xSON构建移动互联网时代的最佳网络新日

发布时间：2020-01-15 12:58:22 阅读：次来源：COC厂家

黄志军 Bernd Sperrle/文

经过多年的网络投资建设，电信运营商已经建成了规模庞大的移动通信网络，用户的数量也非常庞大。然而，网络规模的快速发展，也给网络维护、管理带来了一些问题。一方面，新技术的不断引进，导致网络中多种标准共存，网络的结构越来越复杂；另一方面，用户数不断增加，各种终端不断涌现，各式各样的无线创新应用层出不穷，也迫使运营商对网络不断地进行扩容和升级，从而带来网络规划优化的困难，导致网络质量的下降。

如何根据网络规模的变化合理地对网络进行规划调整，优化网络资源配置，正确地配置网络参数，使网络达到最佳的运营状态，更好地为用户提供优质的服务，是运营商面临的一个挑战。

SON：应需求而现

移动通信网络是一个实时动态变化的网络，系统内小区间负荷分布、频率资源分配、功率资源分配、系统间的干扰等等，都处在不断地变化中。阿尔卡特朗讯希望引入一种智能的网络技术，可以根据网络实际运行的情况，智能自适应地调整网络参数，优化资源配置，降低运营成本及人工干预。SON，是指网络具有一系列的自主智能功能，比如自我配置、自我规划、自我优化、自我修复等等，可以自适应网络的变化，动态调整，使网络达到最佳。SON已经作为一个具体的要求写入LTE标准中，赋予网络本身更多的自主性和智能化，更加有效地利用网络。

在3GPP/LTE标准中，SON具体应用于多个不同场景。首先是自我配置，即插即用。新的网元安装完成，上电后就可以通过自动安装步骤完成系统的配置；其次，自动搜索建立邻小区关系表。每个eNB都可以根据终端的测量报告，自主地生成和维护它自己的邻小区列表；第三，eNB的小区会通过网络的计算自动配置小区的物理标识；第四，区干扰协调。通过eNB间的相互沟通，以干扰协调算法自动协调降低系统间的干扰，从而提高系统吞吐率；第五，优化切换。自主优化和终端相关的参数；自动监测邻小区问题；自动调整避免可能出现的乒乓切换；第六，系统间负载平衡。不同扇区间，载波间的负荷分担；不同通信系统的负荷分担；第七，覆盖和容量的优化；第八，降低能量损耗。自动关闭空闲设备，为网络提供按需分配功率能源；第九，随机接入信道的优化。优化接入流程，降低系统接入的时延；第十，系统故障监测。自动监测系统故障，发现故障后会自动调整网络参数来弥补故障所带来的问题。

着重解决干扰协调问题

总体来说，小区间的干扰协调／躲避是通过小区间的相互协调沟通，合理分配小区资源来解决。对一个小区的可用资源进行某种限制，以提高邻小区在这些资源上的SIR、小区边缘的数据速率和覆盖。它的实质是对整个系统的吞吐量和小区边缘用户吞吐量的一个折中，在大大改善了公平性的同时牺牲了小部分的整体性能，从而使系统性能最佳。小区可分配的资源包括时域和频域资源以及发射功率。通过小区间的相互沟通协调，根据网络资源的使用情况合理地分配系统资源，使得整个系统的频率复用系数接近于1。

将小区中处于不同地理位置的用户划分到不同频段进行调度，调度距离小区中心近的用户时可以占用全部子载波，调度距离小区中心远的用户时只占用部分子载波，各个相邻扇区的每个子帧都采用相同的用户划分规则，根据ICIC的算法，自动分配各小区载波发射功率模版，这样就将距离小区远近不同的用户在频率上和发射功率上有所区分，降低同频干扰。

当系统采用同频组网的时候，为了减低小区间的干扰，通常必须采用部分频率复用的技术。阿尔卡特朗讯采用的是软分数频率复用方式，如图1所示。整体带宽被分为7个子部分，其中一个子频段的发射功率低于其它部分。比如红色小区，在子频段4内，小区的发射功率是低于其它频段的。同时和红色小区相邻的小区的用户在邻小区边缘时，只能使用这部分频率资源。因为红色小区在这部分频段降低了发射功率，所以这部分频段上的子载波受到来自邻小区的干扰比较小。贝尔实验室开发了一种自动分配颜色分配机制来实现上述的频率复用方式。这种自动分配的算法基于对系统/终端的测量，根据现场具体的无线环境所生成的最佳着色方案，可以保障网络的正常运行。

当网络的拓扑结构发生变化的时候，比如说增加一个基站，或是某个基站发生了故障，网络会自动根据网络的具体结构的变化，重新计算和调整周围的颜色分配，最大限度保证终端用户的体验和网络性能。

根据实验仿真结果，网络的关键性能指标采用这种算法后都有明显的提高，切换失败率降低了1/5，扇区的平均吞吐率提高了25%，小区边缘用户的吞吐率提高了11%等。其它受干扰影响的参数也有很大程度的提高。

SON的3大优势

概括地说，SON可以给运营商带来3方面的好处。

降低网络管理的复杂性：通过以上一些SON的功能，可以简化整个网络管理的流程，同时避免一些耗时耗力的琐碎重复劳动，从而降低了网络管理的复杂性，优化了运营商的运营成本。

快速适应网络的变化：移动用户对无线宽带业务的需求和高涨热情，促使无线数据类业务呈濒临井喷的态势。多媒体的数据业务对于系统资源的需求变化非常大，通过SON可以很好地满足这种需求变化，降低人工干预。

提高网络的容量：SON可以看作是一个无线系统的专家，实时地为网络服务，为网络提供可靠的保障，为用户带来好的体验。

扩展的SON理念

在SON的基础上，阿尔卡特朗讯还提出了对未来SON的展望，即xSON，扩展的SON理念。

xSON是阿尔卡特朗讯倡导的HLN高效能网络的重要组成部分，是对SON的进一步延伸。xSON初期的部署将集中于融合的RAN及融合的业务感知的网络管理，并将逐步延伸到其它高效能计划中，涉及多种产品功能，最终实现品质最优的端到端体验方案、统一的端到端XMS故障管理系统以及统一的端到端QoE监控及优化。