SON技术是降低网络成本和提高网络效率的利器
1 SON技术的提出
随着智能终端数量的增长和移动互联网业务的高速发展，无线网络规模越来越大，目前2G、3G、LTE等各种技术体制共存，加之各种低功率节点（微基站、Femto、WLAN等）的引入，网络变得更加复杂。使用传统的无线网络规划、配置和优化工作方式，人工完成海量网络参数操作的难度越来越大，网络规划、优化和运营成本也越来越高。因此迫切需要一种能帮助运营商在复杂网络中，在保证终端用户统一感受和网络关键性能指标的前提下，提高运营效率的技术，以避免运营商提供的带宽越宽而利润可能越低的情况。
因此，NGMN和3GPP等国际组织相继提出了自组织网络（SON）技术，通过将传统网络中的网络规划、配置、修复和优化等相对独立的步骤合并为一个独立、统一的自动化过程，从而降低人工干预，减少OPEX，提高操作效率和网络性能，使运营商能高效运营和维护高流量的网络，在满足客户需求的同时，自身也能够持续发展。从2006年NGMN提出SON概念起，业界对SON的研究主要是针对LTE网络，但相同理念也开始应用于2G/3G网络。
2 SON技术的要点
SON技术要求实现网络部署阶段的自规划和自配置，网络维护阶段的自优化和自修复，目前比较成熟的是自配置技术。
2.1自规划
自规划是指动态地自动计算无线网络的规划，如基站站址、容量和覆盖的规划和系统扩容时的站点规划和无线参数配置。比如在现有CDMA2000网络的基础上部署LTE宏网，可首先使用SON规划新站能不能建立在已有的站点位置上，能不能和已有站点共享天馈、传输线路等，并自动生成配置文件保存在运营商的运维支撑系统中，用于指导基站施工和基站自动下载。
2.2自配置
自配置指基站能自动连接到运维支撑系统，并下载、激活其专属配置数据，最终能提供多制式无线服务。也就是新增基站的配置能够做到即插即用、自动安装软件、自动配置无线参数和传输参数、自动检测、自动管理邻接关系等。自配置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，从而降低网络部署成本。自配置过程在预操作状态进行，即基站上电开通、实现与骨干网连接，直到射频发射器打开的过程。具体讲，自配置包括基站的硬件安装、射频设置、物理小区标识（PCI）自动配置、自动邻区关系（ANR）配置以及LTE网络中的X2/S1接口自建立等。
2.3自优化
自优化是指根据终端和基站的性能测量报告和网管的统计分析报告，对参数进行自优化，以尽量减少优化工作量并提高网络质量和性能。传统的网络优化包括2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。在整个自优化过程中，需要人工操作的只有确认故障原因和审核并授权实施优化配置方案，因此提高了运维效率。自优化过程发生在可操作状态（射频发射器已打开）。具体来说，自优化包括移动负荷均衡（MLB）、切换优化（MRO）、接入优化（RO）和自动化路测（MDT）等。
2.4自修复
自修复是指系统检测到问题时能自主减轻或解决，比如通过自动告警关联发现故障，及时隔离和恢复，从而大大减少维护工作成本，并避免对网络质量和用户感受的影响。
3 LTE SON标准研究最新进展
2008年4月，3GPP标准组织决定成立SON子工作组，专门讨论SON相关议题，同时决定RAN2/RAN3负责SON的相关用例需求和解决方案，定义X2/S1的接口部分，已完成的4个版本的进展如下：
a）R8完成了SON相关用例的讨论，列出了包括MRO、MLB、RO、PCI和ANR等在内的课题，完成了专门针对SON的研究报告TR 36.902（SON用例及解决方案），完成了ANR和PCI这2个用例的标准化。
b）R9完成了MRO、MLB、RO 3个用例的标准化。
c）R10对MRO、MLB进行了进一步增强，包括对LTE系统内、LTE与其他系统间负荷信息交互流程的增强，提高切换事件检测的完整性、移动性参数调整算法的准确性，增强涉及Uu、S1、X2接口的改动，并开始考虑节能（ES）和MDT功能。
d）R11主要考虑MRO的增强，包括对跨制式互操作（Inter-RAT）场景的支持、乒乓切换和短暂驻留问题等；根据QoS相关信息选择合适的RAT接入；已有ANR机制的扩展；协调MRO、MLB的关系，增强SON整体功能稳定性；HeNB和HetNet部署场景下的SON特性等。其中中国电信提出的“Study on LTE-HRPD inter RAT SON”只完成了30％，将被移到R12继续研究。
虽然3GPP从R8版本就开始启动SON工作，但直至今日R11版本对SON的研究仍处于发展阶段，R12版本中将继续开展工作。
4 SON面临的挑战和建议
SON技术代表了移动通信网络的演进趋势，可以改善网络效率，给运营商提供方便的操作维护方式，节省CAPEX和OPEX.但是SON系统非常复杂，移动系统的性能指标和配置参数有上千个，要想进行全面的自动化非常困难，笔者认为SON的发展仍面临许多挑战。
4.1合适的架构选择
SON的架构分集中式、分布式和混合式3种。集中式目前主要在网管系统上实现，分布式是通过SON分布在eNB上来实现，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。中国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。
4.2开放的标准接口
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。目前对SON的研究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。未来还要利用认知无线电技术进行一个可适应动态环境的网络设计，考虑多个SON功能的联合使用，使得网络能够自主地感知部署环境、网络运营状态和终端的感受，继而智能地制定规划、优化、排障方案，并在运营商授权下自动实施。
4.3多种制式的网络共存带来的综合SON
由于运营商将长期同时运维多制式、多层次网络，只研究LTE SON对运营商降低OPEX的作用有限，SON必须向多制式、多层网络的方向发展并形成一个集中统一的解决方案，才能抑制运维成本进一步上升。面对cdma2000和LTE的共存局面，中国电信在3GPP已提出了综合SON的提案，用来协调不同制式、不同层次网络间的关系，提升全网运维效率。
4.4 SON技术成熟还需要运营商和制造商积极推动
出于对网络维护及日常管理成本的考虑，国际主流运营商对SON功能的实现及相关技术的标准化发展的推动起到了主导作用。截至目前，所有主流设备厂商都发布了SON路标，我们希望每个产品研发设计环节都与SON技术紧密结合。另外，终端最贴近用户需求，终端的反馈能为网络提供问题检测及跟踪能力，比如部分SON技术方案需要终端向网络报告额外的信息，例如MRO、MDT等。这些信息对于SON功能的效率至关重要，因此需要运营商、网络厂商和终端厂商共同推动，以达到最佳效果。
4.5 SON需要与智能管道技术相结合
目前的SON功能集中在无线网，为保证端到端QoS，无线网和核心网需要互动，同时配合深度包检测，把SON功能与LTE网络中的策略服务器（PCRF）QoS策略控制相结合，对不同QoS业务进行差异化处理。
随着智能终端数量的增长和移动互联网业务的高速发展，无线网络规模越来越大，目前2G、3G、LTE等各种技术体制共存，加之各种低功率节点（微基站、Femto、WLAN等）的引入，网络变得更加复杂。使用传统的无线网络规划、配置和优化工作方式，人工完成海量网络参数操作的难度越来越大，网络规划、优化和运营成本也越来越高。因此迫切需要一种能帮助运营商在复杂网络中，在保证终端用户统一感受和网络关键性能指标的前提下，提高运营效率的技术，以避免运营商提供的带宽越宽而利润可能越低的情况。
因此，NGMN和3GPP等国际组织相继提出了自组织网络（SON）技术，通过将传统网络中的网络规划、配置、修复和优化等相对独立的步骤合并为一个独立、统一的自动化过程，从而降低人工干预，减少OPEX，提高操作效率和网络性能，使运营商能高效运营和维护高流量的网络，在满足客户需求的同时，自身也能够持续发展。从2006年NGMN提出SON概念起，业界对SON的研究主要是针对LTE网络，但相同理念也开始应用于2G/3G网络。
2 SON技术的要点
SON技术要求实现网络部署阶段的自规划和自配置，网络维护阶段的自优化和自修复，目前比较成熟的是自配置技术。
2.1自规划
自规划是指动态地自动计算无线网络的规划，如基站站址、容量和覆盖的规划和系统扩容时的站点规划和无线参数配置。比如在现有CDMA2000网络的基础上部署LTE宏网，可首先使用SON规划新站能不能建立在已有的站点位置上，能不能和已有站点共享天馈、传输线路等，并自动生成配置文件保存在运营商的运维支撑系统中，用于指导基站施工和基站自动下载。
2.2自配置
自配置指基站能自动连接到运维支撑系统，并下载、激活其专属配置数据，最终能提供多制式无线服务。也就是新增基站的配置能够做到即插即用、自动安装软件、自动配置无线参数和传输参数、自动检测、自动管理邻接关系等。自配置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，从而降低网络部署成本。自配置过程在预操作状态进行，即基站上电开通、实现与骨干网连接，直到射频发射器打开的过程。具体讲，自配置包括基站的硬件安装、射频设置、物理小区标识（PCI）自动配置、自动邻区关系（ANR）配置以及LTE网络中的X2/S1接口自建立等。
2.3自优化
自优化是指根据终端和基站的性能测量报告和网管的统计分析报告，对参数进行自优化，以尽量减少优化工作量并提高网络质量和性能。传统的网络优化包括2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。在整个自优化过程中，需要人工操作的只有确认故障原因和审核并授权实施优化配置方案，因此提高了运维效率。自优化过程发生在可操作状态（射频发射器已打开）。具体来说，自优化包括移动负荷均衡（MLB）、切换优化（MRO）、接入优化（RO）和自动化路测（MDT）等。
2.4自修复
自修复是指系统检测到问题时能自主减轻或解决，比如通过自动告警关联发现故障，及时隔离和恢复，从而大大减少维护工作成本，并避免对网络质量和用户感受的影响。
3 LTE SON标准研究最新进展
2008年4月，3GPP标准组织决定成立SON子工作组，专门讨论SON相关议题，同时决定RAN2/RAN3负责SON的相关用例需求和解决方案，定义X2/S1的接口部分，已完成的4个版本的进展如下：
a）R8完成了SON相关用例的讨论，列出了包括MRO、MLB、RO、PCI和ANR等在内的课题，完成了专门针对SON的研究报告TR 36.902（SON用例及解决方案），完成了ANR和PCI这2个用例的标准化。
b）R9完成了MRO、MLB、RO 3个用例的标准化。
c）R10对MRO、MLB进行了进一步增强，包括对LTE系统内、LTE与其他系统间负荷信息交互流程的增强，提高切换事件检测的完整性、移动性参数调整算法的准确性，增强涉及Uu、S1、X2接口的改动，并开始考虑节能（ES）和MDT功能。
d）R11主要考虑MRO的增强，包括对跨制式互操作（Inter-RAT）场景的支持、乒乓切换和短暂驻留问题等；根据QoS相关信息选择合适的RAT接入；已有ANR机制的扩展；协调MRO、MLB的关系，增强SON整体功能稳定性；HeNB和HetNet部署场景下的SON特性等。其中中国电信提出的“Study on LTE-HRPD inter RAT SON”只完成了30％，将被移到R12继续研究。
虽然3GPP从R8版本就开始启动SON工作，但直至今日R11版本对SON的研究仍处于发展阶段，R12版本中将继续开展工作。
4 SON面临的挑战和建议
SON技术代表了移动通信网络的演进趋势，可以改善网络效率，给运营商提供方便的操作维护方式，节省CAPEX和OPEX.但是SON系统非常复杂，移动系统的性能指标和配置参数有上千个，要想进行全面的自动化非常困难，笔者认为SON的发展仍面临许多挑战。
4.1合适的架构选择
SON的架构分集中式、分布式和混合式3种。集中式目前主要在网管系统上实现，分布式是通过SON分布在eNB上来实现，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。中国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。
4.2开放的标准接口
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。目前对SON的研究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。未来还要利用认知无线电技术进行一个可适应动态环境的网络设计，考虑多个SON功能的联合使用，使得网络能够自主地感知部署环境、网络运营状态和终端的感受，继而智能地制定规划、优化、排障方案，并在运营商授权下自动实施。
4.3多种制式的网络共存带来的综合SON
由于运营商将长期同时运维多制式、多层次网络，只研究LTE SON对运营商降低OPEX的作用有限，SON必须向多制式、多层网络的方向发展并形成一个集中统一的解决方案，才能抑制运维成本进一步上升。面对cdma2000和LTE的共存局面，中国电信在3GPP已提出了综合SON的提案，用来协调不同制式、不同层次网络间的关系，提升全网运维效率。
4.4 SON技术成熟还需要运营商和制造商积极推动
出于对网络维护及日常管理成本的考虑，国际主流运营商对SON功能的实现及相关技术的标准化发展的推动起到了主导作用。截至目前，所有主流设备厂商都发布了SON路标，我们希望每个产品研发设计环节都与SON技术紧密结合。另外，终端最贴近用户需求，终端的反馈能为网络提供问题检测及跟踪能力，比如部分SON技术方案需要终端向网络报告额外的信息，例如MRO、MDT等。这些信息对于SON功能的效率至关重要，因此需要运营商、网络厂商和终端厂商共同推动，以达到最佳效果。
4.5 SON需要与智能管道技术相结合
目前的SON功能集中在无线网，为保证端到端QoS，无线网和核心网需要互动，同时配合深度包检测，把SON功能与LTE网络中的策略服务器（PCRF）QoS策略控制相结合，对不同QoS业务进行差异化处理。
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