SingleSON 解決方案 讓網(wǎng)絡(luò )會(huì )“思考”
2012/03/08
SingleSON是運營(yíng)商提高多制式、多層次SingleRAN網(wǎng)絡(luò )OPEX效率的必需方案，使運營(yíng)商能在滿(mǎn)足用戶(hù)日益增加的吞吐率需求的同時(shí)，自身能夠長(cháng)期發(fā)展（如下圖所示）。
在當今的無(wú)線(xiàn)寬帶時(shí)代，智能終端及其應用的快速增長(cháng)，使得移動(dòng)數據業(yè)務(wù)流量呈現爆炸式增長(cháng)。單純的GSM、UMTS網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足容量需求，LTE作為未來(lái)無(wú)線(xiàn)技術(shù)演進(jìn)的目標已經(jīng)開(kāi)始了大規模的建設，GSM/UMTS/LTE多制式網(wǎng)絡(luò )共存的場(chǎng)景隨之出現。與此同時(shí)，數據業(yè)務(wù)流量分布不均，當前業(yè)界對付熱點(diǎn)容量需求的主要解決方案是在宏網(wǎng)上疊加低功耗小站(small cell)，形成多個(gè)層次的SingleRAN網(wǎng)絡(luò )。
多種制式多層次網(wǎng)絡(luò )的長(cháng)期共存，使得網(wǎng)絡(luò )的復雜度也呈幾何級數的增加，例如：歐洲某大運營(yíng)商，現有GSM/UMTS共存的網(wǎng)絡(luò )超過(guò)3,000,000個(gè)鄰區關(guān)系，多達36種切換關(guān)系，部署LTE后估計鄰區關(guān)系將增至10,000,000個(gè)，切換關(guān)系將達到64種，這使得網(wǎng)絡(luò )的運維變得越來(lái)越困難。而小基站的部署要求更高的精度，站點(diǎn)密度更大，這使得通過(guò)傳統的方法進(jìn)行精細優(yōu)化變得非常困難。多制式，多層網(wǎng)絡(luò )的自動(dòng)化管理日益成為運營(yíng)商降低運維成本并提高運維效率的迫切手段。
另一方面，根據Infonetics Research的分析報告，收入總和占全球所有移動(dòng)運營(yíng)商收入總和40%的最大5家移動(dòng)運營(yíng)商，其運營(yíng)成本的相應占比也是40%，每一家的運營(yíng)成本-收入占比都接近70%。如果運營(yíng)成本隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )復雜度的提升而進(jìn)一步提升，這可能影響運營(yíng)商的自身發(fā)展。因此迫切需要一種能幫助運營(yíng)商在復雜網(wǎng)絡(luò )中，在保證終端用戶(hù)統一感受和網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵性能指標前提下，提高OPEX效率的技術(shù)，避免運營(yíng)商提供的帶寬越寬而利潤可能越低的情況。自組織網(wǎng)絡(luò )（Self-Organizing Network）技術(shù)的出現正是為了降低網(wǎng)絡(luò )規劃、部署、維護、排障的成本，使運營(yíng)商能高效運營(yíng)維護高流量網(wǎng)絡(luò )，在滿(mǎn)足客戶(hù)需求的同時(shí)，自身也能夠持續發(fā)展。
從2006年NGMN提出SON概念起，直到2010年，業(yè)界對SON的研究主要是針對LTE網(wǎng)絡(luò )。華為從2006年起開(kāi)始研發(fā)LTE SON，但到2009年發(fā)布SingleRAN后意識到由于運營(yíng)商將長(cháng)期同時(shí)運維多制式、多層次網(wǎng)絡(luò )，只研究LTE SON對運營(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)集中統一的解決方案，才能抑制運維成本-總收入的占比進(jìn)一步上升。由此，華為SingleSON解決方案在2011年應運而生。SingleSON解決方案注重提高網(wǎng)絡(luò )規劃、部署、運維、排障過(guò)程的自動(dòng)化程度，協(xié)調不同制式、不同層次網(wǎng)絡(luò )間的關(guān)系，提升全網(wǎng)運維效率。
圖：SingleSON在SingleRAN網(wǎng)絡(luò )中的作用
SingleRAN網(wǎng)絡(luò )包括多制式，多頻點(diǎn)，宏微多層次小區，SingleSON協(xié)同組織不同制式，不同頻點(diǎn)，不同層次的所有小區（如下圖所示）。
SingleSON的商業(yè)價(jià)值在于幫助運營(yíng)商在運維SingleRAN網(wǎng)絡(luò )時(shí)，在保證終端用戶(hù)無(wú)論實(shí)際使用哪種技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )都能得到相同質(zhì)量的服務(wù)的前提下，注重協(xié)同不同制式不同層次網(wǎng)絡(luò )之間的關(guān)系，提升網(wǎng)絡(luò )規劃、部署、運維、排障過(guò)程的自動(dòng)化程度，從而減少人工管理的數量和難度，提高運維效率和網(wǎng)絡(luò )性能。
圖：SingleSON的特性分類(lèi)和架構
1、SingleSON的特性分類(lèi)
SingleSON主要包括下述3類(lèi)特性，即自配置，自?xún)?yōu)化和自維護，如下圖所示：
2、SingleSON方案的一般架構
SingleSON的功能既包括單小區或局部多個(gè)小區的，小時(shí)間粒度測量和決策計算；也包括全網(wǎng)級別，大時(shí)間尺度的測量和決策計算。這就決定了SingleSON的功能同時(shí)分布在SingleRAN 基站上，和運維支撐系統中，并且在基站間，以及基站和運維支撐系統間SingleSON功能的相互協(xié)調是非常必要的。
圖:SON特性?xún)r(jià)值分析
1、自配置
狹義的自配置是指多制式SingleRAN基站在硬件安裝完畢上電后，SingleRAN基站能自動(dòng)連接到運維支撐系統，并下載、激活其專(zhuān)屬配置數據，最終能提供多制式無(wú)線(xiàn)服務(wù)。但這顯然忽略了專(zhuān)屬配置數據的規劃過(guò)程，實(shí)際上基站只有被配置了正確的參數，才能提供服務(wù)，因此本文把參數的自規劃合并到自配置中，自規劃內容包括基站的傳輸參數、無(wú)線(xiàn)參數和天饋系統參數等。每個(gè)基站的配置參數可達上千個(gè)，靠人工規劃和配置幾乎是不可能完成的。因此實(shí)現網(wǎng)絡(luò )參數的自動(dòng)規劃和自動(dòng)配置，可極大地降低網(wǎng)絡(luò )規劃和網(wǎng)絡(luò )部署成本。
例如，在SingleRAN 場(chǎng)景下，運營(yíng)商需要在現有GSM、WCDMA網(wǎng)絡(luò )的基礎上部署LTE宏網(wǎng)。運營(yíng)商首先需要使用SON規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(xiàn)路，以及新站小區的無(wú)線(xiàn)和天饋參數等。規劃完成后，自動(dòng)生成配置文件保存在運營(yíng)商的運維支撐系統中，一方面用于指導基站按照施工，另一方面等待新小區基站自動(dòng)下載并應用。
2、自?xún)?yōu)化
i.多制式多層次SingleRAN網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)性?xún)?yōu)化（Mobility Optimization for Multi-RAT &Multi-Layer SingleRAN）
基站在完成部署后，進(jìn)入運營(yíng)狀態(tài)，此時(shí)首先需要確保網(wǎng)絡(luò )完全覆蓋目標區域，終端在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能使用無(wú)線(xiàn)服務(wù)。此時(shí)，SingleSON需要始終檢測網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)狀態(tài)，一旦發(fā)現有部分終端不能正常使用無(wú)線(xiàn)服務(wù)，則開(kāi)始診斷網(wǎng)絡(luò )故障，分析根因，最終向運營(yíng)商報告優(yōu)化建議，在運營(yíng)商控制下實(shí)施優(yōu)化。并在優(yōu)化實(shí)施之后，繼續監視網(wǎng)絡(luò )性能確認優(yōu)化效果，如果優(yōu)化效果不理想還需要回退到優(yōu)化前的狀態(tài)，并再次選擇執行優(yōu)化方案。在整個(gè)優(yōu)化過(guò)程中，運營(yíng)商需要人工操作的主要是確認故障根因和審核并授權實(shí)施優(yōu)化配置方案，由此大大減少檢測網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)狀態(tài)，查找故障根因，以及擬定優(yōu)化方案的人工投入，提高了運維效率。
具體的，此特性解決下述幾方面問(wèn)題
首先是切換鄰區關(guān)系的自動(dòng)建立。在SingleRAN場(chǎng)景下，自動(dòng)優(yōu)化鄰區關(guān)系，不但能自動(dòng)完成LTE的鄰區自動(dòng)管理，還能自動(dòng)優(yōu)化同站內和站間的同頻、異頻、異制式，以及不同層次的小區間關(guān)系。在SingleRAN場(chǎng)景下，一個(gè)5頻3模的基站可能要維護成百上千個(gè)鄰區關(guān)系，實(shí)現優(yōu)化鄰區的自動(dòng)化，可以免除這部分人工維護成本。
二是小區物理標識的沖突檢測和優(yōu)化。即自動(dòng)檢測同頻的直接或間接相鄰（鄰區的鄰區）的小區的物理標識沖突，并自動(dòng)糾正物理標識的沖突，避免由此造成的切換失敗。
三是切換參數根據實(shí)際部署場(chǎng)景自動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，即自動(dòng)根據相鄰小區的信號傳播特征，自動(dòng)優(yōu)化站內、站間，同頻、異頻、異系統、異站型的切換參數，提高切換成功率。仍以一個(gè)5頻3模基站為例，其所維護的切換關(guān)系可能超過(guò)100個(gè)，因此實(shí)現切換參數的自動(dòng)優(yōu)化能在確保切換性能的前提下降低運維成本。
四是天饋系統參數的覆蓋優(yōu)化，即根據終端報告等信息自動(dòng)識別天線(xiàn)部署場(chǎng)景和用戶(hù)分布，并據此優(yōu)化RF參數，包括天饋系統包括的下傾角、方位角、導頻功率等。在不同頻點(diǎn)或不同制式的多個(gè)小區共用天饋的情況下，則必須綜合考慮所有這些小區的各自用戶(hù)分布；對于共享功率的共天饋小區，還需要根據各小區的覆蓋目標調整各小區占用的功率。典型的優(yōu)化場(chǎng)景包括，覆蓋漏洞，弱覆蓋，越區覆蓋，導頻污染，上下行覆蓋不平衡，等等。傳統的天饋容量?jì)?yōu)化，要求網(wǎng)規人員必須具有豐富的外場(chǎng)經(jīng)驗，進(jìn)行多次路測，成本非常高；SON的自動(dòng)化算法能降低對人員素質(zhì)的要求，同時(shí)最小化路測技術(shù)可以降低一半以上的路測成本。
五是隨機接入過(guò)程相關(guān)優(yōu)化，包括Preamble碼，RACH傳輸資源，RACH功率等的優(yōu)化。在LTE網(wǎng)絡(luò )中，可以根據終端上報的RACH失敗原因進(jìn)行優(yōu)化。對于其他制式，則主要依據網(wǎng)規數據，終端測量，終端接入信令和切換信令等進(jìn)行優(yōu)化
i.ii.3、多制式多層次SingleRAN網(wǎng)絡(luò )的流量?jì)?yōu)化（Traffic Steering for Multi-RAT &Multi-Layer SingleRAN）。
協(xié)同的流量?jì)?yōu)化是指，網(wǎng)絡(luò )能夠根據終端報告等信息感知網(wǎng)絡(luò )流量分布，并根據運營(yíng)商策略自動(dòng)調整網(wǎng)絡(luò )配置和遷移終端，以便在滿(mǎn)足終端QoS的前提下，提升SingleRAN網(wǎng)絡(luò )資源利用效率。網(wǎng)絡(luò )流量的感知是感知網(wǎng)絡(luò )吞吐量的時(shí)間分布，空間分布，業(yè)務(wù)類(lèi)型（QoS）分布等特征，主要是依據小區吞吐量KPI，終端測量報告和路測數據等。
對于突發(fā)的，短時(shí)間內發(fā)生的通信量分布和SingleRAN網(wǎng)絡(luò )能力分布不一致的場(chǎng)景，主要考慮使用移動(dòng)性負載平衡方案來(lái)解決，包括同站、站間的，同頻、異頻、異系統、異站型層次小區間的方案。方案遷移終端的方法不僅是切換，還包括駐留策略，以及小區接納控制和擁塞控制等。運營(yíng)商策略一般要考慮服務(wù)類(lèi)型和小區能力的映射關(guān)系，終端用戶(hù)優(yōu)先級和服務(wù)使用偏好等。特殊地，同頻大小站之間移動(dòng)性負載平衡的運營(yíng)商策略還需要考慮終端速度、小區間干擾水平等。
對于經(jīng)常的，長(cháng)期發(fā)生的通信量分布和SingleRAN網(wǎng)絡(luò )能力分布不一致的場(chǎng)景，則要考慮使用天饋系統參數優(yōu)化（容量）方案來(lái)解決。方案通過(guò)分析終端測量報告，發(fā)現吞吐量分布熱點(diǎn)；對于需要調整天線(xiàn)參數的場(chǎng)景，主要優(yōu)化熱點(diǎn)地區的信號質(zhì)量。在優(yōu)化天饋系統參數仍不能滿(mǎn)足吞吐量需求時(shí)，則需要考慮重新部署天線(xiàn)，例如小型化，分布式密集部署等。
小區間干擾協(xié)調機制，也是改善終端吞吐率的方法。運營(yíng)商策略主要關(guān)注小區邊緣UE的吞吐率相對整個(gè)小區總吞吐率，系統效率之間的平衡關(guān)系，以及單小區信道質(zhì)量和整個(gè)系統的總吞吐率之間的平衡關(guān)系。
ii.iii.4、自維護
自維護主要指自動(dòng)化的小區故障管理特性包括小區失效的自動(dòng)檢測功能和自動(dòng)補償功能。小區失效的含義是，小區喪失或部分喪失提供無(wú)線(xiàn)服務(wù)的能力，包括小區不能在全部或部分地理區域提供服務(wù)，小區服務(wù)的用戶(hù)數量大大下降，小區的總吞吐率大大下降等場(chǎng)景。
小區損壞自動(dòng)檢測功能監測小區多項KPI，在發(fā)現KPI異常后可能需要驗證小區所服務(wù)的終端是否仍然可以發(fā)起業(yè)務(wù)，再判斷小區是否失效。一旦判斷小區失效，則向運營(yíng)商發(fā)送告警。
小區失效自動(dòng)補償功能?chē)L試恢復小區功能；如果失敗，則調整失效小區的周邊鄰區向失效小區的用戶(hù)提供服務(wù)；必要時(shí)，考慮調整這些鄰區的天饋參數，以滿(mǎn)足終端的QoS要求。
產(chǎn)業(yè)鏈
截至目前,所有主流設備廠(chǎng)商都發(fā)布了SON路標，華為在2009年發(fā)布了業(yè)界第一個(gè)LTE SON測試報告，主流運營(yíng)商也通過(guò)標書(shū)，產(chǎn)業(yè)論壇演講等形式發(fā)布了的SON需求。因此在未來(lái)幾年內，整個(gè)業(yè)界的SON技術(shù)水平將有極大提高，能夠支持運營(yíng)商在不提升現有GSM、WCDMA宏網(wǎng)的OPEX相對收入占比的前提下，運營(yíng)LTE宏網(wǎng)和WCDMA、LTE小站網(wǎng)絡(luò )，滿(mǎn)足日益增加的數據帶寬需求。
另一方面，部分SON技術(shù)方案需要終端向網(wǎng)絡(luò )報告額外的信息，例如自動(dòng)鄰區優(yōu)化功能，移動(dòng)性魯棒性?xún)?yōu)化功能，最小化路測功能等。目前，越來(lái)越多的LTE終端開(kāi)始支持這些SON相關(guān)空口信令，但尚未完全支持3GPP標準所定義的所有信令。考慮到市場(chǎng)上GSM、WCDMA終端的存量非常大，而這些制式的SON空口信令正在逐步制定中，預計GSM、WCDMA終端難以在近期支持SON空口信令。但這些信令對于SON功能的效率至關(guān)重要，因此需要標準化組織，運營(yíng)商，網(wǎng)絡(luò )廠(chǎng)商，終端廠(chǎng)商共同推動(dòng)終端對SON空口信令的支持。
華為SingleSON的路標涵蓋G/U/L 3個(gè)制式分別的SON特性規劃，以及SingleRAN基站的SON特性規劃。其中LTE SON特性包含宏微共存場(chǎng)景的SON特性規劃。截止目前已經(jīng)形成3種制式統一的自配置解決方案，到2013年Q2將率先形成制式間、層次間協(xié)同的ANR、MDT特性。
技術(shù)遠景——Network Thinking能力
在多制式、多層次SingleRAN 場(chǎng)景下，網(wǎng)絡(luò )能夠自主的感知部署環(huán)境，網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)狀態(tài)，終端的感受，繼而智能的制定規劃、優(yōu)化、排障方案，并在運營(yíng)商授權下自動(dòng)實(shí)施。SingleSON就是網(wǎng)絡(luò )的這種 “思考”能力（即Network Thinking能力）。思考的內容包括網(wǎng)絡(luò )自身的規劃、網(wǎng)絡(luò )自身的優(yōu)化，和網(wǎng)絡(luò )自身的治愈方案。網(wǎng)絡(luò )思考受到運營(yíng)商基于策略的管理。具體的思考過(guò)程包括感知網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)、診斷網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題，計算優(yōu)化建議，并在優(yōu)化措施實(shí)施后，確認優(yōu)化效果，必要時(shí)計算回退建議。
網(wǎng)絡(luò )思考的結果，是新的網(wǎng)絡(luò )配置參數，這些參數在運營(yíng)商的授權下應用于網(wǎng)絡(luò )。具有思考能力和并能受控自動(dòng)應用思考結果的網(wǎng)絡(luò )稱(chēng)為可重配網(wǎng)絡(luò )（Reconfigurable Network）。
通信世界網(wǎng)(www.cww.net.cn)
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