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文檔簡介
1、降低運營成本的 4G新技術(shù)一LTE SON作 者:北京郵電大學(xué)信息與通信學(xué)院付瑜在未來的網(wǎng)絡(luò)中,由于不同的網(wǎng)絡(luò)共存,網(wǎng)絡(luò)將變得更加復(fù)雜,大量無線參數(shù)和數(shù)據(jù)將使網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員的工作量大幅提高,而運營商希望降低運營成本及人工干預(yù)。于是在這一背景下,EUTRAN系統(tǒng)的SON(自組織網(wǎng)絡(luò))特性被作為3GPP的重要研究方向。運營商對SON的需求漸增SON是在LTE的網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化階段由 移動運營商主導(dǎo)提出的概念,其主要思路是實 現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的一些自主功能,減少人工參與,降低運營成本。NGMN中的移動運營商對 SON的部署有強烈的需求,于是紛紛投入SON需求的研究,發(fā)布有關(guān)SON的白皮書和建議書。3GPP也在重
2、點研究 SON和當(dāng)前電信管理網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方 案。歐盟也在進行兩個相關(guān)項目,一個主要由歐洲主要運營商、設(shè)備商共同承擔(dān),從SON的技術(shù)方案、實現(xiàn)方法及驗證平臺入手,研究SON對網(wǎng)絡(luò)運維產(chǎn)生的影響;另一項目是利用感知無線電和分布式感知原理進行前沿重點研究。3GPP確定接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要由演進型 eNodeB和接入網(wǎng)關(guān)(AGW)構(gòu)成。eNodeB由R6階段的NodeB、RNC、SGSN、GGSN四個主要網(wǎng)元演進而來,eNodeB之間通過 X2接口采用網(wǎng)格(mesh)方式互連,同時還建議當(dāng)某eNodeB需要同其它eNodeB通信時,這個接口總是存在,支持處于 LTE_ACTI VE狀態(tài)下手機的切換。E-Nod
3、eB與AGW之間的接口稱為S1接口,S1接口支持多對多的 AGWs和eNodeB連接關(guān)系,eNodeB通過S1接口與EPCX2和(EvokedPacketCore )連接。3GPP EPS (Evolved Packet System )的結(jié)構(gòu)中包含了S1接口(圖1),因此SON可以通過上述接口來完成。圖1 3GPP EPS結(jié)構(gòu)圖SON的四大功能.LTE系統(tǒng)中的SON功能與ad-hoc自組織網(wǎng)絡(luò)有很大差別。Adhoc網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的 無線移動網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點的地位平等,無需設(shè)置中心控制結(jié)點;網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點不僅具有普通移動終端所需的功能,而且具有報文轉(zhuǎn)發(fā)能力。與普通的移動網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)相比,
4、ad-hoc具有無中心、自組織、多跳路由、動態(tài)拓撲四大特點,這使其在體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組 織、協(xié)議設(shè)計等方面與普通的蜂窩移動通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)有顯著區(qū)別。而SON具有下述四大功能。自配置:eNodeB即插即入、自動安裝軟件、自動配置無線參數(shù)和 傳輸參數(shù)、自動檢測、 鄰接關(guān)系的自動管理等。自配制能減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開通中工程師重復(fù)手動配制參數(shù)的過程,減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度和成本。自優(yōu)化:根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運行狀況,自適應(yīng)調(diào)整參數(shù),優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,可以分為兩個方面,其一為無線參數(shù)優(yōu)化,如發(fā)射功率、切換門限、小區(qū)個性偏移等;其二 為機械和物理優(yōu)化, 如天線方向和下傾、 天線位置、補點等。自優(yōu)化只能部分代替
5、傳統(tǒng)的網(wǎng) 絡(luò)優(yōu)化。自優(yōu)化包括覆蓋與容量優(yōu)化、節(jié)能、 PCI自配置、移動健壯性優(yōu)化、移動負荷均衡 優(yōu)化、RACH優(yōu)化、自動鄰區(qū)關(guān)系、小區(qū)內(nèi)干擾協(xié)調(diào)等。自治愈:通過自動告警關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)故障,及時隔離和恢復(fù)。自規(guī)劃:動態(tài)地自動重計算網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃,如系統(tǒng)擴容時的站點規(guī)劃和無線參數(shù)配置。SON的三大架構(gòu)mSON的架構(gòu)分集中式、分布式和混合式三種,三種架構(gòu)各有優(yōu)缺點,不同的用例采 用的架構(gòu)不同,現(xiàn)在多數(shù)用例傾向采用混合式架構(gòu)。集中式目前主要在網(wǎng)管系統(tǒng)上實現(xiàn),分布式是通過SON分布式來實現(xiàn)。二者各有優(yōu)缺點:集中式的優(yōu)點是控制范圍較大、互相沖突較小,缺點是速度較慢、算法復(fù)雜;分布式 與其相反,可以達到更高的效率和速
6、度,且網(wǎng)絡(luò)的可拓展性較好,但缺點是彼此間難協(xié)調(diào)。 混合式可結(jié)合兩者的優(yōu)點,但缺點是其設(shè)計變得更加復(fù)雜(圖2)。圖2 SON的三大架構(gòu)示意圖LTE SON標(biāo)準(zhǔn)研究最新進展關(guān)于LTE SON的標(biāo)準(zhǔn)推進,3GPP設(shè)置了 4個技術(shù)專家組進行標(biāo)準(zhǔn)制定, 分別進行GERAN (GSM和EDGE無線接入網(wǎng))、RAN (無線接入網(wǎng))、SA (業(yè)務(wù)與系統(tǒng)方面)、 CT (核心 網(wǎng)與終端)的研究。其中SA5工作組的研究原則是與 3G體系架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)發(fā)展保持同步,研究與之 相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理框架和管理需求。2008年4月21日至25日,3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織SA5工作 組在成都召開 SA5#59會議,決定成立SON子
7、工作組,專門討論SON相關(guān)議題(eNB自動 發(fā)現(xiàn)、自動安裝、自動配置、自動優(yōu)化和自動恢復(fù)等)。運營商如沃達豐、T-Mobile要求盡快完成標(biāo)準(zhǔn)制定。RAN3主要討論SON的相關(guān)用例需求和 解決方案,定義X2/S1的接口部分。RAN3在 今年需完成四個主要用例研究,分別是覆蓋與容量優(yōu)化、移動健壯性優(yōu)化、移動負荷均衡優(yōu)化和RACH優(yōu)化。挑戰(zhàn)無線系統(tǒng)是非常復(fù)雜的系統(tǒng), 僅3G系統(tǒng)的性能指標(biāo)就有幾千個, 配置參數(shù)也有上千個, 這么多輸入輸出的系統(tǒng), 要想進行自動優(yōu)化非常困難,需要使用許多高級數(shù)學(xué)理論才能達到效果,因此業(yè)界需要研究一個適宜的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。中國三家運營商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、覆蓋廣,可 采用分布式SON架構(gòu),因為其響應(yīng)速度快、擴展性好,可減少其對網(wǎng)管系統(tǒng)的依賴。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)。算法方面,業(yè)界需進一步研究SON 的算法,使其更加高效、收斂速度更快。此外由于某個參數(shù)的調(diào)整會影響到其它相關(guān)性能,因此需進一步評估其產(chǎn)生的增益以使運營商可以了解SON 的相關(guān)功能是否真正起到作用或帶來其它負面效果。另外,目前人們對SON 的研究領(lǐng)域較少,主要集
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