好的,我们继续进行系列的下一篇深度解读。
深度解析 3GPP TS 28.552:5.1.1.21 & 5.1.1.22 & 5.1.1.23 Beam/RSRP/Active UE Measurements (波束,信号与用户活跃度)
本文技术原理深度参考了3GPP TS 28.552 V18.10.0 (2025-03) Release 18规范中,关于“5.1.1.21 Intra-NRCell SSB Beam switch Measurement”、“5.1.1.22 RSRP Measurement”和“5.1.1.23 Number of Active UEs”的核心章节,旨在为读者提供一个关于5G精细化覆盖、波束管理与用户活跃度感知的性能测量全景解析。
引言:AR导航在“魔方大厦”里的迷航
“王哥,快看这个新案例!”小林指着一块屏幕,上面播放着一段用户录制的视频。视频中,一位游客正在市内新落成的、结构复杂如迷宫的“魔方大厦”里,使用商场推出的5G AR导航应用。
起初,AR导航运行流畅,虚拟的箭头和商家信息完美地叠加在现实场景上。但当游客走到一个玻璃幕墙环绕的中央庭院时,AR箭头开始疯狂抖动、漂移,最终消失。“搞什么啊,这5G导航还不如我自己看地图!”视频里传来游客的抱怨声。
“典型的室内复杂场景覆盖问题,”老王看后评论道,“在‘魔方大厦’这种地方,信号会经过无数次的反射、折射,形成非常复杂的‘多径效应’。传统意义上的‘信号强度’可能不差,但信号的‘质量’和‘指向性’可能一塌糊涂。要解决这个问题,我们不能只看小区级的宏观指标了,必须深入到5G最核心、最微观的技术——波束(Beam)。”
他将TS 28.552的屏幕切换到5.1.1.21, 5.1.1.22和5.1.1.23这三节。“今天,我们要学习的是一套‘组合拳’。5.1.1.21的波束切换测量,是评估网络在微观尺度上为用户‘调整座位’的灵活性。5.1.1.22的RSRP测量,是绘制精细化‘信号热力图’的基础。而5.1.1.23的活跃用户数测量,则告诉我们每个‘座位’上到底坐了多少人。把它们结合起来,我们就能搞清楚,AR导航为什么会在那个庭院‘迷航’。”
1. 微观世界的“移步换景”:Intra-NRCell SSB Beam switch Measurement (5.1.1.21)
在5G中,UE在一个小区内移动,即使不发生小区切换,也可能需要频繁地在不同的SSB(同步信号块)波束之间进行切换,以始终保持与最佳波束的连接。这个过程,我们称之为Intra-Cell Beam Switching (小区内波束切换)。
5.1.1.21.1 Number of requested Intra-NRCell SSB Beam switch executions (请求的小区内SSB波束切换执行次数) a) This measurement provides the number of outgoing intra-NRCell SSB Beam switch executions requested by the source SSB Beam… c) On transmission of tci-StatesPDCCH-ToAddList in MAC CE to the UE triggering the switch from the source SSB Beam to the target SSB Beam… the counter is stepped by 1. e) MR.IntraCellSSBSwitchReq
5.1.1.21.2 Number of successful Intra-NRCell SSB Beam switch executions (成功的小区内SSB波束切换执行次数) c) On reception of HARQ ACK in MAC CE from the UE to the target SSB Beam indicating a successful intra-NRCell SSB Beam switch… the counter is stepped by 1. e) MR.IntrCellSuccSSBSwitch
1.1 深度解析
这组测量MR.IntraCell... (Measurement Report) 是评估小区内部移动性管理精细度的关键。
- 测量对象: 小区内部,用户从一个服务SSB波束切换到另一个服务SSB波束的事件。
- 触发条件:
- 请求 (
Req): 当gNB决定进行波束切换,并通过MAC CE(控制单元)向UE发送更新TCI State(传输配置指示状态)的指令时,MR.IntraCellSSBSwitchReq计数器加1。这个指令就是“换个波束跟我通信”的命令。 - 成功 (
Succ): 当UE成功切换到目标波束,并在新的波束上成功向gNB回复了HARQ ACK时,MR.IntrCellSuccSSBSwitch计数器加1。这个来自新波束的“ACK”,就是切换成功的最好证明。
- 请求 (
- 关键维度: 测量项本身按
Beam(波束)进行细分,这意味着我们可以统计每个波束作为“源波束”发起了多少次切换,以及有多少次成功。
1.2 场景化举例:AR导航的“波束迷航”
小林调出了“魔方大厦”中央庭院那个小区的波束切换数据。他发现了一个惊人的现象:
覆盖庭院入口走廊的SSB-3,其MR.IntraCellSSBSwitchReq计数非常高,但对应的Succ(成功数)却很低,波束切换成功率不足50%。
“王哥,你看!”小林指着数据,“当用户从走廊走进庭院时,基站频繁地尝试将他们从SSB-3切换到覆盖庭院的SSB-4或SSB-5,但这些切换大量失败了!”
洞察: 波束切换成功率的急剧下降,是一个强烈的告警信号。它表明在该区域,波束之间的覆盖衔接存在严重问题。很可能是因为玻璃幕墙的复杂反射,导致目标波束的信号质量极差,或者存在多个波束信号强度相近但相位混乱的“模糊地带”,使得UE无法稳定地锁定在任何一个最佳波束上。AR导航的抖动和漂移,正是这种底层波束连接不稳定的直接体现。
2. 绘制“信号地形图”:RSRP Measurement (5.1.1.22)
为了进一步证实波束覆盖的问题,我们需要一张更精细的“信号地形图”。RSRP(参考信号接收功率)就是绘制这张图的基础数据。
5.1.1.22.1 SS-RSRP distribution per SSB (每SSB的SS-RSRP分布) a) This measurement provides the distribution of SS-RSRP per SSB… received by gNB from UEs in the cell… c) This measurement is obtained by incrementing the appropriate measurement bin using measured quantity value… when a RSRP value is reported by a UE… e) L1M.SS-RSRP.Bin
2.1 深度解析
L1M.SS-RSRP.Bin (Layer 1 Measurement) 提供了对小区内每个波束覆盖强度的精细刻画。
- 测量对象: UE上报的、针对每个特定SSB波束的RSRP测量值。
- 测量方法: 分布统计。gNB根据UE上报的RSRP值(单位dBm),将其归入相应的信号强度区间(Bin),并进行计数。例如,RSRP值为-95dBm,则“-90至-100dBm”区间的计数器加1。
- 关键维度: 测量项按
Beam进行细分,为每个SSB波束都生成一张独立的RSRP分布直方图。
2.2 场景化举例:发现覆盖“悬崖”
小林调出了SSB-3(走廊)和SSB-4(庭院)的RSRP分布图,并将它们并排对比。
- SSB-3 RSRP分布图: 呈正态分布,峰值集中在-85dBm左右,信号非常好。
- SSB-4 RSRP分布图: 同样呈正态分布,但峰值集中在-110dBm左右,且有大量样本落在了-120dBm以下的“极差”区间。
“王哥,证据确凿!”小林激动地说,“从走廊到庭院,RSRP从-85dBm‘断崖式’下跌到-110dBm!这中间存在一个巨大的覆盖‘悬崖’。难怪波束切换会频繁失败,因为目标波束的信号实在太弱了!”
洞察: Per-SSB的RSRP分布,是进行精细化覆盖优化的最有力武器。通过它,我们可以识别出弱覆盖波束、过覆盖波束,以及波束之间的覆盖重叠或空洞区域。对于室内复杂场景,这张“信号地形图”的价值无可估量。
3. “座位”上的乘客:Number of Active UEs (5.1.1.23)
找到了覆盖问题,但优化方案是什么?是简单地调高SSB-4的功率,还是增加新的波束?这个决策,需要最后一个关键数据——这个区域到底有多少“人”?
5.1.1.23.1 Mean number of Active UEs in the DL per cell (每小区下行平均活跃用户数) a) This measurement provides the mean number of active UEs in the DL in an NRCellDU. The measurement is calculated per PLMN ID and per QoS level … and per supported S-NSSAI. c) This measurement is obtained by aggregating the measurement “Mean number of Active UEs in the DL per DRB per cell” (see clause 4.2.1.3.2 in TS 38.314).
5.1.1.23.5 Mean number of Active UEs per cell (每小区平均活跃用户数) a) This measurement provides the mean number of active UEs in an NRCellDU. This measurement refers to UEs for which there is data available for transmission for the UL for DRBs, or there is data available for transmission for the DL for DRBs, or both.
3.1 深度解析
这组测量DRB.MeanActiveUe...关注的是在一个小区内,真正有数据在传输的“活跃用户”数量。
- “活跃”的定义: 规范明确指出,活跃用户指的是DRB(数据无线承载)上有数据待传输或正在传输的UE。这与RRC连接用户数不同,一个RRC连接用户可能因为没有业务而处于“空闲连接”状态,不算作活跃用户。
- 测量方法: 通过周期性采样求平均数(
Mean)或最大数(Max)。 - 关键维度:
- 分上下行:
Mean/Max number of Active UEs in the DL/UL per cell(5.1.1.23.1 - .4),可以分别统计上下行的活跃用户数。 - 不分上下行:
Mean/Max number of Active UEs per cell(5.1.1.23.5 - .6),统计只要有任何一个方向在活动的UE总数。 - 按QoS/SNSSAI细分: 这是最有价值的维度。我们可以知道,某个切片下、某种业务类型的平均/峰值活跃用户数是多少。
- 分上下行:
3.2 场景化举例:评估热点区域的真实业务压力
小林需要评估庭院区域的真实业务压力,以决定优化方案。他无法直接得到per-SSB的活跃用户数,但他可以通过关联分析,将在SSB-4上报弱信号的用户,与DRB.MeanActiveUe.SNSSAI_AR_Navi(AR导航切片的活跃用户数)的数据进行关联。
他发现,尽管SSB-4信号很差,但在高峰时段,该区域平均仍有15-20个用户在尝试使用AR导航业务。
“王哥,数据表明,这个庭院是一个‘刚需’热点区域,用户数量并不少。简单地放弃这个区域,或者让用户忍受差体验都是不可接受的。”
洞察与决策: 综合以上三组测量,优化方案已经清晰明了。
- 问题定性 (RSRP分布): 庭院区域存在明确的覆盖空洞。
- 影响评估 (Beam Switch): 覆盖空洞导致了严重的波束切换失败,直接影响了用户的移动体验。
- 需求评估 (Active UE): 该区域是业务热点,有真实的容量需求。 最终,团队决定,不是简单地调整现有波束的功率(这可能会增加对其他区域的干扰),而是在庭院中央的天花板上,新增一个室内微基站(pico RRU),专门用于优化该区域的深度覆盖。
结论:从宏观到微观,三位一体的立体化诊断
“魔方大厦”的AR导航迷航事件,让我们体验了一次从宏观到微观的、三位一体的立体化网络诊断。
- 活跃用户数 (
Active UE) 告诉我们 “哪里有人”。它是业务热点和用户分布的“人口密度图”,是所有容量规划和资源配置的“需求侧”输入。 - RSRP分布 (
RSRP Dist) 告诉我们 “那里的路况如何”。它是精细化的“信号地形图”,是诊断覆盖空洞、干扰区域的“物理勘测”工具。 - 波束切换 (
Beam Switch) 告诉我们 “车开得稳不稳”。它是微观移动性的“行车记录仪”,是评估波束间协同工作、保障用户连续体验的“动态性能”指标。
将这三者结合,我们就能从“用户-信号-移动性”三个维度,对网络进行一次彻底的健康检查。这不仅是解决5G时代复杂场景覆盖难题的关键,更是实现网络智能化、精细化运维的必由之路。
FAQ 环节
Q1:“Active UEs”(活跃用户数)和“RRC Connected UEs”(RRC连接用户数)有什么核心区别? A1:核心区别在于是否有数据活动。RRC Connected UEs是“在网”的用户,他们与网络保持着信令连接,但可能并没有数据业务在进行,处于一种“空闲连接”状态,只消耗少量信令资源和上下文内存。而Active UEs是“在忙”的用户,他们的DRB上有数据正在排队或正在传输,是真正消耗PRB等数据传输资源的用户。因此,Active UEs的数量更能直接地反映小区的实时业务负载。通常,RRC Connected UEs ≥ Active UEs。
Q2:为什么RSRP测量要做成分布(Distribution),而不是只看平均值? A2:因为无线覆盖的核心问题往往是“短板效应”,即最差点的体验决定了用户的整体评价。一个区域的平均RSRP可能很高,但这可能是由一个信号极强的点和多个信号极差的点平均出来的,这个平均值会掩盖“覆盖空洞”的存在。而RSRP分布图,能清晰地展示出信号强度的分布情况,特别是落在差信号区间(如-110dBm以下)的样本占比,这对于识别弱覆盖区域、评估覆盖的均匀性至关重要。
Q3:Intra-Cell Beam Switching(小区内波束切换)和Handover(小区切换)是什么关系? A3:可以把它们理解为“座位调整”和“换车厢”。波束切换发生在同一个小区内,UE从一个波束的服务切换到另一个波束,它服务的“列车员”(gNB的小区实体)没有变。这个过程非常快,由MAC层控制,对核心网完全透明。而小区切换则发生在不同的小区之间,UE服务的“列车员”发生了改变。这个过程更复杂,需要RRC层和核心网的参与。波束切换是5G为了应对高频毫米波覆盖范围小、方向性强而引入的更精细化的移动性管理层次。
Q4:规范中提到的SRS-RSRP (5.1.1.22.4) 是什么?它和SS-RSRP有什么不同? A4:SS-RSRP是UE测量下行同步信号/物理广播信道参考信号(SS/PBCH Block)的接收功率,它反映的是下行信道质量,主要用于小区选择/重选、切换决策以及下行波束管理。而SRS-RSRP是gNB测量UE发送的上行探测参考信号(Sounding Reference Signal)的接收功率,它反映的是上行信道质量。基站通过测量SRS-RSRP,可以了解上行信道的状况,从而为UE分配合适的上行传输资源(如MCS、发射功率),并进行上行波束赋形。
Q5:这些测量项能直接帮我定位是“覆盖问题”还是“干扰问题”吗? A5:RSRP测量主要反映“覆盖问题”。RSRP低,直接意味着信号强度不足。但要定位“干扰问题”,RSRP就不够了,还需要结合另外两个关键的无线测量指标——RSRQ(参考信号接收质量) 和 SINR(信噪加干扰比)。RSRQ不仅考虑了信号强度,还考虑了总的接收功率(包含干扰和噪声),而SINR则更直接地反映了信号与干扰噪声的比值。在TS 28.552的后续章节(如5.1.1.31和5.1.1.32),就专门定义了RSRQ和SINR的分布测量。通常,一个区域RSRP很好但SINR很差,就说明存在严重的干扰问题。