LTE自组织网络(SON)管理架构分析

LTE SON自优化网络原理及应用作者：孙菲菲来源：《中国新通信》2015年第23期【摘要】随着科技的不断发展，以及网络技术的不断演进，网络参数的数量也越来越多，不同的网络之间需要的互操作，以及快速配置管理增多的基站，这些问题的出现，就需要运营商使用更好的网络管理来降低运维成本，从而实现网络的智能化。

因此，长期演进的3GPP就提出了新的运维策略，即自组织网络。

本文重点介绍应用于LTE网络的自优化网络，以及诺基亚通信提供的SON自优化网络系统原理以及应用。

【关键词】 LTE 网络优化自优化网络ABSTRACT：With the continuous development of science and technology， as well as the continuous evolution of the network technology， the network number of parameters more and more， different network need between the interoperability， and rapid configuration management increasing number of base station， the emergence of these problems， it needs to operators using better network management to reduce the operation and maintenance cost， so as to realize the intelligent network. Therefore， the longterm evolution of the 3 GPP has put forward the new operation and maintenance strategy， namely self-organizing network.This article focuses on applied to LTE networks self optimization network， and nokia provides SON since the optimization of network system and applicationKEY WORDS：LTE， optimization of network， self optimization network一、概述随着通信技术和业务的高速发展，无线网络规模越来越大，各种技术体制共存，加之Home NB/eNB的引入，网络变得更加复杂。

LTE介绍与网络架构LTE（Long-Term Evolution），即长期演进技术，是第四代移动通信标准。

它是3GPP（Third Generation Partnership Project）组织制定的全球统一标准，旨在提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更高的系统容量，以满足不断增长的移动通信需求。

LTE网络架构主要由以下几个部分组成：用户终端（UE）、基站子系统（eNB）、核心网络（Core Network）和运营商网络。

首先是用户终端，即智能手机、平板电脑或其他支持LTE技术的设备。

用户终端与LTE网络进行通信，发送和接收数据。

其次是基站子系统（eNB），它由一台或多台基站控制器和一组基站天线组成。

基站子系统用于与用户终端进行通信，传输数据和控制信号。

核心网络是网络的核心部分，它提供网络管理和控制功能。

核心网络包括多个网络元素，如移动交换中心（MSC）和数据网关（SGW）。

移动交换中心负责处理语音通信，数据网关则负责处理数据传输。

运营商网络是LTE网络的运营者，它由多个基站子系统和核心网络组成。

运营商网络提供网络覆盖和服务，并负责管理用户终端的接入和连接。

LTE网络架构中的一个重要概念是分组交换。

与之前的电路交换网络不同，LTE网络采用了分组交换技术，将数据分成小的数据包进行传输。

这种架构有助于提高数据传输速率和系统容量，并降低网络延迟。

在LTE网络中，数据传输的基本单位是无线帧（Radio Frame）。

每个无线帧由多个子帧（Subframe）组成，每个子帧由多个时隙（TimeSlot）组成。

时隙是最小的单位，用于传输数据和控制信号。

在每个时隙中，数据和控制信号可以同时传输，从而实现高效的通信。

此外，LTE网络采用了多天线技术，即MIMO（Multiple-Input-Multiple-Output）。

MIMO技术使用多个天线进行数据传输和接收，可以提高系统容量和数据传输速率，并改善网络覆盖范围。

LTE網格架構簡介2016年3月21日Tags: lte（上圖為Basic Configuration of a 3GPP Access PLMN supporting CS and PS services (using GPRS and EPS) and interfaces，藍色的框圖和接口都是屬於LTE 的）首先描述了E-UTRAN（LTE）網絡架構參考模型，給出當前3GPP中描述的整體網絡架構，包括2G、3G和4G；然後是介紹E-UTRAN（LTE）中的網元及其功能。

說明：文中的圖片參考的是3GPP版本12的規範文檔。

一、LTE網絡架構模型1.非漫遊架構非漫遊架構有兩種參考模型，這兩種模型的區別：S-GW和P-GW是否是一個物理節點。

（上圖為Non-roaming architecture for 3GPP accesse，S-GW和P-GW是分離的物理節點，通過S5接口連接）（上圖為Non-roaming architecture for 3GPP accesses. Single gateway configuration option，S-GW和P-GW是一個網元）2.漫遊架構漫遊架構有三種參考模型，其中第1種是本地路由業務，P-GW位於本地網絡側；第2和第3種是非本地路由業務，P-GW位於訪問網絡側。

第2與第3種的區別是AF（Application Function）在哪一側。

（上圖為Roaming architecture for 3GPP accesses. Home routed traffic，P-GW 位於HPLMN側）（上圖為Roaming architecture for local breakout, with home operator's application functions only，P-GW位於VPLMN側，同時AF功能在HPLMN側，即H-PCRF通過Rx接口連接本地運營商的IP服務）（上圖為Roaming architecture for local breakout, with visited operator's application functions only，P-GW位於VPLMN側，同時AF功能在VPLMN側，即V-PCRF通過Rx接口連接訪問地運營商的IP服務）二、LTE網元及其功能1.E-UTRAN 接入網（AN）在3G(The 3rd Generation Mobile Communications,第三代移動通信)網絡中，接入網部分叫作UTRAN（Universal Terrestrial Radio Access Network，通用陸地無線接入網）。

异构网的引入及多种制式的网络共存使LTE 网络运营维护的复杂程度大为增加，为提升网络建设与维护效率，降低网络运营成本，3GPP 从R8、R9开始提出了LTE 自组织网络（SON ）技术。

本文介绍了网络自配置、自优化、自愈等LTE SON 技术及标准的最新进展，对业界提出的主要功能及其解决方案进行了综合评述。

最后结合运营需求，分析了SON 技术向端到端、多功能联合发展的趋势。

关键词LTE ；自组织网络；自配置；自优化；自愈LTE 自组织网络技术分析*吴锦莲，蒋杭州（中国电信股份有限公司广东研究院广州510630）1引言相对于传统2G 移动通信系统，3G/LTE 无线网络参数更为复杂，同时异构网（HetNet ）的引入使LTE 无线接入网面临宏蜂窝、微蜂窝、HeNB （家庭基站）等多种站型协同工作的挑战，采用传统的人工方法进行参数配置、网络测量和优化需要投入大量的人力物力，降低网络建设和维护优化的难度和复杂性是LTE 发展的重要任务之一。

LTE SON 技术支持基站自动配置、自动优化、自我修复，对提升网络建设与维护的效率、降低OPEX 具有重要意义。

2SON 标准状况SON 标准化工作主要由3GPP 和NGMN 推动，3GPP从R8、R9开始SON 标准化，并延续至R10、R11。

从2008年至今，3GPP 主要对S1/X2接口自动建立、自动邻区关系（ANR ）、PCI 冲突检测、移动鲁棒性优化（MRO ）、移动负荷均衡（MLB ）、干扰协调（ICIC ）、接入优化（RO ）、自动化路测（MDT ）和节能（ES ）等9个用例进行了支持。

相关功能的定义和实现规范主要在RAN2、RAN3和SA5等工作组中讨论，相关协议包括TS 36.300、TS 36.423、TS 36.413以及SA5组负责的TS 32.5xx 系列网管协议等，LTE 各版本SON 进展情况如下。

·R8：完成了SON 相关用例的讨论，列出了包括MRO 、MLB 、RO 、PCI 、ANR 和ES 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 这两个用例的标准化。

LTE系统中的自组织网络技术研究的开题报告一、研究背景自组织网络技术是指网络中的各节点通过自身协作和协调实现网络自动管理和优化的技术。

在移动通信领域，自组织网络技术可以用于解决网络覆盖不足、容量不足、干扰严重等问题。

LTE（Long Term Evolution）是一种4G移动通信技术，其特点是高速、低延迟、高可靠性以及高带宽等。

在LTE系统中，自组织网络技术可以有效提高网络性能和服务质量。

二、研究目的本文旨在探究LTE系统中的自组织网络技术，包括自组织网络的概念、原理及其在LTE系统中的应用，研究自组织网络技术对LTE系统性能的影响，并针对LTE网络中存在的问题提出相应的解决方案。

三、研究内容1. 自组织网络的概念、原理和分类2. LTE系统中的自组织网络技术研究现状与关键问题3. 自组织网络技术在LTE系统中的应用及效果评估4. 提出相应的自组织网络技术解决方案四、研究方法本文主要采用文献调研法和实证分析法。

通过收集相关文献资料，了解自组织网络技术在LTE系统中的应用现状和存在的问题，分析自组织网络技术对LTE系统性能的影响，并根据实验数据分析效果，提出相应的解决方案。

五、研究意义本文研究LTE系统中的自组织网络技术，对提高网络性能、提高服务质量具有重要的意义。

本文研究结果对LTE网络的运营和管理具有指导和借鉴作用，为LTE网络的优化提供了一定的理论指导和实践经验。

六、论文结构本文共分为六个部分。

第一部分介绍了此研究的背景和目的，第二部分分析了文献综述，第三部分阐述了自组织网络技术在LTE系统中的应用，第四部分提出解决问题的方案，第五部分对方案进行案例分析。

最后一部分总结了研究结果，指出了研究的局限性，并对下一步研究进行展望。

1概述LTE系统基于自组织网络（SON）的系统架构，针对邻区优化提出了自动邻区优化关联（ANR：Automatic Neighbor Relation）的概念。

本文主要就3GPP中32系统协议定义的自动邻区关联ANR的功能架构、O&M策略，以及36系列协议中对于ANR算法、终端搜索邻区方式、能力进行了学习整理，并对ANR可能的补充完善提出了自己想法，以供对于LTE的网规网优技术学习提供参考。

2ANR框架[1]自动邻区关联（ANR）功能的目的在于免除人工进行邻区配置的负担。

下图即为ANR 框架示意。

图1: ANR框架下 eNB 与O&M 的交互ANR功能驻存于eNB并负责管理邻区关系表(NRT)。

其邻区侦测功能负责发现新邻区并添加到NRT，邻区删除功能负责清理无用邻区。

ANR中的邻区关系(NR)定义如下：源小区至目标小区的现有NR意味着 eNB 控制源小区:a) 明确目标小区的ECGI/CGI 和 PCI.b) 在NRT中有一个条目能够让源小区确认目标小区.c) 在NRT项目属性的明确界定，这种界定可以是由中O&M 配置或由初始值定义。

对于 eNB 的每个小区, eNB 保存有一份NRT.对其中每个NR, NRT 包含目标小区（TCI）.对于 E-UTRAN而言, TCI 相当于目标小区的ECGI（E-UTAN Cell Global Identifier) 和PCI (Physical Cell Identifier)。

此外, 每个NR有三个属性可选 NoRemove, NoHO 和NoX2 ：- No Remove:如定义为No Remove， eNB 将不得从NRT中删除相应邻小区.- No HO: 如定义为No HO，相应邻小区将不能用于切换.- No X2:如定义为No x2，相应邻区关系将不能使用x2接口去开始指向目标eNB 的相应过程邻小区关系是小区对小区的联系，其基于两个eNBs已有x2连接. 邻小区关系是单向的, 而 X2连接是双向的.O&M 也具备邻区相关配置的能力。

lte技术原理与系统设计一、引言LTE即为“Long Term Evolution”，是一种通信技术标准，被广泛应用于现代移动通信网络中。

本文将介绍LTE技术的原理和系统设计。

二、LTE技术原理1. OFDM技术LTE采用了正交频分复用（OFDM）技术，该技术能够有效地抵抗多径干扰和频率选择性衰落。

OFDM将整个频率带宽划分为多个子载波，每个子载波都是正交的，从而在频域上降低信号间的干扰，实现高效率的数据传输。

2. MIMO技术多输入多输出（MIMO）技术是LTE的重要特点之一。

通过利用多个天线进行信号传输和接收，MIMO可以显著提高系统的传输容量和覆盖范围。

通过适当的编码和信道状态信息反馈，MIMO技术可以实现空间多样性和空间复用，提高系统性能。

3. 跳频技术LTE在信道传输的过程中采用了跳频技术，将整个频带均匀地划分为多个子信道。

通过不断地在不同的子信道上跳跃传输数据，可以避免信号被干扰以及频率选择性衰落的影响，提高系统的抗干扰能力和传输稳定性。

4. 自适应调制与调度技术LTE采用了自适应调制与调度技术，根据信道环境和用户需求动态调整传输速率和调制方式。

通过根据用户的实际需求进行资源分配，可以更高效地利用信道资源，提高系统的容量和覆盖范围。

三、LTE系统设计1. 网络拓扑结构LTE网络由大量的基站组成，每个基站覆盖一定的地理区域。

基站通过光纤、传输线等方式将数据传输到核心网，核心网负责对数据进行处理和路由。

同时，LTE还采用了自组织网络（SON）技术，可以实现网络的自动配置和优化，提高系统的性能和可靠性。

2. 空中接口LTE系统的空中接口主要由用户设备（UE）和基站之间的无线传输通道组成。

其中，UE负责将用户数据转换为无线信号进行传输，基站则负责接收信号并将其转发到核心网。

空中接口采用了复杂的调制和编码技术，以实现高效率的数据传输和较低的延迟。

3. 系统安全设计LTE系统在设计中考虑了安全性的要求。

LTE自组织网络的覆盖和容量自优化摘要：son作为lte的一部分，目的是简化网络管理，实现自配置，自优化和自愈。

基于son背景下，介绍son用例、分析功能架构，并描述出了流程模型，阐述son覆盖和容量自优化的实施流程，以及其注意事项，为后续研究提供参考意见。

关键词：son 覆盖和容量自优化用例智能数据库中图分类号：tn929.5 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2012）11-0041-021、介绍移动通信技术的发展已成为全球标准的开发，第三代合作伙伴计划（3gpp）组织开展的一项非常复杂的任务。

自组织网络（son）作为3gpp长期演进（lte）的一部分，通过自动机制如自配置和自优化，简化操作任务，减少了安装和管理的成本。

2、自组织网络son首次出现在lte标准技术3gpp r8中。

3gpp标准化的一个重要目标是在多厂商网络环境下的支持son功能。

3gpp已经定义了一套lte son解决方案的用例和相关的son功能。

下一代移动网络（ngmn）产业论坛是son技术发展的重要组织，并对此建立一套初始需求和定义了几个功能实体，包括规划，部署，优化和维护的网络运营等多方面。

2.1 son主要功能son技术是lte网络的重要组成部分，目的是增强无线网元的网络自组织功能。

优化操作维护，减少人工干预过程，提高效率和效益。

son主要功能包括：自配置，自优化，自愈。

自配置功能是指新部署的演进型node b（简称enb）自动安装程序，并获取系统运行的基本配置。

当son基站通电，它能够进行自我配置，安装和调整初始参数。

enb自配置可以减少了人工过程中涉及enb的规划，整合和配置的干预，加速的网络部署和减少运营成本（opex）。

自优化功能在enb运行状态后工作，对用户设备（ue）和enb的性能测试用于自动调整网络的过程。

在达到最高效率的优化阶段，自优化是基于多项准则，包括：邻区列表优化，覆盖和容量自优化，移动稳健性优化，移动负载均衡等。