LTE/LTE-A系统自组织网络技术和标准化进展

自组织网络（SON）的概念最早基于Ad Hoc 通信机制提出，它是一种无固定拓扑，无中心节点，可以随时随地动态组建的无线通信网络形式，具有自发现、自配置、自组织和自治愈等核心特征。

在2007 年3GPP 进行LTE 标准制订时，决定引入LTE SON 机制。引入技术旨在自动完成蜂窝移动通信网络设备的参数配置和优化工作，减少网络操作管理过程中的人工参与，提高网络可靠性，降低运营成本，提升LTE 系统在未来移动通信市场上的竞争力。LTE SON 机制提供3 种功能，即自配置、自优化和自治愈。其中，自配置指演进型基站（eNB）具有即插即用、自动下载安装软件、自动配置无线和传输参数以及自主管理邻区关系等功能；自优化指网络设备根据运行状况，自适应调整无线参数，如发射功率、切换门限和小区个性偏移量等，优化网络性能；自治愈指通过监测和分析错误数据、告警信息，网络自主发现故障并及时隔离和恢复。

1 SON 标准化的进展

在LTE SON 标准化过程中重点研究了两方面的内容。第一方面是在LTE 无线接入网（RAN）中的应用场景定义和实现方案设计；第二方面是SON 对电信管理网络（OAM）的影响、需求以及实现方案。前者由工作组牵头研究，辅助；后者由系统网络架构中的SA5 工作组负责完成。其中，自配置和自优化相关内容在RAN3 和工作组都开展研究，而自治愈功能工作主要在SA5 工作组开展。相关标准化成果体现在3GPP LTE 标准的侧技术规范TS36.300、TS36.423、TS36.413、TS36.331、TS25.331 以及网络架构侧技术规范TS32.500、、TS32.511、TS32.521 和等SA5 网管规范中。

对SON 的标准化工作始于阶段[1]，并一直延续至最近的Rel-11 阶段，各版本的标准化时间点如图1 所示。

阶段，为了满足运营商不断增长的网络部署需求，对SON 继续增强项目进行了立项，立项目标定位于提升MRO 在新应用场景性能。标准化的内容包括：制订Intra-LTE 异构网络（HetNet）MRO 机制、Inter-RAT 切换失败检测方法和Inter-RAT 乒乓切换检测机制。

在SA5 的标准化工作与侧同时进行，除了定义了RAN 侧各技术方案所对应的电信管理网络支持技术外，还完成了自治愈相关功能的标准化。

由于项目规划的原因，SON 项目重点研究了TR36.902 中所定义9 种用例中的5 种。余下的4 种，即覆盖和容量优化、干扰降低、节能以及干扰协调，分别在最小化路测、节能和干扰协调项目中进行了研究[2-3]。

2 关键技术方案

机制中的自配置、自优化和自治愈相关的技术方案和标准制订情况。

2.1 自配置技术

在LTE 标准中，自配置包括物理小区标识（PCI）自配置和ANR 功能。

通过自配置，每个基站可以在节点允许的范围内，自主地选择物理小区标识并建立和维护邻区关系。

通过这两种技术不仅可以大大减轻运营商规划和优化工作量，也为后继家庭基站等非运营商部署节点的广泛使用提供了便利。

（1）PCI 自配置方案在为LTE 小区配置PCI 时，网络部署的基本要求是相邻小区间的配置做到不冲突，不混淆。不冲突是指任何两个相邻的同频小区不能使用相同的PCI 配置；不混淆是指在小区的所有邻区中不应出现两个或以上同频小区使用相同物理小区标识的情况。

自配置过程如下：根据为小区提供的候选PCI 列表，eNB 根据不冲突、不混淆的要求，排除其中不合适的PCI 选项，并在剩下的中随机选择一个PCI 配置给下辖小区。需要排除的PCI 包括：eNB 通过用户终端（UE）上报或空口监听获得的邻小区已用物理小区标识；通过接口消息获得的邻eNB 下辖小区以及相邻eNB 的邻小区所使用的物理小区标识等。

自配置功能对网络和终端规范影响不大，是目前较为成熟的一个功能。它的广泛使用，将大幅减轻运营商网络规划和配置的工作量。

（2）ANR 方案为了进行切换和干扰协调，需要为下辖小区建立和维护邻区关系表。自动邻区关系功能用于辅助发现未配置的邻小区，触发邻区关系表中相应表项的建立和维护操作。自动邻区关系机制不仅适用于发现同频邻区，还可用于发现异频和异系统邻区。邻区发现的过程如图所示。

在图2 中，eNB A 下UE 完成常规邻小区测量并上报测量结果，测量报告中以小区B 的PCI 作为被测小区标识。eNB A 发现测量报告中携带的对应于一个未配置的邻小区，则指示UE 读取该PCI 对应小区的广播信息，获得小区B 的全球小区标识（GCI）、跟踪区域码和公共陆地移动网络标识等参数。根据UE 反馈的信息，eNB A 可以将小区B 添加到小区的邻区关系表中。

虽然自动邻区关系（ANR）功能位于eNB 实体内，但是OAM 仍然保持着对邻区关系的完全控制，SA5 工作组为OAM 定义了eNB