5G终端无法显示 5G 信号的问题
前景理论 2021-02-24

一、摘要

随着 5G 网络的快速建设和 5G 终端逐步推向市场, 5G 产业链在不断成熟。相对于 4G 技术, 5G 的关键技术指标和新特性给终端实现带来了多方面的挑战。对新入网的 5G 终端测试需尽可能多的进行相关用例测试, 使其在覆盖 5G 信号的区域能给用户带来极致的 5G 体验。本文分析了实际测试过程中发现高通芯片终端的 UE能力协商触发的异常流程, 导致终端无法连接到 5G 网络, 最终通过 修改相关配置,解决相关问题的过程。


二、引言

为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、 海量的设备连接、 不断涌现的各类新业务和应用场景等需求,5 G系统应运而生。2019 年被认为是 “ 5 G 商用元年 ” , 5 G 也成为今年世界电信日最受关注的话题。目前, 世界主要国家正在加快5G 的布局与发展, 首批 5G 智能手机也陆续上市 , 5G 正在从话题变成现实。

现阶段, 针对 5G 和 LTE 之间的关系, 存在着 NSA( non stand-alone, 非独立组网) 和 SA( stand-alone, 独立组网) 两种组网方案, 在 NSA 方案中,5G 要和 LTE 联合组网, 通过双连接( dual connection, DC) 方式接入网络。5G 建设初期考虑到 5G 终端的兼容性(尤其是高通芯片), 中国电信将建设以 SA为目标网络, S A / N S A 混合组网的跨域 5 G 网络, 目前新上市的大部分终端均以支持 NSA 组网方式为主。

南京作为首批 5G 实验城市之一, 电信在主城区已经开通了 5G 信号覆盖并开展多轮 5G 终端测试, 在相关的测试过程中遇到了一些问题。本文主要分析了实际测试过程中发现高通芯片终端的 UE 能力协商触发的异常流程, 导致终端无法连接到 5G 网络, 最终通过修改相关配置, 解决相关问题的过程。


三、终端测试过程及异常现象分析

目前电信在主城区部分区域建成了基于 SA 和 NSA 混合组网的 5G 网络环境, 为给用户提供较好的 5G 网络体验, XX电信对 5G 覆盖区域进行了多终端测试。

1、终端(5G 现网) 组网方式

电信在主城区搭建了基于 SA 和 NSA 的混合组网的环境, 基于 5G 测试终端现有能力, 选择在 NSA 环境下进行终端测试。非独立组网模式下, 5 G 需要依托现有的 LT E 网络, 将控制面锚定在 LTE 网络上(即 LTE 承载控制信令)。对于用户面数据则是 5G NR 和 LTE 共同承载。因此, 对于非独立组网方式, 5G 需要依赖现有的 LTE 网络才能工作, 而无法独立为用户提供完整服务。非独立组网模式下的网络终端接入方案如下:

在 NSA 环境下要求终端支持双连接, 所谓双连接, 就是指 UE( usere qu i p m e n t , 用户终端) 同时与两个基站小区保持连接, 其核心思路是控制平面( control plane, CP) 和用户平面( user plane, UP) 的分离:在控制平面,终端只与主基站小区(m a i ne N od eB ,M e N B ) 保持RRC 连接, 核心网只可见M e N B以减少信令切换;在用户平面,终端同时通过M e NB及SeNB( secondary eNode B, 辅基站小区) 向核心网传送数据。双连接示意如图2所示。

2、终端测试过程及现象

对 5G 现网覆盖的部分室分场景测试过程中发现同一位置两款终端状态不一致,主要现象为华为 M a t e 20 X5 G 版手机可以正常显示 5 G 信号, 而中兴 AXON5G 版手机无 5G 信号显示, 上网测试为 4G 速率。而将中兴手机放到其他 5G 覆盖区域, 中兴手机的 5G 信号又可以恢复正常, 具体现象如下, 中兴手机版本为ZTE _ A 2020 N 2_ P r o_ C T V 2 . 0 . 0 B 05 M R

3、终端测试测试现象分析

发现终端问题, 在华为网管上对问题终端进行了信令跟踪分析, 对测试过程进行信令跟踪分析, 发现该终端一直驻留在 LTE 网络, 一直未发起 B1 事件测 量,因此并未发起 SGC 添加的流程。

对比正常手机信令流程, 终端在有 5G 覆盖的区域, 手机会立即显示 5G 信号, 信令上可以看到 NGC 信号达到 B1 测量门限后, 发起 SGC 添加流程, 如下图:


四、问题分析与问题解决

1、异常问题分析

根据发现的问题, 联系了手机厂家和芯片厂商进行分析, 芯片厂商对相关终端进行现场抓包分析, 通过与正常终端的信令进行对比, 发现终端发生异常的区域中与正常区域的信令对比发现, UE 终端能力协商有差异。正常信令流程中基 站下发的 MRDC UE 能力查询中同时携带了 band1、 band3 和 band5 的 RAT 双 连接能力查询, 而发生异常情况下基站下发的 UE 终端能力查询中并不携带band5 的能力查询, 终端侧抓包和信令跟踪流程如下:

该 UE 能力查询的主要内容为 RAT 间切换能力, 该能力描述了支持 NR 和LTE ( E - U T R A ) 间 5 G C 内部跨 R A T 的(I n t r a5 G Ci n t e rR A Tm ob ilit y ) 移动性。R A T 间的测量仅限于 E - U T R A , 支持源 R A T 对目标 R A T 进行测量和报告相关的配置。支持 g N B 和 ng - e N B 之间的按序和无损 ( i n - s e qu e n cea ndl o ss l e ss ) 切换。支持 NG - R AN 节点间基于 X n 和 NG 的 R A T 间切换。切换是经由 X n 或者 C N 对U E 来说是透明的。目标 R A T 接收到 U E 的 NG - C 上下文信息后, 根据此信息来对 UE 配置完整的 RRC 消息和全配置。

经过与芯片厂商(高通) 咨询得知, 该芯片处理流程中如果发现基站不支持b a nd5 的 R A T - U E能力, 终端认为终端能力与基站能力不匹配, 则终端不发起 B 1测量和 SGC 的添加。最终导致终端无法连接到 5G 网络, 手机无 5G 信号显示。经过核实该问题可以通过终端侧对流程优化后规避, 在早期高通芯片手机上均存在该问题, 后期做过优化后最新版本的手机上不存在该问题。

2、问题解决及验证

通过基站修改基站 UE 能力查询的参数后, 中兴手机 5G 信号恢复, 修改参数如下:

参数修改后跟踪原问题终端(中兴 5 G 手机), 其问题现象已经恢复。


五、小结

本文讲述了 5G 终端在实际测试过程中遇到的无法显示 5G 信号的问题, 最终通过终端侧联合无线网排查问题, 并解决问题的过程。

目前 5G 网络尚处于初步建设时期, 终端和网络均处在磨合阶段, 在磨合的过程中终端和网络侧的兼容性存在或多或少的问题, 需要各厂商与运营商的网络尽可能多的进行测试, 尽可能多的模拟用户使用环境, 将网络或终端现存的问题暴露出来, 缩短终端与网络的 “ 磨合期 ” , 尽早将 5G 网络推向商用网络。

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