数为18bit。参数修改后接入5G正常，添加NR小区成功后NRRAB正常建立。

图17. 4G侧PDCP参数调整后NR正常接入

经验与建议：4G侧部分不常用的参数设置，在NSA架构下仍有调整的可能。

5.2 4、5G PLMN数据一致性

现场测试中占用覆盖良好的4G小区，电平值-77dbm左右，B1事件测量到NR小区，满足B1事件的门限，发现终端一直在进行B1事件上报，未生成NRScellAddAttempt事件，最终触发LTERABNormalRel事件，异常释放并重新进行Attach过程，未成功接入5G网络：

图18. NR附着失败

将终端放到未进行该操作的站点下进行接入及业务测试，均正常，所以排除终端及SIM卡问题导致的问题。由于是上报B1事件后，且测量到满足条件的NR小区，未进行尝试添加，怀疑为4G到5G相关参数的问题。对LTE侧的NSA DC能力开关、LTE到NR的X2自建立开关、主载波配置频点、SCG辅载波配置、外部小区定义、邻区关系等参数进行查询，核查结果均正常，排除锚点参数配置错误导致的无法接入。查询锚点基站运营商配置信息，是定义的PLMN为460 31的运营商标识的。查询X2链路建立是否正常，发现建立到5G基站的X2链路是正常状态，但是运营商索引标识为0，建立与5G正常的X2链路运营商索引标识应该为1。查询LTE侧X2配置，4G到5G的X2运营商标识为1。查询SCTP及用户面对端配置信息，LTE侧定义的对应NR基站的对端标识的PLMN为460 01，而该站点在测试完成后PLMN已经改造回460 31的配置。

图19. 5G侧PLMN设置

导致该问题的原因为混合POOL改造后将NR小区的PLMN配置为460 01后，终端发起测量后自建立的SCTP及用户面对端配置信息均已460 01进行自添加的，所以当站点回调后仍沿用的460 01建立的参数组。

图20. 4G侧PLMN设置

由于当前建立的SCTP及用户面对端配置信息均为在LTE侧开启自建立功能后自己添加的，将当前的建立的错误信息删除后，基站发起测量后自建立正确的信息即可或者删除后手动添加正确的信息。5G侧回调PLMN后，4G侧自建立的X2链路的冗余信息未删除，无法自建立数据更新后的链路数据，导致无法接入5G网络。删除现有X2链路后重新添加、并关联正确的PLMN后复测，从事件上看NRSCellRASuccess，UE发送Msg3成功消息，成功接入5G网络。

图21. X2重新配置后NR正常附着

经验与建议：面向5G初期实验以及部分政企业务保障需求，多PLMN的配置将在一定时间内存在，相关的参数设置无已有经验可循，需基于深入信令分析多方探索问题原因。

总结

在NSA架构5G商用的初期，大量的4、5G协同工作会对网络优化工作提出新的需求，5G网络覆盖范围的扩大、测试场景的丰富、业务的拓展也会不断带来新的挑战。因此，伴随5G网络发展的4、5G协同优化工作也将是一个持续迭代和深化的过程。

参考文献

[1] 3GPP TS25.331. Radio Resource Control (RRC); Protocol Specification. http://www.3gpp.org. 2009.12

[2] 3GPP TS25.215. Physical layer - Measurements (FDD). http://www.3gpp.org. 2005.9

[3] 3GPP TS25.133. Requirements for support of radio resource management (FDD). http://www.3gpp.org. 2009.3