1、5GNR延時(shí)優(yōu)化方法一、簡(jiǎn)述5G系統(tǒng)相比其它通訊系統(tǒng),結(jié)構(gòu)更加精簡(jiǎn).從協(xié)議已發(fā)布一些指標(biāo)來(lái)看,時(shí)延相比其它系統(tǒng)有較大改善.比方協(xié)議要求用戶(hù)面時(shí)延小于4ms,用戶(hù)面ping包時(shí)延指標(biāo)往往作為單站驗(yàn)收的KPI指標(biāo)之一.本文主要介紹5Gping包時(shí)延問(wèn)題的優(yōu)化和定位方法.二、根本原理和流程介紹5G做ping時(shí)延測(cè)試,一般是在連接終端UE的筆記本電腦上面進(jìn)行ping包,為了排除,外網(wǎng)時(shí)延的影響,一般采用pingFTP內(nèi)網(wǎng)效勞器IP地址的方式.正常Ping包測(cè)試方法如下：前提條件測(cè)試目標(biāo)小區(qū)正常建立.移動(dòng)UE找到想要的測(cè)試點(diǎn),通常PING包測(cè)試中要求測(cè)試UE在目標(biāo)小區(qū)近點(diǎn)即SINR大于20的點(diǎn),為了測(cè)試

2、出較理想結(jié)果盡量找到SINR大于25的測(cè)試點(diǎn).UE正常注冊(cè)成功并接入網(wǎng)絡(luò).測(cè)試步驟第一步、將NR測(cè)試終端放置在近點(diǎn)；第二步、NR測(cè)試終端發(fā)起初始業(yè)務(wù)連接；第三步、分別使用32Bytes、64Bytes、256Bytes、1000Bytes、1500Bytes的包長(zhǎng)向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)彳Tping包測(cè)試100次,使用抓包軟件記錄應(yīng)用層RTT時(shí)間；第四步、將測(cè)試UE放置在中點(diǎn),重復(fù)步驟23;第五步、將測(cè)試UE放置在遠(yuǎn)點(diǎn),重復(fù)步驟23;數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)格式：原始Log文件自定義,導(dǎo)出文件CSV或EXCEL導(dǎo)出精度：1秒/樣本點(diǎn)終端側(cè)：時(shí)間、經(jīng)緯度、RSRPCSIRS&DMRS、RS-SINRCSIRS&am

3、p;DMRS、各層空口信令消息、ping時(shí)延基站側(cè)：信令、話統(tǒng)數(shù)據(jù)等三、用戶(hù)面時(shí)延優(yōu)化方法3.1、 ping測(cè)試問(wèn)題的分析思路由于ping包測(cè)試電腦和測(cè)試終端UE的影響不可控,排除這這個(gè)因素后,需要重點(diǎn)分析PING環(huán)回時(shí)延的空口時(shí)延和傳輸時(shí)延兩局部.當(dāng)測(cè)試得到的環(huán)回時(shí)延較大時(shí),甚至不能滿(mǎn)足PING包測(cè)試指標(biāo)要求時(shí),需要將ping時(shí)延分解成下面兩局部單獨(dú)進(jìn)行分析：無(wú)線空口時(shí)延,即UE和基站間的交互時(shí)延,傳輸側(cè)交互時(shí)延.分解為兩局部統(tǒng)計(jì)環(huán)回時(shí)延的目的是判斷出時(shí)延較大的原因是由空口造成還是傳輸引起的.如果空口時(shí)延較大,那么需要從調(diào)度算法上考慮優(yōu)化,這塊由版本和無(wú)線參數(shù)來(lái)保證；假設(shè)傳輸時(shí)延較長(zhǎng),那就是

4、非接入層的原因,可以從基站側(cè)pingEPC或PINGFTP效勞器來(lái)確認(rèn)是否受到傳輸網(wǎng)絡(luò)的影響,確認(rèn)是傳輸?shù)膯?wèn)題,需要請(qǐng)傳輸側(cè)工程師協(xié)助解決.3.2、 無(wú)線空口時(shí)延分析方法無(wú)線空口時(shí)延,即UE和基站間的交互時(shí)延主要受基站無(wú)線參數(shù)設(shè)置及無(wú)線環(huán)境的影響.主要分析方法是通過(guò)QXDM或者其他測(cè)試工具在終端UE側(cè)進(jìn)行抓10g分析,如果有時(shí)延差異的話就需要對(duì)相關(guān)信令流程和無(wú)線參數(shù)進(jìn)行分析定位.3.3、 影響ping時(shí)延的無(wú)線參數(shù)影響ping時(shí)延的無(wú)線參數(shù)主要有3類(lèi),分別介紹如下.ping包調(diào)度模式動(dòng)態(tài)調(diào)度0基于收到SR置大的模擬BSR模式1混合調(diào)度模式2增強(qiáng)型混合調(diào)度模式3基于預(yù)調(diào)度模式4Ping包時(shí)延5種

5、調(diào)度模式具體介紹如下：第一種、動(dòng)態(tài)調(diào)度對(duì)于當(dāng)前5G系統(tǒng),動(dòng)態(tài)調(diào)度未翻開(kāi)ping包優(yōu)化開(kāi)關(guān)條件下,Ping包過(guò)程及各段時(shí)延分析.Ping包過(guò)程動(dòng)態(tài)調(diào)度正常的動(dòng)態(tài)調(diào)度模式下,當(dāng)UE的MAC層收到高層的上行業(yè)務(wù)t#求,會(huì)觸發(fā)一個(gè)SRScheduleRequest請(qǐng)給給基站,基站收到響應(yīng)后,發(fā)送一個(gè)小的上行授權(quán),UE用來(lái)報(bào)告BSRBufferStatusReport,用來(lái)告訴基站有多少數(shù)據(jù)需要發(fā)送.基站收到BSR±后,根據(jù)BSR給UE上行授權(quán),UE使用該授權(quán)發(fā)上行的PING的內(nèi)容,PING的數(shù)據(jù)就發(fā)送到基站側(cè).第二種、基于收到SR置大的模擬BSR模式這是目前版本默認(rèn)設(shè)置的模式.其根本原理是基

6、于SR上報(bào),根據(jù)前一個(gè)TTI需要調(diào)度的UE個(gè)數(shù),基站主動(dòng)下發(fā)一個(gè)較大的上行資源,使得UE可以利用該資源發(fā)送上行數(shù)據(jù),減少了UE發(fā)送BSR然后eNB根據(jù)BSR進(jìn)行調(diào)度的流程.第三種、混合調(diào)度模式混合調(diào)度模式是在預(yù)調(diào)度持續(xù)時(shí)間內(nèi),定時(shí)主動(dòng)向UE發(fā)送上行資源,UE利用該資源發(fā)送上行數(shù)據(jù).由于基站是周期性的對(duì)UE分配上行資源,減少了UE發(fā)送SR的流程,因此使得PING包的時(shí)延縮短.具體為：UE發(fā)送SR請(qǐng)求,基立肝僉測(cè)到SR后,產(chǎn)生虛擬的BSR進(jìn)行正常的調(diào)度處理,啟動(dòng)預(yù)調(diào)度周期PingPreSchPeriodTimer和預(yù)調(diào)度持續(xù)時(shí)間PingPreSchHoldTimer默認(rèn)2048ms;在PingPr

7、eSchHoldTimer超時(shí)前,每隔PingPreSchPeriodTimer基站主動(dòng)產(chǎn)生虛擬BSR并進(jìn)行調(diào)度；UE利用預(yù)調(diào)度的資源發(fā)送PING包的上行數(shù)據(jù)和可能的BSR混合調(diào)度模式對(duì)所有的SR均做同樣的處理,如果商用系統(tǒng)中用戶(hù)量較大,大量的上行資源預(yù)授權(quán)將導(dǎo)致基站反向干擾加重,嚴(yán)重影響基站反向解調(diào)性能.商用局環(huán)境下不建議采用這種模式.第四種、增強(qiáng)型混合調(diào)度模式為了防止混合調(diào)度模式帶來(lái)的負(fù)面影響,增強(qiáng)型混合調(diào)度模式能夠?qū)ING的業(yè)務(wù)進(jìn)行識(shí)別,識(shí)別出PING業(yè)務(wù)的周期和大小之后,僅僅在PING的周期到來(lái)時(shí),給一定長(zhǎng)度及相應(yīng)大小的預(yù)授權(quán)即可.這樣能大大減緩預(yù)授權(quán)帶來(lái)的帶寬損失,可提升上行的有效

8、載荷.第五種、基于預(yù)調(diào)度模式預(yù)調(diào)度模式下,UE直接發(fā)送ping包,沒(méi)有SR及BSR預(yù)授權(quán)協(xié)商過(guò)程,這種模式只能用于單用戶(hù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,屬于極限測(cè)試.SR傳輸周期Ping包測(cè)試時(shí),上行彳輸默認(rèn)使用LargeBS時(shí)式傳輸.終端首先發(fā)起SRSchedulingRequest,在基站進(jìn)行上行資源授權(quán)之后,終端再發(fā)起B(yǎng)SRBufferStatusRequest和ping數(shù)據(jù)包一起上傳.注意當(dāng)UE高層要求發(fā)送SR的時(shí)候,并不是在每一個(gè)時(shí)隙都可以發(fā)送,而是需要在SR周期內(nèi)的某一個(gè)時(shí)隙才能發(fā)送.網(wǎng)管參數(shù)在無(wú)線參數(shù)-上下行物理信道配置表：UESR傳輸周期(ms)如果配置SR周期為10ms,那么SR發(fā)送前的等待時(shí)間

9、為170ms,平均等待時(shí)間為5ms.協(xié)議規(guī)定的最小SR周期是5ms,SR周期最短只能設(shè)置到5ms,目前默認(rèn)配置是10ms,其實(shí)有些場(chǎng)景下如果S1傳輸時(shí)延太大導(dǎo)致ping時(shí)延離驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)只差幾ms的時(shí)候,可以把SR周期改為5ms,使得SR發(fā)送前的平均等待時(shí)間縮小到2.5ms.某外場(chǎng)局,通過(guò)將SR傳輸周期從10ms修改為5ms,使得ping時(shí)延平均值減少了3ms.需要注意的是,將SR周期從10ms修改為5ms,將會(huì)使得PUCCHSR言道支持的最大用戶(hù)數(shù)減少一倍,默認(rèn)參數(shù)是根據(jù)每載扇400激活用戶(hù)配置的,修改后會(huì)使得PUCCH信道容量減少.在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比擬小的場(chǎng)景下,修改這個(gè)參數(shù)影響不大.DRX參數(shù)DR

10、X功能開(kāi)啟之后,在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候,終端會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)省電源,這時(shí)候上/下行數(shù)據(jù)的發(fā)送都可能會(huì)被延遲,進(jìn)行ping業(yè)務(wù)會(huì)造成時(shí)延變長(zhǎng).網(wǎng)管參數(shù)是E-UTRANFDD、區(qū)表的參數(shù)：非GBR業(yè)務(wù)DRX使能開(kāi)關(guān).某商用外場(chǎng)局,在NGBRDRX丁開(kāi)和關(guān)閉前后進(jìn)行ping比照測(cè)試,關(guān)閉DRX時(shí)ping平均時(shí)延減少了34ms.建議各商用外場(chǎng)局,在用戶(hù)數(shù)量不多的時(shí)候?qū)GBRDRXFF關(guān)關(guān)閉.3.4無(wú)線環(huán)境對(duì)ping時(shí)延的影響如果無(wú)線環(huán)境較差,或者無(wú)線環(huán)境的忽然變化,都會(huì)造成空口發(fā)送的數(shù)據(jù)包解碼錯(cuò)誤而產(chǎn)生HARQ重傳,重傳一次的額外時(shí)延是8ms.S1口傳輸時(shí)延分析方法S1口時(shí)延指PingReq從基站出

11、去(發(fā)往UE需要Ping的效勞器)-基站收到效勞器返回的PingReply的時(shí)延,該段時(shí)延應(yīng)該小于1ms,而不是單單指的基站與核心網(wǎng)的傳輸交互時(shí)延.S1口時(shí)延測(cè)試有三種方法：第一種、IP通道質(zhì)量測(cè)試確定S1口時(shí)延這個(gè)功能可實(shí)現(xiàn)通過(guò)在OMC客戶(hù)端上進(jìn)行操作,發(fā)起以“基站做為ping操作的起點(diǎn),對(duì)目標(biāo)IP地址的IP通道質(zhì)量通道檢測(cè).目標(biāo)IP地址選擇核心網(wǎng)MME或者SGW的IP地址.正常情況下,從基站ping核心網(wǎng)MME或者SGW的時(shí)延應(yīng)該在12ms,如果偏大的話將會(huì)導(dǎo)致UEping時(shí)延增大,需要聯(lián)系傳輸側(cè)排查S1口時(shí)延.第二種、Wireshark在基站VSWc2板debug口抓包確定傳輸時(shí)延Tel

12、net6,并padMGR.exe,登錄到平臺(tái)治理進(jìn)程,敲入MirrorToDebug0,0,在QE進(jìn)行端口映射,然后開(kāi)啟wireshark,在CC板debug口抓包.在Ping之前,翻開(kāi)Wireshark工具,點(diǎn)擊Capture捕獲窗口,選擇正確的interface,對(duì)應(yīng)的效勞器地址,在過(guò)濾欄指定IMCP消息,選擇Updatelistofpacketsinrealtime.使用完成之后使用BspClearESwitchMirror去除鏡像,以免出現(xiàn)其他問(wèn)題.在InterControlMessageProtocol里：Sequencennumber:確定該P(yáng)ing包的序歹U

13、號(hào),Data里確定一次Ping包的大小.傳輸時(shí)延=Echo(ping)reply的frame23里的Arrivaltime-Echo(ping)request的frame24里的Arrivaltime.第三種、UE側(cè)log分析確定傳輸時(shí)延通過(guò)Ue側(cè)Log來(lái)看,看上行包發(fā)出去時(shí)間及下行接收到的時(shí)間差,將這個(gè)時(shí)間差減去基站內(nèi)部處理時(shí)延,既可以得到傳輸時(shí)延了.通?；緝?nèi)部處理時(shí)延正常值為6mso使用QXDM抓包時(shí)注意把所有LTE相關(guān)設(shè)置都選上,否那么可能引起MAC層抓包不全,無(wú)法記錄下所有上下行數(shù)據(jù)包的信息.抓包完成后,使用QCAT把記錄的LOG翻開(kāi),并使用條件過(guò)濾：Ping包是32字節(jié),在加了各個(gè)

14、協(xié)議層的開(kāi)銷(xiāo)之后,在MAC層看到的就是在0xB064LTEMACULTransportBlock中找至ULCID為3或者4,長(zhǎng)度為64的包,為UE側(cè)數(shù)據(jù)包發(fā)出的時(shí)間.在上行數(shù)據(jù)附近的0xB063LTEMACDLTransportBlock找至ULCID為3或者4,長(zhǎng)度為64的包,對(duì)應(yīng)的幀號(hào)子幀號(hào)為UE側(cè)收到ping包白ACK的時(shí)間,如下：故上述ping包在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的時(shí)延為5448(DLreceive)-5441(ULsend)=7ms.基站側(cè)內(nèi)部處理時(shí)延正常的情況下,S1口時(shí)延為7ms-6ms=1ms.3.5、預(yù)調(diào)度策略需要說(shuō)明的是增加局部預(yù)調(diào)度情況下的舉措,可以減小ping時(shí)延,也就是前面提到

15、的增強(qiáng)型混合調(diào)度模式,但是實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)不建議使用,由于會(huì)造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi).而且如果用戶(hù)是做上行FTP等業(yè)務(wù),第一包數(shù)據(jù)需要通過(guò)SR過(guò)程,后面的數(shù)據(jù)包如果連續(xù)調(diào)度是不需要再通過(guò)SR過(guò)程申請(qǐng)資源的,這種情況下第一包數(shù)據(jù)包的端到端時(shí)延等同于動(dòng)態(tài)調(diào)度下的ping時(shí)延,而后續(xù)數(shù)據(jù)包的使用等同于預(yù)調(diào)度下的ping時(shí)延,不會(huì)影響用戶(hù)感受.最后,值得關(guān)注的是,在商用網(wǎng)絡(luò)中,是不建議配置預(yù)調(diào)度模式的,由于如果存在預(yù)調(diào)度用戶(hù),這將造成頻內(nèi)干擾,由于這些用戶(hù)的周期性的上行數(shù)據(jù)包就是明顯的干擾源,會(huì)干擾臨小區(qū)的其它正常用戶(hù)的業(yè)務(wù).四、限制面時(shí)延優(yōu)化方法4.1、隨機(jī)接入根本過(guò)程在小區(qū)搜索過(guò)程之后,UE與小區(qū)取得了

16、下行同步,因此UE能夠接收下行數(shù)據(jù).但UE只有與小區(qū)取得上行同步,才能進(jìn)行上行傳輸.UE通過(guò)隨機(jī)接入過(guò)程(RandomAccessProcedure)與小區(qū)建立連接并取得上行同步.限制面時(shí)延主要關(guān)注接入過(guò)程中MSG1-5的時(shí)延.目前NRMSG1-MSG5的空口時(shí)間,在CPE的LMT上都可以看到,信令的slot號(hào)就是空口時(shí)間.UExPRACH(Preamble)：MsglRAR(xPOCCH*xPDSCH):Msg2(3)RRCConnectionRequest(xPUSCH:Msg3；4ACK+CRIL>(XPDCCH+xPDSCH)：Msg45)HARQACK(xPUCCH)(S)RR

17、CConnectionSetup(xPDCCH+xPDSCHi(7)HARQACK(xPUCCH)CB)DCIAk(xPDCCH1(9)RRCConnectionSetupcomplete4.2接入時(shí)延優(yōu)化過(guò)程4.2.1 時(shí)延目標(biāo)流程msg1-msg2實(shí)測(cè)3ms目標(biāo)3msmsg2-msg3實(shí)測(cè)5ms目標(biāo)3msmsg3-msg4實(shí)測(cè)17.5ms目標(biāo)6.5ms需優(yōu)化msg4-msg5實(shí)測(cè)5.5ms,目標(biāo)3.5ms4.2.2 限制面時(shí)延的優(yōu)化方案Msg1-Msg2實(shí)測(cè)值與目標(biāo)值一致,時(shí)延正常.Msg2-Msg3CPE收至Umsg2之后,CPE內(nèi)部處理時(shí)間CPEProc1太長(zhǎng),CPE側(cè)進(jìn)行進(jìn)程優(yōu)化,使

18、得msg3提前了4個(gè)slot2ms出空口,從而滿(mǎn)足時(shí)延要求.Msg3-Msg4:UC發(fā)出UE上下文給MCC,在此過(guò)程中存在板間傳輸時(shí)延VSW->VBP,MCC先給PPS發(fā)上下文消息由于SPA建立上下文需要PPS生成的UEID,后PPS將消息通過(guò)調(diào)用平臺(tái)OP接口發(fā)給MCC,之后MCC給SPA的組件SMC發(fā)上下文消息,SMC的啟動(dòng)時(shí)間是每個(gè)slot的起始位置offset=0,錯(cuò)過(guò)后SPA只能到下個(gè)slot收到上下文消息,SMC再給UAC配置上下文消息,從圖中看出RAC在200微秒的位置啟動(dòng),UAC在310ms的位置啟動(dòng),所以UAC收到上下文后,不能在slotN給RAC調(diào)度,只能在slotN+

19、1的位置調(diào)度RAG這里要注意,slotN的位置pps要把bsr給UAC,UAC在slotN同時(shí)收到bsr和UE上下文才會(huì)調(diào)度RAC,假設(shè)slotN的時(shí)候PPS沒(méi)有發(fā)bsr,那么只能是在slotN+1的位置起調(diào)度從實(shí)際的情況來(lái)看,PPS是收到ue上下文之后,下一個(gè)slot發(fā)出bsr,這個(gè)已經(jīng)優(yōu)化.RAC從收到UAC的調(diào)度的當(dāng)前slot起,3個(gè)slot之后調(diào)度PPS發(fā)msg4,即slotN+3調(diào)度pps,slotN+4msg4出空口.pps->uc的時(shí)延優(yōu)化在限制面內(nèi)部,pps將msg3遞交個(gè)ucm,ucm做一個(gè)頭解壓,然后OP給uc_stable,在stable中有20個(gè)OP,這20個(gè)OP中其中10多個(gè)是輪流用來(lái)發(fā)來(lái)自u(píng)cm消息的,stable在接入階段對(duì)于msg3來(lái)說(shuō)就是個(gè)緩沖器,但是釋放階段及接入之后又其他的用途,最后UC拿到msg3,之后UC向hrrm申請(qǐng)srbl資源,此過(guò)程是一個(gè)串行過(guò)程,必須等到hrrm回應(yīng)才行實(shí)際可以做成并行的過(guò)程,或者這做成預(yù)調(diào)度srb1的過(guò)程,之后發(fā)上下文消息,