北京邮电大学彭木根：TD-LTE系统的网络自配置和自优化技术 - MSCBSC 移动通信论坛

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发表于 2013-07-25 22:52:40 只看楼主

【通信产业网讯】7月25日消息，由中国电子信息产业发展研究院和通信产业报主办的“2013中国通信网络规划优化大会”今日在京召开，大会以“智慧网优引领变革”为主题，聚焦在无线网络的规划、优化，探讨我们面临的新的课题。下面由北京邮电大学教授、博士生导师彭木根教授演讲，题目是“TD-LTE系统的网络自配置和自优化技术”。
　　彭木根：各位尊敬的领导，各位专家，同行们，大家下午好!今天我非常高兴能够来这里跟大家一起探讨网络规划优化。我今天看了一下，今天的主题是叫“智慧网优”。首先，我觉得这个题目起的非常好，“智慧”，为什么这么说呢?我们有时候回顾，原来我们的2G，中国引以为豪的2G网络建的特别好，2G网络的网优是什么?我自己总结应该是一种简单的固定的一种网优，所以可以做的非常好。为什么呢?因为它的网络的性能，基本上是受限于资源，也就是它的覆盖，它的网络是硬的，我们只要达到目标就行了。但是，这是过去。
　　那么，我们现在运营商所面临的是3G，就是网络规划优化。我们说3G的网络规划优化，我们就提了一个名称叫“精细网优”。那么，“精细网优”为什么?是因为3G的网络，无论是TD，还是WCDMA，我们看到它的网络的性能，包括它的容量，它的覆盖，还有它的业务质量，它是一个变化的，三者之间会有一个协调。那么，我们怎么让它和谐共处，所以我们需要做精细化的网优。
　　那么，未来网络是什么样子?未来我们可能说直接面临的，三个运营商可能都面临下半年发放LTE的牌照，LTE的网络优化又是什么样子?我相信无论是国内，还是国外，其实在精细化网优方面其实还有很多工作要做。那么，马上又要进入下一个TD-LTE，也就是TD-LTE-A(音译)，那么，这时候你的网络优化又是什么特征?所以，我一看“智慧网优”非常不错。
　　我今天所要演讲的题目其实和智慧网优非常相关，刚才联通的同时给捎的时候也提到一些用户感知等等这方面的网络优化，我觉得都可以把它划归到智慧网优的范畴。我今天的演讲更多是跟大家一起来探讨到了LTE，我这里题目是TD-LTE，但是实际上不仅仅是TD-LTE，这应该是包含LTE，以及未来的真正的4G，LTE-Advanced，甚至未来5G，网络性能要保证的一些技术的特征。所以，我今天可能对我正在做的这个国家重大专项的一部分内容自配置和自优化技术进行简单的分享。
　　我们要看网络规划优化，我们首先要看到底这个移动通信它未来怎么走?我们刚才也看到了，业务，我们的分组数据业务对现在的网络规划优化产生了颠覆性的影响。为什么呢?因为我们传统的网络规划优化，我们面对的是这种电路交换型业务，这种业务它的特征很容易掌握，而且这种业务它的规律实际上是非常简单的，我们有非常成熟的模型，有非常成熟的分布。但是，对分组业务而言，到目前为止，这种业务的分布，业务的特性我们是不了解的。无论是国内，国外，基本上没有谁能给出一个让运营商、设备厂商，还有研究机构都认为合理的分组数据业务模型。我们对业务模型不熟悉，我们怎么可能让网络自适应相关的业务变化，除了业务模型，我们还涉及到移动用户的行为习惯的变化。
　　所以，刚才我看了一下实际上联通的同事也提到了，就是业务量的变化，我们看到最近分组数据业务量，随着微信的突然爆发，我们业务量的变化是非常快的。我们这里面列出来了一个用户月数据流量需求的不断增长，随着智能终端以及我们老百姓对微信等这种数据业务的开始接受，甚至开始追求，我们业务两是爆炸增长的。
　　其次我们看到的是每平方公里智能手机的密度的增加也是集聚的，如果我们知道原来业务量已经发生非常大的变化，用户数也发生非常重要的变化，网络规划优化能否跟得上这种变化?传统的精细化网优或者是固定的简单的网优肯定难以达到这个要求。其次我们还面临什么问题?多网共存，在中国的网络数量，或者说运营商再加上哪个运营商下面的移动网络的数量之和应该是全世界最多的，也是在同一个地方，无线制式覆盖最多的。那么，这时候存在非常严重的干扰。所以，我们说我们的网络规划优化的目标肯定是第一个高谱效。
　　第二个目标是什么?我们一般来说，我们的基站的能耗现在有很大的可以节约的空间，为什么?按照我国绿色能源的需求，在2025年我们每个运营商现在的能耗要降低到比如20年前的50%左右，就是2015年要求各运营商至少能够节省一半。能耗减少来自哪儿?重要的就是看基站，如果把基站的能耗能够节约，那么实际上我们运营商的能耗的目标是很容易实现的。
　　第二个问题我们看基站的能耗，基站的能耗实际上和业务小区的负载，和承载的业务量，数据等等关系紧密，如果基站能耗能随着业务量、用户量自适应的变化，那我们这个能耗节约，绿色通信应该不是一个空中楼阁。所以，应该说我们未来的网络优化能够自适应这些业务的变化，特别是能够自适应用户移动导致的潮汐效应，潮汐效应非常简单，比如现在我们在这里开会，到晚上可能这里一个人都没有。所以，覆盖这个会议成果的基站应该能够自适应用户潮汐导致的变化。
　　第三个问题也是我们现在最关注的，高密集场景下通信问题。高密集是什么?这是一个建筑调查机构显示，最近五年北京的高层建筑年增长率超过20%，我觉得可能都不止20%。然后，我们看到业务量的分布，我们说通过统计，至少超过70%的业务两都发生在室内。但是，我们传统的网络规划优化可能追求的目标是首先满足无缝覆盖，没有追求容量优先。所以，这时候就存在一个很大的问题。我们传统的基站是进行室外的大的宏蜂窝的覆盖，追求覆盖优先的大功率基站，而室内是追求容量优先的小功率基站。这时候在分层业务网络下，怎么能够做到网络的高效运行?
　　我今天针对这三个通信的趋势，网络规划优化以及它怎么走提一个简单的思路。LTE网络实际上已经开始在考虑融合，我现在正在做5G，5G在做的它也在考虑是融合，只是换了一个名称，不能说融合，异构网络这个概念太旧了。5G是什么，我们现在在做组网，实际上核心就是异构网络，怎么能够高谱效工作，怎么能够智能化工作。所以，传统的现在三网融合，四网融合，大部分还是想基于核心网的融合，基本上没有做到接入网的融合。传统的一个网络存在的问题肯定是低谱效，低能效，独立组网。
　　未来到LTE阶段，包括现在正在进行的LTE的标准，追求的都是分层异构，网络无论是多种运营商的网络，还是同一个运营商下建的不同类型的基站，宏基站，微基站、这种分层覆盖，重叠覆盖，这种网络要追求的就是高能效，高谱效，协同组网。要实现这一点，毫无疑问我们必须要有新的网络优化的思路，所以，我们说现在面临的前面三个需求，三个目标，同时我们的LTE以及未来的5G网都是分层异构。那怎么办?
　　首先，看它的网络价格，第一、我们传统的3G、2G网络价格都是分层，就是拉缩型的，所有的网管都可以把触角伸到控制器。但是，现在到了LTE阶段，网络结构是扁平的，这时候并不便于向传统的网络规划优化那样做集中式的管理，它是具有分布的特征。这时候我们的信息交互非常频繁，与传统的网络规划优化可能在LTE网络中需要寻求变化。
　　第二、网管。传统的网管，我们说网络就三个东西，一个规划、一个优化，一个网络管理。网管我们传统的大部分是把数据收集起来，我来做一些分析。但是，我们永远要注意，现在的网管只能注意多单向，我现在是把用户、基站、整个网络的信道状况全部收集到后台，但是没有办法实时的把后台大数据能够挖掘的东西反馈回去，没法做到双向。所以，这时候并不适应于现在分层一个网络，这种变化非常快速。所以，我们说这时候传统网络架构也需要增强。
　　第三、我们要看到的是什么?其实LTE阶段使用了很多先进的技术。我觉得技术在不断的提出新的、更加复杂的、功能更强大的技术是一件好事。但是，对网络运维来说不是好事，可能会让整个行业的人都处于非常焦虑中，为什么?我们说要做精细化网络优化，你不懂你们设备的算法，不懂厂家的核心思想，网络资源管理，移动性管理的核心思想，要做好网络优化，我觉得可能就像盲人摸象。你真的要做好，可能要对技术非常了解，同样到4G，到5G，可能对网络优化从业人员的素质要求还会进一步加剧，因为这里面现在至少我们看到天线技术会使用的越来越复杂。比如说智能天线，TD-SCDMA系统，大家都说智能天线不稳定，使得TD-SCDMA的系统没有办法保持稳定。突然一会儿用，一会儿不用，为什么?其实我觉得大家还是在于对天线技术本身并不是很了解。就是对它的特性不了解，你自然而然不可能让这个网络非常稳定。这时候如果大家对这个技术的原理不懂，怎么做好精细化网络优化，更不要提更先进的网络优化了。
　　还有一个网络优化的参数，数量的聚集变化。2G网络需要管理的参数，3G网络的参数，到LTE阶段这个参数据统计至少都是10倍的递增关系。比如LTE 2G、3G可能要占的参数也是按百计算，到4G可能到千，现在有人说按万，一个基站。现在提的家庭基站技术，它要求即插即用。所有这些挑战使得未来的4G、5G的网络优化要做的更好。世纪鼎利已经在做iSON，非常符合这个发展的趋势。
　　我为什么要用SON自组织呢，我们为什么不提自组织网络?主要用SON就是实现下面几个说的解决传统网络规划优化里面的一些问题，包括架构问题，包括参数多，配置难，节点多，优化难，场景多等问题。SON的目标实际上是要求网络、技术从不同传输的角度，从网络的角度对它进行提升，使得技术更先进，成本更低。然后我们说SON是一种更先进，更智能，更便捷，能够降成本，提性能，促发展的一种新型的组网技术。
　　接下来给大家介绍的是SON现在的一些基本的原理，可能在座的很多同事对这个非常了解。SON无论是各个设备厂商，还是运营商都已经作为非常重要的一个组成。我也看到了在LTE阶段，LTE的SON部分功能是作为厂家设备的必选项。我觉得未来这些必选项会越来越多。SON严格意义上来说，在不同的标准，在不同的运营商的眼里它的定义可能有一些差别，最早做这个是欧盟地区框架，包括自规划、自配置、自维护和自优化，目的构造希望终极目标，我们的蜂窝网络，像WIFI、IP一样，IP是无线局域网的IP，未来的网络，未来的基站是不是也能做到这一点。
　　所以，实际上这四个部分是为了满足那三个目标定的。那么，自规划毫无疑问，就是现在的网络规划希望它能够自动的做，这一块能不能做到?现在我看基本上自规划还是比较难一点，所以后面大家后面看到的大部分是自配置、自优化、自运维。我们说目标实际上很简单，SON就是为了降低网络维护和优化的难度以及成本，同时提高它的智能化水平，实现我们这个主题，叫“智慧网优”。
　　网络自组织的现状非常简单，我们现在的厂家的产品大部分能支持第一阶段的SON功能，包括基站的自启动，基站的小区ID号的分配等，但是这里面水平也是参差不齐，我们看标准，第一阶段要实现随机接入的自由化，负载均衡的优化和容量覆盖范围的自动优化等。降低三阶段就开始更复杂了，实际上考虑的场景就是分层一个场景，多种基站同时共存，怎么能够实现智能优化。所以，第三阶段，第四阶段实际上是更长的一个目标。
　　我们结合SON看4G网络，它实际上网络建设运维阶段，它的要求已经不一样了。比如说这里面提了一个如果是针对LTE来说，TD-LTE来说，主要分观摩网络实验阶段，商用网络部署阶段，网络性能指标优化给段和精细优化，用户体验提升阶段。这里面对SON的要求也是不一样，我们总结了一下，首先要实现网络的自规划，自配置，然后是网络的自规划，自配置，自检，然后才是无线资源管理算法的自动的维护，最后一步才能到网络的自优化。现在处于引入期，现在4G网络，TD-LTE网络刚开始，明年要发展这是一个成长期，未来还有一个发展期。
　　现在无论是标准来说，还是运营商的需求来说，都基本上能够支撑第一阶段的功能，我们的系统设备，SON的规范实际上也是支持的。我们说根据它的SON刚才引入的这样一个计划，它实际上现在正在做的规模实验，基站自启动是没有问题的，第二阶段现在还在座的一件事情，包括自动邻区关系的优化，现在大部分产品还不是很好的支持，原因还是在于TD-LTE终端的问题。再往后试商用，包括负载均衡优化，基站自治愈，这些实际上还处于研究的范畴。所以，我们说推进SON无论是产业界来看，还是学术界来看都是任重而道远。
　　前面说了这么多概念，我简单的以一两个实例给大家简单看一下SON到底怎么实现?以现在各个设备厂商要求的基站ID号自动配置为例来说明。我们说传统的GSM网络也好，3G网络也好，我们要给哪个基站一个身份，给它分配一个识别号，这是基本的。那么，我们说大部分刚开始做这个工作，都是网络规划来做，很简单。为什么?我们用了六边形的小区结构，2G网络是应用容量的网络，这种配置还是相对非常简单的，虽然小区的形状不一定是完全规则的六边形。但是，我们说到现在这个问题就会非常复杂。为什么?我们看一个例子，2G网络要求网络有非常成熟的理论，根据它的复用的距离，处理的半径，考虑各个厂家能做到的目标信兆比的水平，就可以确定小区复用因子大概是多少，一个小区簇最多由几个小区组成。后来为了提高性能，也加了频率多重服用，IS95通过PN码区分小区，TD-SCDMA刚开始做规划优化的时候发现特别差，因为不同小区设置不同的扰码，相关性非常大。后来为了避免这个问题，现在至少是三频面组网。所以，它后来是通过频率加扰码才能够规避基站识别混淆或者是说它的冲突问题。
　　那么，我们现在看一下LTE网络。LTE网络可能大家不要把LTE看得太好。我们说在实验网阶段总能看到这个网络特别好，性能达到几十兆，我自己在办公室测，最高五六十兆可以做到，因为只有我一个人用。但是，真正大规模商用了之后，问题就非常明显。首先一个问题，我们说LTE和LTE系统的小区它识别是通过什么识别的?它的一个名称叫物理小区ID、PCI，CPI就是每个基站都给它配一个可以识别的，可以区分的主同步码和副同步码，怎么区分，要求不冲突，不混淆，就是我周围的两个邻居，他们不能使用相同的PCI。要实现这一点，一定要对PCI列表做好管理。
　　然后，我们还惊讶的发现LTE网络的PCI物理小区ID还有一定的特征，这个特征和TD-SCDMA扰码特征有一些相似之处，不同的PCI序列组合，它的互相关性差异会非常大，不是我们常常所说的这两个互相关性为零，自相关性非常好。所以，这时候怎么办?我们实际上首先可以看到，看左边这个图可以发现总是有两两之间的序列的相关性为1，如果是1，就表示相邻的小区使用表面上这两个PCI不一样，但是实际上根本区分不出来，因为它的互相关性是1。所以，在规划的时候一定要对这些小区分类，怎么分类?这个时候可以借鉴TD-SCDMA扰码分配，可以把这个思想搬过来。
　　更头疼的是在于我们真的在室内要用家庭基站，室外用宏基站，室外有些地方用家庭基站组成的这种分层异构网络，这个PCI的数量一下不够用了。举个例子，我们外面放一个宏基站，这栋楼假设有几十个，几百个PCI，马上混淆自配置就出问题了。所以，你怎么使得PCI的分配非常合理。我们当时跟厂家也说了，大家看一下PCI分配就跟IP地址分配不是很相似的，当我PCI数量非常多的时候，IP地址肯定不会出现冲突。但是，现在如果IP地址出现冲突怎么解决?
　　所以，我们现在实际上后来提了一个概念，就是我在分层一个网络中，PCI不够用了，像IPV4地址不够用了，你怎么解决?我们后来提高这个思想非常简单，就是我们把PCI的这个，总共它实际上有168簇，有504个PCI数量，它是分扇区的，所以它真正可用的是168个，我把这168个类似于做成IP地址分配，在同一个网段知道是邻居，不同的网段就不是邻居了。所以，我们用了IP地址的思路把这整个168个分了。通过类似于IP地址的掩码就能够区分你是不是我的邻居，而且这种分配方案非常简单。最后我们的一些性能表示，这里面给出一些实际的未来网络，这个场景国外研究已经非常普遍了，未来的网络不是六边形，以后可能分布非常不均匀。我们采用刚才的思想，基本上可以避免混淆和干扰问题，而且性能非常好。
　　邻区关系自优化，我们现在遇到的问题是我们要求基站的高能效，基站可以不停的关和开，家里的WIFI、IP也可以不停的关和开，你关了和开了，怎么让网络自动的发现，所以这时候也是一直在强调一点，通过终端的测量汇报来进行动态的ANR的自由化。当然，大家说终端怎么会帮我装自由测量的软件呢?另外一个手机不知道，基站可以自动的进行数据的采集，可以实现ANR，但是目前这种方法对无线网造成更大的冲击，我们可以从KPI指标做一些相应的挖掘。
　　做一个总结，目前TD-LTE已经实现了一些第一阶段的SON功能，包括自启动，PCI自组织，MRO和MRB可能是真正商业化网络要具备的功能。待实现的功能，包括自治愈，还有随机进入自优化，节能，以及多SON功能联合优化。谢谢大家!

[ 本帖最后由 290624560 于 2013-7-25 22:55 编辑 ]

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大中小

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发表于 2013-07-26 09:46:33

看来彭博士水平还是很高的，演讲中很多实在的优化理念还是值得学习的

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sdshaomb

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发表于 2013-07-26 12:41:59

pengjiaoshou说的很好，呵呵，未来几年看看吧

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发表于 2013-07-26 23:48:44

学习

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发表于 2013-07-28 12:12:31

学习了。专家讲得很好。

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