SON技術(shù)是降低網(wǎng)絡(luò)成本和提高網(wǎng)絡(luò)效率的利器

孫震強(qiáng)（中國(guó)電信股份有限公司北京研究院，北京 100035）

1 SON技術(shù)的提出

隨著智能終端數(shù)量的增長(zhǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，目前2G、3G、LTE等各種技術(shù)體制共存，加之各種低功率節(jié)點(diǎn)（微基站、Femto、WLAN等）的引入，網(wǎng)絡(luò)變得更加復(fù)雜。使用傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、配置和優(yōu)化工作方式，人工完成海量網(wǎng)絡(luò)參數(shù)操作的難度越來越大，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化和運(yùn)營(yíng)成本也越來越高。因此迫切需要一種能幫助運(yùn)營(yíng)商在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，在保證終端用戶統(tǒng)一感受和網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)的前提下，提高運(yùn)營(yíng)效率的技術(shù)，以避免運(yùn)營(yíng)商提供的帶寬越寬而利潤(rùn)可能越低的情況。

因此，NGMN和3GPP等國(guó)際組織相繼提出了自組織網(wǎng)絡(luò)（SON）技術(shù)，通過將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、配置、修復(fù)和優(yōu)化等相對(duì)獨(dú)立的步驟合并為一個(gè)獨(dú)立、統(tǒng)一的自動(dòng)化過程，從而降低人工干預(yù)，減少OPEX，提高操作效率和網(wǎng)絡(luò)性能，使運(yùn)營(yíng)商能高效運(yùn)營(yíng)和維護(hù)高流量的網(wǎng)絡(luò)，在滿足客戶需求的同時(shí)，自身也能夠持續(xù)發(fā)展。從2006年NGMN提出SON概念起，業(yè)界對(duì)SON的研究主要是針對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)，但相同理念也開始應(yīng)用于2G/3G網(wǎng)絡(luò)。

2 SON技術(shù)的要點(diǎn)

SON技術(shù)要求實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)部署階段的自規(guī)劃和自配置，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)階段的自優(yōu)化和自修復(fù)，目前比較成熟的是自配置技術(shù)。

2.1 自規(guī)劃

自規(guī)劃是指動(dòng)態(tài)地自動(dòng)計(jì)算無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，如基站站址、容量和覆蓋的規(guī)劃和系統(tǒng)擴(kuò)容時(shí)的站點(diǎn)規(guī)劃和無線參數(shù)配置。比如在現(xiàn)有CDMA2000網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上部署LTE宏網(wǎng)，可首先使用SON規(guī)劃新站能不能建立在已有的站點(diǎn)位置上，能不能和已有站點(diǎn)共享天饋、傳輸線路等，并自動(dòng)生成配置文件保存在運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維支撐系統(tǒng)中，用于指導(dǎo)基站施工和基站自動(dòng)下載。

2.2 自配置

自配置指基站能自動(dòng)連接到運(yùn)維支撐系統(tǒng)，并下載、激活其專屬配置數(shù)據(jù)，最終能提供多制式無線服務(wù)。也就是新增基站的配置能夠做到即插即用、自動(dòng)安裝軟件、自動(dòng)配置無線參數(shù)和傳輸參數(shù)、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)管理鄰接關(guān)系等。自配置能減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開通中工程師重復(fù)手動(dòng)配制參數(shù)的過程，減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度，從而降低網(wǎng)絡(luò)部署成本。自配置過程在預(yù)操作狀態(tài)進(jìn)行，即基站上電開通、實(shí)現(xiàn)與骨干網(wǎng)連接，直到射頻發(fā)射器打開的過程。具體講，自配置包括基站的硬件安裝、射頻設(shè)置、物理小區(qū)標(biāo)識(shí)（PCI）自動(dòng)配置、自動(dòng)鄰區(qū)關(guān)系（ANR）配置以及LTE網(wǎng)絡(luò)中的X2/S1接口自建立等。

2.3 自優(yōu)化

自優(yōu)化是指根據(jù)終端和基站的性能測(cè)量報(bào)告和網(wǎng)管的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告，對(duì)參數(shù)進(jìn)行自優(yōu)化，以盡量減少優(yōu)化工作量并提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和性能。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包括2個(gè)方面：其一為無線參數(shù)優(yōu)化，如發(fā)射功率、切換門限、小區(qū)個(gè)性偏移等；其二為機(jī)械和物理優(yōu)化，如天線方向和下傾、天線位置、補(bǔ)點(diǎn)等。自優(yōu)化只能部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

自優(yōu)化包括覆蓋與容量?jī)?yōu)化、節(jié)能、PCI自配置、移動(dòng)健壯性優(yōu)化、移動(dòng)負(fù)荷均衡優(yōu)化、RACH優(yōu)化、自動(dòng)鄰區(qū)關(guān)系、小區(qū)內(nèi)干擾協(xié)調(diào)等。在整個(gè)自優(yōu)化過程中，需要人工操作的只有確認(rèn)故障原因和審核并授權(quán)實(shí)施優(yōu)化配置方案，因此提高了運(yùn)維效率。自優(yōu)化過程發(fā)生在可操作狀態(tài)（射頻發(fā)射器已打開）。具體來說，自優(yōu)化包括移動(dòng)負(fù)荷均衡（MLB）、切換優(yōu)化（MRO）、接入優(yōu)化（RO）和自動(dòng)化路測(cè)（MDT）等。

2.4 自修復(fù)

自修復(fù)是指系統(tǒng)檢測(cè)到問題時(shí)能自主減輕或解決，比如通過自動(dòng)告警關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)隔離和恢復(fù)，從而大大減少維護(hù)工作成本，并避免對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感受的影響。

3 LTE SON標(biāo)準(zhǔn)研究最新進(jìn)展

2008年4月，3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織決定成立SON子工作組，專門討論SON相關(guān)議題，同時(shí)決定RAN2/RAN3負(fù)責(zé)SON的相關(guān)用例需求和解決方案，定義X2/S1的接口部分，已完成的4個(gè)版本的進(jìn)展如下：

a）R8完成了SON相關(guān)用例的討論，列出了包括MRO、MLB、RO、PCI和ANR 等在內(nèi)的課題，完成了專門針對(duì)SON的研究報(bào)告TR 36.902（SON用例及解決方案），完成了ANR和PCI這2個(gè)用例的標(biāo)準(zhǔn)化。

b）R9完成了MRO、MLB、RO 3個(gè)用例的標(biāo)準(zhǔn)化。

c）R10對(duì)MRO、MLB進(jìn)行了進(jìn)一步增強(qiáng)，包括對(duì)LTE系統(tǒng)內(nèi)、LTE與其他系統(tǒng)間負(fù)荷信息交互流程的增強(qiáng)，提高切換事件檢測(cè)的完整性、移動(dòng)性參數(shù)調(diào)整算法的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)涉及Uu、S1、X2接口的改動(dòng)，并開始考慮節(jié)能（ES）和MDT功能。

d）R11主要考慮MRO的增強(qiáng)，包括對(duì)跨制式互操作（Inter-RAT）場(chǎng)景的支持、乒乓切換和短暫駐留問題等；根據(jù)QoS相關(guān)信息選擇合適的RAT接入；已有ANR機(jī)制的擴(kuò)展；協(xié)調(diào)MRO、MLB的關(guān)系，增強(qiáng)SON整體功能穩(wěn)定性；HeNB和HetNet部署場(chǎng)景下的SON特性等。其中中國(guó)電信提出的“Study on LTE-HRPD inter RAT SON”只完成了30%，將被移到R12繼續(xù)研究。

雖然3GPP從R8版本就開始啟動(dòng)SON工作，但直至今日R11版本對(duì)SON的研究仍處于發(fā)展階段，R12版本中將繼續(xù)開展工作。

4 SON面臨的挑戰(zhàn)和建議

SON技術(shù)代表了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)趨勢(shì)，可以改善網(wǎng)絡(luò)效率，給運(yùn)營(yíng)商提供方便的操作維護(hù)方式，節(jié)省CAPEX和OPEX。但是SON系統(tǒng)非常復(fù)雜，移動(dòng)系統(tǒng)的性能指標(biāo)和配置參數(shù)有上千個(gè)，要想進(jìn)行全面的自動(dòng)化非常困難，筆者認(rèn)為SON的發(fā)展仍面臨許多挑戰(zhàn)。

4.1 合適的架構(gòu)選擇

SON的架構(gòu)分集中式、分布式和混合式3種。集中式目前主要在網(wǎng)管系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，分布式是通過SON分布在eNB上來實(shí)現(xiàn)，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。集中式的優(yōu)點(diǎn)是控制范圍較大、互相沖突較小，缺點(diǎn)是速度較慢、算法復(fù)雜；分布式與其相反，可以達(dá)到更高的效率和速度，且網(wǎng)絡(luò)的可拓展性較好，但缺點(diǎn)是彼此間難協(xié)調(diào)?；旌鲜娇山Y(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是其設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜。中國(guó)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、覆蓋廣，可采用分布式SON架構(gòu)，因?yàn)槠漤憫?yīng)速度快、擴(kuò)展性好，可減少其對(duì)網(wǎng)管系統(tǒng)的依賴。

4.2 開放的標(biāo)準(zhǔn)接口

標(biāo)準(zhǔn)方面，SON在未來要支持開放的接口及互聯(lián)互通，支持多廠商SON功能的互聯(lián)。目前對(duì)SON的研究主要集中在自配置和自優(yōu)化，未來需進(jìn)行更多用例方面的研究，如保證用戶的QoS、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化等。未來還要利用認(rèn)知無線電技術(shù)進(jìn)行一個(gè)可適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，考慮多個(gè)SON功能的聯(lián)合使用，使得網(wǎng)絡(luò)能夠自主地感知部署環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)和終端的感受，繼而智能地制定規(guī)劃、優(yōu)化、排障方案，并在運(yùn)營(yíng)商授權(quán)下自動(dòng)實(shí)施。

4.3 多種制式的網(wǎng)絡(luò)共存帶來的綜合SON

由于運(yùn)營(yíng)商將長(zhǎng)期同時(shí)運(yùn)維多制式、多層次網(wǎng)絡(luò)，只研究LTE SON對(duì)運(yùn)營(yíng)商降低OPEX的作用有限，SON必須向多制式、多層網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展并形成一個(gè)集中統(tǒng)一的解決方案，才能抑制運(yùn)維成本進(jìn)一步上升。面對(duì)cdma2000和LTE的共存局面，中國(guó)電信在3GPP已提出了綜合SON的提案，用來協(xié)調(diào)不同制式、不同層次網(wǎng)絡(luò)間的關(guān)系，提升全網(wǎng)運(yùn)維效率。

4.4 SON技術(shù)成熟還需要運(yùn)營(yíng)商和制造商積極推動(dòng)

出于對(duì)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)及日常管理成本的考慮，國(guó)際主流運(yùn)營(yíng)商對(duì)SON功能的實(shí)現(xiàn)及相關(guān)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的推動(dòng)起到了主導(dǎo)作用。截至目前，所有主流設(shè)備廠商都發(fā)布了SON路標(biāo)，我們希望每個(gè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都與SON技術(shù)緊密結(jié)合。另外，終端最貼近用戶需求，終端的反饋能為網(wǎng)絡(luò)提供問題檢測(cè)及跟蹤能力，比如部分SON技術(shù)方案需要終端向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告額外的信息，例如MRO、MDT等。這些信息對(duì)于SON功能的效率至關(guān)重要，因此需要運(yùn)營(yíng)商、網(wǎng)絡(luò)廠商和終端廠商共同推動(dòng)，以達(dá)到最佳效果。

4.5 SON需要與智能管道技術(shù)相結(jié)合

目前的SON功能集中在無線網(wǎng)，為保證端到端QoS，無線網(wǎng)和核心網(wǎng)需要互動(dòng)，同時(shí)配合深度包檢測(cè)，把SON功能與LTE網(wǎng)絡(luò)中的策略服務(wù)器（PCRF）QoS策略控制相結(jié)合，對(duì)不同QoS業(yè)務(wù)進(jìn)行差異化處理。

［1］3GPP TS 36.902 Self-configuring and self-optimizing network（SON）use cases and solutions［S/OL］.［2012-06-11］.http://wenku.baidu.com/view/368a52fff705cc175527095e.html.

［2］3GPP TS 32.523 Telecommunication management;Self-Organizing Networks（SON）［S/OL］.［2012-06-11］.http://www.ptsn.net.cn/stan?dard/std_query/show.php?source=gpp&id=30163.

［3］4GAmericas white paper：Self-Optimizing Networks-The Benefits of SON in LTE［R/OL］.［2012-06-11］.http://www.doc88.com/p-10928 827417.html.

［4］RP-121088：Status Report for SIStudy on LTE-HRPDinter RATSON［R/OL］.［2012-06-11］.http://www.3gpp.org/ftp/tsg_Ran/tsg_Ran/TS?GR_57/Docs/.