5G无线技术基础自学系列 | 5G网络切换问题分析

Posted 2022-12-26 COCOgsta

素材来源：《5G无线网络规划与优化》

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无线通信的最大特点在于其具有移动性，对于终端在不同小区间的移动，网络侧需要实时监测UE并在适当时刻通知UE执行切换，以保持其业务连续性。在切换的过程中，终端与网络侧相互配合完成切换信令交互，尽快恢复业务。在5G系统中，此切换过程是硬切换，业务在切换过程中是中断的，为了不影响用户业务，切换过程需要保证切换成功率、切换中断时延、切换吞吐率3个重要指标。其中，最重要的是切换成功率，如果切换出现失败，则将严重影响用户体验，切换中断时延和切换吞吐率也会不同程度地影响用户体验。

14.3.1 5G切换流程

由于SA组网和NSA组网存在差异， 因此对于5G切换的定义也存在差异。针对SA组网， 5G的切换就是在两个5G小区之间的移动性管理， 相对比较简单。在NSA组网场景下， 由于5G小区覆盖可能比4G 要差，因此当UE在不同小区之间移动的时候，可能会触发以下两个流程。

(1)UE在移动过程中4G小区发生切换。其流程就是4G的切换流程，在4G的切换命令中，会直接携带目标4G和5G的小区，也就是说，在4G的切换流程中，5G的切换流程也完成了，并没有专门的流程。因此，如果4G的切换流程出现问题，5G的连接性也会出现问题。所以，在优化5G的切换问题之前，首先要保证4G的切换性能正常。

(2) UE在移动过程中发生5G小区变更流程。小区变更是NSA组网场景下5G特有的一种切换流程，小区变更是指UE所在的4G小区没有发生变化，只是5G从一个小区切换到了另一个小区。小区变更就是NSA组网场景下的5G小区切换。

一般情况下，由于5G的小区覆盖比4G弱，所以当UE在小区之间移动的时候，一般会先触发5G小区变更流程，再触发4G小区切换流程，如图14-9所示。

针对LTE的切换问题， 可以参考LTE的优化内容， 本节重点介绍NSA组网下的小区变更流程问题分析。前面已经介绍过标准的NR小区变更流程。NR小区变更流程根据信令的差异分为基站内小区变更和基站间小区变更两种， 其主要的差异是eNodeB和gNodeB之间的消息名称不同， 除此之外， 其他的关键过程基本一致。

首先，回顾基站内小区变更流程，如图14-10所示。

(1) UE把测量报告发送给源eNodeB， 在Uu接口体现为Measure Report信令。源eNodeB收到量报告后，进行相关条件判断，如果决定切换，则网络侧将准备相关切换资源(此过程对UE侧不可见)。

(2) eNodeB将测量报告发送给gNodeB， 在X2接口体现为RRC Transfer信令源。gNodeB收到量报告后，进行相关条件判断，如果决定切换，则网络侧将准备相关切换资源(此过程对UE侧不可见)。

(3) gNodeB将切换相关资源发送给eNodeB， X2接口体现为SgNB Modification Required信令。

(4) 源eNodeB下发切换命令， 在Uu接口体现为RRC Connection Reconfiguration信令， 其中， 包括NR RRC配置消息(NR切换命令) 。

(5) UE接收到RRC重配置消息后完成重配置， 并向MeNB反馈RRC Connection Reconfiguration Complete消息， 包括NR RRC响应消息。若UE未能完成包含在RRC Connection Reconfiguration消息中的配置，则启动重配置失败流程。

(6) UE成功完成重配置后， MeNB向SgNB发送SgNB Modification Confirm消息。

(7) UE收到切换命令后， 中断与源gNodeB(小区) 的交互， 并尝试接入目标gNodeB(小区) ， 完成随机接入。

NR基站间的小区变更流程和上述流程大致相同。

14.3.2 5G小区变更参数

从图14-10中可以看出，小区变更流程需要通过终端上报的测量报告触发，而测量报告则是切换流程中最重要的一条消息。根据3GPP规范， 在移动性管理流程中， 终端会根据相应的事件触发测量报告的上报，通常称之为事件报告。UE通过事件的定义触发测量报告的上报，基站在收到报告后会触发相应的流程，其中包含小区变更流程。5G系统中定义的报告事件和4G网络类似，5G测量上报事件如表14-2所示。

上述5种事件中， 可以用于NSA 5G小区变更的事件是A3、A4和A5。其中， A3事件用于同频小区的变更，A4和A5事件用干异频小区的变更。由于当前的5G网络中主要的场景是同频变更，所以下面重点介绍A3事件的相关参数。A3事件包括触发事件和退出事件，相关公式如下。

A3触发事件：Mn+Ofn+Ocn-Hys>Ms+Ofs+Ocs+Off

A3退出事件：Mn+Ofn+Ocn+Hys<Ms+Ofs+Ocs+Off

在上面的公式中，Mn和Ms分别表示邻区和服务小区的测量结果，其他参数都是A3事件的相关参数，基站会通过测量配置消息下发。另外， 在触发和退出事件的公式中， 还包含了Time To Trigger参数， 这个参数表示触发和退出事件要在这个时间内一直满足，UE才会认为事件生效。A3事件的触发点如图14-11所示。

在实际的优化过程中，可以通过在基站侧调整以上参数调整切换或者小区变更的难易程度，具体应该优先调整哪个参数需要根据实际的场景去判断。

14.3.3 5G小区变更指标

和接入问题类似， 在分析5G小区变更类问题时， 可以先通过查看小区级的KPI指标来判断问题属于小区级还是特定用户级。针对5G小区变更，定义的指标是小区变更成功率。小区变更成功率指标和相关统计指标如表14-3和表14-4所示。

以上几个指标在信令流程中的统计点如图14-12和图14-1所示，点A对应变更尝试次数，点B对应变更成功次数。

注意

在定义指标的时候，可以同时统计源小区到所有邻区的统计指标以及源小区到特定小区的统计指标。通过这两类指标，可以判断是到所有邻区都有问题还是到特定邻区有问题，这对于优化时优先调整的参数有很大的影响。

14.3.4 5G小区变更问题分析

在分析5G移动性相关问题时，一般会有以下两类场景。场景1出现在网络商用之前，现网中用户很少， 相应的统计指标也很少， 因此KPI的意义不大， 此时可以采集路测数据， 通过信令分析判断是否有5G小 区变更失败的相关问题，并基于信令的维度进行问题处理。场景2出现在网络商用后，现网中已经有了比较多的用户， 此时一般基于KPI的统计去识别问题， 并进行相应的调整。

下面先介绍基于路测信令的问题处理过程。在移动性管理流程中，需要关注以下几条重要的信令，如果信令有异常，则需要根据异常信令进行分析。

(1)NR测量配置消息：一般在UE接入并添加NR辅小区后，或者NR辅小区切换后会下发测量控制。NR的测量控制信源结构与LTE类似， 分为测量对象、上报配置及测量ID配置。NR测量控制通过LTE空中接口的重配置消息带给UE， 基本机制与LTE相同。通过该消息可以获取到当前服务小区的A3事件参数的相关配置，如图14-14所示。

异常问题处理：如果出现该消息的缺失，则一般是功能参数配置错误导致的，可以重点核查相应参数，此类问题很少出现。

(2)测量报告消息：UE上报给基站的A3测量报告中会包含5G目标小区和5G服务小区的测量结果，如图14-15所示。通过此消息可以判断出5G小区变更可能的目标小区。

异常问题处理：如果在移动过程中UE一直不上报测量报告，则需要重点检查A3事件的相关参数，判断是否由于参数配置问题而导致测量报告上报困难，如果存在该问题，则修改相应的参数即可。

(3) 切换命令：当基站侧判决满足切换条件后会下发切换命令， 通过LTE空中接口发送给UE， 信令仍沿用LTE中的RRC重配置消息。

异常问题处理：如果在路测信令中没有看到该消息，则应该重点检查邻区配置是否正常。

(4) 切换完成命令：当UE在5G完成随机接入后， 会通过RRC重配置完成消息通知基站。

异常问题：现网中绝大部分的切换问题的场景是终端能够收到切换命令，但没有发出切换完成消息。如果出现该问题，则需要查看目标小区的RF性能质量，先确认是否由于目标小区的RF性能达不到要求而导致出现了问题。如果确认RF性能没有问题，则进一步分析本次切换失败的场景。切换失败的场景一般可以分为以下两类。

①切换过早：切换过早是指UE上报的测量报告过早，此时目标小区的信号质量还不能满足要求，UE切换时在目标小区切入失败。

②切换过晚：切换过晚是指UE上报测量报告太晚，此时服务小区已经变差，UE在源小区发生链路故障而导致切换流程失败。

那么通过信令场景如何区分是切换过早还是切换过晚呢？当5G小区变更失败后，5G的链路就中断了，在链路中断后， eNodeB会马上发起5G的小区添加流程， 可以通过查看当前添加小区的信息来判断。如果此时添加的小区是源5G小区，则表示当前仍然是源小区的信号质量最好，可以认为是切换过早；反之，如果此时添加的小区是非源小区，则可以认为是切换过晚。判断出切换过早或切换过晚后，就可以通过调整A3事件的Ocn参数来调整切换的时机， 具体的调整方法如下。

①如果是切换过早， 则需要降低目标小区的Ocn， 使A3事件上报得晚一点。

②如果是切换过晚， 则需要提升目标小区的Ocn， 使A3事件上报得早一点。

在网络商用后，可以直接通过网络指标判断是否存在切换类问题。同时，分析指标的时候可以同时查看源小区到所有邻区的切换指标以及每个邻区对的指标，用来判断是单邻区的问题还是所有邻区的问题。通过相关的网络指标只能确认是否存在问题，无法判断是切换过早还是切换过晚。因此，在确认存在切换类问题后，还需要通过现场测试采集信令，查看是否能够复现问题，再根据信令进行分析，分析方法和上面介绍的方法一样。

14.3.5 案例分析

案例描述：在路测过程中出现了一次NR的切换失败，相关信令和事件如图14-16所示。

分析过程：首先，通过事件列表可以看到本次失败的过程，即UE上报了NR侧的A3测量报告，但是一直没有触发NR的小区变更。其次， UE上报了LTE的A3事件， 触发了LTE侧的切换， 在LTE切换后，5G侧需要重新随机接入，在此过程中发生了失败。从信令过程来看，这属于NR侧的接入失败，但问题的本质是NR侧一直没有触发小区变更流程，最终导致当前NR小区信号质量太差，引起接入失败。

解决方案：查看NR A3事件中上报的小区， 查看当前NR小区的邻区配置， 发现邻区漏配， 补充邻区配置后问题得以解决。