精品案例45G基站同步差异导致GAP测量用户感知下降研究和应用.docx
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精品案例45G基站同步差异导致GAP测量用户感知下降研究和应用
4/5G基站同步差异导致GAP测量用户感知下降研究和应用
4/5G基站同步差异导致GAP测量用户感知下降研究和应用
【摘要】基站时钟同步模式包括频率同步和时间同步,当前中国电信5G基站采用的是TDD时间同步模式,而中国电信4G基站采用的FDD频率同步模式。
5G建网初期不支持语音业务,需使用5G回落到4G网络的EPSFallback作为过渡解决方案,因此会涉及到诸多的4&5G互操作业务。
由于4G-FDD与5G-TDD基站同步模式不同导致互操作GAP测量期间影响语音业务4G无法快速返回到5G和下行数据业务掉零现象。
基于此问题本文提出了LTE基站的同步方式优化修改方案实施(即频率同步修改为时间同步、与5G基站同步方式保持一致性)及效果评估,为后期的4&5G互操作业务顺利实施奠定基础。
【关键字】同步方式、频率同步、时间同步、4&5G互操作、用户感知
【业务类别】基础维护、优化方法
一、问题描述
基站同步时钟是一种高性能的时间频率参考接收机,能够为电信、移动和联通的通信基站提供高精度的时间和频率同步信号,时钟同步模式包含频率同步和时间同步。
中国电信LTE-FDD网络使用的全双工通信技术,即采用两个独立的信道分别进行向下传送和向上传送信息的技术,为了防止邻近的发射机和接收机之间产生相互干扰,在两个信道之间存在一个保护频段,因此时钟同步采用频率同步;而5G基站采用TDD制式,除了传统的移动基站业务外,还可能承载其他各种行业的应用,一些特殊的业务对时间同步的精度要求可能更高,达到几百纳秒,甚至几十纳秒,因此采用时间同步模式。
由于5G建网初期不支持语音业务,需使用5G回落到4G网络的EPSFallback作为临时过渡解决方案,涉及到4-5G互操作。
为保证后期4-5G互操作业务顺利过渡,根据省电信公司要求,计划在淮北试点LTE基站时钟同步模式修改方案实施(频率同步修改为时钟同步)以及应对时钟同步修改带来的KPI指标波动进行基线参数优化方法进行探讨研究,观察指标波动情况。
●3GPP要求LTE和NR的GAP测量时间要对齐
●LTE使用频率同步场景可能导致GAP测量期间NR下行吞吐率下降
●NSA/SA(FDDNR):
终端在LTE/NR网络无法测到FDDNR邻区
二、分析过程
1
2
2.1同步方式介绍
LTE的时钟源同步方式有频率同步和相位同步两种方式。
所谓频率同步,指的是时钟振动的次数进行同步,相位同步不仅包括振动的次数,还包括振动的振幅,是一种更精确的同步机制(TDD系统仅支持相位同步方式)。
2.2时间同步
时间信号是带有年月日时分秒时间信息的时钟信号。
目前时间信息业界使用UTC(UniversalTimeCoordinated)时间信息。
UTC时间是世界标准时间。
相位同步又称时刻同步,是指绝对时间的同步。
一般说的时间同步的操作就是按照接收到的时间来调控设备内部的时间和时刻。
时间同步即调控时钟的频率又调控时钟的相位,同时将时钟的相位以数值表示,是指全网设备时间信息和UTC相位同步,即时间信号的起始时刻和UTC时间保持一致。
如图所示,信号A和B是相位同步,信号C、D和A不是相位同步。
时间同步又称为相位同步。
相位时间(PhaseTime)指时钟信号与理想信号在对应的有效瞬间(一般指上升沿或者下降沿)的延迟时间,简称为“相位”,相位也即时延。
时间同步有两个主要的功能,授时和守时,授时通过不定期的对表动作,将本地时刻与标准时刻相位同步;守时类似于频率同步,保证在对表的间隙里,本地时刻和标准时刻的偏差在可接受范围内。
2.3频率同步
频率同步指两个信号的变化频率相同或者保持固定的比例,信号的相位可以不一致,频率也可以不一致,其相对应的有效瞬间以同一平均速率出现,保持某种严格的特定关系,以维持LTE网络中的所有设备以相同的速率运行。
如图所示,信号A、B和C是频率同步,频率同步中,时钟信号是按周期变化的信号,该信号不包含时间信息。
2.4时间同步与频率同步的区别
下图一:
WatchA与WatchB,如果二者每时每刻的时间都保持一致,这种状态叫相位同步(Phasesynchronization)。
如果二者的时间不一样,但保持一个恒定的差值(如,6小时),那么这种状态称为频率同步(Frequencysynchronization)。
下图二:
左图为时间不同步,右图为时间同步。
时间同步情况下,相邻小区需要注意PCIMOD3干扰,同时网络优化难度大,如下左图,时间不同步,相邻小区的参考符号随机错开,导致相邻参考符号干扰小,网络优化简单。
所以其SINR和CQI等都要高于时间同步。
图二:
左图为时间不同步,右图为时间同步
2.5基站同步方式影响
2.5.1特性影响
Ø∙eMBMS-增强型广播与组播技术:
当FDD-LTE制式下eNodeB系统中使用E-MBMS(EvovledMultimediaBroadcastandMulicastService)或SFN(SingleFrequencyNetwork)时,需要支持时间同步;
Ø∙优化切换:
优化切换由于涉及到CDMA系统,需要进行时间同步;
Ø∙非优化切换(修改为频率同步,SIB8中不下发系统时间;
Ø∙重选的时候SIB8里是否下发系统时间对我们统计的重选时延没有影响,但是可能会影响启动eHRPD测量的时间,延迟重选;
Ø∙重定向时,如果是基于B2事件,会用到SIB8中的系统时间,用于eHRPD的测量。
;
CloudBB必须采用时间同步;
Ø∙TDMeICIC作为时域上的协调方案,进行干扰协调的Macro小区和Micro小区之间需要维持时间同步
2.5.2性能影响
Ø∙空载场景下,频率同步的SINR值要优于时间同步,数据吞吐率频率同步较时间同步会略有提升,差异在5%以内;
Ø∙高负荷场景下:
随着负荷增加,时间同步和频率同步的指标差异变化减少;
Ø∙中国电信NR基站使用时间同步方式,而LTE基站使用频率同步,考虑到后期的4&5G互操作,计划对LTE基站同步方式进行修改。
三、解决措施
3.1基站同步方式修改方法
3.1.1频率同步→时间同步
(1)SETCLKMODE:
MODE=MANUAL,CLKSRC=GPS,SRCNO=0;(基站参考时钟源工作模式)
(2)SETCLKSYNCMODE:
CLKSYNCMODE=TIME;(基站时钟同步模式)
3.1.2基线参数优化配置
为应对频率同步修改为时钟同步带来的RRC重建比例、VoLTE下行丢包率、切换成功率等指标下降,参数优化如下:
(1)HORARPWRENHANCEDSWITCH(切换RAR功率抬升开关)、RARANDPAGINGCR(随机接入响应消息和寻呼消息码率):
MODCELLCHPWRCFG:
LocalCellId=1,RaRspPwr=600,HoRarPwrEnhancedSwitch=ON;
(2)RARSPPWR(随机接入响应信号功率(0.005分贝)):
MODCELLDLSCHALGO:
LocalCellId=0,RarAndPagingCR=35;
(3)常量N310:
MODUETIMERCONST:
LocalCellId=0,N310=n20;
(4)HOSuccRateBoostOptSwitch(切换成功率提升优化开关):
MODENODEBALGOSWITCH:
HoSignalingOptSwitch=HOSuccRateBoostOptSwitch-1;
3.2试点区域
根据省电信公司要求,计划本次在淮北试点LTE基站同步模式修改,方式为频率同步修改为时钟同步。
预计修改40个网元,154个小区,区域为淮北市濉溪开发区。
40个网元中有2个存在GPS天线开路告警,原因为GPS故障或未部署,涉及小区9个,暂不修改。
本次实际涉及修改小区145个,修改前后需进行DT测试验证,重点关注数据上传下载速率、VoLTE业务和切换指标。
并对KPI指标进行评估重点关注RACH成功率、切换成功率、RRC重建比例和VoLTE下行丢包率。
3.2.1测试方案
(1)测试时间:
2020年8月4日-2020年8月5日
(2)测试设备:
使用RCULight-安徽_淮北_高速_RCU1207设备进行测试
(3)测试方案:
时间同步模式基站间DT测试,测试完输出报告观察指标(数据业务、VoLTE业务以及切换性能指标)是否正常;(注:
绿色小区为本次修改小区、红色小区为本次暂不修改小区)
(4)测试路线:
选取试点小区内两个路段区域场景进行DT测试,如下图-测试路线1:
3.2.2脚本制定
为了应对同步模式修改带来KPI指标大幅波动,需要优化的参数的脚本如下
3.3实施效果评估
3.3.1DT指标评估
本次修改涉及145个小区,由频率同步修改为时钟同步,DT测试指标变化情况如下
数据业务DT指标,详表如下:
测试区域
同步模式
覆盖率
平均RSRP(dBm)
平均SINR(dB)
下行平均速率(Mbps)
平均上传速率(Mbps)
切换成功率
T0
频率同步
99.52%
-75.97
16.77
56.16
44.03
100%
T1
时钟同步
99.49%
-77.30
17.18
59.06
44.53
100%
修改前后RSRP/SINR/UL/DL对比如下图所示:
测试项
T0
T1
RSRP
SINR
DL
UL
结论:
试点小区同步方式修改和基线参数优化前后,DT验证LTE各指标无明显波动,上传和下载业务均正常。
VoLTE业务DT指标,详表如下:
测试区域
同步模式
覆盖率(%)
接通率(%)
掉线率(%)
平均RSRP(dBm)
平均SINR(dB)
MOS
均值
MOS>=3.5占比(%)
切换
成功率(%)
T0
频率同步
99.08
100
0
-76.68
16.48
4.15
97.56
100
T1
时钟同步
99.50
100
0
-76.65
17.16
4.17
98.67
100
修改前后RSRP/SINR/MOS对比如下图所示:
测试项
T0
T1
RSRP
SINR
MOS
结论:
试点小区同步方式修改和基线参数优化前后DT验证VoLTE指标无明显波动,VoLTE业务正常。
3.3.2KPI指标评估
淮北LTE基站试点小区同步方式修改方案于8月5日凌晨执行,提取操作前后忙时关键KPI指标评估对比,评估效果如下:
●RRC连接建立成功率指标平稳,操作前后平均值分别为99.952%、99.949%;
●LTE系统内切换成功率指标平稳,操作前后平均值分别为99.931%、99.933%;
●RRC重建比例修改前后分别为0.74%、0.076%;
●RACH成功率修改前后分别为90.2%、90.7%;
●CQI优良比修改前后分别为96.25%、95.75%;
●VoLTE上行丢包率修改前后分别为0.071%、0.068%,VoLTE下行丢包率修改前后分别为0.057%降至0.046%。
LTE基站同步方式修改前后重要指标(数据业务晚忙时20点,语音业务早忙时10点)变化情况如下:
(1)RRC连接建立成功率指标平稳,操作前后平均值分别为99.952%、99.949%;
(2)LTE系统内切换成功率指标平稳,操作前后平均值分别为99.931%、99.933%;
(3)RRC重建比例修改前后分别为0.74%、0.076%;
(4)RACH成功率修改前后分别为90.2%、90.7%;
(5)CQI优良比修改前后分别为96.25%、95.75%;
(6)VoLTE上行丢包率修改前后分别为0.071%、0.068%,VoLTE下行丢包率修改前后分别为0.057%降至0.046%。
四、经验总结
淮北试点LTE基站时钟同步模式修改方案实施(频率同步修改为时钟同步)及基线参数优化后效果评估如下-
DT指标评估:
LTE各指标无明显波动、上传和下载业务均正常,VoLTE各指标无明显波动、VoLTE业务正常;
KPI关键指标:
LTE系统内切换成功率、RRC连接建立成功率、RRC重建比例、RACH成功率、VoLTE上行丢包率和VoLTE下行丢包率指标平稳,无明显异常和波动;CQI优良比修改前后由96.25%降至95.75%,存在小幅度波动,指标总体平稳,无大的波动和影响。
为保证4&5G基站同步方式一致性和互操作业务的顺利进行,建议全网修改。
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