在未來的網(wǎng)絡(luò)中，由于不同的網(wǎng)絡(luò)共存，網(wǎng)絡(luò)將變得更加復(fù)雜，大量無線參數(shù)和數(shù)據(jù)將使網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員的工作量大幅提高，而運營商希望降低運營成本及人工干預(yù)。于是在這一背景下，EUTRAN系統(tǒng)的SON(自組織網(wǎng)絡(luò))特性被作為3GPP的重要研究方向。

運營商對SON的需求漸增

SON是在LTE的網(wǎng)絡(luò)的標準化階段由移動運營商主導(dǎo)提出的概念，其主要思路是實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的一些自主功能，減少人工參與，降低運營成本。

NGMN中的移動運營商對SON的部署有強烈的需求，于是紛紛投入SON需求的研究，發(fā)布有關(guān)SON的白皮書和建議書。3GPP也在重點研究SON和當(dāng)前電信管理網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方案。歐盟也在進行兩個相關(guān)項目，一個主要由歐洲主要運營商、設(shè)備商共同承擔(dān)，從SON的技術(shù)方案、實現(xiàn)方法及驗證平臺入手，研究SON對網(wǎng)絡(luò)運維產(chǎn)生的影響；另一項目是利用感知無線電和分布式感知原理進行前沿重點研究。

3GPP確定接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要由演進型eNodeB和接入網(wǎng)關(guān)（AGW）構(gòu)成。eNodeB由R6階段的NodeB、RNC、SGSN、GGSN四個主要網(wǎng)元演進而來，eNodeB之間通過X2接口采用網(wǎng)格（mesh）方式互連，同時還建議當(dāng)某eNodeB需要同其它eNodeB通信時，這個接口總是存在，支持處于LTE_ACTIVE狀態(tài)下手機的切換。E-NodeB與AGW之間的接口稱為S1接口，S1接口支持多對多的AGWs和eNodeB連接關(guān)系，eNodeB通過S1接口與EPC（EvolvedPacketCore）連接。3GPP EPS（Evolved Packet System）的結(jié)構(gòu)中包含了X2和S1接口（圖1），因此SON可以通過上述接口來完成。

圖1 3GPP EPS結(jié)構(gòu)圖

SON的四大功能

LTE系統(tǒng)中的SON功能與ad-hoc自組織網(wǎng)絡(luò)有很大差別。Adhoc網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的無線移動網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點的地位平等，無需設(shè)置中心控制結(jié)點；網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點不僅具有普通移動終端所需的功能，而且具有報文轉(zhuǎn)發(fā)能力。與普通的移動網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)相比，ad-hoc具有無中心、自組織、多跳路由、動態(tài)拓撲四大特點，這使其在體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組織、協(xié)議設(shè)計等方面與普通的蜂窩移動通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)有顯著區(qū)別。

而SON具有下述四大功能。

自配置：eNodeB即插即入、自動安裝軟件、自動配置無線參數(shù)和傳輸參數(shù)、自動檢測、鄰接關(guān)系的自動管理等。自配制能減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開通中工程師重復(fù)手動配制參數(shù)的過程，減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度和成本。

自優(yōu)化：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運行狀況，自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，可以分為兩個方面，其一為無線參數(shù)優(yōu)化，如發(fā)射功率、切換門限、小區(qū)個性偏移等；其二為機械和物理優(yōu)化，如天線方向和下傾、天線位置、補點等。自優(yōu)化只能部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。自優(yōu)化包括覆蓋與容量優(yōu)化、節(jié)能、PCI自配置、移動健壯性優(yōu)化、移動負荷均衡優(yōu)化、RACH優(yōu)化、自動鄰區(qū)關(guān)系、小區(qū)內(nèi)干擾協(xié)調(diào)等。

自治愈：通過自動告警關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)故障，及時隔離和恢復(fù)。

自規(guī)劃：動態(tài)地自動重計算網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，如系統(tǒng)擴容時的站點規(guī)劃和無線參數(shù)配置。

SON的三大架構(gòu)

SON的架構(gòu)分集中式、分布式和混合式三種，三種架構(gòu)各有優(yōu)缺點，不同的用例采用的架構(gòu)不同，現(xiàn)在多數(shù)用例傾向采用混合式架構(gòu)。

集中式目前主要在網(wǎng)管系統(tǒng)上實現(xiàn)，分布式是通過SON分布式來實現(xiàn)。二者各有優(yōu)缺點：集中式的優(yōu)點是控制范圍較大、互相沖突較小，缺點是速度較慢、算法復(fù)雜；分布式與其相反，可以達到更高的效率和速度，且網(wǎng)絡(luò)的可拓展性較好，但缺點是彼此間難協(xié)調(diào)。混合式可結(jié)合兩者的優(yōu)點，但缺點是其設(shè)計變得更加復(fù)雜（圖2）。

圖2 SON的三大架構(gòu)示意圖

LTE SON標準研究最新進展

關(guān)于LTE SON的標準推進，3GPP設(shè)置了4個技術(shù)專家組進行標準制定，分別進行GERAN（GSM和EDGE無線接入網(wǎng)）、RAN（無線接入網(wǎng)）、SA（業(yè)務(wù)與系統(tǒng)方面）、CT（核心網(wǎng)與終端）的研究。

其中SA5工作組的研究原則是與3G體系架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)發(fā)展保持同步，研究與之相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理框架和管理需求。2008年4月21日至25日，3GPP標準組織SA5工作組在成都召開SA5#59會議，決定成立SON子工作組，專門討論SON相關(guān)議題（eNB自動發(fā)現(xiàn)、自動安裝、自動配置、自動優(yōu)化和自動恢復(fù)等）。運營商如沃達豐、T-Mobile要求盡快完成標準制定。

RAN3主要討論SON的相關(guān)用例需求和解決方案，定義X2/S1的接口部分。RAN3在今年需完成四個主要用例研究，分別是覆蓋與容量優(yōu)化、移動健壯性優(yōu)化、移動負荷均衡優(yōu)化和RACH優(yōu)化。

挑戰(zhàn)

無線系統(tǒng)是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，僅3G系統(tǒng)的性能指標就有幾千個，配置參數(shù)也有上千個，這么多輸入輸出的系統(tǒng)，要想進行自動優(yōu)化非常困難，需要使用許多高級數(shù)學(xué)理論才能達到效果，因此業(yè)界需要研究一個適宜的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。中國三家運營商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、覆蓋廣，可采用分布式SON架構(gòu)，因為其響應(yīng)速度快、擴展性好，可減少其對網(wǎng)管系統(tǒng)的依賴。

標準方面，SON在未來要支持開放的接口及互聯(lián)互通，支持多廠商SON功能的互聯(lián)。

算法方面，業(yè)界需進一步研究SON的算法，使其更加高效、收斂速度更快。此外由于某個參數(shù)的調(diào)整會影響到其它相關(guān)性能，因此需進一步評估其產(chǎn)生的增益以使運營商可以了解SON的相關(guān)功能是否真正起到作用或帶來其它負面效果。

另外，目前人們對SON的研究領(lǐng)域較少，主要集中在自配置和自優(yōu)化，未來需進行更多用例方面的研究，如保證用戶的QOS、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化等。

最后，終端最貼近用戶需求，網(wǎng)絡(luò)能夠直接反應(yīng)用戶感受，終端的反饋也能為網(wǎng)絡(luò)提供問題檢測及跟蹤能力。因此網(wǎng)絡(luò)與終端廠商需共同參與SON的研究，以達到最佳效果。