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SON技术是降低网络成本和提高网络效率的利器

2013-05-07 16:49
月城清浅
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  1  SON技术的提出

  随着智能终端数量的增长和移动互联网业务的高速发展,无线网络规模越来越大,目前2G、3G、LTE等各种技术体制共存,加之各种低功率节点(微基站、Femto、WLAN等)的引入,网络变得更加复杂。使用传统的无线网络规划、配置和优化工作方式,人工完成海量网络参数操作的难度越来越大,网络规划、优化和运营成本也越来越高。因此迫切需要一种能帮助运营商在复杂网络中,在保证终端用户统一感受和网络关键性能指标的前提下,提高运营效率的技术,以避免运营商提供的带宽越宽而利润可能越低的情况。

  因此,NGMN和3GPP等国际组织相继提出了自组织网络(SON)技术,通过将传统网络中的网络规划、配置、修复和优化等相对独立的步骤合并为一个独立、统一的自动化过程,从而降低人工干预,减少OPEX,提高操作效率和网络性能,使运营商能高效运营和维护高流量的网络,在满足客户需求的同时,自身也能够持续发展。从2006年NGMN提出SON概念起,业界对SON的研究主要是针对LTE网络,但相同理念也开始应用于2G/3G网络

  2  SON技术的要点

  SON技术要求实现网络部署阶段的自规划和自配置,网络维护阶段的自优化和自修复,目前比较成熟的是自配置技术。

  2.1  自规划

  自规划是指动态地自动计算无线网络的规划,如基站站址、容量和覆盖的规划和系统扩容时的站点规划和无线参数配置。比如在现有CDMA2000网络的基础上部署LTE宏网,可首先使用SON规划新站能不能建立在已有的站点位置上,能不能和已有站点共享天馈、传输线路等,并自动生成配置文件保存在运营商的运维支撑系统中,用于指导基站施工和基站自动下载。

  2.2  自配置

  自配置指基站能自动连接到运维支撑系统,并下载、激活其专属配置数据,最终能提供多制式无线服务。也就是新增基站的配置能够做到即插即用、自动安装软件、自动配置无线参数和传输参数、自动检测、自动管理邻接关系等。自配置能减少网络建设开通中工程师重复手动配制参数的过程,减少网络建设难度,从而降低网络部署成本。自配置过程在预操作状态进行,即基站上电开通、实现与骨干网连接,直到射频发射器打开的过程。具体讲,自配置包括基站的硬件安装、射频设置、物理小区标识(PCI)自动配置、自动邻区关系(ANR)配置以及LTE网络中的X2/S1接口自建立等。

  2.3  自优化

  自优化是指根据终端和基站的性能测量报告和网管的统计分析报告,对参数进行自优化,以尽量减少优化工作量并提高网络质量和性能。传统的网络优化包括2个方面:其一为无线参数优化,如发射功率、切换门限、小区个性偏移等;其二为机械和物理优化,如天线方向和下倾、天线位置、补点等。自优化只能部分代替传统的网络优化。

  自优化包括覆盖与容量优化、节能、PCI自配置、移动健壮性优化、移动负荷均衡优化、RACH优化、自动邻区关系、小区内干扰协调等。在整个自优化过程中,需要人工操作的只有确认故障原因和审核并授权实施优化配置方案,因此提高了运维效率。自优化过程发生在可操作状态(射频发射器已打开)。具体来说,自优化包括移动负荷均衡(MLB)、切换优化(MRO)、接入优化(RO)和自动化路测(MDT)等。

  2.4  自修复

  自修复是指系统检测到问题时能自主减轻或解决,比如通过自动告警关联发现故障,及时隔离和恢复,从而大大减少维护工作成本,并避免对网络质量和用户感受的影响。

  3  LTE SON标准研究最新进展

  2008年4月,3GPP标准组织决定成立SON子工作组,专门讨论SON相关议题,同时决定RAN2/RAN3负责SON的相关用例需求和解决方案,定义X2/S1的接口部分,已完成的4个版本的进展如下:

  a) R8完成了SON 相关用例的讨论, 列出了包括MRO、MLB、RO、PCI和ANR 等在内的课题,完成了专门针对SON 的研究报告TR 36.902(SON 用例及解决方案),完成了ANR 和PCI 这2个用例的标准化。

  b) R9完成了MRO、MLB、RO 3个用例的标准化。

  c) R10对MRO、MLB 进行了进一步增强,包括对LTE系统内、LTE 与其他系统间负荷信息交互流程的增强,提高切换事件检测的完整性、移动性参数调整算法的准确性,增强涉及Uu、S1、X2 接口的改动,并开始考虑节能(ES)和MDT 功能。

  d) R11主要考虑MRO 的增强,包括对跨制式互操作(Inter-RAT)场景的支持、乒乓切换和短暂驻留问题等;根据QoS 相关信息选择合适的RAT 接入;已有ANR 机制的扩展;协调MRO、MLB的关系,增强SON 整体功能稳定性;HeNB 和HetNet 部署场景下的SON 特性等。其中中国电信提出的“Study on LTE-HRPD inter RAT SON”只完成了30%,将被移到R12继续研究。

  虽然3GPP从R8版本就开始启动SON工作,但直至今日R11版本对SON的研究仍处于发展阶段,R12版本中将继续开展工作。

  4  SON面临的挑战和建议

  SON技术代表了移动通信网络的演进趋势,可以改善网络效率,给运营商提供方便的操作维护方式,节省CAPEX和OPEX。但是SON系统非常复杂,移动系统的性能指标和配置参数有上千个,要想进行全面的自动化非常困难,笔者认为SON的发展仍面临许多挑战。

  4.1  合适的架构选择

  SON的架构分集中式、分布式和混合式3种。集中式目前主要在网管系统上实现,分布式是通过SON分布在eNB上来实现,二者各有优缺点。集中式的优点是控制范围较大、互相冲突较小,缺点是速度较慢、算法复杂;分布式与其相反,可以达到更高的效率和速度,且网络的可拓展性较好,但缺点是彼此间难协调。混合式可结合两者的优点,但缺点是其设计变得更加复杂。中国运营商的网络规模大、覆盖广,可采用分布式SON架构,因为其响应速度快、扩展性好,可减少其对网管系统的依赖。

  4.2  开放的标准接口

  标准方面,SON在未来要支持开放的接口及互联互通,支持多厂商SON功能的互联。目前对SON的研究主要集中在自配置和自优化,未来需进行更多用例方面的研究,如保证用户的QoS、网络参数优化等。未来还要利用认知无线电技术进行一个可适应动态环境的网络设计,考虑多个SON功能的联合使用,使得网络能够自主地感知部署环境、网络运营状态和终端的感受,继而智能地制定规划、优化、排障方案,并在运营商授权下自动实施。

  4.3  多种制式的网络共存带来的综合SON

  由于运营商将长期同时运维多制式、多层次网络,只研究LTE SON对运营商降低OPEX的作用有限,SON必须向多制式、多层网络的方向发展并形成一个集中统一的解决方案,才能抑制运维成本进一步上升。面对cdma2000和LTE的共存局面,中国电信在3GPP已提出了综合SON的提案,用来协调不同制式、不同层次网络间的关系,提升全网运维效率。

  4.4  SON技术成熟还需要运营商和制造商积极推动

  出于对网络维护及日常管理成本的考虑,国际主流运营商对SON功能的实现及相关技术的标准化发展的推动起到了主导作用。截至目前,所有主流设备厂商都发布了SON路标,我们希望每个产品研发设计环节都与SON技术紧密结合。另外,终端最贴近用户需求,终端的反馈能为网络提供问题检测及跟踪能力,比如部分SON技术方案需要终端向网络报告额外的信息,例如MRO、MDT等。这些信息对于SON功能的效率至关重要,因此需要运营商、网络厂商和终端厂商共同推动,以达到最佳效果。

  4.5  SON需要与智能管道技术相结合

  目前的SON 功能集中在无线网,为保证端到端QoS,无线网和核心网需要互动,同时配合深度包检测,把SON 功能与LTE 网络中的策略服务器(PCRF) QoS 策略控制相结合,对不同QoS 业务进行差异化处理。

  参考文献:

  [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/standard/std_query/show.php?source=gpp&id=30163.

  [3]  4G Americas 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 SI Study on LTE-HRPD inter RAT SON[R/OL]. [2012-06-11].

  来源:邮电设计技术 作者:孙震强

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