LTE/LTE－A系统自 织网络技术和标准化进展

自组织网络（SON）的概念最早基于Ad Hoc通信机制提出，它是一种无固定拓扑，无中心节点，可以随时随地动态组建的无线通信网络形式，具有自发现、自配置、自组织和自治愈等核心特征。

在2007年3GPP进行LTE标准制订时，决定引入LTE SON机制。引入技术旨在自动完成蜂窝移动通信网络设备的参数配置和优化工作，减少网络操作管理过程中的人工参与，提高网络可靠性，降低运营成本，提升LTE系统在未来移动通信市场上的竞争力。LTE SON机制提供3种功能，即自配置、自优化和自治愈。其中，自配置指演进型基站（eNB）具有即插即用、自动下载安装软件、自动配置无线和传输参数以及自主管理邻区关系等功能；自优化指网络设备根据运行状况，自适应调整无线参数，如发射功率、切换门限和小区个性偏移量等，优化网络性能；自治愈指通过监测和分析错误数据、告警信息，网络自主发现故障并及时隔离和恢复。

1 SON标准化的进展

在LTE SON标准化过程中重点研究了两方面的内容。第一方面是在LTE无线接入网（RAN）中的应用场景定义和实现方案设计；第二方面是SON对电信管理网络（OAM）的影响、需求以及实现方案。前者由工作组牵头研究，辅助；后者由系统网络架构中的SA5工作组负责完成。其中，自配置和自优化相关内容在RAN3和工作组都开展研究，而自治愈功能工作主要在SA5工作组开展。相关标准化成果体现在3GPP LTE标准的侧技术规范TS36.300、TS36.423、TS36.413、TS36.331、TS25.331以及网络架构侧技术规范TS32.500、、TS32.511、TS32.521和等SA5网管规范中。

对SON的标准化工作始于阶段[1]，并一直延续至最近的Rel-11阶段，各版本的标准化时间点如图1所示。

阶段，为了满足运营商不断增长的网络部署需求，对SON继续增强项目进行了立项，立项目标定位于提升MRO在新应用场景性能。标准化的内容包括：制订Intra-LTE异构网络（HetNet）MRO机制、Inter-RAT切换失败检测方法和Inter-RAT乒乓切换检测机制。

在SA5的标准化工作与侧同时进行，除了定义了RAN侧各技术方案所对应的电信管理网络支持技术外，还完成了自治愈相关功能的标准化。

由于项目规划的原因，SON项目重点研究了TR36.902中所定义9种用例中的5种。余下的4种，即覆盖和容量优化、干扰降低、节能以及干扰协调，分别在最小化路测、节能和干扰协调项目中进行了研究[2-3].

2关键技术方案

机制中的自配置、自优化和自治愈相关的技术方案和标准制订情况。

2.1自配置技术

在LTE标准中，自配置包括物理小区标识（PCI）自配置和ANR功能。

通过自配置，每个基站可以在节点允许的范围内，自主地选择物理小区标识并建立和维护邻区关系。

通过这两种技术不仅可以大大减轻运营商规划和优化工作量，也为后继家庭基站等非运营商部署节点的广泛使用提供了便利。

（1）PCI自配置方案在为LTE小区配置PCI时，网络部署的基本要求是相邻小区间的配置做到不冲突，不混淆。不冲突是指任何两个相邻的同频小区不能使用相同的PCI配置；不混淆是指在小区的所有邻区中不应出现两个或以上同频小区使用相同物理小区标识的情况。

自配置过程如下：根据为小区提供的候选PCI列表，eNB根据不冲突、不混淆的要求，排除其中不合适的PCI选项，并在剩下的中随机选择一个PCI配置给下辖小区。需要排除的PCI包括：eNB通过用户终端（UE）上报或空口监听获得的邻小区已用物理小区标识；通过接口消息获得的邻eNB下辖小区以及相邻eNB的邻小区所使用的物理小区标识等。

自配置功能对网络和终端规范影响不大，是目前较为成熟的一个功能。它的广泛使用，将大幅减轻运营商网络规划和配置的工作量。

（2）ANR方案为了进行切换和干扰协调，需要为下辖小区建立和维护邻区关系表。自动邻区关系功能用于辅助发现未配置的邻小区，触发邻区关系表中相应表项的建立和维护操作。自动邻区关系机制不仅适用于发现同频邻区，还可用于发现异频和异系统邻区。邻区发现的过程如图所示。

在图2中，eNB A下UE完成常规邻小区测量并上报测量结果，测量报告中以小区B的PCI作为被测小区标识。eNB A发现测量报告中携带的对应于一个未配置的邻小区，则指示UE读取该PCI对应小区的广播信息，获得小区B的全球小区标识（GCI）、跟踪区域码和公共陆地移动网络标识等参数。根据UE反馈的信息，eNB A可以将小区B添加到小区的邻区关系表中。

虽然自动邻区关系（ANR）功能位于eNB实体内，但是OAM仍然保持着对邻区关系的完全控制，SA5工作组为OAM定义了eNB邻区列表管理模块，用于增加、删除邻区关系，设置和修改邻区属性。

相比传统的邻区关系人工配置过程，通过自动邻区关系机制，不仅避免了规划阶段的工程参数测算、优化阶段的路测辅助，还减少了邻区漏配、错配情况的发生，在降低成本的同时，提高了配置效率。

2.2自优化技术

自优化主要包括移动负载均衡（MLB）、随机接入信道（RACH）优化和移动健壮性优化（MRO）功能。通过自优化，每个基站可以根据当前的负载和性能统计情况，进行参数调整，优化系统性能。基站的自优化需要在OAM的控制下进行，基于对网络性能测量及数据收集，OAM可以在必要的时候，启动或终止网络自优化操作；同时，基站对参数的调整也必须在OAM允许的取值范围内进行。

（1）MLB方案是指eNB自动调整移动性参数，将下辖重负载小区的业务部分转移到相邻或同覆盖的其他轻负载小区，以实现业务负荷在小区间的合理分配。MLB机制同时适用于▲图1 3GPPLTE/LTE-A规范版本演进时间表接入系统内部（Intra-LTE）和接入网

络间（Inter-RAT）的场景。

在MLB的实现过程中，eNB对下辖小区的负荷状态进行监控，并通过或者S1接口与邻节点交互负载信息。根据获得的负载信息，eNB调整过载小区的移动性参数，使得其所服务的UE可以更容易的切换或重选到邻近轻负载小区。

对于Intra-LTE MLB场景，为了避免重负载eNB单方调整切换参数导致乒乓切换，还引入了eNB间的切换参数协商机制；对于场景，考虑到不同系统的切换参数设置和切换算法不具通用性，所以未采用切换参数协商机制。

相比人工调整参数进行负载均衡，MLB机制具有调整迅速，对业务突发适应性好等突出优点。

（2）RACH优化方案优化旨在通过调整的配置参数，保证合理的UE随机接入成功率和接入时延。在RACH过程中，基站基于UE随机接入成功概率以及对接入时延统计和估算等方式判断RACH是否需要优化。为了协助基站进行统计，标准中引入了随机接入相关信息的上报过程。

例如UE需上报成功进行接入时所进行的接入尝试次数。根据统计结果，对不合理的RACH参数进行调整。调整后的RACH参数需要在相邻eNB之间交互，以协调RACH配置，减少相邻小区间的相互干扰。

之前的蜂窝通信系统对性能的统计一直比较困难，对参数的设置更多的是依靠经验和路测。RACH优化机制的引入极大的简化了RACH参数的配置过程。

（3）MRO方案移动健壮性优化（MRO）技术用于对切换参数设置问题进行自动检测，通过对大量连接失败现象进行分析和统计，确定问题原因，以便进行相应的参数调整。

在Rel-9阶段，MRO首先研究了场景中由于切换参数设置不合理而导致的UE连接失败问题，并将问题原因归纳为3类：过迟切换、过早切换和切换到错误小区。

给出了如下描述性定义：过迟切换指已经在服务小区驻留了一段时间的UE，在未收到切换命令的情况下，与服务小区连接中断，随后UE选择了除服务小区外的其他小区进行了重建；过早切换指UE在接入目标小区的过程中发生切换失败或在接入目标小区后短时间内发生连接中断，随后UE在源小区进行重建；切换到错误小区定义为UE在接入目标小区的过程中发生切换失败或在接入目标小区后短时间内发生连接中断，随后UE在除源和目标小区外的其他小区进行重建。

为了便于基站判断切换失败的类型，需要获得UE的切换上下文和重建小区信息。3种错误的检测如图3、图4、图5所示。