自组织网络SON

 

SON(Self-Organized Networks) 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。

根据优化算法的执行位置，SON（Self Organization Network，自组织网络）可以分为三类：集中式SON、分布式SON和混合式SON。

集中式SON

集中式SON（Centralised SON）：SON算法在OAM（Operation Administration and Maintenance）系统上执行。集中式SON分为以下两种。

1. 网络管理的集中式SON（NM-Centralised SON）：SON算法在OAM系统的综合网管层。

2. 网元管理的集中式SON（EM-Centralised SON）：SON算法在OAM系统的设备网管层。

如图1所示，由于所有的SON功能都位于OAM系统中，所以集中式部署较为容易。但是由于不同的设备制造商有不同的OAM系统，所以不同制造商之间的支持性差异较大。而且集中式SON也不支持需要快速响应的应用场景。并且，为了实现集中式SON，需要对S1接口进行扩展。

图1 集中式SON架构

分布式SON

分布式SON（Distributed SON）：SON算法在无线接入网的网元上执行。对于E-UTRAN，SON算法在eNB上执行，如图2所示。

图2 分布式SON架构

在分布式SON中，所有SON功能都位于eNB中，所以部署起来工作量较大。该方式对复杂优化机制的支持比较困难，需要大量eNB的协作。但分布式SON对有些情况的支持是非常理想的，例如当优化只涉及少量eNB，且需要快速优化响应时。并且，为了实现分布式SON，需要对X2接口进行扩展。

混合式SON

混合式SON（Hybrid SON）：SON算法在OAM系统的综合网管层、OAM系统的设备网管层、无线接入网网元中的2个或3个中执行。对于E-UTRAN，混合式SON的部分优化算法在OAM系统中执行，部分优化算法在eNB中执行。

如图3所示，在混合式SON中，简单快速的优化机制在eNB中实现，复杂的优化机制在OAM中执行，所以混合式SON能灵活支持各类不同的优化情况。通过X2接口，它还能支持不同设备制造商之间的优化。但它的部署成本较高，并且还需要对相应的接口进行扩展。

图3 混合式SON架构

SON的主要功能

SON主要包括三大功能，分别是自配置（Self-configuration）、自优化（Self-optimization）、自愈（Self-healing）。目前，3GPP协议中已经为LTE定义了自配置、自优化和自愈功能的相关应用场景。

自配置功能

自配置功能包括基站自建立及基站运行过程中的自动管理。自配置功能使新增的网络节点能做到即插即用，在网络节点运行过程中，对其软件、参数等进行管理升级。自配置功能大大地减少了网络建设开通中手动配置参数的工作量及基站运行过程中的人工干预，减小了网络建设难度，降低了网络建设成本。

自配置功能包括以下功能模块。

1. 自测试

eNB自动发起健康性检查，检查内容包括站点经纬度、eNB状态、eNB时间、设备版本信息、单板信息、小区个数、参考时钟、GPS模块信息、风扇信息、电源供电是否正常、环境温度等。当eNB上电后，或eNB配置数据更新后，或eNB软件更新后，由eNB自动发起并执行自测试功能，也可手动发起自测试功能。

2. 自动获取IP地址

eNB上电后自动获取IP地址，并获得网管和接入网关的IP地址。

3. 自动建立eNB与OAM系统之间的连接

4.传输自建立

eNB自建立过程中，自动发起并执行S1接口自建立；自动邻区关系配置过程中，自动建立X2接口。

5. 软件自动管理

eNB自建立过程中，初始软件自动下载与激活；eNB进入工作状态后，软件自动升级、下载与激活；软件升级过程失败后回退到原软件版本。

6. 无线配置参数和传输配置参数的自动管理

eNB自建立过程中，自动下载并配置无线参数和传输参数；eNB进入工作状态后，自动更新无线参数和传输参数的配置。

7. 自动邻区关系配置

eNB自建立过程中，通过网络下发的邻区关系列表进行自动邻区关系的建立；eNB进入工作状态后，进行自动邻区关系的优化。

8. 自动资产信息管理

eNB自建立过程中，向OAM系统自动上报硬件、软件及其他资产信息；eNB进入工作状态后，当资产信息发生变化时，eNB向OAM系统自动上报资产信息。

9. 自配置过程的监控与管理功能

对自配置过程中的各功能模块工作状况进行监控，并向运营商提供相关信息，也允许运营商对自配置功能的执行过程进行控制。该功能使得自配置过程可控。

eNB自配置功能的工作流程如下：

1) eNB开机后，启动自测试功能。

2)eNB自动配置物理传输链路并建立与DHCP/DNS服务器的连接，DHCP/DNS服务器会为eNB分配IP地址。

3)eNB自动建立与OAM之间的连接、S1接口的连接、X2接口的连接。

4) 对eNB进行鉴权。

5)eNB下载相应的软件版本，包括eNB的配置文件。这些配置文件包含网络规划的预配置无线参数。

6)eNB配置完成之后，再次执行自测试，并且向OAM系统提交状态报告。

自优化功能

自优化是指网络设备根据其自身运行状况，自适应地调整参数，以达到优化网络性能的目标。传统的网络优化可以分为两个方面：其一为无线参数的优化，如发射功率、切换门限、小区个性偏置等；其二为机械优化，如天线方向、天线下倾角等。SON的自优化功能只能部分代替传统的网络优化。

自优化主要包括以下功能。

1. ANR（Automatic Neighbour Relation function，自动邻区关系优化）

2. MLB（Mobility Load Balancing optimisation，移动性负载均衡优化）

3. MRO（Mobility Robustness Optimisation，移动性鲁棒性优化）

4. RO（RACH Optimisation，随机接入信道优化）

5. ES（Energy Savings，基站节能）

6. ICIC（Inter-cell Interference Coordination，小区间干扰协调）

7. CCO（Coverage and Capacity Optimization，覆盖与容量优化）

以上自优化功能的实现方案将在8.2节详细说明，此处不再赘述。

自愈功能

自愈功能是SON的主要功能之一。自愈的目的是消除或减少那些能够通过恰当的恢复过程来解决的故障。从故障管理的角度来看，不论是自动检测并自动清除的告警，还是自动检测但需手动清除的告警，故障网元都应对每一个检测到的故障给出相应的告警。

自愈功能可由告警触发。在这种情况下，自愈功能模块对告警进行监视。当发现告警时，自动触发自愈过程。另外，一些自愈功能位于eNB上，并需要快速响应。这种情况下，当eNB检测到故障时，可直接触发自愈过程。自愈过程首先收集必要信息并进行深度分析，然后根据分析结果判断是否需要执行恢复过程来自动解决故障。当自愈过程结束后，自愈功能会将自愈结果上报给集成参考点（Integration Reference Point，IRP）管理器，并且可以将恢复过程存档。

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