LTE SON自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用

孫菲菲

【摘要】 隨著科技的不斷發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的數(shù)量也越來越多，不同的網(wǎng)絡(luò)之間需要的互操作，以及快速配置管理增多的基站，這些問題的出現(xiàn)，就需要運(yùn)營商使用更好的網(wǎng)絡(luò)管理來降低運(yùn)維成本，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能化。因此，長期演進(jìn)的3GPP就提出了新的運(yùn)維策略，即自組織網(wǎng)絡(luò)。本文重點(diǎn)介紹應(yīng)用于LTE網(wǎng)絡(luò)的自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，以及諾基亞通信提供的SON自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理以及應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 LTE 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)

ABSTRACT：With the continuous development of science and technology， as well as the continuous evolution of the network technology， the network number of parameters more and more， different network need between the interoperability， and rapid configuration management increasing number of base station， the emergence of these problems， it needs to operators using better network management to reduce the operation and maintenance cost， so as to realize the intelligent network. Therefore， the longterm evolution of the 3 GPP has put forward the new operation and maintenance strategy， namely self-organizing network.

This article focuses on applied to LTE networks self optimization network， and nokia provides SON since the optimization of network system and application

KEY WORDS：LTE， optimization of network， self optimization network

一、概述

隨著通信技術(shù)和業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，各種技術(shù)體制共存，加之Home NB/eNB的引入，網(wǎng)絡(luò)變得更加復(fù)雜。如果仍然使用無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的傳統(tǒng)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)營成本也越來越高。運(yùn)營商在關(guān)注設(shè)備性能的同時(shí)，更加關(guān)注維護(hù)操作效率，如何降低OPEX是運(yùn)營商優(yōu)先考慮的問題。因此，歐美主流高端運(yùn)營商發(fā)起SON（Self-Organizing Network）技術(shù)，希望通過SON來減少運(yùn)營成本，提高操作效率，提高網(wǎng)絡(luò)性能和穩(wěn)定性。

二、SON原理介紹

自組織網(wǎng)絡(luò)SON（Self-OrganizingNetworks），原是特指無線自組織網(wǎng)絡(luò)（Adhoc網(wǎng)絡(luò)），在LTE（LongTermEvolution）技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化階段由移動(dòng)運(yùn)營商引入，其主要思路是實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的一些自主功能，減少人工參與，降低運(yùn)營成本，提高用戶感受。從運(yùn)營商的角度來看，降低建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)成本等措施能夠獲得更高的利潤。從技術(shù)發(fā)展的角度來看，3種因素促進(jìn)了SON的發(fā)展。首先，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的數(shù)量越來越多，且更加復(fù)雜；其次，由于無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，使得2G/3G/ LTE共存發(fā)展，不可避免地產(chǎn)生了不同網(wǎng)絡(luò)之間的互操作；最后，基站數(shù)目（特別是家庭eNodeB）發(fā)展很快，需要快速配置和管理這些基站。而自組織網(wǎng)絡(luò)的，自優(yōu)化、自配置、自治愈這三大技術(shù)應(yīng)用在了不同地方。如下圖所示：

面對(duì)下一代無線網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營，為了減少運(yùn)營成本和維護(hù)成本，運(yùn)營商一方面需要在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)投入大量工作，比如規(guī)劃、配置、優(yōu)化、計(jì)算、調(diào)整、測試、預(yù)防錯(cuò)誤、減少失敗、自我恢復(fù)等工作。另一方面，需要簡化用戶的使用流程，比如Home NodeB設(shè)備，用戶希望買回家的是一個(gè)即插即用設(shè)備，一上電就能夠自動(dòng)獲取配置運(yùn)行。因此，人為因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響將越來越小，自配置、自優(yōu)化、自適應(yīng)和自修復(fù)將成為下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的必然趨勢。

自配置（Self-configuration）：是指新增網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（例如基站）的配置能夠做到即插即用，以降低成本并簡化安裝流程。這個(gè)過程在預(yù)操作狀態(tài)進(jìn)行。預(yù)操作狀態(tài)可理解為eNB上電開通、實(shí)現(xiàn)與骨干網(wǎng)連接，直到RF發(fā)射器打開。自配置過程包含基本建立和初始無線配置兩部分。

自優(yōu)化（Self-optimization）：根據(jù)UE和eNB的性能測量報(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。該過程在可操作狀態(tài)（RF發(fā)射器已打開）。自優(yōu)化過程包含自優(yōu)化/自適應(yīng)過程。

自修復(fù)（Self-healing）：是指系統(tǒng)檢測到問題時(shí)能自主減輕或解決，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。

三、SON功能測試應(yīng)用

3.1諾基亞SON介紹

諾基亞LTE SON功能集成在OSS ne tact8平臺(tái)。通過現(xiàn)網(wǎng)測試，已經(jīng)具備自配置：鄰區(qū)、小區(qū)無線參數(shù)（PCI、PRACH等無線參數(shù)）自配置，達(dá)到基站設(shè)備即插即用的目的；自優(yōu)化：干擾優(yōu)化、移動(dòng)性優(yōu)化、鄰區(qū)優(yōu)化；自修復(fù)：故障小區(qū)監(jiān)測、告警收集等功能。

3.2諾基亞SON應(yīng)用

3.2.1PCI自動(dòng)配置功能

由于LTE的PSS ID只有3個(gè)，在同頻，同MIMO模式下，如果PCI MOD3相同，將意味著PSS碼序列相同，參考信號(hào)的發(fā)射位置以及時(shí)間將完全相同，當(dāng)MOD3信號(hào)強(qiáng)度相當(dāng)時(shí)，將會(huì)造成很嚴(yán)重的干擾。帶來接入失敗等網(wǎng)絡(luò)問題；

在時(shí)域位置固定的情況下，下行參考信號(hào)在頻域有6個(gè)freq shift。如果PCI mod 6值相同，同樣會(huì)造成下行RS的相互干擾。（在一個(gè)發(fā)射天線下）；

在PUSCH信道中攜帶了DM-RS和SRS的信息，這兩個(gè)參考信號(hào)對(duì)于信道估計(jì)和解調(diào)非常重要，他們是由30組基本的ZC序列構(gòu)成，即有30組不同的序列組合，所以如果PCI mod 30值相同，那么會(huì)造成上行DM RS和SRS的相互干擾。

PCI規(guī)劃時(shí)將盡量避免MO3/MOD6/MOD30的干擾。但是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的變化，此干擾將很難避免。而PCI自動(dòng)配置功能將很好地解決此問題。

1、PCI自動(dòng)分配

網(wǎng)管會(huì)自動(dòng)根據(jù)站點(diǎn)未知與方位角等信息，進(jìn)行新入網(wǎng)站點(diǎn)的PCI分配。

2、PCI沖突檢測與解決

網(wǎng)管會(huì)自動(dòng)根據(jù)UE上報(bào)的測量報(bào)告，將存在MOD3/ MOD6/MOD30干擾的小區(qū)進(jìn)行PCI重規(guī)劃以及配置。

3、PCI混淆檢測與解決

PCI混淆解決的PCI重新規(guī)劃結(jié)果。

網(wǎng)管可以將小區(qū)鄰區(qū)中有同PCI的小區(qū)進(jìn)行PCI重規(guī)劃以及配置，避免由于鄰區(qū)同PCI導(dǎo)致切換失敗。

3.2.2自動(dòng)鄰區(qū)關(guān)系

1、LTE同頻鄰區(qū)關(guān)系自動(dòng)添加

在LTE網(wǎng)絡(luò)中，SON的相關(guān)功能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)到優(yōu)化的各個(gè)階段，其中的ANR功能（Automated Neighbor Relations），對(duì)于降低鄰區(qū)規(guī)劃及維護(hù)的人力成本，提升效率有非常重要的作用。

ANR實(shí)現(xiàn)的基本流程如下：

？ 當(dāng)未知的PCI被UE測量到，UE首先觸發(fā)X2建立；

？ 源eNB 要求UE測量該P(yáng)CI的ECGI

？ 源eNB 發(fā)送ECGI 到 MME

？ MME向目標(biāo)eNB要求其IP連接的信息（IP地址）

？ MME將目標(biāo)eNB的IP信息轉(zhuǎn)發(fā)至源eNB

？ 源eNB 與目標(biāo)eNB 間建立X2連接

？ 源eNB 與目標(biāo)eNB 間交換鄰區(qū)信息。

在未添加鄰區(qū)關(guān)系的兩個(gè)小區(qū)測試，鄰區(qū)滿足切換條件，UE上鄰區(qū)報(bào)測量報(bào)告后，基站已自動(dòng)添加兩個(gè)小區(qū)之間鄰區(qū)關(guān)系，同頻鄰區(qū)關(guān)系自動(dòng)添加成功。

2、LTE同頻鄰區(qū)關(guān)系自動(dòng)刪除

同頻鄰區(qū)自動(dòng)刪除功能使用黑名單功能代替。滿足黑名單條件的鄰區(qū)不會(huì)自動(dòng)刪除，只是將該鄰區(qū)設(shè)置到黑名單，達(dá)到不向其切換以及重選的目的。定期可以將黑名單中鄰區(qū)手動(dòng)刪除。

自動(dòng)黑名單條件設(shè)置：

可以設(shè)置門限，根據(jù)鄰區(qū)之間切換成功率以及切換次數(shù)。將鄰區(qū)成功率低或者切換次數(shù)少的鄰區(qū)加入黑名單。

3、LTE異頻鄰區(qū)關(guān)系自動(dòng)添加

異頻小區(qū)的確認(rèn)：設(shè)置實(shí)驗(yàn)場景，同站2、3小區(qū)異頻，2小區(qū)頻點(diǎn)為500，3小區(qū)頻點(diǎn)為1750。

同樣是基于測量報(bào)告結(jié)果，UE達(dá)到異頻測量門限后，上報(bào)3小區(qū)PCI，自動(dòng)完成添加異頻鄰區(qū)。

自動(dòng)添加的結(jié)果：

4、異頻鄰區(qū)關(guān)系自動(dòng)刪除

與同頻鄰區(qū)關(guān)系自動(dòng)刪除相同，通過設(shè)置切換成功率門限或者切換次數(shù)門限，低于門限的鄰區(qū)將被加入黑名單，達(dá)到切換抑制的目的。

四、結(jié)論

目前各個(gè)運(yùn)營商都面臨著網(wǎng)絡(luò)維護(hù)以及日常管理等成本的壓力，各大運(yùn)營商均在推動(dòng)SON功能以及技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。

SON作為一種新興技術(shù)，目前還處于發(fā)展階段。目前諾基亞通信已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了SON自配置、自優(yōu)化、自修復(fù)等功能。可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)規(guī)劃以及優(yōu)化LTE小區(qū)無線參數(shù)、鄰區(qū)關(guān)系等功能。為之后的LTE優(yōu)化工作提供很好地支持。減少運(yùn)營商優(yōu)化以及維護(hù)成本。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 3GPP，TS32.500.TelecommunicationManagement；Self- OrganizingNetworks（SON）；Conceptsandre-quirement.

[2] 3GPP， TS 32.541 Telecommunication management； Self-Organizing Networks （SON）； Self-healing concepts and requirements.

[3]趙紹剛， 李岳夢(mèng). 3GPP LTE的運(yùn)維新策略： 自組織網(wǎng)絡(luò)[J]. 數(shù)字通信世界. 2009（5）：64-67