SingleSON 解決方案 讓網(wǎng)絡(luò)會(huì)“思考”
2012/03/08
SingleSON是運(yùn)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(yùn)營(yíng)商能在滿足用戶日益增加的吞吐率需求的同時(shí)，自身能夠長(zhǎng)期發(fā)展（如下圖所示）。
在當(dāng)今的無(wú)線寬帶時(shí)代，智能終端及其應(yīng)用的快速增長(zhǎng)，使得移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。單純的GSM、UMTS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)法滿足容量需求，LTE作為未來(lái)無(wú)線技術(shù)演進(jìn)的目標(biāo)已經(jīng)開始了大規(guī)模的建設(shè)，GSM/UMTS/LTE多制式網(wǎng)絡(luò)共存的場(chǎng)景隨之出現(xiàn)。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量分布不均，當(dāng)前業(yè)界對(duì)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(zhǎng)期共存，使得網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度也呈幾何級(jí)數(shù)的增加，例如：歐洲某大運(yùn)營(yíng)商，現(xiàn)有GSM/UMTS共存的網(wǎng)絡(luò)超過3,000,000個(gè)鄰區(qū)關(guān)系，多達(dá)36種切換關(guān)系，部署LTE后估計(jì)鄰區(qū)關(guān)系將增至10,000,000個(gè)，切換關(guān)系將達(dá)到64種，這使得網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)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，這使得通過傳統(tǒng)的方法進(jìn)行精細(xì)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(yùn)營(yíng)商降低運(yùn)維成本并提高運(yùn)維效率的迫切手段。
另一方面，根據(jù)Infonetics Research的分析報(bào)告，收入總和占全球所有移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商收入總和40%的最大5家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商，其運(yùn)營(yíng)成本的相應(yīng)占比也是40%，每一家的運(yùn)營(yíng)成本-收入占比都接近70%。如果運(yùn)營(yíng)成本隨著網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的提升而進(jìn)一步提升，這可能影響運(yùn)營(yíng)商的自身發(fā)展。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)前提下，提高OPEX效率的技術(shù)，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。自組織網(wǎng)絡(luò)（Self-Organizing Network）技術(shù)的出現(xiàn)正是為了降低網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、部署、維護(hù)、排障的成本，使運(yùn)營(yíng)商能高效運(yùn)營(yíng)維護(hù)高流量網(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，直到2010年，業(yè)界對(duì)SON的研究主要是針對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)。華為從2006年起開始研發(fā)LTE SON，但到2009年發(fā)布SingleRAN后意識(shí)到由于運(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-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(yīng)運(yùn)而生。SingleSON解決方案注重提高網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、部署、運(yùn)維、排障過程的自動(dòng)化程度，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。
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(qū)，SingleSON協(xié)同組織不同制式，不同頻點(diǎn)，不同層次的所有小區(qū)（如下圖所示）。
SingleSON的商業(yè)價(jià)值在于幫助運(yùn)營(yíng)商在運(yùn)維SingleRAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在保證終端用戶無(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(guī)劃、部署、運(yùn)維、排障過程的自動(dòng)化程度，從而減少人工管理的數(shù)量和難度，提高運(yùn)維效率和網(wǎng)絡(luò)性能。
圖：SingleSON的特性分類和架構(gòu)
1、SingleSON的特性分類
SingleSON主要包括下述3類特性，即自配置，自優(yōu)化和自維護(hù)，如下圖所示：
2、SingleSON方案的一般架構(gòu)
SingleSON的功能既包括單小區(qū)或局部多個(gè)小區(qū)的，小時(shí)間粒度測(cè)量和決策計(jì)算；也包括全網(wǎng)級(jí)別，大時(shí)間尺度的測(cè)量和決策計(jì)算。這就決定了SingleSON的功能同時(shí)分布在SingleRAN 基站上，和運(yùn)維支撐系統(tǒng)中，并且在基站間，以及基站和運(yùn)維支撐系統(tǒng)間SingleSON功能的相互協(xié)調(diào)是非常必要的。
圖:SON特性價(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(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(wú)線服務(wù)。但這顯然忽略了專屬配置數(shù)據(jù)的規(guī)劃過程，實(shí)際上基站只有被配置了正確的參數(shù)，才能提供服務(wù)，因此本文把參數(shù)的自規(guī)劃合并到自配置中，自規(guī)劃內(nèi)容包括基站的傳輸參數(shù)、無(wú)線參數(shù)和天饋系統(tǒng)參數(shù)等。每個(gè)基站的配置參數(shù)可達(dá)上千個(gè)，靠人工規(guī)劃和配置幾乎是不可能完成的。因此實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的自動(dòng)規(guī)劃和自動(dòng)配置，可極大地降低網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)部署成本。
例如，在SingleRAN 場(chǎng)景下，運(yùn)營(yíng)商需要在現(xiàn)有GSM、WCDMA網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上部署LTE宏網(wǎng)。運(yùn)營(yíng)商首先需要使用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，以及新站小區(qū)的無(wú)線和天饋參數(shù)等。規(guī)劃完成后，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，一方面用于指導(dǎo)基站按照施工，另一方面等待新小區(qū)基站自動(dòng)下載并應(yīng)用。
2、自優(yōu)化
i.多制式多層次SingleRAN網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性優(yōu)化（Mobility Optimization for Multi-RAT &Multi-Layer SingleRAN）
基站在完成部署后，進(jìn)入運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，此時(shí)首先需要確保網(wǎng)絡(luò)完全覆蓋目標(biāo)區(qū)域，終端在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能使用無(wú)線服務(wù)。此時(shí)，SingleSON需要始終檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有部分終端不能正常使用無(wú)線服務(wù)，則開始診斷網(wǎng)絡(luò)故障，分析根因，最終向運(yùn)營(yíng)商報(bào)告優(yōu)化建議，在運(yùn)營(yíng)商控制下實(shí)施優(yōu)化。并在優(yōu)化實(shí)施之后，繼續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)性能確認(rèn)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(zhí)行優(yōu)化方案。在整個(gè)優(yōu)化過程中，運(yùn)營(yíng)商需要人工操作的主要是確認(rèn)故障根因和審核并授權(quán)實(shí)施優(yōu)化配置方案，由此大大減少檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(yùn)維效率。
具體的，此特性解決下述幾方面問題
首先是切換鄰區(qū)關(guān)系的自動(dòng)建立。在SingleRAN場(chǎng)景下，自動(dòng)優(yōu)化鄰區(qū)關(guān)系，不但能自動(dòng)完成LTE的鄰區(qū)自動(dòng)管理，還能自動(dòng)優(yōu)化同站內(nèi)和站間的同頻、異頻、異制式，以及不同層次的小區(qū)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(hù)成百上千個(gè)鄰區(qū)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化鄰區(qū)的自動(dòng)化，可以免除這部分人工維護(hù)成本。
二是小區(qū)物理標(biāo)識(shí)的沖突檢測(cè)和優(yōu)化。即自動(dòng)檢測(cè)同頻的直接或間接相鄰（鄰區(qū)的鄰區(qū)）的小區(qū)的物理標(biāo)識(shí)沖突，并自動(dòng)糾正物理標(biāo)識(shí)的沖突，避免由此造成的切換失敗。
三是切換參數(shù)根據(jù)實(shí)際部署場(chǎng)景自動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，即自動(dòng)根據(jù)相鄰小區(qū)的信號(hào)傳播特征，自動(dòng)優(yōu)化站內(nèi)、站間，同頻、異頻、異系統(tǒng)、異站型的切換參數(shù)，提高切換成功率。仍以一個(gè)5頻3�；緸槔�，其所維護(hù)的切換關(guān)系可能超過100個(gè)，因此實(shí)現(xiàn)切換參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化能在確保切換性能的前提下降低運(yùn)維成本。
四是天饋系統(tǒng)參數(shù)的覆蓋優(yōu)化，即根據(jù)終端報(bào)告等信息自動(dòng)識(shí)別天線部署場(chǎng)景和用戶分布，并據(jù)此優(yōu)化RF參數(shù)，包括天饋系統(tǒng)包括的下傾角、方位角、導(dǎo)頻功率等。在不同頻點(diǎn)或不同制式的多個(gè)小區(qū)共用天饋的情況下，則必須綜合考慮所有這些小區(qū)的各自用戶分布；對(duì)于共享功率的共天饋小區(qū)，還需要根據(jù)各小區(qū)的覆蓋目標(biāo)調(diào)整各小區(qū)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(qū)覆蓋，導(dǎo)頻污染，上下行覆蓋不平衡，等等。傳統(tǒng)的天饋容量?jī)?yōu)化，要求網(wǎng)規(guī)人員必須具有豐富的外場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行多次路測(cè)，成本非常高；SON的自動(dòng)化算法能降低對(duì)人員素質(zhì)的要求，同時(shí)最小化路測(cè)技術(shù)可以降低一半以上的路測(cè)成本。
五是隨機(jī)接入過程相關(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(jù)終端上報(bào)的RACH失敗原因進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于其他制式，則主要依據(jù)網(wǎng)規(guī)數(shù)據(jù)，終端測(cè)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?jī)?yōu)化（Traffic Steering for Multi-RAT &Multi-Layer SingleRAN）。
協(xié)同的流量?jī)?yōu)化是指，網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)終端報(bào)告等信息感知網(wǎng)絡(luò)流量分布，并根據(jù)運(yùn)營(yíng)商策略自動(dòng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置和遷移終端，以便在滿足終端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)類型（QoS）分布等特征，主要是依據(jù)小區(qū)吞吐量KPI，終端測(cè)量報(bào)告和路測(cè)數(shù)據(jù)等。
對(duì)于突發(fā)的，短時(shí)間內(nèi)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(fù)載平衡方案來(lái)解決，包括同站、站間的，同頻、異頻、異系統(tǒng)、異站型層次小區(qū)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(qū)接納控制和擁塞控制等。運(yùn)營(yíng)商策略一般要考慮服務(wù)類型和小區(qū)能力的映射關(guān)系，終端用戶優(yōu)先級(jí)和服務(wù)使用偏好等。特殊地，同頻大小站之間移動(dòng)性負(fù)載平衡的運(yùn)營(yíng)商策略還需要考慮終端速度、小區(qū)間干擾水平等。
對(duì)于經(jīng)常的，長(zhǎng)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(tǒng)參數(shù)優(yōu)化（容量）方案來(lái)解決。方案通過分析終端測(cè)量報(bào)告，發(fā)現(xiàn)吞吐量分布熱點(diǎn)；對(duì)于需要調(diào)整天線參數(shù)的場(chǎng)景，主要優(yōu)化熱點(diǎn)地區(qū)的信號(hào)質(zhì)量。在優(yōu)化天饋系統(tǒng)參數(shù)仍不能滿足吞吐量需求時(shí)，則需要考慮重新部署天線，例如小型化，分布式密集部署等。
小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)機(jī)制，也是改善終端吞吐率的方法。運(yùn)營(yíng)商策略主要關(guān)注小區(qū)邊緣UE的吞吐率相對(duì)整個(gè)小區(qū)總吞吐率，系統(tǒng)效率之間的平衡關(guān)系，以及單小區(qū)信道質(zhì)量和整個(gè)系統(tǒng)的總吞吐率之間的平衡關(guān)系。
ii.iii.4、自維護(hù)
自維護(hù)主要指自動(dòng)化的小區(qū)故障管理特性包括小區(qū)失效的自動(dòng)檢測(cè)功能和自動(dòng)補(bǔ)償功能。小區(qū)失效的含義是，小區(qū)喪失或部分喪失提供無(wú)線服務(wù)的能力，包括小區(qū)不能在全部或部分地理區(qū)域提供服務(wù)，小區(qū)服務(wù)的用戶數(shù)量大大下降，小區(qū)的總吞吐率大大下降等場(chǎng)景。
小區(qū)損壞自動(dòng)檢測(cè)功能監(jiān)測(cè)小區(qū)多項(xiàng)KPI，在發(fā)現(xiàn)KPI異常后可能需要驗(yàn)證小區(qū)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(qū)是否失效。一旦判斷小區(qū)失效，則向運(yùn)營(yíng)商發(fā)送告警。
小區(qū)失效自動(dòng)補(bǔ)償功能嘗試恢復(fù)小區(qū)功能；如果失敗，則調(diào)整失效小區(qū)的周邊鄰區(qū)向失效小區(qū)的用戶提供服務(wù)；必要時(shí)，考慮調(diào)整這些鄰區(qū)的天饋參數(shù)，以滿足終端的QoS要求。
產(chǎn)業(yè)鏈
截至目前,所有主流設(shè)備廠商都發(fā)布了SON路標(biāo)，華為在2009年發(fā)布了業(yè)界第一個(gè)LTE SON測(cè)試報(bào)告，主流運(yùn)營(yíng)商也通過標(biāo)書，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(nèi)，整個(gè)業(yè)界的SON技術(shù)水平將有極大提高，能夠支持運(yùn)營(yíng)商在不提升現(xiàn)有GSM、WCDMA宏網(wǎng)的OPEX相對(duì)收入占比的前提下，運(yùn)營(yíng)LTE宏網(wǎng)和WCDMA、LTE小站網(wǎng)絡(luò)，滿足日益增加的數(shù)據(jù)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(bào)告額外的信息，例如自動(dòng)鄰區(qū)優(yōu)化功能，移動(dòng)性魯棒性優(yōu)化功能，最小化路測(cè)功能等。目前，越來(lái)越多的LTE終端開始支持這些SON相關(guān)空口信令，但尚未完全支持3GPP標(biāo)準(zhǔn)所定義的所有信令�？紤]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(yù)計(jì)GSM、WCDMA終端難以在近期支持SON空口信令。但這些信令對(duì)于SON功能的效率至關(guān)重要，因此需要標(biāo)準(zhǔn)化組織，運(yùn)營(yíng)商，網(wǎng)絡(luò)廠商，終端廠商共同推動(dòng)終端對(duì)SON空口信令的支持。
華為SingleSON的路標(biāo)涵蓋G/U/L 3個(gè)制式分別的SON特性規(guī)劃，以及SingleRAN基站的SON特性規(guī)劃。其中LTE SON特性包含宏微共存場(chǎng)景的SON特性規(guī)劃。截止目前已經(jīng)形成3種制式統(tǒng)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(yuǎn)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(yùn)營(yíng)狀態(tài)，終端的感受，繼而智能的制定規(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。SingleSON就是網(wǎng)絡(luò)的這種 “思考”能力（即Network Thinking能力）。思考的內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)自身的規(guī)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(yùn)營(yíng)商基于策略的管理。具體的思考過程包括感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、診斷網(wǎng)絡(luò)問題，計(jì)算優(yōu)化建議，并在優(yōu)化措施實(shí)施后，確認(rèn)優(yōu)化效果，必要時(shí)計(jì)算回退建議。
網(wǎng)絡(luò)思考的結(jié)果，是新的網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)，這些參數(shù)在運(yùn)營(yíng)商的授權(quán)下應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)。具有思考能力和并能受控自動(dòng)應(yīng)用思考結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)稱為可重配網(wǎng)絡(luò)（Reconfigurable Network）。
通信世界網(wǎng)(www.cww.net.cn)
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