如何优化1GB精品路线?

　　新空口（NR）、网络切片和边缘计算是驱动第四次工业革命的三大关键性的5G技术。5G将会对大数据、人工智能、物联网、自动化、云计算、平台经济等领域产生重大影响。随着5G应用的不断涌现，5G网络从概念进入实际应用阶段。5G网络性能优化成为技术前沿研究课题。
　　
　　宁波电信响应浙江省数字经济“一号工程”要求，加快5G建设应用步伐，孵化5G商务应用，建设了首1GB精品路线，这也是整个宁波3家运营商的首条1GB精品路线。本文结合1GB精品路线优化原理和宁波精品路线试点实际优化情况，编写了精品路线优化指导书，用于指导1GB精品路线的优化。

　　1G精品路线优化原理
　　2.1.概述 ·
　　1GB精品路线优化最终优化目标是保证吞吐率和用户体验（如视频、AR、VR），基于吞吐率公式，吞吐率主要有如下因素影响。 下行吞吐率 = PDCCH DL Grant * PDSCH RE Number per Slot * Bits per RE * CodeRate * Layers *（1-BLER%）
　　PDCCH DL Grant：下行调度次数，单用户满调度次数为1600次；
　　PDSCH RE Number per Slot：每slot调度的RB数：100M单用户fullbuffer调度理论上为270个RB左右，刨除PBCH和其他信号的开销，每秒满调度的RB数为260个以上；
　　Code Rate：为MCS，最好MCS满阶的情况为27阶
　　Layers：调度用户的Rank，2T4R最大Rank 4流，4T8R最大Rank为8流；
　　BLER：初传的IBLER，一般控制初传的IBLER为10%，如果初传IBLER误码过高，会影响MCS下调；
　　路测满足1Gbps，需要达成如下条件： 1、满调度次数：调度次数接近1600次，调度RB数每秒260个以上； 2、MCS需要满足在20阶以上 3、Rank在4流以上 4、初传误码在10%以内 2.2.优化思路 ·
　　1GB 精品路线以 TUE 平均灌包速率达到 1gbps 为目标，以调度、 MCS 、 Rank 、误码为优化方向，以九大优化动作为优化手段。
　　
　　2.3.基础优化 ·
　　2.3.1 告警/license排查 通过MML指令：LST ALMAF来查询活动告警，保证在优化前消除已知告警信息，比如小区不可用告警，license不足告警，Xn接口故障告警，NG接口故障告警，SCTP链路告警，传输资源不可用告警等。 在进行精品线路优化前，需要确保license满足精品路线要求，可以通过MML指令：LST LICENSE来查询license文件信息。主要关注以下表格中license，保证能支持单小区下行8流，上行4流，功率最高200W，单用户多流和下行256QAM等。 2.3.2 通道矫正排查 为了使5G小区能够准确的发射和接收信号，必须保证AAU的各个射频通道的收发信机之间的一致性，这需要对每个射频通道发射和接收通道进行幅度、相位及时延进行补偿，即通道校正，来获得更高的增益。通道校正失败，会导致小区业务性能下降，例如单用户速率降低，多用户配对失败等问题。在进行精品路线优化前必须保证所有的小区通道矫正成功，矫正命令如下： 通道校正： MML： STRNRLOCELLCHNCALIB 18B MML： STRNRDUCELLCHNCALIB 19A 查询校正结果： MML： DSPNRLOCELLCHNCALIB 18B MML： DSPNRDUCELLCHNCALIB 19A
　　
　　2.3.3 参数排查 在开站后需要进行参数刷新，保证在精品路线优化前所有的参数都已经按照精品路线的基线值进行设置。
　　2.3.4 定点测试 在完成以上三项基础排查后，进行精品路线优化前还需要对5G小区进行定点测试。定点测试的目的：一是检验基础核查的效果，二是及时发现非RAN侧的问题。否则基础问题遗留到拉网测试阶段会增加定位问题的难度。定点测试的要求是近点能上6流，峰值速率》1.7Gbps。
　　2.4.覆盖优化 ·
　　1Gbps精品线路在做覆盖优化前，需要做精准的站点方案规划和仿真，保证仿真的速率结果能够达到1GB的速率要求。以宁波电信1Gbps精品线路为例，仿真结果显示有89.92%以上采样点比例速率能高于1gbps，实际测试有71.4%以上的采样点比例高于1gbps。
　　
　　
　　宁波电信精品线路覆盖速率仿真和实测结果
　　速率主要和CSI RSRP相关，Gbps精品环线覆盖优化主要是针对SSB RSRP优化来改变UE分布，降低邻区干扰，来达到提升速率的目标：
　　1、保障SSB覆盖合理性，避免邻区SSB越区覆盖，减少NR乒乓切换。
　　2、减少邻区干扰，优化SSB SINR。
　　覆盖优化方法：主要是通过SSB Pattern和数字下倾的优化，来使用户获取更加合理的覆盖，减少邻区干扰。常用的方法方法有场景化波束调整、自定义波束调整、方位角调整、下倾角调整和功率调整。

                            1、场景化波束调整               
                                        5G支持广播波束的场景化调优，通过改变波束权值（Pattern）来改变水平波束宽度、垂直波束宽度，从而调整小区的覆盖范围。结合优化经验，总结出场景化波束调优的一些原则如下：               
               

•                        
  
•                                                                         通过窄波束减少非必要的波束，减少重叠覆盖区，避免乒乓以及后续加载的性能；                                
                         
  
•                                                                         若是对着笔直的路面覆盖，则场景化波束建议配置为水平面窄的波束，如场景7波束；                                
                         
  
•                                                                         若是覆盖十字路口，则场景化波束建议配置为水平面宽的波束，如场景1波束。                                
                         
  
•                                                                         RAN2.1新增广播波束加密特性，在部分场景下将广播波束个数增强到最大78个，在1%以下的开销提升波束交界处的覆盖。                                
                 
  
  

                                        2、自定义波束场景               
                                        5G实现自定义波束场景，支持客户面自定义一套覆盖场景NRDuCellTrpCustBeam，可以设置单个波束的倾角、方位角。RAN2.1必须配置所有波束的指向才能生效该自定义场景。支持单独定义每个波束的倾角、方位角、波宽（20A），组合成新的广播波束pattern。               
                                                       
                                        自定义波束使用前（左）后（右）对比               
                                        当前只支持64T AAU下自定义波束场景，可与mAOSAI智能运维配合。单个波束调整上下界如下所示：               
               

自定义波束	默认调整上下界
64T16H4V	方位角（Azimuth）	-47°~+47°
倾角（Tilt）	-3°~+15°

                                        3、方位角调整               
                                        5G的方位角方向和LTE一样，按照外包络3dB水平波宽中间指向定义。               
                                        拉网路测场景下，目标是街道覆盖最优，因此方位角调整的总体原则是瞄准街道覆盖，提升拉网信号质量。此外，还要遵循以下原则：               
                                        1、为了防止越区覆盖，密集城区应该避免天线主瓣正对较直的街道；               
                                        2、方位角调整需要上站，应尽量尝试其他优化手段，如果一定要调整方位角，则应该做到一次调对，最好能够边调边测；               
                                        4、下倾角调整               
                                        5G MM波束下倾角和LTE宽波束有很大不同，包含四种下倾角：机械下倾角、预置电下倾、可调电下倾和波束数字下倾。最终的下倾角是四种组合在一起的结果。               
                                        总结出下倾角调整的一些原则如下：               
                                        1、以PDSCH覆盖最优原则，PDSCH倾角最优原则；               
                                        2、控制信道与业务信道同覆盖原则，尽量保证控制信道倾角与业务信道倾角一致；               
                                        3、以波束最大增益方向覆盖小区边缘，垂直面有多层波束时，原则上以最大增益覆盖小区边缘；               
                                        若果分解出优化下倾的方法，看当前的业务性能，若业务性能好，则优化数字下倾，若业务性能不好，则优化机械下倾。               
                                        倾角调整优先级：先以CSI-RS RSRP最优，确定方位角和机械下倾角->以SSB RSRP最优，确定可调电下倾角。               
                                        5、小区功率调整               
                                        5G小区以AAU5216为例，最大发射功率200W。在配置文件中查询MaxTransmitPower当前小区的功率配置，请注意，该功率为每通道功率。               
                                        一般存在严重越区覆盖的小区需要调整最大发射功率，但是必须保证近端覆盖。一般功率调整在建网初期不作为主要的调整手段，主要是调整AAU下倾和方位角为主。               
                                        2.5.邻区优化  ·               

                                        在2s内存在两次及以上切换可以定义为频繁切换，如果频繁切换的小区切换关系存在小区A->B->A的场景，则称之为乒乓切换。5G切换引入20~30ms信令切换时延外，切换完成后3I信息不能立即上报，20~30ms内一直处于开环权。3I信息上报后，直接使用UE上报的RI，需要一段时间（小于1秒）进行Rank和MCS调整，导致短时间内速率低于切换前。该因素对于UDP类业务的影响在1秒之内，对这1秒内平均速率影响幅度参考值20%~40%。在乒乓或频繁切换场景，该因素对5G数传性能影响明显。因此，为了达成精品线路演示效果，可以通过优化邻区及切换关系，尽可能减少切换次数，保证速率平稳。               
                                        另外由于切换前后AAU到UE之间的多径条件发生变化，吞吐率可能有较大差异。因此可以通过调整切换带，让UE提早切换或延迟切换，以保证UE始终驻留在吞吐率更高的最优小区上，从而使精品线路的平均吞吐率达到目标。               
                                        常用邻区优化措施如下：               
               

序号	邻区优化措施
1	切换门限（A3）调整
2	小区对切换参数调整（CIO）
3	场景化波束调优
4	邻区关系调整（禁止切换、删除邻区关系等）
5	RF调整

                                        2.6.调度优化  ·               

                                        精品路线上的所有小区调度要求达到1590次以上，RB个数达到260/slot以上（100M带宽）。调度和RB不足会直接影响来水量，导致整体吞吐率恶化。调度不足的常见排查方式如下，其中来水不足，主要排查测试方法、测试终端、服务器方面的问题，空口调度异常和空口RB异常主要排查基站的问题。               
                                                       
                                                        
                                        2.7.Rank优化  ·               

                                        精品路线要达到1Gbps需要Rank到达4.5流以上。精品路线MCS一般在20左右，如果是3流峰值速率只有880mbps左右，如果是4流峰值速率则能达到1.2Gbps。前者是理论峰值速率，考虑到MCS、误码和调度的波动情况，1GB精品路线的Rank平均值要求达到4.5及以上。               
                                                       
                                        MCS20情况下TUE Rank3峰值速率               
                                                       
                                        MCS20情况下TUE Rank4峰值速率               
                                        Rank主要受物理环境的影响，影响Rank因素和优化方法如下：               
                                                       
                                                       
                                        2.8.MCS优化  ·               

                                        精品线路要求保证1gbps的目标MCS的均值要达到20以上。影响MCS主要因素如下：               
                                        1）CQI测量上报：影响初始的MCS选阶，和CSI RSRP相关；               
                                        2）空口误码：IBLER，在高误码场景IBLER过高不收敛，会导致MCS下降；               
                                        3）移动速度：移动速率比较高的场景，UE信道变化比较快，会影响权值精度，推荐Gbps拉网车速在30km/h以内；同时打开辅助导频开关。               
                                        MCS的优化排查方法如下：               
                                       

　　1G精品路线优化实践
　　3.1.概述 ·
　　宁波电信精品路线以宁波科学探索中心北门为起点，沿着宁穿路、河清北路、中山东路路、福庆北路到宁穿路口为终点，全长1.9公里左右。全程共涉及5个物理5G站点，共计9个小区。经过基础优化、覆盖优化、调度优化、Rank优化等多轮动作，精品路线的速率由950mbps左右最高优化至1.2gbps，优化效果显著。
　　
　　宁波精品路线地理图
　　
　　精品路线5G站点信息汇总
　　3.2.路线优化 ·
　　宁波精品路线经过基础优化后路线平均速率在900mbps左右，通过优化规定动作分解后共梳理出5大问题：
　　问题1：PCI16、17、285 Rank2 比例高。
　　问题2：PCI285和PCI17乒乓切换。
　　问题3： 所有小区的调度次数间歇性不足。
　　问题4：所有小区的Rank值整体偏低。
　　问题5：PCI16 RB调度概率性不足。
　　
　　3.2.1 问题1优化
　　问题1：PCI16、17、285 Rank2 比例高。
　　PCI16、17、285 Rank2 比例高，导致整体Rank值偏低，影响速率。
　　
　　进一步分析各流的信号发现从第3流开始信号的SINR下降明显，第3流信号和最优的信号SINR值差距接近25db，导致终端无法有效解调和利用第3流信号。
　　
　　该问题通过打开流间功控开关改善，该功能可以提升后几流的信号，缩小第1流与最后1流的信号差，提升高Rank下解调能力，从而提升速率。
　　
　　3.2.2 问题2优化
　　问题2：PCI285和PCI17乒乓切换。
　　在精品路线福庆北路后半段存在50米左右路程PCI285和PCI17乒乓切换。福清北路使用285小区旁瓣覆盖是因为PCI284和PCI295小区在未进行Rank优化的情况下，Rank值较低，速率低。
　　通过关闭PCI285小区、打开PCI295&PCI284小区和PCI17机械下降角9度改为12度3个动作解决乒乓切换问题。同时对284小区和295小区进行Rank 值优化（见问题5），改善问题路段的整体速率。
　　
　　
　　3.2.3 问题3优化
　　问题3： 所有小区的调度次数间歇性不足。
　　在精品路线的测试过程中发现所有的小区都会出现间歇性的调度次数低于1600次的情况。
　　
　　检查发现基站灌包中传输字节参数未按照推荐值设置（实际设置为1000字节），灌包命令中传输字节包大小推荐为1350字节。该参数设置超过1400会因为基站分片影响组包性能，而设置过小可能导致来水不足，影响调度。
　　优化前灌包指令：iperf -c xx.xx.xx.xx -u -b 800M -i 1 -l 1000 -p 5001 -t 99999 –P 3
　　优化后灌包指令：iperf -c xx.xx.xx.xx -u -b 800M -i 1 -l 1350 -p 5001 -t 99999 –P 3
　　修改灌包指令为推荐值后，小区调度次数可以稳定在1600。
　　
　　3.2.4 问题4优化
　　问题4：所有小区的Rank值整体偏低，路线的Rank平均值为4.2，未达到精品路线的Rank要求值4.5。
　　检查参数发现SRS参数存在优化空间，修改SRS为全带宽计算（原设置为窄带计算，每次15个RB，导致SRS权值更新不及时），便于快速计算权值，提高加权准确性。
　　以PCI 270为例，修改后Rank从4.75提升到5.47，小区平均速率从1.15Gbps提升到1.39Gbps。
　　
　　修改SRS全带宽计算后精品路线的Rank平均值由4.2，提升至4.86，速率由950mbps左右，提升至1.1gbps左右。
　　3.2.5 问题5优化
　　问题5：PCI16 RB调度概率性不足。
　　在精品路线的测试中，发现PCI16出现PDSCH RB Number/slot过低的情况。
　　
　　查看告警，发现有射频单元温度异常告警。单板温度过高时会出现功率限额，降低调度RB数。
　　
　　从现场勘查结果来看，AAU5613被放在美化罩中，尺寸约60cm*80cm*2.2m和材质（近似铁皮） 的金属材质。美化罩没有开窗导致没法散热，进而引起射频单元问题异常告警。建议解决方案共2个：1、通过打开美化罩的维护门进行散热做为临时解决方案。2、对美化罩进行标准化改造做为最终解决方案。
　　
　　PCI16美化罩勘察图
　　
　　5G AAU美化罩设计要求
　　
　　5G AAU美化罩设计示例图
　　3.3.优化后效果 ·
　　通过以上5个问题的优化，精品路线的速率得到明显提升，选取优化前后的2次典型测试进行指标对比，调度次数和Rank阶数有明显改善，调度次数由1573提升至1595，基本达到满调度。Rank流数由4.2提升至4.86，达到1GB精品路线4.5的要求值。MSC均值和RB数略有下降，MCS由19.5下降至19.23， 基本满足1GB精品路线20的要求值。RB数由264.9下降至262.56，基本达到精品路线的RB数调度要求。
　　
　　优化前精品路线各项关键指标值
　　
　　优化后精品路线各项关键指标值
　　精品路线优化完成后，为评估避免客观因素对精品路线产生的波动率的影响，现场进行了9次速率的测试，单次速率最高达到1207mbps，最低为1116mbps，平均达到1146mbps。
　　优化后常规测试精品路线各项关键指标统计值