4G新技术—LTE SON
4g新技术—lte son
在未来的网络中，由于不同的网络共存，网络将变得更加复杂，大量无线参数和数据将使网络优化人员的工作量大幅提高，而运营商希望降低运营成本及人工干预。于是在这一背景下，eutran系统的son(自组织网络)特性被作为3gpp的重要研究方向。
运营商对son的需求渐增
son是在lte的网络的标准化阶段由移动运营商主导提出的概念，其主要思路是实现无线网络的一些自主功能，减少人工参与，降低运营成本。
ngmn中的移动运营商对son的部署有强烈的需求，于是纷纷投入son需求的研究，发布有关son的白皮书和建议书。3gpp也在重点研究son和当前电信管理网络的实现方案。欧盟也在进行两个相关项目，一个主要由欧洲主要运营商、设备商共同承担，从son的技术方案、实现方法及验证平台入手，研究son对网络运维产生的影响；另一项目是利用感知无线电和分布式感知原理进行前沿重点研究。
3gpp确定接入网结构主要由演进型enodeb和接入网关（agw）构成。enodeb由r6阶段的nodeb、rnc、sgsn、ggsn四个主要网元演进而来，enodeb之间通过x2接口采用网格（mesh）方式互连，同时还建议当某enodeb需要同其它enodeb通信时，这个接口总是存在，支持处于lte_active状态下手机的切换。e-nodeb与agw之间的接口称为s1接口，s1接口支持多对多的agws和enodeb连接关系，enodeb通过s1接口与epc（evolvedpacketcore）连接。3gpp eps（evolved packet system）的结构中包含了x2和s1接口（图1），因此son可以通过上述接口来完成。
图1 3gpp eps结构图
son的四大功能
lte系统中的son功能与ad-hoc自组织网络有很大差别。adhoc网络是一种特殊的无线移动网络，网络中所有结点的地位平等，无需设置中心控制结点；网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。与普通的移动网络和固定网络相比，ad-hoc具有无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑四大特点，这使其在体系结构、网络组织、协议设计等方面与普通的蜂窝移动通信网和固定通信网有显著区别。
而son具有下述四大功能。
自配置：enodeb即插即入、自动安装软件、自动配置无线参数和传输参数、自动检测、邻接关系的自动管理等。自配制能减少网络建设开通中工程师重复手动配制参数的过程，减少网络建设难度和成本。
自优化：根据网络设备的运行状况，自适应调整参数，优化网络性能。传统的网络优化，可以分为两个方面，其一为无线参数优化，如发射功率、切换门限、小区个性偏移等；其二为机械和物理优化，如天线方向和下倾、天线位置、补点等。自优化只能部分代替传统的网络优化。自优化包括覆盖与容量优化、节能、pci自配置、移动健壮性优化、移动负荷均衡优化、rach优化、自动邻区关系、小区内干扰协调等。
自治愈：通过自动告警关联发现故障，及时隔离和恢复。
自规划：动态地自动重计算网络的规划，如系统扩容时的站点规划和无线参数配置。
son的三大架构
son的架构分集中式、分布式和混合式三种，三种架构各有优缺点，不同的用例采用的架构不同，现在多数用例倾向采用混合式架构。
集中式目前主要在网管系统上实现，分布式是通过son分布式来实现。二者各有优缺点：集中式的优点是控制范围较大、互相冲突较小，缺点是速度较慢、算法复杂；分布式与其相反，可以达到更高的效率和速度，且网络的可拓展性较好，但缺点是彼此间难协调。混合式可结合两者的优点，但缺点是其设计变得更加复杂（图2）。
图2 son的三大架构示意图
lte son标准研究最新进展
关于lte son的标准推进，3gpp设置了4个技术专家组进行标准制定，分别进行geran（gsm和edge无线接入网）、ran（无线接入网）、sa（业务与系统方面）、ct（核心网与终端）的研究。
其中sa5工作组的研究原则是与3g体系架构和网络设备技术发展保持同步，研究与之相适应的网络管理框架和管理需求。2008年4月21日至25日，3gpp标准组织sa5工作组在成都召开sa5#59会议，决定成立son子工作组，专门讨论son相关议题（enb自动发现、自动安装、自动配置、自动优化和自动恢复等）。运营商如沃达丰、t-mobile要求尽快完成标准制定。
ran3主要讨论son的相关用例需求和解决方案，定义x2/s1的接口部分。ran3在今年需完成四个主要用例研究，分别是覆盖与容量优化、移动健壮性优化、移动负荷均衡优化和rach优化。
挑战
无线系统是非常复杂的系统，仅3g系统的性能指标就有几千个，配置参数也有上千个，这么多输入输出的系统，要想进行自动优化非常困难，需要使用许多高级数学理论才能达到效果，因此业界需要研究一个适宜的网络架构。中国三家运营商的网络规模大、覆盖广，可采用分布式son架构，因为其响应速度快、扩展性好，可减少其对网管系统的依赖。
标准方面，son在未来要支持开放的接口及互联互通，支持多厂商son功能的互联。
算法方面，业界需进一步研究son的算法，使其更加高效、收敛速度更快。此外由于某个参数的调整会影响到其它相关性能，因此需进一步评估其产生的增益以使运营商可以了解son的相关功能是否真正起到作用或带来其它负面效果。
另外，目前人们对son的研究领域较少，主要集中在自配置和自优化，未来需进行更多用例方面的研究，如保证用户的qos、网络参数优化等。
最后，终端最贴近用户需求，网络能够直接反应用户感受，终端的反馈也能为网络提供问题检测及跟踪能力。因此网络与终端厂商需共同参与son的研究，以达到最佳效果，
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