LTE网络自优化技术研究

皮和平

【摘要】 本文针对LTE网络中的自优化问题，从自优化用例的调整变量以及运行时间尺度出发，对自优化用例进行分类，并指出各个分类主要采取的自优化技术，尝试通过分类减少不同类别的自优化用例之间的冲突。

【关键词】 自组织网络 长期演进系统 自优化用例

一、前言

在过去几十年中，移动用户的数目在不断的增加，无线数据的使用量更是以前所未有的速度在增长。随后发展的第三代移动通信（3G）的宽带码分多址接入（Wideband Code Division Multiple Access：WCDMA）网络，高速分组接入（High-Speed Packet Access：HSPA）网络，HSPA+网络以及移动数据量的爆炸性增长，标志着移动网络已经从语音业务承载转变成了数据业务承载。

因此，为了有效地控制成本，运营商不仅要控制网络部署时期的建设成本，还要尽量降低网络运行阶段的维护成本。

二、LTE网络自优化技术特点

LTE网络定义了全新的接入网结构，它的网络物理架构由eNodeB和接入网关aGW构成，不像先前的网络具有NodeB、 RNC、SGSN和GGSN四类节点。大大提高了底层节点的能力以及降低了控制节点数目，使得网络趋向于扁平化，另外LTE网络中还定义了大量的基础接口.这种物理结构设计促进了自优化技术的发展，因为它具有自优化技术应用的两个重要前提：（1）它可以自动感知周围环境的变化；（2）它可以自动调整相应的参数并配置到网络中，从而使得网络工作在最优状态。

在网络优化过程中，由于移动无线环境的复杂性，从接入到切换，从业务速率要求到能耗要求等，都会有各种各样的优化需求产生。

三、自优化用例分类

其中能耗优化、干扰降低是通过小区的关断/开启过程来降低无线通信网的能耗和整体干扰，覆盖和容量优化是通过改变基站天线的波束宽度、倾斜角等结构性参数来调节整个小区的覆盖和可达容量，这三个用例是通过改变网络拓扑结构，调节基站系统性参数来实现优化目的，它们的性能指标代表网络的系统级性能，如覆盖、容量、能耗，所以这三个用例就属于网络大尺度参数优化。

小区PCI自配置和自动邻区信息获取被归为网络配置性优化，是因为这些用例的调整参数是为网络提供支撑服务，它们不直接影响网络的性能指标。

四、不同用例下的自优化技术研究

（1）网络配置性优化

小区PCI优化，自动邻区信息更新优化这两个用例的目标是自动更新各个基站的物理ID以及邻区列表，它们的更新结果对网络性能的反应不是连续性的，若他们配置出错，那么网络运行也会出错，而不仅仅是性能下降；若他们配置正确，那么网络运行的性能也不一定会提高。

（2）网络大尺度参数优化

对于小区覆盖和容量优化，常常用掉话率来指示网络某个区域是否有足够的覆盖，用流量计数器来探测网络是否有容量问题。传统的覆盖和容量优化方法主要通过路测收集数据，然后人工利用规划工具进行分析并找出解决方案。

能耗優化和干扰降低这两个用例有很大的相似性，这两个优化用例的优化手段是一致的，而且性能指标也是相互影响的，如能耗优化希望关闭尽可能多的基站，这也同时可以降低尽可能多的干扰，所以这两个用例可以归纳为一个优化用例。这两个优化用例主要解决同样两个问题：a.在既定目标下，休眠哪些基站；b.如何设计信令以及信息交互流程，使得小区的开启休眠对用户是透明的。

（3）网络小尺度参数优化

移动负载均衡优化、干扰协调、移动健壮性优化和随机接入信道优化这四个用例是通过动态更新网络小尺度参数来适应网络的实时变化，所以它们的自组织解决方案通常是：a.测量网络状态；b.根据网络状态，执行低复杂度自适应算法，计算参数的更新值；c.配置参数到网络中，并等待执行第一步。其中难点在于低复杂度自适应算法的设计。

五、小结

由于网络优化需求都可以建模成单独的自优化用例，造成了自优化用例繁多，如果同时运行自优化解决方案可能导致冲突。

参 考 文 献

[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.