未來運(yùn)營支撐系統(tǒng)之網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建自動(dòng)化
2011/12/02
背景
傳統(tǒng)意義的網(wǎng)絡(luò)生命周期包括四個(gè)環(huán)節(jié)：規(guī)劃、部署、維護(hù)和優(yōu)化，分別由電信運(yùn)營商的不同部門使用不同的流程和工具實(shí)現(xiàn)。各環(huán)節(jié)相對(duì)獨(dú)立，之間的信息交互和操作協(xié)同十分有限并需要大量的人工介入。此外，目前各個(gè)環(huán)節(jié)自身自動(dòng)化程度很低，對(duì)人工和專家依賴度高，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和復(fù)雜度增加的趨勢下，很難適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容、優(yōu)化和容災(zāi)減災(zāi)等快速響應(yīng)的要求。
隨著運(yùn)維管理外包漸成趨勢，愛立信深切地感覺到：一方面?zhèn)鹘y(tǒng)電信運(yùn)營商面對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和規(guī)模的快速增長造成的運(yùn)營壓力已經(jīng)力不從心；另一方面，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營不是目的只是手段，運(yùn)營商真正關(guān)心的是業(yè)務(wù)拓展以及用戶滿意度。
傳統(tǒng)電信運(yùn)營商向業(yè)務(wù)提供商轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵步驟就是要精簡網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和運(yùn)營流程，把繁復(fù)的運(yùn)維盡量拋給網(wǎng)絡(luò)自身解決。在這個(gè)大背景下，自組網(wǎng)（SON）的概念應(yīng)運(yùn)而生。SON的技術(shù)目前主要用于移動(dòng)網(wǎng)，是一個(gè)貫穿網(wǎng)絡(luò)全生命周期，旨在通過自動(dòng)化機(jī)制簡化運(yùn)營任務(wù)來降低無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、安裝、優(yōu)化和管理的成本，同時(shí)提高運(yùn)維效率和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的全套解決方案。愛立信作為無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，高度致力于技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)踐，全面保持和運(yùn)營商多層次的交流與溝通，制定完整的SON的技術(shù)發(fā)展和市場推進(jìn)策略。
總體觀點(diǎn)和策略
SON是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)寬帶演進(jìn)并最終取得成功的關(guān)鍵因素。所謂的移動(dòng)寬帶，包括HSPA、LTE、WiMax、Hetnet等諸多技術(shù)的應(yīng)用。運(yùn)營商可以針對(duì)不同地域、不同客戶設(shè)計(jì)符合需要的組網(wǎng)方式，進(jìn)而也就帶來了網(wǎng)規(guī)、網(wǎng)優(yōu)甚至開站的復(fù)雜性和多變性。在運(yùn)營支撐系統(tǒng)支配下的組網(wǎng)自動(dòng)化，支持策略控制下不同時(shí)間和空間維度的網(wǎng)絡(luò)配置、激活、優(yōu)化和治愈，可以全面實(shí)現(xiàn)移動(dòng)寬帶組網(wǎng)靈活、高效、可靠的目標(biāo)。
愛立信支持并主張未來部署的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)全面應(yīng)用SON提供的多種自動(dòng)化功能，但也鼓勵(lì)已經(jīng)部署2G和3G的運(yùn)營商選擇合理的功能解決目前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的瓶頸。比如，自動(dòng)開站功能、自動(dòng)鄰區(qū)配置和優(yōu)化功能、移動(dòng)穩(wěn)定性優(yōu)化功能、退服自愈功能等，都適用于不同代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。甚至這些網(wǎng)絡(luò)之間也可以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)償、互優(yōu)化。
愛立信提倡技術(shù)創(chuàng)新，但不盲目推進(jìn)SON的產(chǎn)品化和市場化。盡管SON的標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)研究步伐很快，但不意味著其中的每個(gè)功能和方案都是合理的并具有明顯商用價(jià)值的。愛立信始終堅(jiān)持傾聽客戶需求，重視標(biāo)準(zhǔn)并不固執(zhí)于標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持從客觀出發(fā)從實(shí)效出發(fā)，努力謀求最佳的方案。此外，選擇和應(yīng)用SON的功能需要評(píng)估其對(duì)正常的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營、業(yè)務(wù)的潛在影響并保證和SON其他功能之間最大程度的協(xié)作使用。
技術(shù)和方案選擇
在具體的技術(shù)和方案選擇方面，在參考技術(shù)成熟度的同時(shí)需要衡量所解決問題的普遍性，其次是嚴(yán)重性，同時(shí)還要考慮次生影響，對(duì)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)管和終端的性能和功能影響都在考慮之列。
通過和運(yùn)營商的交流以及參考自身經(jīng)驗(yàn)，愛立信認(rèn)為在以下幾個(gè)方面SON具有明顯的商用價(jià)值和可實(shí)現(xiàn)性，產(chǎn)品化進(jìn)程較快，可在LTE部署早期予以考慮。
基站自開站（即插即用）
自動(dòng)鄰區(qū)關(guān)系檢測
PCI管理和優(yōu)化
移動(dòng)穩(wěn)定性優(yōu)化
基站退服檢測
移動(dòng)負(fù)載均衡
發(fā)現(xiàn)故障天線
此外，以下方面需求也十分明顯，但受限于仍存在技術(shù)難點(diǎn)，產(chǎn)品化進(jìn)程相對(duì)緩慢，建議運(yùn)營商在中長期發(fā)展策略中予以考慮。
基站退服補(bǔ)償
最小化路測
隨機(jī)接入信道優(yōu)化
容量和覆蓋優(yōu)化
干擾控制
QoS優(yōu)化
節(jié)能
對(duì)于考慮Hetnet組網(wǎng)的運(yùn)營商來說，SON的應(yīng)用十分必要，但由于具體應(yīng)用場景有別于宏覆蓋，在技術(shù)和方案的研發(fā)上也會(huì)區(qū)別于普通的SON。
重點(diǎn)功能分析及實(shí)施建議
基站自開站（含軟件自動(dòng)升級(jí)）
基站自開站只需現(xiàn)場工程師配置極少的參數(shù)并聯(lián)網(wǎng)開機(jī)，基站自身就能完成數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、和OSS的尋址連接、與核心網(wǎng)的連接、下載基站軟件、下載無線規(guī)劃及傳輸配置數(shù)據(jù)、啟動(dòng)鄰區(qū)檢測和無線覆蓋及容量設(shè)置，并投入正常運(yùn)營。
目前為止，基站自開站是所有SON提供的功能技術(shù)中最早被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)網(wǎng)部署中的。在北美LTE部署中，采用自開站功能的愛立信RBS6000基站開站時(shí)間從40分鐘減少到10分鐘以內(nèi)，不僅大大縮短了網(wǎng)絡(luò)開通的周期，贏得了商業(yè)利益，而且大大降低了對(duì)上站人員的技術(shù)要求，減少了由于人工操作帶來的出錯(cuò)幾率。
目前自開站的缺點(diǎn)是還不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場完全零操作，個(gè)別數(shù)據(jù)比如Node Id，OSS vLan地址仍需人工現(xiàn)場配置。一個(gè)零操作的自開站過程需要在設(shè)備運(yùn)抵現(xiàn)場之前根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)置好以上信息，這樣只需要一個(gè)搬運(yùn)工完成開箱、連接線纜和開機(jī)，基站就可以正常工作。當(dāng)然零操作意味著準(zhǔn)備的各環(huán)節(jié)要高度準(zhǔn)確。建議運(yùn)營商部署初期仍采用工程師上站操作，后期逐步采用零操作方案，特別對(duì)于Hetnet建設(shè)意義明顯。
自動(dòng)鄰區(qū)關(guān)系檢測（ANR）
鄰區(qū)關(guān)系優(yōu)化是作為移動(dòng)網(wǎng)最耗時(shí)的維護(hù)任務(wù)之一。傳統(tǒng)的集中分析和規(guī)劃手段基于無線路損模型和電子地圖，無法全面考慮實(shí)際無線條件和地域特點(diǎn)，缺乏準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性�；诮K端測量的ANR功能，能夠快速準(zhǔn)確地獲得鄰區(qū)關(guān)系，支持LTE到2G、3G的切換小區(qū)管理。盡管ANR會(huì)占用一定終端資源，但這種占用在優(yōu)化的策略下會(huì)十分有限，并不會(huì)影響用戶體驗(yàn)。
愛立信不僅在LTE也在WCDMA產(chǎn)品線中支持ANR功能，更好地滿足客戶多種技術(shù)的部署需求。使用ANR，就意味著網(wǎng)絡(luò)開通前無需配置好鄰區(qū)關(guān)系，由基站支配終端自動(dòng)搜索。但問題是，由于初始階段鄰區(qū)關(guān)系尚未建立，切換會(huì)受影響。所以愛立信設(shè)計(jì)了可變門限的鄰區(qū)檢測功能，降低的門限可以更快地獲得鄰區(qū)關(guān)系，當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間后，可以調(diào)高門限以優(yōu)化鄰區(qū)關(guān)系。此外，愛立信主張ANR不間斷優(yōu)化。
ANR盡管目前在LTE還沒有商用，但在多個(gè)歐美運(yùn)營商的測試中，愛立信產(chǎn)品表現(xiàn)良好。如下圖ANR測試中，僅使用一個(gè)移動(dòng)終端在20分鐘內(nèi)通過了20個(gè)基站覆蓋區(qū)域，檢測到的鄰區(qū)關(guān)系如藍(lán)圖所示，相比橙色圖的手工配置鄰區(qū)，所有必要的鄰區(qū)關(guān)系（有數(shù)字標(biāo)示）悉數(shù)獲得。而且這僅僅動(dòng)用了一個(gè)終端，如果相關(guān)區(qū)域內(nèi)都有終端分布，檢測的速度會(huì)有極大提高。
對(duì)于多網(wǎng)共存的狀況，比如Verizon的CDMA和LTE，在LTE側(cè)將來要支持到CDMA的鄰區(qū)檢測，但CDMA側(cè)，可以仍然使用手工配置。如果將來CDMA和LTE部署密度都很大，關(guān)系復(fù)雜，手工配置很難精確，還是要依賴ANR，但意味著CDMA需要做相應(yīng)改造。
移動(dòng)穩(wěn)定性優(yōu)化（MRO），移動(dòng)負(fù)載均衡（MLB）
對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)來說，無線覆蓋質(zhì)量是網(wǎng)優(yōu)的重中之重。無線覆蓋不好，弱覆蓋或者覆蓋空洞，會(huì)造成接入困難或者掉話。但即便覆蓋沒有問題，也會(huì)由于小區(qū)間的切換門限不合理造成話務(wù)不穩(wěn)定甚至掉話。切換門限不合理會(huì)表現(xiàn)為：乒乓切換、過早切換、過晚切換和切換到錯(cuò)誤小區(qū)等。
乒乓切換是指移動(dòng)終端反復(fù)在兩個(gè)小區(qū)間切換。乒乓切換和終端移動(dòng)速度、路徑和無線信號(hào)分布有關(guān)，這種情況應(yīng)更多地從覆蓋優(yōu)化出發(fā)。如果終端移動(dòng)速度不快甚至不動(dòng)，但仍發(fā)生快速乒乓切換，那么基本是由于兩個(gè)小區(qū)設(shè)置對(duì)方小區(qū)的切換門限都過低所致。研究結(jié)果表明，如果來回切換的頻率高于2秒一次，由于每次切換會(huì)造成50ms的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中斷，對(duì)于話音等實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)影響是很明顯的。反之，頻率低于2秒一次的可以認(rèn)為是正常切換，對(duì)業(yè)務(wù)影響不明顯。乒乓切換一般來說不是嚴(yán)重的問題，但卻是經(jīng)常存在的，因此優(yōu)化的優(yōu)先級(jí)應(yīng)該較高。
乒乓切換只是由于雙向門限都不合理，導(dǎo)致切出后再回切，但每次切換完成后終端與小區(qū)的連接都沒有問題。相比而言，過早、過晚、切換到錯(cuò)誤小區(qū)是由于切換門限不合理，使得終端切換時(shí)機(jī)不對(duì)，發(fā)生切換動(dòng)作或者完成切換時(shí)與源小區(qū)或者目標(biāo)小區(qū)的無線連接中斷，但由于其他相關(guān)小區(qū)覆蓋質(zhì)量良好，并沒有覆蓋空洞，終端很快完成無線連接重建。但這個(gè)過程的時(shí)間間隔可能是秒級(jí)的，因此仍有可能帶來掉話等嚴(yán)重故障。
過早、過晚切換是由于目標(biāo)小區(qū)切換門限過低和過高所致。對(duì)應(yīng)過早和過晚臨界切換門限之間的區(qū)間就是合理的移動(dòng)性優(yōu)化范圍。頻內(nèi)的負(fù)載均衡也可以通過調(diào)整切換門限值來引導(dǎo)用戶和負(fù)荷由高負(fù)荷小區(qū)遷移至低負(fù)荷小區(qū)，很顯然可調(diào)的門限區(qū)間就是移動(dòng)性優(yōu)化允許的范圍。這個(gè)范圍對(duì)應(yīng)相鄰小區(qū)的重覆蓋面積，在LTE中理論上大概相當(dāng)于正常小區(qū)面積的15%，可操作的價(jià)值不是很大。愛立信更傾向于異頻或者異系統(tǒng)的負(fù)荷均衡方案，增益比較明顯。如下圖，一個(gè)終端從左至右移動(dòng)，M1、M2分別是接收到eNB1和eNB2的信號(hào)強(qiáng)度曲線，兩條曲線相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地理位置處終端接收到的信號(hào)強(qiáng)度相同，對(duì)cell1到cell2的切換，下面的虛線對(duì)應(yīng)過早切換臨界，上面的虛線對(duì)應(yīng)過晚切換臨界，兩線與M2相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)合理切換門限區(qū)間，也是頻內(nèi)負(fù)載均衡MLB的可調(diào)范圍。
小區(qū)退服檢測和補(bǔ)償（COC）
無線小區(qū)退服是嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)故障，輕則影響用戶的在線、接入等使用感受，重則中斷所有服務(wù)，甚至失去與網(wǎng)管的聯(lián)系。中國、日本等國家，自然災(zāi)害有逐年增加的趨勢，防災(zāi)減災(zāi)是電信運(yùn)營的難點(diǎn)和重點(diǎn)。災(zāi)難發(fā)生以后如何快速有效地判斷問題所在并實(shí)施補(bǔ)救是急需研究的課題。SON提出了自愈的概念，來研制小區(qū)退服相關(guān)的偵測和補(bǔ)救手段。
退服檢測就是要及時(shí)感知小區(qū)退服的發(fā)生和趨勢。對(duì)于快速退服，可以檢測X2連接的心跳，來判斷相鄰小區(qū)是否活著。對(duì)于慢速退服，需要通過觀察小區(qū)性能指標(biāo)，比如流量變化，參考?xì)v史數(shù)據(jù)，判斷是否出現(xiàn)異常情況，從而產(chǎn)生告警通知OSS采取補(bǔ)救措施。
一旦出現(xiàn)退服，OSS會(huì)協(xié)調(diào)問題基站周邊基站的扇區(qū)來補(bǔ)償退服的無線覆蓋。如下圖，參與補(bǔ)償?shù)幕緯?huì)調(diào)整下行發(fā)射功率、天線傾角等來補(bǔ)償退服區(qū)域，甚至調(diào)低上行信號(hào)接收門限變相地?cái)U(kuò)大該扇區(qū)覆蓋以接入更多退服區(qū)域的終端。當(dāng)然，由于扇區(qū)的調(diào)整，會(huì)造成鄰區(qū)關(guān)系變化、切換邊界變化、干擾增加，這些就需要OSS提供的其他功能ANR、MRO、ICIC來聯(lián)合優(yōu)化。
此外，混合組網(wǎng)也是解決退服的有效手段，某類網(wǎng)絡(luò)的用戶可以遷移到其他網(wǎng)絡(luò)上，多層網(wǎng)絡(luò)可以互為保護(hù)。
展望
SON顯然已經(jīng)為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建自動(dòng)化提供了大量的可用方案，但由于多數(shù)方案涉及范圍廣泛，需要協(xié)調(diào)和布局終端、網(wǎng)元、網(wǎng)管各個(gè)環(huán)節(jié)，才能有效地推動(dòng)整體方案的落實(shí)。不僅廠商，運(yùn)營商也應(yīng)該成為技術(shù)革新的重要力量。
C114中國通信網(wǎng)
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