5G优化案例揭秘5GNR小区峰值能力.docx

1、5G优化案例揭秘5G NR小区峰值能力揭秘5G NR小区峰值能力XXXX 年 XX 月揭秘 5G NR 小区峰值能力 XX【摘要】XX电信 5G 试点，越秀西湖花市业务演示包括无人机实时视频直播，16 路高清视频，猜拳机器人，民众 WIFI 体验。业务需要在花市档口定点（单小区），使用三 CPE 同时做下载和上传。实测发现单 CPE 可满足业务需求，3 CPE 同时做业务无法达到要求。分析发现由于单用户峰值参数配置后，DCI（Downlink Control Indicator）资源分配被抢占，无法时分调度导致。参数修正后 3 CPE 达到要求【关键字】5G，SA，速率，多用户【业务类别】无线

2、，参数一、 背景介绍1.15G 演示业务介绍XX迎春花市是广东省的地方传统民俗文化盛会，XX人民的一场嘉年华。一年一度的迎春花市繁花似锦、人海如潮，热闹非凡。迎春花市是中国独一无二的民俗景观。其不但呈现了古老的岭南地区人民群众的春节习俗，更与XX人的生活密切相关，迎春花市融合了XX人“讲意头”的传统，从而形成了自己独特的花卉语言。XX电信、XX越秀区政府和华为公司合作，于 2019 年越秀西湖花市进行 5G 试点工作，展示 5G 经典应用，同时邀请民众进行 5G 体验。现场业务演示包括无人机实时视频直播，16 路高清视频，猜拳机器人，民众 WIFI 体验，如图 1-1 所示。图 1-1 越秀西

3、湖花市现场图1.1.1保障业务对网络要求高无人机直播视频稳定可靠，业务需求上下行平均速率均为 12Mbps，平均时延小于 30ms，直播画面稳定无卡顿无花屏；猜拳机器人业务上下行速率大于 10Mbps 即可满足需求；网络E2E 不高于 100ms，时延越低效果越好；16 路高清视频点播稳定可靠，业务需求下行速率600Mbps，E2E 平均时延小于 30ms，视频画面稳定清晰无卡顿，如图表 1-1 所示。演示业务上行吞吐率下行吞吐率E2E 时延无人机视频直播12Mbps12Mbps30ms猜拳机器人10Mbps10Mbps100ms16 路高清视频/500Mbps30ms表 1-1 保障业务需求

4、表1.1.2单小区演示业务多主要风险来自于在演示现场所有业务终端都聚集在一个站点小区内，而目前终端在基站的策略是处于竞争机制，倘若有某个终端占用资源过多会挤压其他终端的资源，进而影响其他业务的演示。故多终端资源的均衡成为了此次业务的大挑战。1.2双备份保障 5G 网络覆盖为保障花市四项演示业务，开通市教育局（主用），南方剧院（备用 1），百汇广场（备用 2）三个 5G 站点，如表 1-2 所示。gNodeB ID基站名称开通情况覆盖情况887316市教育局4花市档口（主用）887315南方剧院2花市档口（备用）887317百汇广场3花市档口（备用）表 1-2 保障站点信息表站点分布图如图 1-

5、2 所示：图 1-2 站点分布图二、 问题发现及分析2.1问题现象2.1.1多终端并发速率远小于小区峰值能力为满足相关业务，设计使用 3 个 CPE 在单小区内同时进行上传和下载业务，实际测试发现使用一个 CPE 进行测试时，下行峰值可达到 700Mbps 左右，但 3 CPE 同时测试，下行速率每个 CPE 只有 200Mbps 左右（如图 2-1 所示），无法满足业务演示需求，并且远小于小区下行速率能力。图 2-1 3 CPE 速率测试图2.1.2终端平均调度数偏少从测试 log 中看到单个 CPE 的调度次数只有 600 次（如图 2-2 所示）。查询配置文件， 小区配对开关关闭，CPE

6、 2R/272RB 特性关闭，其 PDCCH 占用频域范围(OccupiedRbNum)为24RB。图 2-2 CPE 调度次数分析图2.25G 网络问题分析2.2.1终端调度次数分析 5G 技术中时域和频域都是重要的调度资源。在计算调度次数和时间需要明确以下概念： RE: Resource Element，物理层资源的最小粒度，时域上是 1 个 OFDM 符号；频域上是一个子载波。RB: Resource Block,数据信道资源分配频域基本调度单位，频域上是 12 个连续子载波。RBG: RB Group,数据信道资源分配基本调度单位，用于资源分配 type0，频域上2,4,8,16个 R

7、B。REG: RE Group，控制信道资源分配基本组成单位，时域上是 1 个 OFDM 符号，频域上是12 个子载波（1PRB）；在频域上，1CCE=6REG=6PRB；其中 CCE 的集合等级有;1,2,4,8,16。R15 协议引入了灵活的 Numerology，其支持的子载波间隔有 15khz、30khz、60khz、120khz、240khz 等，同时 NR 的 slot 也具有灵活性，满足时延场景、移动场景、覆盖场景的需求。PDCCH（物理下行控制信道）和 PDSCH（物理下行共享信道）在每个 slot 的对应关系图 2-3 如下。图 2-3 PDCCH 和 PDSCH 关系图PD

8、CCH 占据 1 个 slot 的前几个 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）符号，最多为 2 个符号，频域上支撑最大配置到全带宽，主要发送上下行调度信息、SF（ISlot FormatIndicator）和功控命令等。而 CCE（Control-channel element）是 PDCCH 传输的最小资源单位， 其聚合级别有 1,2,4,8,16。PDSCH 则在 1 个 slot 的其他 OFDM 符号内进行调度。为满足多业务场景下的不同需求（eMBB，URLLC， mMTC），3GPP 定义了不同上下行时隙配比和相对应的时隙结

9、构。5G 定义四种时隙（slot）结构；1.Type1:全下行 slot，即所有的符号都是下行；2.Tpye2: 全上行 slot，即所有的符号都是上行；3.Type3:全灵活 slot，即所有符号都是灵活配置；4.Type4:至少包含一个下行和/或一个上行，剩余的可以灵活配置。在实际应用中，以华为 5G 小区为例，上下行时隙配比常见的有 4:1 和 8:2；其上下行时隙配比图如图 2-4 所示。图 2-4 时隙配比举例x 为时隙配比周期，X1 为全下行时隙数，X2 为灵活时隙里下行符号数，Y1 为全上行时隙数，Y2 为灵活时隙里上行符号数。由于CPE 的聚合级别为2，5G 的NR 基站子载波

10、设置为30kh（z 其slot 的时间长度为0.5ms），上下行时隙配比为 1:4，并且 PDCCH 中占用频域范围为 24RB。理论上，每个 slot 能调度成功2 个CPE 终端；3 个CPE 接入时，理论上每个用户调度次数应该在1000 次左右（ 2*1200+400）/3），当前测试 CPE 终端调度次数偏少（图 2-2）。2.2.2NR PDCCH 资源调度信令分析大多数时刻基站都只能在一个 TTI 里调度一个用户，不能频分调度两个 cpe, 有大量调度失败的错误码：0xc0331，代表 DCI 资源分配失败。某些特定 slot 号（6/16）能调度成功 2 个下行用户，其他情况下只

11、能调度成功 1 下行用户。因此疑点在于为什么小区可用ulTtiTotalRbNum 足够的情况下，调度的 ulAllocRbNum 却不用满，如图 2-5 所示。需要排查DL DCI 是否分配成功。图 2-5 PDCCH 资源调度信令分析图2.2.3NR PDCCH DCI 分配信令分析（1）当前的每个 CPE 的聚合级别为 2，理论上 3 个 cpe 是能成功分配 CCE 资源的（2）大多数情况下(上下行 slot)同一个 TTI 内只有一个用户的 PDCCH 资源分配成功，纯下行 slo（t 6/16）可以有 2 两个用户的 PDCCH 资源分配成功。分配失败用户的错误码为 787249，

12、787242，如图 2-6 所示。（3）图 2-6 中 DCI 分配结果和图 2-5 中资源调度结果是一致的，纯下行 slot（6/16）能调度成功 2 个下行用户，上下行 slot 只能调度成功 1 下行用户图 2-6 PDCCH DCI 分配信令分析图进一步排查配置发现 pdcch ratematching 开关打开了，如图 2-7 所示：图 2-7 PDCCH Ratemating 开关设置图同时配置的 PDCCH 占用频域范围(OccupiedRbNum)为 24RB（4cce），上下行配比 50%。因此在当前聚合级别为 2 的情况下，纯下行 slot 能调度成功 2 个下行用户，上下

13、行 slot 只能调度成功 1 下行用户。三、 优化措施3.1 根因定位3.1.1 PDCCH Ratematching 功能开关开启PDCCH Ratematch 功 能 建 议 仅 在 单 用 户 峰 值 场 景 下 使 用 。 当 参 数NRDUCellPdsch.RateMatchSwitch 下开关“PDCCH_RATEMATCH_SW”设置为 1 时，PDCCHRatematch 功能生效。此 5G NR 基站核查时发现该开关已开启。3.2.1PDCCH 可用调度资源 CCE 受限PDCCH Ratematch 功能支持 PDSCH 和 PDCCH 资源映射到相同 OFDM 符号上

14、，该符号上PDCCH 占用频域资源范围可以通过参数 NRDUCellPdcch.OccupiedRbNum 进行配置（其资源调度单位为 CCE，1CCE=6REG=6PRB。）。当 PDCCH Ratematching 开关打开时，PDSCH 可用 RE 增加，单用户下行吞吐率和小区容量增加；当开关关闭时，PDSCH 可用 RE 减少，单用户下行吞吐率和小区容量降低，如图 3-1 所示。当NRDUCellPdcch.OccupiedRbNum 配置的频域范围大于等于对应下行系统带宽NRDUCell.DlBandwidth 时，PDCCH 占用全带宽资源。当NRDUCellPdcch.Occup

15、iedRbNum 配置为 0 时，PDCCH 占用全带宽资源。当NRDUCellPdcch.OccupiedRbNum 配置大于 0 且小于系统带宽时，配置得越小，小区PDCCH 占用频域资源越少，PDSCH 可用资源越多，PDSCH 容量提升越多。图 3-1 PDCCH 和 PDSCH 资源调度分配图3.2 解决方案-关闭 PDCCH Ratematching 功能开关（1）关闭 pdcch ratematching 开关后，3 CPE 下行速率可达到 500Mbps，上行速率可达到 60Mbps，如图 3-2 所示。图 3-2 参数调整后 CPE 测试图四、 经验总结4.1成功经验多终端接入情况下，若需灌包测试上下行速率，可以通过关闭 pdcch ratematching 开关， 解决多终端下行灌包测试速率低于小区峰值能力的问题。同时，优化测试方法，选择合适点位，具备多径反射并且与基站之间没有阻挡的位置进行测试，如存在树木、建筑反射的位置， 在空旷的环境下不易协商到 RANK4，会出现速率较低的情况。4.2推广建议针对 5G 演示工作，应当识别不同的 5G 业务场景，根据相应的场景，采取参数配置策略，如：单用户峰值参数配置适用于特别业务演示场景，如果涉及多用户，应及时辨别每个参数的含义，修改相应参数满足演示需求。