700M网络业务承载提升研究.pdf

Vol.43No.2Jun.2023Shandong Communication Technology山东通信技术第43卷第2 期月2 0 2 3年6 月700M网络业务承载提升研究王国祥，于旭波，孟涛（中国移动山东公司德州分公司，山东德州2 530 0 0）摘要：7 0 0 M作为NR网络的低频段有诸多先天优势，但随着7 0 0 M网络规模不断增加，7 0 0 M网络与2.6 G频段的协同优化不足，导致其业务承载与规模不成比例。主要通过网络分层优化以提升7 0 0 M业务承载，并同步改善用户感知。关键词：7 0 0 M业务承载；VoNR；语数分层；基于质量切换1引言700M频段因传播距离远、绕射能力强、穿透能力强等先天特性，在业务吸收方面应该也存在较大优势。某市7 0 0 M终端占比超过6 0%，且7 0 0 M站址数量占比40%以上，但其业务承载只占1/4左右，所以呕需进一步提高7 0 0 M的承载效益。本文主要研究在现有网络覆盖基础上，如何充分发挥7 0 0 M网络优势，与2.6 G频段、LTE网络做好协同，以提高7 0 0 M网络的语音和数据业务承载。2700M优势2.1理论链路预算不同场景的无线环境差别较大，本文选取密集城区、一般城区、郊区、农村四种场景，均采用3GPP协议中的UMa（U r b a n M a c r o）模型。目前视频分辨率一般为7 2 0-10 8 0 P，上传速率需求约为2 5Mbps，所以网络规划边缘速率以UL2Mbps为基准。郊区、农村场景7 0 0 M单站覆盖半径约为2.6 GHz64TR的2 倍，约是4.9 GHz64TR的3倍；城区场景700M穿透一堵墙的损耗比2.6 GHz低8 dB左右。不同场景不同频段的链路预算如表1所示。表1不同场景不同频段的链路预算无线环境密集城区一般城区郊区农村NR频段700M2.6G4.9G700M2.6G4.9G700M2.6G4.9G700M2.6G4.9GNR通道数4T4R64TR64TR4T4R64TR64TR4T4R64TR64TR4T4R64TR64TR站高(m)252525252525353535353535功率(W)320320320320320320320320320320320320NR带宽30M100M100M30M100M100M30M100M100M30M100M100M上行边缘速(Mbps)222222222222下行边缘速(Mbps)405050405050205050205050覆盖半径(m)4702871427664682481682896566310017481170覆盖面积(Km)0.430.160.051.140.430.155.521.570.7618.745.963.24站点规模比例12.698.9912.687.8613.527.2713.145.78收稿日期：2 0 2 3-0 4-2 8作者简介：王国祥（198 3-），男，理学学士，研究方向为无线网优化。Email：w a n g g u o x i a n g d z s d.c h i n a m o b i l e.c o m2023年13山东通信技术2.2现网实际测试为进一步验证7 0 0 M和2.6 G实际覆盖效果，对700M和2.6 G分别进行室外单站拉远、居民区/办公楼深度覆盖测试。（1）农村拉远覆盖场景：天线挂高49m的7 0 0 M覆盖拉远直线距离可达到430 0 m，比2.6 G多覆盖一倍以上。（2）居民区深度覆盖场景：在某多层小区两栋楼的楼道、地下室、地下车库等区域现场测试，7 0 0 M在室内的覆盖电平平均优于2.6 G12dB左右。（3）办公楼深度覆盖场景：相同点位7 0 0 M相比2.6 G平均覆盖电平同样高12 dB；2.6 G 脱网后，7 0 0 M依然可多覆盖4m、多穿透一堵墙。在2.6 G的覆盖电平低于-98 dBm后，7 0 0 M上行感知速率优于2.6 G。综合考虑NR网络中7 0 0 M、2.6 G、4.9G 三个频段在覆盖、容量、制式等方面的优劣，制定同心圆分层覆盖策略：7 0 0 M定位广深覆盖层，2.6 G定位容量层和室内补充覆盖，4.9G用于局部补热，如图1所示。通过合理设置NR网络各频段间以及4/5G网络的互操作门限，保证UE可以在2.6 G覆盖较好的情况下优先占用2.6G，仅在2.6 G弱覆盖时占用7 0 0 M，从而将原有2.6 G弱场用户及时向覆盖较好的7 0 0 M网络切换，以最大可能地保障用户的5G网络驻留和业务感知。（(）4.9G2.6G700M图1NR频段同心圆策略3700M语音业务承载提升目前2.6 G频段已实现乡镇以上区域的连续覆盖，随着7 0 0 M网络的不断建设，7 0 0 M在原有2.6 G区域的逐步部署进一步加强了NR网络深度覆盖，逐渐形成双层组网态势。在农村区域，7 0 0 M也在逐渐填补了NR网络覆盖空白，7 0 0 M成为NR打底网的趋势不断加速。2.6G频段存在覆盖不连续、上行易受干扰、快衰场景掉话风险较高等缺点，所以有必要研究部署语数分层策略，以充分发挥7 0 0 M的低频和上行优势，使其优先承载VoNR语音业务。3.1语数分层原理研究NR网络数据业务和VoNR语音业务分载波承载的策略，该策略的基本原理与LTE网络类似：把NR网络分为数据层和语音层，其中将2.6 G频段网络定义为数据层小区，将7 0 0 M频段网络定义为语音层小区，将LTE网络作为兜底网承载VoLTE。NR 不同覆盖场景的语音和数据分层策略如图2 所示。2.6G边缘及NR2.6G富区NR连续覆盖700M边缘及NR盲区700MyoiceVoiceDataDataLTE注：语音：一数据：图2 NR不同覆盖场景的语音和数据分层策略UE正常接人NR网络后，当UE发起VoNR业务时，基站会识别该业务是5QI1业务。若服务小区属于VoNR业务优先建立的频段（7 0 0 M网络），则终端驻留在此小区上，直到业务完成或达到该频段网络覆盖边缘而切出其他频段或系统。否则，基于异频测量将VoNR业务切换到业务优先的频段（7 0 0 M网络）上；如当前区域无VoNR层网络覆盖或其信号强度不满足设定的门限值，则保留在原数据层小区。UE语音通话完成后，切换返回数据业务小区（2.6 G网络），也可以继续留在VoNR小区（7 0 0 M网络）。如果UE起呼时NR网络信号较弱、不满足设定门限值，则直接通过EPSFB至LTE网络后发起VoLTE业务。3.2部署语数分层为提升用户语音感知，一方面通过合理设置禁止VoNR弱场起呼门限，以保证用户在NR网络覆盖的弱场起呼时直接通过EPSFB从LTE网络上发起VoLTE业务；另一方面，通过设置合理的异系统切换门限，确保在VoNR通话过程中移动至无NR网络覆盖区域能够及时切换至LTE网络并通过VoLTE进行“逃生”，以保障用户语音感知不下降。NR语音呼叫过程如图3所示。起呼阶段呼叫阶段挂机后NRTNRNR支持系糖内/系统间回上行RFNRRSRP/SINRFastRetVVOLTELTELTELTE非刻场起呼：支持YONR的用户滤择YOR，不当U#在2.6 G网络上发起FONR业务时，地过基于50 11业务语音AR切换到LTE，在LTE挂机后意支持YONR用产送择EPSFB的A5切换至7 0 0 m，若7 0 0 岁缩号整则不会切换室7 0 0%tFastReturnZNR烟场起呼：走EPSFB策略李包在7 0 0 M网络信号变差时，拍动禁于覆盖的A5切换至信号较好的2.6 G，在5G非连续组网时赠通过择系统切换望4G附路湾生图3NR语音呼叫过程14王国祥，700M网络业务承载提升研究第2 期大量DT数据表明，当SS-RSRP小于-10 5dBm时，MOS值基本在3.5以下，如图4所示。因此，以-10 5dBm作为弱场起呼和切换的门限值。SS-RSRPVSMOSSWB25054.520043.5-150SS-RSRP700MA5_1-95-44A2+A5A5_2-90-98A2-100-105基于覆盖的2.6G-LTEB1-108-108A2+B1VoNR弱场禁止起呼门限-110-105A2-95-95基于覆盖的700M-2.6GA5_1-31-102A2+A5A5_2-105-100A2-100-105基于覆盖的700M-LTEB1-108-108A2+B1VoNR弱场禁止起呼门限-110-1054700M数据业务承载提升4.1基于信道质量的切换功能优化在无线通信中，由于终端能力限制，上行受限问题一直存在。传统的基于下行覆盖的4/5G互操作门限无法解决上行体验问题，故引人基于信道质量的切换功能。4.1.1基于信道质量的切换功能原理基于数据业务信道质量的切换（以下简称“质切”）有两种，一是NR系统内异频切换，二是NR到LTE的异系统切换。当质切功能打开后，gNodeB会周期性评估UE的上行信道质量。如果非质差用户连续M个周期信号质差门限，则判定用户为质差用户，基站下发质切测量重配消息给UE，U E一旦找到满足条件的邻区，则上报MR报告，切换至目标小区。如果质差用户连续N个周期 质差门限，则判定为非质差用户，删除质切的重配消息。如图5所示。开始质切功能打开1周期评估非质美用户的上行信道质量评估用户上行进入质券进入质差流程结束连按M个周期上行质量下个周期推续评估用户小干等干质美门限是香进入质验11足11用户上行进入质益1切换至目标小区找到奶换目标小区周期评估质兼用户的上行信道质量退出质差流程评估用户上行退出质施连续M个周期上行质量下个周期维续评估用户大于质装门限是香退出质差一1是1业1用户上行退出质盖图5基于信道质量的切换流程4.1.2普通上行质切上行物理层SINR因为涉及调度RB变化，无法准确反映上行信道质量情况。为消除RB级功率的影响（上行功率受限），某设备厂家在gNodeB侧引人singleRB-SINR的空口质差判决标准，统一跟踪和评估上行信道的空口承载能力。singleRBSINR的含义是假定UE满功率下只发一个RB时能达到的SINR，值越大代表信道质量越好。singleRBSINR计算过程如下：gNodeB先测量UE的SINR值，并判断UE是否满功率发射。若未满功率发射，则 singleRBSINR=SINR+PHR+10log(RB);若已满功率发射，则singleRBSINR=SINR+10log（R B)。假设singleRBSINR=18，如果上行RB16，则对应SINR约为6 dB;如上行RB64,则对应SINR约为0 dB。目前市面上主流APP如需保证基本业务不卡顿，上行速率均不能低于1Mbps，而此时singleRBSINR约为18dB。s i n g l e R BSINR 与上行速率关系如图6 所示。singleRBSINRvs上行速率987654321025678910011121314151617718/1920212223242526singleRBSINR700M2.6G小天线2.6 G大天线图6 singleRBSINR与上行速率关系2023年15山东通信技术4.1.3基于阻塞率的上行质切在实际网络中，由于用户业务的多样性，导致不同业务对上行信道的速率需求具有差异性，普通上行质切的质差识别机制可能会在某些场景下将实际感知并未受影响的用户判定为质差用户，或者某些场景下感知已经下降却未被判定为质差用户。因此，某设备厂商在原有功能基础上做了进一步优化，引入基于上行业务阻塞率和空口能力的二维综合判决流程。gNodeB实时跟踪UE的上行空口能力和业务阻塞率，当空口能力下降和业务阻塞率同时满足触发门限时，才会触发上行质差切换流程，以尽可能保障用户感知和承载效能的平衡。关于阻塞率定义：定义NR侧当前UE上行平均待发送的数据量为u1BSR，空口每slot平均可发送字节数为u1TBsize，则上行数据阻塞率u1BockingRate=u1BSR/u1TBsize。基于业务阻塞率的上行质切如图7所示。业务阻塞率=（用户上报BSR，空口授权TBSize，业务持续时长）上行数据信道空口能力上行数据业务阻塞率上行数据信道质差门限上行数据业务堵塞率门限图7 基于业务阻塞率的上行质切新增的上行数据业务阻塞率是两位数组门限，新算法将上行数据信道质量从一位数门限变为三位数组门限。质差用户的区分从原来的一维判断变成二维判断，区间也从2 个区间变成12 个区间，质差用户的判定更加细致与合理。上行质切新旧算法区别如图8 所示。新算法旧算法STOlORESINRA3信适质量不质差非质鞋非质丝非质地SingleRBSINRA非质差(A2-A3)信酒质量经度质差非质垫非活鞋质丝singleRBSINR23的时候，信道条件能够提供主流APP的流畅业务体验。2)700M与2.6 G上行速率1Mbps对应的singleRB-SINR约为18，即singleRBSINR18的时候，信道条件能够保证主流APP基本的业务使用，不会卡顿3)2.6G上行速率50 0 Kbps对应的singleRBSINR约为15，前台测试表明，当singleRBSINR15，掉线概率将会增加。综上，singleRBSINR的门限设置为A1=15，A2=18,A3=23。（2）阻塞率门限设置1）前台大量测试表明：在弱场环境下，用户使用流畅的时候，阻塞率均小于30，即当阻塞率小于30 时，用户使用不会卡顿。在弱场环境下，用户做FTP上传或者微信视频业务，阻塞率配置为40 0 50 0 6 0 0，用户均能较顺滑完成上行质切。综上，阻塞率的门限设置B1=30，B2=6 0 0。2）下面以新质切上述参数设置与旧质切singleRB-SINR参数配置为例，具体说明新旧质切算法的区别。s i n g l e R BSINR 为区间（15-18&阻塞率 2 3的用户，即便是重度堵塞，也判定为非质差，原因是信道质量好，堵塞非信号原因导致。（3）NR 到LTE的门限下探如图9所示，在开启优化后的新质切功能后，由于更能判断用户的感知问题，可以将NR网络到LTE网络的互操作门限进一步下探。在保证用户能正常使用NR网络的同时，让用户尽可能地驻留在NR网络上，从而提高NR网络的承载效能。门限下探NRA2(-115dbm)A2(-118dbm)()上行触发(ULSingleRBSINRLTELTE图9NR网络到LTE网络的互操作门限下探16王国祥，等：700M网络业务承载提升研究第2 期4.2互操作策略精细化调整700M与2.6 G频段的协同，主要涉及基于覆盖的切换，辅以基于上行质量的切换，以上行边缘体验对应的RSRP作为切换门限参考。（1）协同原则：相同无线覆盖下2.6 G下行速率体验远优于7 0 0 M，上行速率体验7 0 0 M略优于2.6 G。如图10所示。考虑到下行体验最优原则，终端优先驻留2.6 G，700M与2.6 G协同以上行3Mbps作为门限。700MVS2.6GDLTHP(Mbps)14001200100080060040020008S9-E9-T9-09K700M-2.6G图10 7 0 0 M与2.6 G在不同信号强度下的下行速率（2）边缘体验：在上行3Mbps，2.6 G 1T 4R 要求RSRP为-10 8 dBm，7 0 0 M 1T 2 R 要求RSRP为-10 8dBm。如果要满足上行体验大于3Mbps，7 0 0 M 切入门限要求大于-10 8 dBm。本文基于用户体验要求和现网测试数据，结合优化后的质切功能，经过多轮试验与优化，确定频段间相对合理的重选切换门限。如表3所示。表34/5G数据业务互操作策略优化前优化后切换类型切换方式参数名称(dBm)(dBm)A2-95-972.6-700M基于覆盖的A2+A5A5_1-105-102A5_2-95-102A2-105-100700M-2.6基于覆盖的A2+A5A5_1-31-105A5_2-90-99A2-110-110NR-LTE基于覆盖的A2+B2B2_1-115-118B2_2-108-110LTE-NR基于业务重定向的B1B1-116-1165效果验证本文互操作优化策略旨在着力改善弱场用户的选网问题，而非直接从2.6 G抢夺流量给7 0 0 M。因此，在700M覆盖相对连续的区域，基于同心圆策略的互操作门限设置更有助于5G总流量的提升，而在单层网覆盖区域效果并不明显(1)700M流量提升700M单小区流量由33.7 GB提升至37.8 GB。区域的5G总流量增长10 TB。7 0 0 M 流量占比由2 6.0 5%提升至33.0 4%。7 0 0 M下行PRB利用率由7.38%提升至8.0 2%。（2）7 0 0 M 话务提升部署语数分层策略后，7 0 0 M话务量增长2.56 万Erl，话务占比提升37.4PP，承载了VoNR话务总量的65.2%，已经达到7 0 0 M作为VoNR打底网承载业务的预期效果。(3)KPI变化部署语数分层策略后，VoNR感知和关键KPI均有显著提升，其中掉话率由0.0 8%降至0.0 4%，上行丢包率由0.12%降至0.0 9%，7 0 0 M上下行感知速率分别提升 0.6 5 Mbps、5.8 M b p s。6结论本文分析了7 0 0 M频段优势，重点通过开启语数分层策略，改善VoNR感知；综合不同频段的优劣，精细优化互操作门限和深度优化质切功能，改善弱场用户的上网体验。7 0 0 M网络的语音话务量和数据流量均有较大提升，用户通话感知和上网感知均有较明显改善，为后续7 0 0 M大规模建设完成后系统优化提供了参考。