5G无线技术基础自学系列 | 5G网络速率问题分析

Posted 2022-12-26 COCOgsta

素材来源：《5G无线网络规划与优化》

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前面介绍了接入性和移动性两类问题的处理流程，下面将介绍5G低速率问题的处理思路。低速率问题不同于以上两类问题，接入和切换本质上都属于信令面的问题，而业务速率低属于用户面的问题。因此，传统的指标监控、信令跟踪等数据在分析速率问题时作用很有限。在分析低速率问题时，需要使用前台测试结合数据包抓包等多种手段综合进行分析。

低速率问题的判断方法：一般情况下， 可以通过FTP下载或者服务器TCP灌包测试， 即通过终端的测试软件测试峰值速率。如果测试的速率与理论峰值速率差距过大，则认为当前的网络存在低速率的问题，需要进行优化处理。

14.4.1 5G端到端数据传输架构及整体处理思路

用户在使用业务时，中间会经历多个设备的处理，包括基站设备、传输设备、核心网设备，最终到达应用服务器，如图14-17所示。

由于数据传输路径的复杂性，每个网元的问题都可能会导致低速率，所以问题的隔离是处理端到端数据传输问题的最重要的一步，也就是说，如果存在低速率的问题，就需要确认该问题是终端问题、无线网络问题、传输网络问题还是核心网问题。首先，需要分析每个节点导致低速率问题的原因。

(1) 终端侧：终端侧造成低速率问题的主要原因包括终端能力版本低、TCP参数设置出错及终端本身的硬件有问题。隔离终端问题的方法比较简单，可以通过多终端的对比测试隔离终端问题。

(2)无线空中接口：无线空中接口是造成低速率的主要因素之一，可能的原因包括空中接口质量差和负载高，具体是哪个原因需要根据详细的测试数据细分。

(3)基站设备：如果基站设备本身存在相应的告警，则可能会对业务速率产生影响，所以在处理问题时，需要先排除设备本身的问题。

(4)传输网络：包含传输丢包、乱序等问题，需要抓包分析。

(5)核心网：常见的原因是开户参数不当。

(6) 应用服务器：服务器性能差， TCP参数设置不合理。

从以上描述可以看出，端到端的用户面涉及了很多网元，因此，在分析速率问题时，首先要做的是问题的隔离。建议先隔离空中接口的质量问题，隔离的方法依赖于基站的空中接口灌包功能。空中接口灌包是指基站模拟虚拟的数据包向特定终端发送下行数据，然后通过终端速率的测试判断空中接口是否存在问题。如果通过灌包基本可以达到峰值速率，那么基本上可以排除空中接口问题；反之，如果空中接口灌包的速率很低，则表明空中接口一定存在问题。隔离完空中接口问题后，再通过多点抓包的方式进行问题的定位。

14.4.2 5G低速率空中接口问题分析

在灌包测试时， 为了实现峰值速率， 需要保证RANK、MCS、调度次数、误码率等指标都处于最优的状态。这些条件分为两个维度：空中接口信道质量和调度资源。

空中接口信道质量是影响速率最明显的因素， 可以通过RSRP、SINR、MCS、IBLER、RANK等指标来衡量。这些指标对速率的影响如图14-18所示。

空中接口质量差的主要原因就是RF问题，包括弱覆盖、越区覆盖、干扰等问题，这些问题的处理在前面的章节中已经介绍过，本章不再赘述。除此之外，部分设备参数设置也会影响RF的性能，由于不同厂家设备存在差异，因此参数的优化并没有统一的标准，需要参考每个厂商的产品规范，这里不做详细介绍。

在排除了空中接口质量问题后，接下来需要判断是不是资源类问题导致的低速率，即小区信道资源不足。可以通过路测软件观测当前的调度次数， 例如， 在上下行时隙配比为4:1， 小区带宽为100MHz，子载波带宽为30kHz的情况下， 每秒的下行最大调度次数应该可以达到1600次， RB数可以达到273个，如图14-19所示。

如果出现调度次数或RB资源不足等问题， 则应该重点检查当前小区的负载指标， 包括用户数、PRB 利用率、CCE利用率等。如果当前小区负载过高， 则应该先考虑通过负载转移手段进行负载均衡或者通过扩容的方式解决容量瓶颈。

14.4.3 其他问题排查

在隔离了空中接口问题后，还需要进行后续的问题隔离，隔离的主要手段是多点抓包。其基本思路是在业务测试时，在多个网元上进行联合抓包，根据抓包结果进行比较，找到相应的丢包点对应的网元。常见的抓包点包括基站入口、IPRAN设备、网关等， 用来隔离传输或者核心网的丢包问题。常用的抓包及分析工具是Wireshark， 数据包分析过程对人员的技能要求很高， 需要对TCP/IP有深入的了解。

在判断出丢包的网元后，需要进一步分析丢包的原因。网络场景的丢包原因包括以下几点，需要依次进行分析。

(1)设备拥塞：拥塞是指入口的流量超过了设备的转发能力，导致调度队列发生拥塞，最终导致丢包。此类问题也是容量类的问题，一般需要通过设备的负载均衡机制或者扩容来解决。

(2) TCP参数不合理：主要针对应用服务器和终端侧的设置问题。TCP速率取决于发送端的发送窗口和接收端的接收窗口的大小。下载时，需要保证服务器发送窗口和客户端接收窗口足够大；上传时，需要保证客户端发送窗口和服务器的接收窗口足够大。TCP窗口的大小也可以通过Wireshark工具获取。

(3) MTU设置不合理：MTU是指最大发送单元。如果该参数设置得过小， 那么当入口数据包大小超过MTU时， 传输设备需要对数据包进行分片处理， 分片过多会带来调度时延的增加或者乱序等问题， 最终影响实际的下载速率。因此， 建议全网设备的MTU采用统一的配置值， 建议值为1500~1600Byte。