LTE網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化技術(shù)研究

皮和平

【摘要】 本文針對LTE網(wǎng)絡(luò)中的自優(yōu)化問題，從自優(yōu)化用例的調(diào)整變量以及運(yùn)行時(shí)間尺度出發(fā)，對自優(yōu)化用例進(jìn)行分類，并指出各個(gè)分類主要采取的自優(yōu)化技術(shù)，嘗試通過分類減少不同類別的自優(yōu)化用例之間的沖突。

【關(guān)鍵詞】 自組織網(wǎng)絡(luò) 長期演進(jìn)系統(tǒng) 自優(yōu)化用例

一、前言

在過去幾十年中，移動(dòng)用戶的數(shù)目在不斷的增加，無線數(shù)據(jù)的使用量更是以前所未有的速度在增長。隨后發(fā)展的第三代移動(dòng)通信（3G）的寬帶碼分多址接入（Wideband Code Division Multiple Access：WCDMA）網(wǎng)絡(luò)，高速分組接入（High-Speed Packet Access：HSPA）網(wǎng)絡(luò)，HSPA+網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)數(shù)據(jù)量的爆炸性增長，標(biāo)志著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)從語音業(yè)務(wù)承載轉(zhuǎn)變成了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載。

因此，為了有效地控制成本，運(yùn)營商不僅要控制網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)期的建設(shè)成本，還要盡量降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行階段的維護(hù)成本。

二、LTE網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化技術(shù)特點(diǎn)

LTE網(wǎng)絡(luò)定義了全新的接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)，它的網(wǎng)絡(luò)物理架構(gòu)由eNodeB和接入網(wǎng)關(guān)aGW構(gòu)成，不像先前的網(wǎng)絡(luò)具有NodeB、 RNC、SGSN和GGSN四類節(jié)點(diǎn)。大大提高了底層節(jié)點(diǎn)的能力以及降低了控制節(jié)點(diǎn)數(shù)目，使得網(wǎng)絡(luò)趨向于扁平化，另外LTE網(wǎng)絡(luò)中還定義了大量的基礎(chǔ)接口.這種物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)促進(jìn)了自優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，因?yàn)樗哂凶詢?yōu)化技術(shù)應(yīng)用的兩個(gè)重要前提：（1）它可以自動(dòng)感知周圍環(huán)境的變化；（2）它可以自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)并配置到網(wǎng)絡(luò)中，從而使得網(wǎng)絡(luò)工作在最優(yōu)狀態(tài)。

在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中，由于移動(dòng)無線環(huán)境的復(fù)雜性，從接入到切換，從業(yè)務(wù)速率要求到能耗要求等，都會(huì)有各種各樣的優(yōu)化需求產(chǎn)生。

三、自優(yōu)化用例分類

其中能耗優(yōu)化、干擾降低是通過小區(qū)的關(guān)斷/開啟過程來降低無線通信網(wǎng)的能耗和整體干擾，覆蓋和容量優(yōu)化是通過改變基站天線的波束寬度、傾斜角等結(jié)構(gòu)性參數(shù)來調(diào)節(jié)整個(gè)小區(qū)的覆蓋和可達(dá)容量，這三個(gè)用例是通過改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)基站系統(tǒng)性參數(shù)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目的，它們的性能指標(biāo)代表網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)級性能，如覆蓋、容量、能耗，所以這三個(gè)用例就屬于網(wǎng)絡(luò)大尺度參數(shù)優(yōu)化。

小區(qū)PCI自配置和自動(dòng)鄰區(qū)信息獲取被歸為網(wǎng)絡(luò)配置性優(yōu)化，是因?yàn)檫@些用例的調(diào)整參數(shù)是為網(wǎng)絡(luò)提供支撐服務(wù)，它們不直接影響網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)。

四、不同用例下的自優(yōu)化技術(shù)研究

（1）網(wǎng)絡(luò)配置性優(yōu)化

小區(qū)PCI優(yōu)化，自動(dòng)鄰區(qū)信息更新優(yōu)化這兩個(gè)用例的目標(biāo)是自動(dòng)更新各個(gè)基站的物理ID以及鄰區(qū)列表，它們的更新結(jié)果對網(wǎng)絡(luò)性能的反應(yīng)不是連續(xù)性的，若他們配置出錯(cuò)，那么網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行也會(huì)出錯(cuò)，而不僅僅是性能下降；若他們配置正確，那么網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的性能也不一定會(huì)提高。

（2）網(wǎng)絡(luò)大尺度參數(shù)優(yōu)化

對于小區(qū)覆蓋和容量優(yōu)化，常常用掉話率來指示網(wǎng)絡(luò)某個(gè)區(qū)域是否有足夠的覆蓋，用流量計(jì)數(shù)器來探測網(wǎng)絡(luò)是否有容量問題。傳統(tǒng)的覆蓋和容量優(yōu)化方法主要通過路測收集數(shù)據(jù)，然后人工利用規(guī)劃工具進(jìn)行分析并找出解決方案。

能耗優(yōu)化和干擾降低這兩個(gè)用例有很大的相似性，這兩個(gè)優(yōu)化用例的優(yōu)化手段是一致的，而且性能指標(biāo)也是相互影響的，如能耗優(yōu)化希望關(guān)閉盡可能多的基站，這也同時(shí)可以降低盡可能多的干擾，所以這兩個(gè)用例可以歸納為一個(gè)優(yōu)化用例。這兩個(gè)優(yōu)化用例主要解決同樣兩個(gè)問題：a.在既定目標(biāo)下，休眠哪些基站；b.如何設(shè)計(jì)信令以及信息交互流程，使得小區(qū)的開啟休眠對用戶是透明的。

（3）網(wǎng)絡(luò)小尺度參數(shù)優(yōu)化

移動(dòng)負(fù)載均衡優(yōu)化、干擾協(xié)調(diào)、移動(dòng)健壯性優(yōu)化和隨機(jī)接入信道優(yōu)化這四個(gè)用例是通過動(dòng)態(tài)更新網(wǎng)絡(luò)小尺度參數(shù)來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)變化，所以它們的自組織解決方案通常是：a.測量網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；b.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，執(zhí)行低復(fù)雜度自適應(yīng)算法，計(jì)算參數(shù)的更新值；c.配置參數(shù)到網(wǎng)絡(luò)中，并等待執(zhí)行第一步。其中難點(diǎn)在于低復(fù)雜度自適應(yīng)算法的設(shè)計(jì)。

五、小結(jié)

由于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需求都可以建模成單獨(dú)的自優(yōu)化用例，造成了自優(yōu)化用例繁多，如果同時(shí)運(yùn)行自優(yōu)化解決方案可能導(dǎo)致沖突。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] J. Alonso-Rubio， "Self-optimization for handover oscillation control in LTE，" in Network Operations and Management Symposium （NOMS），2010 IEEE， 2010，pp. 950-953.

[2] N. Zhisheng， et al.， "On energy-delay tradeoff in base station sleep mode operation，" in Communication Systems （ICCS）， 2012 IEEE International Conference on， 2012，

[3] F. Daquan， et al.， "A Survey of Energy-Efficient Wireless Communications，" Communications Surveys & Tutorials， IEEE， vol. 15， 2013.