劉光海，肖 天，許國平（.中國聯(lián)通網(wǎng)絡技術研究院，北京 00048；.中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信集團有限公司，北京 00033）

0 前言

2019年是5G元年，5G無線技術將促進網(wǎng)絡速率、容量、效率的提升，增加網(wǎng)絡的靈活性、智能化及開放程度。三大運營商紛紛加快5G網(wǎng)絡規(guī)劃和部署，加快網(wǎng)絡建設步伐。截至2020年2月，中國聯(lián)通5G網(wǎng)絡建設覆蓋所有直轄市、主要省會城市，以及京津冀、長三角、大灣區(qū)等區(qū)域的重點城市，2020 年將實現(xiàn)全國所有地（市）的5G 覆蓋，5G 網(wǎng)絡規(guī)模大幅增長；并且部署全球首批SA 網(wǎng)絡，提升5G 網(wǎng)絡對垂直行業(yè)應用及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的支撐能力。

5G 的發(fā)展帶來新場景、新業(yè)務和龐大的用戶群體。對運營商來說，保障用戶業(yè)務感知可以有效提升企業(yè)口碑及盈利增長?；谥袊?lián)通的規(guī)建維優(yōu)一體化原則，需要在基站入網(wǎng)交維前開展基站驗收工作，對于不滿足驗收要求的基站需要有針對性地進行工程優(yōu)化，防止基站“帶病入網(wǎng)”，嚴把網(wǎng)絡質(zhì)量第一關。

無論從網(wǎng)絡本身還是業(yè)務發(fā)展角度來看，5G 網(wǎng)絡驗收與工程優(yōu)化研究，對于打造一張高質(zhì)量、高效能的5G 網(wǎng)絡，保證用戶的業(yè)務感知都能起到指導性作用，也是必須深入思考及研究的課題。

1 5G無線網(wǎng)絡驗收及工程優(yōu)化工作流程

規(guī)劃是網(wǎng)絡的基礎，建設是網(wǎng)絡的骨干，維護是網(wǎng)絡的關鍵，優(yōu)化是網(wǎng)絡的抓手。5G無線網(wǎng)工程優(yōu)化包含規(guī)劃建設、單站優(yōu)化驗收、室內(nèi)分布系統(tǒng)優(yōu)化驗收、無線網(wǎng)絡優(yōu)化驗收、日常優(yōu)化運維等若干階段。交維前網(wǎng)絡驗收及工程優(yōu)化流程如圖1所示。

在初始規(guī)劃和基站勘察節(jié)點，需要對室外覆蓋單站、室內(nèi)分布系統(tǒng)進行基站信息核查預錄入，并進行工程驗收，在RF 優(yōu)化階段，需要對網(wǎng)絡進行工程優(yōu)化后進行網(wǎng)絡驗收，從網(wǎng)絡覆蓋、業(yè)務性能、設備能力等方面制定系統(tǒng)性的驗收方案，合理的驗收門限及可行的驗收方法，摸清網(wǎng)絡實際能力，對網(wǎng)絡驗收及工程優(yōu)化起到指導作用。

另一方面，需要從單站、分簇、分片、室內(nèi)覆蓋及網(wǎng)絡優(yōu)化等方面對設備分階段開展優(yōu)化工作，直至滿足終驗驗收指標要求為止。

2 5G 無線網(wǎng)驗收指標及工程優(yōu)化方案

5G 網(wǎng)絡驗收主要分為室外覆蓋單站驗收、室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)驗收及無線網(wǎng)絡驗收3 部分，其中室外覆蓋單站驗收及室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)驗收包含基礎信息收集與核驗、驗收指標查驗2項主要內(nèi)容。

在進行室外覆蓋單站及室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)工程驗收前，需收集與核驗站點對應的準確的工參信息，5G 基礎信息主要包含基站狀態(tài)（如站點是否存在硬件告警、傳輸告警、閉鎖等情況，License 是否完整，小區(qū)是否激活等）、基站基礎信息及小區(qū)基礎信息等3部分內(nèi)容。對室內(nèi)分布系統(tǒng)進行驗收時，還需額外核驗場景信息、樓宇及樓層等位置信息。

與4G 基站基礎信息不同，5G 基礎信息中除了對天線基礎天饋信息進行核查外，還需特別關注5G gNB ID、CU/DU是否合設、場景化波束配置等信息。

2.1 5G NSA無線網(wǎng)性能驗收指標研究

5G NSA 網(wǎng)絡工程驗收分為4 個階段：單站驗收、網(wǎng)絡初驗、試運行和終驗，主要包括工程實體的施工質(zhì)量、設備質(zhì)量、網(wǎng)絡質(zhì)量等方面的內(nèi)容。針對室外覆蓋單站、室內(nèi)分布系統(tǒng)及網(wǎng)絡分別制定驗收條目及驗收標準。

5G NSA網(wǎng)絡工程驗收主要包括無線覆蓋類指標、速率類指標、PING 時延類指標及功能驗收相關內(nèi)容，對于室內(nèi)分布系統(tǒng)及網(wǎng)絡驗收系統(tǒng)，需額外關注用戶的接入、移動、保持性指標?？紤]到各主流廠家無線網(wǎng)設備、商用終端及端網(wǎng)適配能力差異，需要對部分指標按照一定原則進行折算。

2.1.1 無線覆蓋類指標

5G 無線網(wǎng)絡覆蓋由上行鏈路和下行鏈路共同決定，需要達到上下行鏈路平衡。往往基站發(fā)射天線增益大和功放功率大，而終端由于體積受限，天線和功放不能做得很大，因此多數(shù)情況下上行覆蓋受限。在設置5G 網(wǎng)絡部署門限時，需考慮在邊緣區(qū)域時，網(wǎng)絡的覆蓋是否能保證用戶業(yè)務所需的最小上行速率。對于5G 2B 專網(wǎng)，可根據(jù)各垂直行業(yè)應用對網(wǎng)絡的實際需求，針對性制定建網(wǎng)策略及網(wǎng)絡覆蓋驗收指標。

在傳統(tǒng)LTE 網(wǎng)絡中，對于網(wǎng)絡覆蓋的測量主要基于CRS-RSRP 和SNR，CRS 是小區(qū)的下行參考信號用于小區(qū)信號測量和相位參考、下行信道估計及非beamforming 模式下的解調(diào)參考。而對于5G NR 網(wǎng)絡，不再使用CRS 做RSRP/SINR 測量，基于同步信號（SSRSRP/SS-SINR）或CSI-RS 信號（CSI-RSRP/CSISINR）對網(wǎng)絡覆蓋進行測量，其中SS-RSRP/SS-SINR在空閑態(tài)/連接態(tài)均可用，CSI-RSRP/CSI-SINR 僅連接態(tài)可用，且已商用的5G 芯片暫不支持上報CSI 信息，因此當前階段主要采用SS-RSRP/SS-SINR 進行覆蓋評估。中國聯(lián)通網(wǎng)絡室外覆蓋標準如表1所示。

圖1 交維前網(wǎng)絡驗收及工程優(yōu)化流程

表1 中國聯(lián)通網(wǎng)絡覆蓋標準

5G 的廣播/業(yè)務信道分離，規(guī)劃、網(wǎng)絡驗收時需要同時滿足接入與業(yè)務的相關指標要求。對于視頻業(yè)務，滿足720P 視頻連續(xù)播放所需最低上行速率為3 Mbit/s，滿足1080P視頻連續(xù)播放所需最低上行速率為5 Mbit/s，滿足4K 視頻連續(xù)播放所需最低上行速率為10 Mbit/s。

為保證上行視頻業(yè)務質(zhì)量，對于室外場景可按照上行邊緣速率≥5 Mbit/s、覆蓋率≥90%（邊緣概率≥75%）進行網(wǎng)絡驗收；密集市區(qū)較普通市區(qū)建筑物穿透損耗更高，室外信號覆蓋室內(nèi)難度更大，可以考慮對建設區(qū)域分檔，區(qū)分密集市區(qū)和普通市區(qū)分別進行驗收；對于數(shù)字化室分覆蓋場景，一般按照步行遍歷的方式進行驗收，無需考慮墻體穿損，且較室外干擾更小，按照上行邊緣速率≥5 Mbit/s、RSRP≥-110 dBm 的區(qū)域概率≥95%（邊緣概率≥90%）進行驗收。

視頻業(yè)務最低上行速率滿足度如表2所示。滿足不同業(yè)務感知的上行速率及覆蓋要求如表3所示。

基于A 廠家室內(nèi)場景遍歷測試結果（15 000+測試樣本點，3.5 GHz 64TR 設備，100 MHz 帶寬，200 W 功率，水平7波束配置，底噪抬升1 dB）：滿足上行5 Mbit/s 邊緣概率≥75%（區(qū)域概率≥90%）所需最小RSRP 為-120 dBm；滿足上行5 Mbit/s 的邊緣概率≥80%（區(qū)域≥92%）所需最小RSRP 為-118 dBm；滿足所有采樣點上行10 Mbit/s 的概率≥90%（區(qū)域≥95%）所需最小RSRP為-112 dBm，如圖2所示。

表2 視頻業(yè)務最低上行速率滿足度

表3 滿足不同業(yè)務感知的上行速率及覆蓋要求

圖2 3.5 GHz 64TR SS-RSRP 與上行速率（基于室內(nèi)測試數(shù)據(jù)）

規(guī)劃目標考慮室內(nèi)+室外場景，而驗收工作通常為室外車內(nèi)測試，在進行網(wǎng)絡驗收時，可基于規(guī)劃目標，在滿足業(yè)務需求的前提下適當提高覆蓋標準。對于3.5 GHz 64TR 設備組網(wǎng)，考慮用戶增加導致的上行底噪抬升4 dB，密集市區(qū)及普通市區(qū)18 dB/16 dB 的穿透損耗及室外車內(nèi)驗收測試的8 dB 車體損耗補償，建議密集市區(qū)按照“RSRP≥-105 dBm & SINR≥-3 dB 的采樣點百分比92%”進行驗收，普通市區(qū)網(wǎng)絡可按照“RSRP≥-105 dBm & SINR≥-3 dB 的采樣點百分比90%”進行驗收。數(shù)字化室分覆蓋場景一般按照步行遍歷的方式驗收，無需考慮墻體穿損，建議按照“RSRP≥-110 dBm & SINR≥3 dB 的采樣點百分比95%”。5G規(guī)劃及驗收門限折算如表4所示。

2.1.2 速率類指標

速率類指標主要考量用戶在做滿buffer下載/上傳業(yè)務時的速率表現(xiàn)，區(qū)分為單用戶平均速率及單用戶/單小區(qū)峰值速率兩大類。其中峰值速率用于衡量基站的最大能力及其與5G終端的適配程度，平均速率用于衡量基站的覆蓋水平及該基站下用戶的實際業(yè)務感知。速率類指標如表5所示。

表4 5G規(guī)劃及驗收門限折算

2.1.2.1 峰值速率驗收標準

基于2T4R Power Class 3 終端進行上下行速率理論計算，基站最大能力下行4 流，上行2 流，基站幀結構配置為2.5 ms 雙周期（特殊子幀配比10∶2∶2），計算可知下行峰值速率為1 514 Mbit/s，上行峰值速率為281 Mbit/s（2T 終端）/167 Mbit/s（1T NSA 終端）。3.5 GHz NR 基站單用戶上下行速率峰值速率計算如圖3所示。

由于目前商用的NSA 商用終端能力不一致，考慮到部分NSA 終端不支持天線選擇功能，若采用基于SRS 的波束賦形，效果欠佳，下行達到4 流的概率極低，絕大部分場景是3 流，因此，可按照理論峰值速率的60%～70%進行驗收；對于上行，商用的NSA 終端僅有1T 用于NR 側連接，且部分主設備廠家暫不支持上行256QAM 調(diào)制方式，可分別按照理論峰值的60%～70%進行驗收。

表5 速率類指標

對于傳輸帶寬受限情況，參照可用帶寬情況，通過設置無線側帶寬或PRB 數(shù)量的方式進行替代測試，指標要求基于比例進行折算。

2.1.2.2 平均速率驗收標準

圖3 3.5 GHz NR基站單用戶上下行速率峰值速率計算

現(xiàn)網(wǎng)各廠家平均速率差異較大，主要表現(xiàn)在設備功能與端網(wǎng)適配方面。各廠家外場測試中較優(yōu)的結果為下行平均速率600+Mbit/s，按照75%進行折算，約為450 Mbit/s。

根據(jù)廠商理論分析結果：5G 速率約是4G 的7.5倍，4G 拉網(wǎng)平均水平為55～60 Mbit/s，推算5G 拉網(wǎng)平均速率應不低于450 Mbit/s。

對于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，需要區(qū)分天線的類別（如四通道、雙通道等）。

2.1.3 PING時延類指標

該指標主要考量用戶在基站下分別做Ping 測試時的時延及成功率，如表6所示。

表6 Ping時延類指標

最大傳輸單元（MTU）是指一種通信協(xié)議的某一層上面所能通過的最大數(shù)據(jù)包大小（以字節(jié)為單位）。MTU表示的長度包含IP包頭的長度，如果IP層以上的TCP 層發(fā)送的數(shù)據(jù)報文的長度超過了MTU，則在發(fā)送者的TCP 層將對數(shù)據(jù)報文進行分片，在接收者的IP 層對接收到的分片進行重組。

考慮到以太網(wǎng)默認MTU 設置為1 500 B（加包頭），因此1 500 B 的Ping 包在核心網(wǎng)會做分片處理。32 B 和1 500 B 分別用來衡量不分片和分片情況下的端到端時延。在基站驗收時需要同時測量Ping 32 B及Ping 1 500 B的時延及成功率。

經(jīng)過分片處理后Ping 時延會增加7～8 ms，因此設置Ping 32 B 的時延為15 ms，Ping 1 500 B 的時延為25 ms。

考慮到Ping 的回環(huán)時延與網(wǎng)絡部署及建網(wǎng)方式密切相關，在進行驗收測試時，需扣除傳輸鏈路和核心網(wǎng)側的時間差；對于仍不滿足驗收要求的小區(qū)，需進行相關問題定位與優(yōu)化核查。

2.1.4 接入、移動、保持類指標

接入、移動、保持性能很大程度上影響用戶的體驗與速率感知，相關指標如表7所示。

表7 接入、移動、保持類指標

圖4 UE在NSA網(wǎng)絡中的接入流程

對于NSA 網(wǎng)絡，需要考慮4G 錨點與5G 輔小區(qū)的連接建立成功率及掉線率。圖4 為NSA 雙連接下UE在4G錨點及5G輔小區(qū)下發(fā)起接入的完整流程。終端在S1 上下文建立完成后eNodeB 下發(fā)B1 測量或盲配置觸發(fā)SCG 添加過程中，QCI=5 的專載建立過程與SCG 添加過程存在沖突并導致SCG 添加不成功的情況，部分廠家可能通過配置較大的B1 觸發(fā)時長（TTT）來保證SCG 添加成功，因此，在設置接入時延時，可僅考慮終端收到包含添加目標NR 小區(qū)信息的RRC Con?nection Reconfiguration 消息至終端成功接收5G Msg2消息并發(fā)送RRC Connection Reconfiguration Complete消息的過程，即NR側的輔節(jié)點建立成功時延。

對于NSA 網(wǎng)絡的移動性，NSA 雙連接下切換場景較4G 網(wǎng)絡更為復雜（如圖5所示），切換流程各主設備的實現(xiàn)方式不一致，部分廠家暫不支持帶SN 切換，即無論在4G 錨點切換或5G 輔節(jié)點變更時，5G 輔節(jié)點均需要先釋放后添加，NR 切換時延較“帶腿切換”方式更長。

設置切換時延時，區(qū)分控制面時延和用戶面時延分別進行驗收測試。

2.2 5G網(wǎng)絡優(yōu)化方法研究

隨著中國聯(lián)通5G 試點商用及規(guī)模商用部署，5G網(wǎng)絡驗收工作也陸續(xù)展開。在網(wǎng)絡驗收前，需要對單站、室分、簇及區(qū)域分別進行網(wǎng)絡優(yōu)化，以滿足驗收門限要求。5G網(wǎng)絡工程優(yōu)化流程如圖6所示。

與4G 網(wǎng)絡不同，5G 技術在帶來強大連接能力和高速數(shù)據(jù)業(yè)務能力的同時，也給網(wǎng)絡優(yōu)化工作帶來巨大挑戰(zhàn)。5G 網(wǎng)絡工作在C 波段或微波頻段，傳播特性較4G 更為復雜，尤其是Massive MIMO 技術的深度應用，廣播波束、業(yè)務波束均可進行賦形，由此帶動優(yōu)化工作向3D 波束賦形、立體覆蓋和立體優(yōu)化轉變，這將極大地增加優(yōu)化工作量和優(yōu)化難度。另外，5G網(wǎng)絡部署初期采用NSA 網(wǎng)絡架構，與4G 網(wǎng)絡緊耦合，需要進行4G/5G 的協(xié)同優(yōu)化；此外還有網(wǎng)絡切片技術、MEC技術引入，后續(xù)還需兼顧向SA 架構升級以及mMTC、uRLLC 技術引入，這些新技術、新業(yè)務都需要新的優(yōu)化方法。

圖5 NSA網(wǎng)絡下NR小區(qū)切換流程

圖6 5G網(wǎng)絡工程優(yōu)化流程

工程優(yōu)化階段須通過覆蓋問題優(yōu)化、干擾問題優(yōu)化、Massive MIMO 優(yōu)化、PCI沖突優(yōu)化、接入性優(yōu)化、移動性問題優(yōu)化、保持性優(yōu)化、吞吐率優(yōu)化、語音業(yè)務及并發(fā)業(yè)務優(yōu)化、4G/5G 協(xié)同優(yōu)化等專題對網(wǎng)絡質(zhì)量進行提升，滿足驗收需求。

3 結束語

本文基于5G NSA 無線網(wǎng)性能驗收及工程優(yōu)化工作開展深入研究，詳細闡述了室外單站、室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)及網(wǎng)絡的驗收指標及依據(jù)，制定了無線覆蓋類指標、速率類指標、Ping 時延類指標及接入/移動/保持類指標，全面合理地把控工程驗收環(huán)節(jié)。隨后，從網(wǎng)絡優(yōu)化的角度，對5G 網(wǎng)絡驗收過程中未達到規(guī)劃、驗收門限要求的區(qū)域或基站，提出優(yōu)化思路，保證驗收工作的開展。本文提出的無線網(wǎng)性能驗收指標與工程優(yōu)化思路和方法，對于打造一張高質(zhì)量、高效能、用戶感知良好的5G 網(wǎng)絡起到了良好的指導意義與參考價值。