5G場(chǎng)景化室內(nèi)部署及端到端問(wèn)題解決實(shí)踐案例

【摘 ?要】首先提出5G場(chǎng)景化室內(nèi)解決方案，以現(xiàn)網(wǎng)某大廈、某博覽會(huì)場(chǎng)館作為典型的兩種不同場(chǎng)景開(kāi)展實(shí)踐應(yīng)用，評(píng)估方案效果，并對(duì)在此過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的終端與核心網(wǎng)之間的端到端適配問(wèn)題進(jìn)行分析解決，對(duì)后續(xù)5G室分部署尤其是重大展館的保障部署提供方案借鑒。

【關(guān)鍵詞】室分部署;終端接入問(wèn)題

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2019.12.012 ? ? ?中圖分類號(hào)：TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-1010（2019）12-0061-06

引用格式：黃云飛，梁力維. 5G場(chǎng)景化室內(nèi)部署及端到端問(wèn)題解決實(shí)踐案例[J]. 移動(dòng)通信， 2019，43（12）： 61-66.

5G Scenario-based Indoor Deployment and End-to-End Problem Solving Practice Case

HUANG Yunfei， LIANG Liwei

（Guangdong Branch of China Telecom Co.， Ltd.， Guangzhou 510180， China）

[Abstract]?This paper first proposes a 5G scenario-based indoor solution， and then a building and an expo venue are adopted to be two different typical scenarios for practical applications. The effectiveness of the solution is further evaluated， and the end-to-end adaptation issue between the terminal and the core network is analyzed and solved. The results provide reference for subsequent deployment of 5G indoor environment， especially for the supporting deployment of the exhibition halls.

[Key words]room deployment; terminal access issues

0 ? 引言

5G商用初期，網(wǎng)絡(luò)聚焦熱點(diǎn)場(chǎng)景，重點(diǎn)包括營(yíng)業(yè)廳、政府機(jī)構(gòu)、重大展廳等，用于保障用戶體驗(yàn)和支撐重大業(yè)務(wù)演示，室內(nèi)覆蓋方案顯得尤為重要。

1 ? 5G場(chǎng)景化室內(nèi)部署方案

1.1 ?室內(nèi)覆蓋可選方案

5G室內(nèi)覆蓋可行的方案有5G純有源、5G有源+無(wú)源、5G無(wú)源、5G皮基站等四大類，各種方案的對(duì)比如下。

（1）5G純有源

5G純有源即5G有源室分。優(yōu)勢(shì)：可支持4T4R;支持sub 3G與C-band的多模;運(yùn)維可視、維護(hù)方便。不足：有源價(jià)格高、功耗大;設(shè)備重、體質(zhì)大，安裝要求高。

（2）5G有源+無(wú)源

◆5G有源室分+無(wú)源天線（全向小天線）。優(yōu)勢(shì)：在隔斷多或狹長(zhǎng)的場(chǎng)景，外接天線可實(shí)現(xiàn)延伸覆蓋，提高設(shè)備的利用率，降低投資。不足：有源價(jià)格高、功耗大;設(shè)備重、體質(zhì)大，安裝要求高;支持3.5G的新型無(wú)源器件，目前還沒(méi)有量產(chǎn)且價(jià)格是相應(yīng)現(xiàn)有無(wú)源器件的1.5～2倍，而且不可以監(jiān)控;實(shí)現(xiàn)4T4R需要外接4路天饋，工程實(shí)施難度加大;同時(shí)支持外接與內(nèi)置天線同步發(fā)射功率的現(xiàn)有設(shè)備只能實(shí)現(xiàn)2T2R。

◆5G有源室分+無(wú)源天線（窄波束天線）。優(yōu)勢(shì)：在容量需求高的空曠區(qū)域，可有效控制覆蓋，實(shí)現(xiàn)多小區(qū)部署;可支持4T4R。不足：有源價(jià)格高、功耗大;設(shè)備重、體質(zhì)大，安裝要求高。

（3）5G無(wú)源

◆5G無(wú)源室分（5G RRU+漏纜）。優(yōu)勢(shì)：在高鐵、地鐵等隧道場(chǎng)景，能實(shí)現(xiàn)5G信號(hào)的均勻連續(xù)覆蓋。不足：只有5/4的漏纜支持3.5 GHz頻段，現(xiàn)有常用的13/8泄漏電纜無(wú)法利舊;實(shí)現(xiàn)4T4R需要建設(shè)4路漏纜，工程上難以實(shí)現(xiàn)。

◆5G無(wú)源室分（5G RRU+射燈天線互打）。優(yōu)勢(shì)：在住宅小區(qū)場(chǎng)景，可采用美化射燈天線實(shí)現(xiàn)小區(qū)室內(nèi)的5G覆蓋。不足：支持3.5 GHz的新型無(wú)源器件，目前還沒(méi)有量產(chǎn)，價(jià)格是相應(yīng)現(xiàn)有無(wú)源器件的1.5～2倍，且不可以監(jiān)控;目前射燈天線只能實(shí)現(xiàn)2T2R，影響速率性能。

◆5G無(wú)源室分（5G RRU+小天線）。優(yōu)勢(shì)：可支持多系統(tǒng)合路共用天饋。不足：支持3.5 GHz的新型無(wú)源器件，目前還沒(méi)有量產(chǎn)，且價(jià)格是相應(yīng)現(xiàn)有無(wú)源器件的1.5～2倍，且不可以監(jiān)控;實(shí)現(xiàn)4T4R需要建設(shè)4路天饋，工程上難以實(shí)現(xiàn);信源只能選8T8R設(shè)備，無(wú)法充分利用設(shè)備的發(fā)射功率;3.5 GHz高頻段造成饋線損耗增加，導(dǎo)致覆蓋能力下降。

（4）5G一體化皮基站

優(yōu)勢(shì)：可實(shí)現(xiàn)4T4R或2T2R;組網(wǎng)不需要網(wǎng)關(guān);價(jià)格相對(duì)有源設(shè)備便宜。不足：設(shè)備穩(wěn)定性比有源主設(shè)備差;回傳方式采用IPRAN回傳，不建議采用PON回傳。

1.2 ?有源室分場(chǎng)景化部署方案

5G室分的建設(shè)主要是采用有源分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋，對(duì)于新增室分覆蓋的場(chǎng)景，可根據(jù)目標(biāo)區(qū)域4G覆蓋的情況，新增5G單模或5G雙模有源室分進(jìn)行覆蓋。對(duì)于已建設(shè)有源室分的場(chǎng)景，增加5G覆蓋共有三種實(shí)現(xiàn)方案。

（1）疊加方案（如圖1）

圖1 ? ?疊加方案

◆方案說(shuō)明：新布放網(wǎng)線/光電復(fù)合纜（或利舊預(yù)埋的網(wǎng)線），與4G同點(diǎn)位部署新增的5G單模pRRU，新增擴(kuò)展單元及BBU。

◆優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)为?dú)部署，不受原有網(wǎng)線拉遠(yuǎn)距離的限制。

◆缺點(diǎn)：需要重新布線;新增了pRRU，對(duì)安裝空間要求高。

◆適用場(chǎng)景：已有4G有源室分的場(chǎng)景。

（2）替換方案（如圖2）

圖2 ? ?替換方案

◆方案說(shuō)明：利舊已有的網(wǎng)線/光電復(fù)合纜，同時(shí)把原4G pRRU替換為4G&5G多模pRRU，替換原有擴(kuò)展單元，BBU增加5G基帶板進(jìn)行升級(jí)。

◆優(yōu)點(diǎn)：不需要重新布放線纜，部署簡(jiǎn)單，施工周期短。

◆缺點(diǎn)：廠家支持情況不同，4G/5G需同廠家;設(shè)備造價(jià)相對(duì)高，網(wǎng)線超過(guò)100 m時(shí)帶寬不滿足。

◆適用場(chǎng)景：已有4G有源室分的場(chǎng)景。

（3）級(jí)聯(lián)方案（如圖3）

圖3 ? ?級(jí)聯(lián)方案

◆方案說(shuō)明：利舊已有的光電復(fù)合纜，新增5G單模pRRU進(jìn)行級(jí)聯(lián)，5G單模pRRU要求在級(jí)聯(lián)的第一級(jí)，替換原有擴(kuò)展單元，BBU增加5G基帶板進(jìn)行升級(jí)。

◆優(yōu)點(diǎn)：可以利舊原4G設(shè)備及光電復(fù)合纜，減少線纜的施工。

◆缺點(diǎn)：網(wǎng)線供電能力有限，無(wú)法滿足兩個(gè)單元級(jí)聯(lián);需要光電復(fù)合纜才適用。

◆適用場(chǎng)景：已有4G有源室分且原有線纜為光電復(fù)合纜的場(chǎng)景。

（4）新建5G方案（如圖4）

圖4 ? ?新建5G方案

◆方案說(shuō)明：新增5G BBU、擴(kuò)展單元和5G單模pRRU，新布放網(wǎng)線/光電復(fù)合纜。

◆優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)文ＴO(shè)備功耗低。

◆缺點(diǎn)：需新布線。

◆適用場(chǎng)景：4G已有覆蓋（無(wú)源或室外站），只需新增5G的場(chǎng)景。

（5）新建4G/5G方案（如圖5）

圖5 ? 新建4G/5G方案

◆方案說(shuō)明：新增4G/5G BBU、擴(kuò)展單元和4G&5G多模pRRU，新布放網(wǎng)線/光電復(fù)合纜。

◆優(yōu)點(diǎn)：4G/5G同套設(shè)備，降低了對(duì)安裝空間和用電功耗的需求。

◆缺點(diǎn)：4G/5G需同廠家。

◆適用場(chǎng)景：4G和5G都還未覆蓋的場(chǎng)景。

1.3 ?實(shí)踐應(yīng)用

（1）場(chǎng)景1：4G/5G有源部署方案（某博覽會(huì)展館）

◆方案介紹

某展館4G/5G均采用室分Lampsite進(jìn)行覆蓋，5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)為NSA組網(wǎng)。4G/5G pRRU采用級(jí)聯(lián)方式，并分別外接天線同步覆蓋。每個(gè)展館安裝12個(gè)4G pRRU+12個(gè)4G窄波束天線+12個(gè)5G pRRU+12個(gè)5G窄波束天線。場(chǎng)館有源方案如圖6所示。

◆效果評(píng)估

對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，展館內(nèi)各規(guī)劃小區(qū)覆蓋區(qū)域準(zhǔn)確，小區(qū)間切換正常，展館平均RSRP為77 dBm，下行平均速率687 Mb/s，峰值速率可達(dá)895 Mb/s，上行平均速率122 Mb/s。

（2）場(chǎng)景2：4G傳統(tǒng)DAS及5G有源結(jié)合部署方案（某辦公大廈）

◆方案介紹

某辦公大廈4G部署傳統(tǒng)室分進(jìn)行覆蓋，5G部署Lampsite進(jìn)行覆蓋。5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)為NSA。

◆效果評(píng)估

選取某樓層的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，22樓劃分為1個(gè)5G小區(qū)，不涉及小區(qū)間切換。樓層平均RSRP為-79.34 dBm，平均SINR為23.80 dB，下行平均速率為837 Mb/s，上行平均速率為101 Mb/s。

2 ? 端到端問(wèn)題解決

2.1 ?問(wèn)題現(xiàn)象描述

測(cè)試發(fā)現(xiàn)終端1關(guān)閉5G開(kāi)關(guān)后，小于13 s內(nèi)開(kāi)啟5G開(kāi)關(guān)，手機(jī)不能正常接入5G網(wǎng)絡(luò)。使用終端2進(jìn)行驗(yàn)證，關(guān)閉5G開(kāi)關(guān)后，小于13 s內(nèi)開(kāi)啟5G開(kāi)關(guān)，手機(jī)可以正常接入5G網(wǎng)絡(luò)。

（1）現(xiàn)象一

◆基站上層指示開(kāi)關(guān)：關(guān)閉。

◆終端1測(cè)試結(jié)果：關(guān)閉終端5G開(kāi)關(guān)，手機(jī)LOG快速更改為4G;13 s內(nèi)再次打開(kāi)終端5G開(kāi)關(guān)，終端始終無(wú)法接入5G網(wǎng)絡(luò);如超過(guò)20 s后再打開(kāi)終端5G開(kāi)關(guān)，終端可以正常接入5G網(wǎng)絡(luò)。

◆終端2測(cè)試結(jié)果：關(guān)閉終端5G開(kāi)關(guān)后，手機(jī)快速顯示4G標(biāo)識(shí)，再次打開(kāi)終端5G開(kāi)關(guān)后，手機(jī)接入5G網(wǎng)絡(luò)，且手機(jī)顯示5G標(biāo)識(shí)。

（2）現(xiàn)象二

◆基站上層指示開(kāi)關(guān)：打開(kāi)。

◆終端1測(cè)試結(jié)果：關(guān)閉終端5G開(kāi)關(guān)，手機(jī)LOG更改為4G需時(shí)長(zhǎng)≥13 s;之后打開(kāi)終端5G開(kāi)關(guān)，終端可以正常接入5G網(wǎng)絡(luò)。

◆終端2測(cè)試結(jié)果：關(guān)閉5G終端開(kāi)關(guān)后，手機(jī)快速顯示4G標(biāo)識(shí)，再次打開(kāi)終端5G開(kāi)關(guān)后，無(wú)論當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)是否有5G網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)都馬上顯示5G標(biāo)識(shí)。如果有5G網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)正常接入5G網(wǎng)絡(luò)。

（3）現(xiàn)象三

◆基站上層指示開(kāi)關(guān)：打開(kāi)。

◆終端1測(cè)試結(jié)果：關(guān)閉終端5G開(kāi)關(guān);手機(jī)LOG未更新為4G前，再次打開(kāi)終端5G開(kāi)關(guān)，手機(jī)LOG保持在5G;此時(shí)，Speed Test測(cè)速時(shí)無(wú)法請(qǐng)求服務(wù)器或者不能完成測(cè)速，提示為：“測(cè)試無(wú)法完成。請(qǐng)檢查您的網(wǎng)絡(luò)連接，然后重試”;使用網(wǎng)頁(yè)等業(yè)務(wù)，出現(xiàn)卡頓問(wèn)題。

◆終端2測(cè)試結(jié)果：關(guān)閉5G終端開(kāi)關(guān)后，手機(jī)快速顯示4G標(biāo)識(shí)，再次打開(kāi)終端5G開(kāi)關(guān)后，無(wú)論當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)是否有5G網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)都馬上顯示5G標(biāo)識(shí)。如果有5G網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)正常接入5G網(wǎng)絡(luò)。

上層指示開(kāi)關(guān)參數(shù)為UpperLayerIndicationSwitch，

該參數(shù)用于控制小區(qū)在SIB2中是否廣播UpperLayer

Indication-r15信元。當(dāng)該參數(shù)設(shè)置為on時(shí)，表示SIB2會(huì)廣播UpperLayerIndication-r15信元，且不依賴于NR鄰區(qū)配置，此時(shí)終端無(wú)論空閑態(tài)還是連接態(tài)，只要接入LTE錨點(diǎn)站，就會(huì)顯示5G信號(hào)。當(dāng)該參數(shù)設(shè)置為off時(shí)，表示SIB2不會(huì)廣播UpperLayerIndication-r15信元，此時(shí)手機(jī)必須接入LTE錨點(diǎn)并且添加NR輔載波成功，才顯示5G信號(hào)。

2.2 ?問(wèn)題詳細(xì)分析

（1）問(wèn)題現(xiàn)象一分析

3GPP協(xié)議的23401中明確：如果S1連接存在，eNodeB應(yīng)該發(fā)NAS消息。

對(duì)終端1用戶信令進(jìn)行了跟蹤分析，如圖7紅色方框所示，NAS層的消息是INIT_UE_MSG，即終端發(fā)起了initial類型的TAU。邏輯上講initial類型的TAU本身就是在無(wú)S1連接狀態(tài)下的第一條消息，initial本身的含義就是要建立從非注冊(cè)態(tài)到注冊(cè)態(tài)的連接。initial類型的TAU只有用戶初始上線，或者用戶處于idle態(tài)時(shí)才會(huì)發(fā)起。在關(guān)閉手機(jī)5G開(kāi)關(guān)后，手機(jī)處于4G網(wǎng)絡(luò)，仍為連接態(tài)，此時(shí)發(fā)起initial消息相矛盾。

由于終端1發(fā)起的TAU類型不對(duì)，導(dǎo)致MME釋放了之前舊的連接，即發(fā)起了release釋放流程。這個(gè)release釋放流程和終端發(fā)起的intial_TAU流程沖突。核心網(wǎng)需要先處理完release后才正常處理TAU。也就是說(shuō)關(guān)閉5G開(kāi)關(guān)后，雖然終端LOG更改為4G，實(shí)際上終端還沒(méi)有切換到4G，MME還在處理S1 release流程。這時(shí)打開(kāi)5G開(kāi)關(guān)，終端便無(wú)法接入5G網(wǎng)絡(luò)，需要等待超過(guò)13 s打開(kāi)5G開(kāi)關(guān)才能正常訪問(wèn)5G網(wǎng)絡(luò)。圖7為終端異常信令流程圖，圖8為終端正常測(cè)試信令圖。

（2）問(wèn)題現(xiàn)象二分析

打開(kāi)基站上層指示開(kāi)關(guān)情況下，關(guān)閉5G開(kāi)關(guān)，在核心網(wǎng)側(cè)依然會(huì)觸發(fā)異常TAU流程，導(dǎo)致回切4G時(shí)長(zhǎng)大于等于13 s。只是打開(kāi)基站上層指示開(kāi)關(guān)情況下，MME處理完S1 release和TAU流程后，手機(jī)LOG才更改為4G。之后打開(kāi)5G開(kāi)關(guān)，基站引導(dǎo)終端發(fā)起注冊(cè)5G的行為，終端可以快速接入5G。

（3）問(wèn)題現(xiàn)象三分析

該問(wèn)題為現(xiàn)象一MME處理流程異常延伸問(wèn)題，當(dāng)前暫無(wú)規(guī)避措施。

2.3 ?解決措施

（1）臨時(shí)規(guī)避方案

打開(kāi)錨點(diǎn)站上層指示開(kāi)關(guān)，關(guān)閉終端5G開(kāi)關(guān)后，當(dāng)手機(jī)LOG更改為4G后再打開(kāi)手機(jī)5G開(kāi)關(guān)，這樣終端可以正常接入5G網(wǎng)絡(luò)。

（2）最終解決方案

◆待MME側(cè)后續(xù)版本優(yōu)化，提高M(jìn)ME處理能力的容錯(cuò)性;

◆廠家芯片終端修改，關(guān)閉5G開(kāi)關(guān)改變發(fā)起TAU的類型。

3 ? 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

3.1 ?室分兩大部署場(chǎng)景

場(chǎng)景1用4G/5G有源部署方案，場(chǎng)景2用4G傳統(tǒng)DAS及5G源結(jié)合部署，從測(cè)試效果看，下行平均速率達(dá)680 Mb/s以上，峰值速率可達(dá)890 Mb/s以上，上行平均速率為120 Mb/s以上。

3.2 ?終端適配問(wèn)題總結(jié)

問(wèn)題原因：終端發(fā)起異常T類型的TAU與核心網(wǎng)發(fā)起release釋放流程產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致終端無(wú)法快速在4G與5G NSA之間快速釋放和接入。

臨時(shí)規(guī)避方案：打開(kāi)錨點(diǎn)站上層指示開(kāi)關(guān)，關(guān)閉終端5G開(kāi)關(guān)后，當(dāng)手機(jī)LOG更改為4G后再打開(kāi)手機(jī)5G開(kāi)關(guān)，這樣終端可以正常接入5G網(wǎng)絡(luò)。

最終解決方案：

（1）待MME側(cè)后續(xù)版本優(yōu)化，提高M(jìn)ME處理能力的容錯(cuò)性;

（2）廠家芯片終端修改關(guān)閉5G開(kāi)關(guān)，改變發(fā)起TAU的類型。

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