韓斌杰，趙曉暉

(中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

5G作為近年來(lái)最具代表性的技術(shù)創(chuàng)新之一，在國(guó)際社會(huì)上受到極大關(guān)注，已經(jīng)成為衡量國(guó)家實(shí)力的重要標(biāo)志，加快5G商用步伐成為了社會(huì)各界人士的普遍共識(shí)[1]。由于目前5G網(wǎng)絡(luò)尚未實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋，隨著5G終端的爆發(fā)性增長(zhǎng)，在已有5G網(wǎng)絡(luò)的地方提高5G用戶駐留、保障5G用戶感知，充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)能力和效益，對(duì)于提升5G網(wǎng)絡(luò)口碑、助力5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展具有顯著作用[2-3]。賴麟[4]提出了一種基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的5G網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)優(yōu)化分析，為5G網(wǎng)絡(luò)智能優(yōu)化提供參考。劉湘梅、熊力等人[5]針對(duì)4G/5G協(xié)同優(yōu)化和互操作策略進(jìn)行了相關(guān)研究，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)踐總結(jié)。為了實(shí)現(xiàn)5G用戶占得上、駐留穩(wěn)和體驗(yàn)優(yōu)的目標(biāo)，本文以華為基站無(wú)線側(cè)私有CHR/MR數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，利用4G/5G MR和S1-MME單據(jù)關(guān)聯(lián)以及NSA網(wǎng)絡(luò)下5G業(yè)務(wù)發(fā)生時(shí)信令面承載在4G的特點(diǎn)，對(duì)5G用戶在4G和5G網(wǎng)絡(luò)下的駐留情況進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，基于柵格、小區(qū)及用戶計(jì)算駐留比指標(biāo)，構(gòu)建了一種基于MR的5G假啞無(wú)問(wèn)題識(shí)別、分析能力，支撐5G NSA場(chǎng)景下5G駐留比分析及洞察，有效識(shí)別5G網(wǎng)絡(luò)中的真假啞無(wú)問(wèn)題。

1 5G假啞無(wú)的定義

為了便于理解，首先對(duì)真假啞無(wú)5G問(wèn)題的概念及產(chǎn)生原因進(jìn)行闡述。

① 真5G：5G用戶駐留在5G，可以正常享受5G的服務(wù)，業(yè)務(wù)承載在5G網(wǎng)絡(luò)中。

② 假5G：5G用戶駐留在LTE錨點(diǎn)小區(qū)上，終端顯示5G網(wǎng)標(biāo)，業(yè)務(wù)實(shí)際承載在4G網(wǎng)絡(luò)。

③ 啞5G：5G用戶駐留在LTE非錨點(diǎn)小區(qū)上，終端顯示4G圖標(biāo)，業(yè)務(wù)實(shí)際承載在4G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上該位置可能已有5G覆蓋，但用戶未能駐留到5G網(wǎng)絡(luò)之中。

④ 無(wú)5G：5G用戶駐留在LTE非錨點(diǎn)小區(qū)上，用戶所在位置無(wú)5G網(wǎng)絡(luò)資源可用，業(yè)務(wù)實(shí)際承載在4G網(wǎng)絡(luò)上。真假啞無(wú)5G示意如圖1所示。

圖1 真假啞無(wú)5G示意Fig.1 5G camping problem diagram

假啞無(wú)5G駐留問(wèn)題的產(chǎn)生原因有多種，對(duì)于“假5G”問(wèn)題，協(xié)議定義：5G終端 Logo顯示分為4種配置方式和6種場(chǎng)景，具體由各運(yùn)營(yíng)商和終端廠商協(xié)商在終端側(cè)實(shí)現(xiàn)，如表1所示，4種配置各有利弊，實(shí)際商用網(wǎng)絡(luò)的設(shè)定方法以實(shí)際配置為準(zhǔn)[6-7]。除了終端顯示策略導(dǎo)致的“假5G”問(wèn)題，錨點(diǎn)和5G覆蓋不一致也是產(chǎn)生“假5G”問(wèn)題的重要因素。對(duì)于“啞5G”問(wèn)題，主要是由于4G/5G之間的建設(shè)進(jìn)度不匹配、錨點(diǎn)故障、參數(shù)和鄰區(qū)設(shè)置錯(cuò)誤等原因?qū)е?；?duì)于“無(wú)5G”問(wèn)題，比較容易理解，主要是由于5G用戶所在區(qū)域一定范圍內(nèi)沒(méi)有5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，用于幫助運(yùn)營(yíng)商識(shí)別5G用戶相對(duì)集中但5G站點(diǎn)未開通的區(qū)域。

表1 5G終端Logo顯示機(jī)制

根據(jù)協(xié)議定義,Config.D配置模式最寬松，只要5G終端駐留到支持NSA組網(wǎng)的LTE小區(qū)，終端就顯示5G Logo(只是顯示5G Logo，實(shí)際可能還是使用LTE網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致假5G問(wèn)題)；Config.A配置模式最苛刻，只有5G終端駐留到NR小區(qū)或者核心網(wǎng)時(shí)才能顯示5G Logo。目前5G終端主要使用Config.D模式[8-9]。

2 5G駐留關(guān)鍵技術(shù)

NSA組網(wǎng)下，5G用戶在做業(yè)務(wù)時(shí)會(huì)在4G和5G網(wǎng)絡(luò)下產(chǎn)生大量的單據(jù)，主要是eNodeB和gNodeB采集的無(wú)線接入網(wǎng)側(cè)信令面的歷史呼叫日志和測(cè)量報(bào)告[10]。本文利用NSA組網(wǎng)下5G業(yè)務(wù)發(fā)生時(shí)4G/5G雙連接的特點(diǎn)，在業(yè)務(wù)發(fā)生時(shí)，設(shè)定NR與LTE的MR上報(bào)頻次是相同的，假設(shè)LTE側(cè)業(yè)務(wù)周期性MR數(shù)量(LTE_MR)，NR側(cè)周期性MR的數(shù)量(NR_MR)，可以得出：5G駐留比= NR_MR×NR周期/( LTE_MR×LTE周期) = NR_MR/LTE_MR，即NR與LTE之間的MR的比值。本文構(gòu)建的基于MR的5G駐留比分析能力，用到的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

① 4G/5G MR定位和用戶IMSI關(guān)聯(lián)

MR定位本質(zhì)是確定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中UE在通話過(guò)程中上報(bào)MR時(shí)所處的具體地理位置[11]。NSA組網(wǎng)下5G用戶使用業(yè)務(wù)過(guò)程中會(huì)同時(shí)上報(bào)4G/5G MR和CHR數(shù)據(jù)，并且NR輔站的測(cè)量是全部在LTE側(cè)下發(fā)，LTE通過(guò)X2 RRC Transfer將測(cè)量上報(bào)信息傳遞給NR，如圖2所示。

圖2 4G/5G信令流程Fig.2 4G/5G signaling procedure

4G MR通過(guò)PRIVATE_SgNB_ADD事件中的各種ID與5G MR PUBLIC_INFORMATION進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以確定同一用戶在4G MR和5G MR的對(duì)應(yīng)關(guān)系。然后對(duì)同一用戶、同一次呼叫的4G/5G MR數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，利用4G MR成熟的定位技術(shù)，將4G MR定位結(jié)果反填到5G，從而得到5G定位結(jié)果。4G/5G MR拼接示意如圖3所示。

圖3 4G/5G MR拼接示意Fig.3 4G/5G MR combination

② 5G終端IMSI自學(xué)習(xí)機(jī)制

由于現(xiàn)有5G終端庫(kù)不能做到精準(zhǔn)識(shí)別5G終端用戶，為了減少由于5G終端庫(kù)信息不全或者錯(cuò)誤導(dǎo)致的5G駐留比統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤，本文提出了一種5G終端IMSI自學(xué)習(xí)的機(jī)制，如圖4所示。對(duì)于發(fā)生過(guò)5G業(yè)務(wù)的IMSI，將其置為5G用戶，并周期性更新和累積到5G用戶庫(kù)，實(shí)現(xiàn)5G終端用戶的精準(zhǔn)識(shí)別。對(duì)于5G用戶在5G、錨點(diǎn)和非錨點(diǎn)產(chǎn)生的MR及事件，進(jìn)行大數(shù)據(jù)積累，用于指導(dǎo)5G網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題分析。

圖4 5G終端IMSI自學(xué)習(xí)原理示意Fig.4 5G terminal IMSI self-learning principle

③ 問(wèn)題區(qū)域自動(dòng)識(shí)別和匯聚

傳統(tǒng)的評(píng)估手段只能關(guān)注到小區(qū)粒度，對(duì)于小區(qū)整體指標(biāo)正常但部分區(qū)域指標(biāo)異常的情況無(wú)法有效感知[12-13]。為了方便進(jìn)行區(qū)域性的問(wèn)題識(shí)別，本文建立了問(wèn)題區(qū)域自動(dòng)識(shí)別及匯聚的能力。將柵格中的“假、啞、無(wú)”認(rèn)定為問(wèn)題柵格，判斷某個(gè)問(wèn)題柵格是否與其他問(wèn)題柵格相鄰，而后將所有相鄰的問(wèn)題柵格合并計(jì)為一個(gè)問(wèn)題區(qū)域(其中的問(wèn)題柵格數(shù)需要超過(guò)某個(gè)閾值N)，如圖5所示。

圖5 問(wèn)題柵格判斷原理Fig.5 Problem grid determination principles

對(duì)于Polygon內(nèi)問(wèn)題區(qū)域識(shí)別，為確保問(wèn)題區(qū)域落在Polygon內(nèi)，取問(wèn)題區(qū)域與Polygon的交集計(jì)算，在理想情況下，識(shí)別效果如圖6所示，當(dāng)邊緣的柵格存在較多的鋸齒狀時(shí)，為了減少Polygon的頂點(diǎn)數(shù)，會(huì)進(jìn)行平滑處理。

圖6 問(wèn)題區(qū)域識(shí)別示意Fig.6 Problematic area identification

3 結(jié)果與分析

基于MR的5G駐留比分析(假啞無(wú))能力整體工作流程如圖7所示，5G駐留比分析專題4G/5G鄰區(qū)和同覆蓋區(qū)域分析如圖8所示。

為了評(píng)估問(wèn)題柵格閾值N設(shè)置大小與問(wèn)題識(shí)別準(zhǔn)確率的關(guān)系，本文從柵格數(shù)量與MR定位準(zhǔn)確率、問(wèn)題識(shí)別準(zhǔn)確率2個(gè)方面進(jìn)行分析。

由于5G的MR定位準(zhǔn)確率依賴于4G IMSI關(guān)聯(lián)回填結(jié)果，MR定位準(zhǔn)確率越高，則問(wèn)題識(shí)別準(zhǔn)確率越高。問(wèn)題柵格與MR定位準(zhǔn)確率的對(duì)比結(jié)果如圖9所示。由圖可以看出，問(wèn)題柵格越小，MR定位準(zhǔn)確率越低，基于實(shí)際結(jié)果，當(dāng)問(wèn)題柵格N=10時(shí)，MR定位準(zhǔn)確率最高。

圖7 5G駐留比分析應(yīng)用流程Fig.7 5G camping ratio analysis process

圖8 4G/5G鄰區(qū)和同覆蓋區(qū)域分析Fig.8 4G/5G neighboring cell and co-coverage area analysis

圖9 問(wèn)題柵格與MR定位準(zhǔn)確率的對(duì)比Fig.9 Comparison of positioning accuracy between problem grid and MR

選取4組參數(shù)進(jìn)行問(wèn)題柵格閾值與識(shí)別準(zhǔn)確率的對(duì)比分析，如圖10所示，問(wèn)題柵格步長(zhǎng)及初始值均設(shè)置為5。由圖10可以看出，N取值越小識(shí)別準(zhǔn)確率越高，但識(shí)別出的問(wèn)題區(qū)域也越多，對(duì)實(shí)際優(yōu)化帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。N取值越大識(shí)別出的問(wèn)題區(qū)域數(shù)量較少但準(zhǔn)確率相對(duì)也較低，綜合以上分析結(jié)果，問(wèn)題柵格閾值一般設(shè)置為N=10。

圖10 問(wèn)題柵格閾值與識(shí)別準(zhǔn)確率對(duì)比Fig.10 Comparison between the threshold and identification accuracy of problem grids

本文問(wèn)題區(qū)域識(shí)別具體參數(shù)設(shè)置如表2所示。

表2 問(wèn)題區(qū)域識(shí)別參數(shù)設(shè)置

5G駐留比分析(假啞無(wú))專題能力構(gòu)建完成后，進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，累計(jì)處理107個(gè)問(wèn)題，問(wèn)題識(shí)別準(zhǔn)確率84.35%，問(wèn)題區(qū)域駐留比提升15%左右?；?G駐留比分析專題能力，5G問(wèn)題處理效率相比人工方式提升30%左右(基于之前的問(wèn)題分析經(jīng)驗(yàn))，如圖11和圖12所示。

圖11 問(wèn)題識(shí)別準(zhǔn)確率對(duì)比Fig.11 Comparison of problem identification accuracy

圖12 問(wèn)題處理效率對(duì)比Fig.12 Comparison of problem identification efficiency

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著5G終端上市節(jié)奏的加快和5G用戶的快速增長(zhǎng)，確保5G用戶能夠穩(wěn)定駐留到5G網(wǎng)絡(luò)并享受5G網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量服務(wù)，對(duì)于提高用戶滿意度、支撐運(yùn)營(yíng)商市場(chǎng)發(fā)展均具有重要作用[14-15]。本文主要基于無(wú)線側(cè)MR實(shí)現(xiàn)了NSA網(wǎng)絡(luò)下5G假啞無(wú)駐留問(wèn)題的識(shí)別和輔助分析，后續(xù)在4G/5G協(xié)同分析和問(wèn)題定位上仍需進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)考慮未來(lái)SA組網(wǎng)的建設(shè)步伐，對(duì)于5G SA網(wǎng)絡(luò)下的用戶駐留和問(wèn)題分析要進(jìn)行提前規(guī)劃，以便更好地支撐5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提升，為用戶提供更加優(yōu)化的5G服務(wù)。