网络构建自动化设计方案

背景

传统意义的网络生命周期包括四个环节：规划、部署、维护和优化，分别由电信运营商的不同部门使用不同的流程和工具实现。各环节相对独立，之间的信息交互和操作协同十分有限并需要大量的人工介入。此外，目前各个环节自身自动化程度很低，对人工和专家依赖度高，在网络规模和复杂度增加的趋势下，很难适应网络扩容、优化和容灾减灾等快速响应的要求。

随着运维管理外包渐成趋势，爱立信深切地感觉到：一方面传统电信运营商面对网络技术和规模的快速增长造成的运营压力已经力不从心；另一方面，网络运营不是目的只是手段，运营商真正关心的是业务拓展以及用户满意度。

传统电信运营商向业务提供商转型的关键步骤就是要精简网络构建和运营流程，把繁复的运维尽量抛给网络自身解决。在这个大背景下，自组网（SON）的概念应运而生。SON的技术目前主要用于移动网，是一个贯穿网络全生命周期，旨在通过自动化机制简化运营任务来降低无线网络规划、安装、优化和管理的成本，同时提高运维效率和网络质量的全套解决方案。爱立信作为无线技术和网络运维的领导企业，高度致力于技术创新和实践，全面保持和运营商多层次的交流与沟通，制定完整的SON的技术发展和市场推进策略。

总体观点和策略

SON是当前网络向移动宽带演进并最终取得成功的关键因素。所谓的移动宽带，包括HSPA、LTE、WiMax、Hetnet等诸多技术的应用。运营商可以针对不同地域、不同客户设计符合需要的组网方式，进而也就带来了网规、网优甚至开站的复杂性和多变性。在运营支撑系统支配下的组网自动化，支持策略控制下不同时间和空间维度的网络配置、激活、优化和治愈，可以全面实现移动宽带组网灵活、高效、可靠的目标。

爱立信支持并主张未来部署的移动网络全面应用SON提供的多种自动化功能，但也鼓励已经部署2G和3G的运营商选择合理的功能解决目前网络运营的瓶颈。比如，自动开站功能、自动邻区配置和优化功能、移动稳定性优化功能、退服自愈功能等，都适用于不同代移动网络。甚至这些网络之间也可以实现互补偿、互优化。

爱立信提倡技术创新，但不盲目推进SON的产品化和市场化。尽管SON的标准化和技术研究步伐很快，但不意味着其中的每个功能和方案都是合理的并具有明显商用价值的。爱立信始终坚持倾听客户需求，重视标准并不固执于标准，坚持从客观出发从实效出发，努力谋求最佳的方案。此外，选择和应用SON的功能需要评估其对正常的网络运营、业务的潜在影响并保证和SON其他功能之间最大程度的协作使用。

技术和方案选择

在具体的技术和方案选择方面，在参考技术成熟度的同时需要衡量所解决问题的普遍性，其次是严重性，同时还要考虑次生影响，对网络、网管和终端的性能和功能影响都在考虑之列。

通过和运营商的交流以及参考自身经验，爱立信认为在以下几个方面SON具有明显的商用价值和可实现性，产品化进程较快，可在LTE部署早期予以考虑。

1.基站自开站（即插即用）

2.自动邻区关系检测

3.PCI管理和优化

4.移动稳定性优化

5.基站退服检测

6.移动负载均衡

7.发现故障天线

此外，以下方面需求也十分明显，但受限于仍存在技术难点，产品化进程相对缓慢，建议运营商在中长期发展策略中予以考虑。

1.基站退服补偿

2.最小化路测

3.随机接入信道优化

4.容量和覆盖优化

5.干扰控制

6.QoS优化

7.节能

对于考虑Hetnet组网的运营商来说，SON的应用十分必要，但由于具体应用场景有别于宏覆盖，在技术和方案的研发上也会区别于普通的SON。

重点功能分析及实施建议

1.基站自开站（含软件自动升级）

基站自开站只需现场工程师配置极少的参数并联网开机，基站自身就能完成数据准备、和OSS的寻址连接、与核心网的连接、下载基站软件、下载无线规划及传输配置数据、启动邻区检测和无线覆盖及容量设置，并投入正常运营。

目前为止，基站自开站是所有SON提供的功能技术中最早被广泛应用在现网部署中的。在北美LTE部署中，采用自开站功能的爱立信RBS6000基站开站时间从40分钟减少到10分钟以内，不仅大大缩短了网络开通的周期，赢得了商业利益，而且大大降低了对上站人员的技术要求，减少了由于人工操作带来的出错几率。

目前自开站的缺点是还不能实现现场完全零操作，个别数据比如Node Id，OSS vLan地址仍需人工现场配置。一个零操作的自开站过程需要在设备运抵现场之前根据网络规划设置好以上信息，这样只需要一个搬运工完成开箱、连接线缆和开机，基站就可以正常工作。当然零操作意味着准备的各环节要高度准确。建议运营商部署初期仍采用工程师上站操作，后期逐步采用零操作方案，特别对于Hetnet建设意义明显。

2.自动邻区关系检测（ANR）

邻区关系优化是作为移动网最耗时的维护任务之一。传统的集中分析和规划手段基于无线路损模型和电子地图，无法全面考虑实际无线条件和地域特点，缺乏准确性和实时性。基于终端测量的ANR功能，能够快速准确地获得邻区关系，支持LTE到2G、3G的切换小区管理。尽管ANR会占用一定终端资源，但这种占用在优化的策略下会十分有限，并不会影响用户体验。

爱立信不仅在LTE也在WCDMA产品线中支持ANR功能，更好地满足客户多种技术的部署需求。使用ANR，就意味着网络开通前无需配置好邻区关系，由基站支配终端自动搜索。但问题是，由于初始阶段邻区关系尚未建立，切换会受影响。所以爱立信设计了可变门限的邻区检测功能，降低的门限可以更快地获得邻区关系，当运行一段时间后，可以调高门限以优化邻区关系。此外，爱立信主张ANR不间断优化。

ANR尽管目前在LTE还没有商用，但在多个欧美运营商的测试中，爱立信产品表现良好。如下图ANR测试中，仅使用一个移动终端在20分钟内通过了20个基站覆盖区域，检测到的邻区关系如蓝图所示，相比橙色图的手工配置邻区，所有必要的邻区关系（有数字标示）悉数获得。而且这仅仅动用了一个终端，如果相关区域内都有终端分布，检测的速度会有极大提高。

对于多网共存的状况，比如Verizon的CDMA和LTE，在LTE侧将来要支持到CDMA的邻区检测，但CDMA侧，可以仍然使用手工配置。如果将来CDMA和LTE部署密度都很大，关系复杂，手工配置很难精确，还是要依赖ANR，但意味着CDMA需要做相应改造。

3.移动稳定性优化（MRO），移动负载均衡（MLB）

对于移动网来说，无线覆盖质量是网优的重中之重。无线覆盖不好，弱覆盖或者覆盖空洞，会造成接入困难或者掉话。但即便覆盖没有问题，也会由于小区间的切换门限不合理造成话务不稳定甚至掉话。切换门限不合理会表现为：乒乓切换、过早切换、过晚切换和切换到错误小区等。

乒乓切换是指移动终端反复在两个小区间切换。乒乓切换和终端移动速度、路径和无线信号分布有关，这种情况应更多地从覆盖优化出发。如果终端移动速度不快甚至不动，但仍发生快速乒乓切换，那么基本是由于两个小区设置对方小区的切换门限都过低所致。研究结果表明，如果来回切换的频率高于2秒一次，由于每次切换会造成50ms的业务数据中断，对于话音等实时性要求高的业务影响是很明显的。反之，频率低于2秒一次的可以认为是正常切换，对业务影响不明显。乒乓切换一般来说不是严重的问题，但却是经常存在的，因此优化的优先级应该较高。

乒乓切换只是由于双向门限都不合理，导致切出后再回切，但每次切换完成后终端与小区的连接都没有问题。相比而言，过早、过晚、切换到错误小区是由于切换门限不合理，使得终端切换时机不对，发生切换动作或者完成切换时与源小区或者目标小区的无线连接中断，但由于其他相关小区覆盖质量良好，并没有覆盖空洞，终端很快完成无线连接重建。但这个过程的时间间隔可能是秒级的，因此仍有可能带来掉话等严重故障。

过早、过晚切换是由于目标小区切换门限过低和过高所致。对应过早和过晚临界切换门限之间的区间就是合理的移动性优化范围。频内的负载均衡也可以通过调整切换门限值来引导用户和负荷由高负荷小区迁移至低负荷小区，很显然可调的门限区间就是移动性优化允许的范围。这个范围对应相邻小区的重覆盖面积，在LTE中理论上大概相当于正常小区面积的15%，可操作的价值不是很大。爱立信更倾向于异频或者异系统的负荷均衡方案，增益比较明显。如下图，一个终端从左至右移动，M1、M2分别是接收到eNB1和eNB2的信号强度曲线，两条曲线相交点对应的地理位置处终端接收到的信号强度相同，对cell1到cell2的切换，下面的虚线对应过早切换临界，上面的虚线对应过晚切换临界，两线与M2相交点对应合理切换门限区间，也是频内负载均衡MLB的可调范围。

4.小区退服检测和补偿（COC）

无线小区退服是严重的网络故障，轻则影响用户的在线、接入等使用感受，重则中断所有服务，甚至失去与网管的联系。中国、日本等国家，自然灾害有逐年增加的趋势，防灾减灾是电信运营的难点和重点。灾难发生以后如何快速有效地判断问题所在并实施补救是急需研究的课题。SON提出了自愈的概念，来研制小区退服相关的侦测和补救手段。

退服检测就是要及时感知小区退服的发生和趋势。对于快速退服，可以检测X2连接的心跳，来判断相邻小区是否活着。对于慢速退服，需要通过观察小区性能指标，比如流量变化，参考历史数据，判断是否出现异常情况，从而产生告警通知OSS采取补救措施。

一旦出现退服，OSS会协调问题基站周边基站的扇区来补偿退服的无线覆盖。如下图，参与补偿的基站会调整下行发射功率、天线倾角等来补偿退服区域，甚至调低上行信号接收门限变相地扩大该扇区覆盖以接入更多退服区域的终端。当然，由于扇区的调整，会造成邻区关系变化、切换边界变化、干扰增加，这些就需要OSS提供的其他功能ANR、MRO、ICIC来联合优化。

此外，混合组网也是解决退服的有效手段，某类网络的用户可以迁移到其他网络上，多层网络可以互为保护。

展望

SON显然已经为网络构建自动化提供了大量的可用方案，但由于多数方案涉及范围广泛，需要协调和布局终端、网元、网管各个环节，才能有效地推动整体方案的落实。不仅厂商，运营商也应该成为技术革新的重要力量。