從人工優(yōu)化向智能優(yōu)化轉(zhuǎn)變

劉 洋，費(fèi)世波（.中訊郵電咨詢設(shè)計(jì)院有限公司，北京00048；.中國聯(lián)通吉林分公司，吉林 長春 300）

0 前言

隨著移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，移動用戶數(shù)快速增長，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模迅速增大，復(fù)雜性也迅速增高。采用傳統(tǒng)的人工方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需要大量的人力物力投資，優(yōu)化效率較低，優(yōu)化成本較高，且時(shí)間上有一定延遲。智能優(yōu)化技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)其自身運(yùn)行狀況，自適應(yīng)地調(diào)整參數(shù)以達(dá)到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的目標(biāo)，可以大大提高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化效率，降低運(yùn)維成本（OPEX）。

1 智能優(yōu)化技術(shù)的驅(qū)動力

智能優(yōu)化技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動力主要有以下幾方面。

1.1 傳統(tǒng)網(wǎng)優(yōu)方式的局限性

現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)采用傳統(tǒng)網(wǎng)優(yōu)方式，網(wǎng)優(yōu)人員通過網(wǎng)管系統(tǒng)、路測設(shè)備、協(xié)議分析儀、用戶投訴等方式發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題，利用話務(wù)數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)、參數(shù)配置的分析和硬件檢查等手段，確定問題原因，通過對無線網(wǎng)絡(luò)天饋、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置進(jìn)行調(diào)整，使得無線網(wǎng)絡(luò)在覆蓋、容量、性能等方面達(dá)到最優(yōu)化。傳統(tǒng)網(wǎng)優(yōu)方式存在的局限性主要有以下2點(diǎn)。

a）傳統(tǒng)運(yùn)維優(yōu)化方式對人員的專業(yè)素質(zhì)、精力和數(shù)量要求越來越高，存在大量的手工、重復(fù)性勞動，需要大量的人力、物力的投資，從而造成運(yùn)維優(yōu)化成本的增加。

b）人工發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的優(yōu)化流程，在時(shí)間上有一定延遲，而網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)情況不斷變化，這使得優(yōu)化結(jié)果可能并不完全滿足新的網(wǎng)絡(luò)要求，即通過優(yōu)化并未達(dá)到最佳網(wǎng)絡(luò)性能。

1.2 現(xiàn)網(wǎng)的發(fā)展趨勢

1.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，規(guī)模越來越大

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，為增強(qiáng)覆蓋并分擔(dān)宏小區(qū)的部分負(fù)載，femto、pico等技術(shù)引入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)并將廣泛應(yīng)用，使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，如何均衡不同技術(shù)間的負(fù)載、協(xié)調(diào)不同技術(shù)間的干擾，將成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的一個新問題。而隨著LTE技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)營商將面臨2G、3G、LTE多種網(wǎng)絡(luò)制式共同運(yùn)營的情況，無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化涉及的范圍更加廣泛，不僅要進(jìn)行單獨(dú)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，還要考慮2G、3G甚至LTE網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同優(yōu)化。由于網(wǎng)優(yōu)人員的培養(yǎng)和數(shù)量上的缺口、運(yùn)維優(yōu)化成本的限制，傳統(tǒng)的人工優(yōu)化方式顯然已不能應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多網(wǎng)絡(luò)制式共同運(yùn)營的新情況。

另一方面，相對2G移動通信系統(tǒng)，3G、LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)數(shù)量更多，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，且3G、LTE系統(tǒng)覆蓋能力弱于2G系統(tǒng)，同樣覆蓋范圍需要更多基站進(jìn)行覆蓋，增加了參數(shù)數(shù)量。大量需要配置的參數(shù)給傳統(tǒng)人工網(wǎng)優(yōu)帶來新的困難。

1.2.2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量迅速增長，每MB運(yùn)營優(yōu)化成本下降

以iPhone、Android為代表的智能終端的快速普及，以及PC卡、嵌有無線功能的消費(fèi)終端、M2M等終端的快速發(fā)展，進(jìn)一步刺激了用戶對視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)游戲、P2P等互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的使用，導(dǎo)致數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量呈井噴式增長。一方面要求運(yùn)營商優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能以提供滿足用戶感知的高數(shù)據(jù)速率服務(wù)；另一方面，運(yùn)營優(yōu)化成本不變的前提下，數(shù)據(jù)速率高速增長，每MB運(yùn)營優(yōu)化成本下降。采用智能優(yōu)化技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工優(yōu)化來有效應(yīng)對快速增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量已勢在必行。

簡而言之，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量迅速增長，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，而優(yōu)化運(yùn)維成本有限，傳統(tǒng)的人工優(yōu)化方法已不足以應(yīng)對新的網(wǎng)絡(luò)變化，因而智能優(yōu)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。下文將通過對智能優(yōu)化流程的介紹來說明智能優(yōu)化的技術(shù)原理。

2 智能優(yōu)化實(shí)現(xiàn)原理

智能優(yōu)化通過自主優(yōu)化環(huán)實(shí)現(xiàn)（見圖1），無需人工參與，網(wǎng)絡(luò)自主完成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、方案制定、方案執(zhí)行和效果評估5個環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自主閉環(huán)優(yōu)化。各環(huán)節(jié)都需要數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)庫的支持，各環(huán)節(jié)完成的功能如下。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測：監(jiān)測無線接入網(wǎng)中的各類相關(guān)參數(shù)，根據(jù)需要進(jìn)入數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)庫，并根據(jù)需要觸發(fā)分析功能。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測為數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)源，具體包含以下3類數(shù)據(jù)源。

a）Network Counters：NodeB/RNC的測量數(shù)據(jù)，如負(fù)載等級、處于軟切換/更軟切換的用戶數(shù)等。

b）Measurement Report：處于連接態(tài)的測量終端上報(bào)給RNC的測量報(bào)告，如導(dǎo)頻RSCP、Ec/Io等。

c）路測數(shù)據(jù)：通過實(shí)際路測獲得的測量數(shù)據(jù)和位置信息。

數(shù)據(jù)分析：根據(jù)不同的智能優(yōu)化功能執(zhí)行不同的分析工作，其輸入數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能提供的各類數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的處理和分析來自主判斷系統(tǒng)中是否存在問題，以及產(chǎn)生問題的原因。

方案制定：根據(jù)不同的問題原因和優(yōu)化需求制定不同的自主實(shí)施方案，其輸入為數(shù)據(jù)分析功能提供的問題分析結(jié)果，制定方案過程中可以利用數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)尋求最佳解決方案。

方案執(zhí)行：根據(jù)方案制定功能提供的最佳（或局部最佳）解決方案，按步驟自主執(zhí)行或下發(fā)給網(wǎng)元執(zhí)行。執(zhí)行過程中或執(zhí)行結(jié)束后，均可能觸發(fā)效果評估功能。

效果評估：用于自主檢測解決方案的執(zhí)行效果，判斷存在的問題是否已經(jīng)解決，若問題已解決將回到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測；否則或者回退，或者停止執(zhí)行，完成此次自主優(yōu)化過程，重新進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測。

3 智能優(yōu)化應(yīng)用場景

根據(jù)上文對智能優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理的闡述可以得出，智能優(yōu)化技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)自主進(jìn)行監(jiān)測、分析、優(yōu)化和評估等一系列環(huán)節(jié)完成對網(wǎng)絡(luò)性能的智能優(yōu)化。智能優(yōu)化技術(shù)的主要特點(diǎn)是自主完成，最大化減少人工參與，從而可以減少人力物力投資、節(jié)約運(yùn)維成本，縮短優(yōu)化周期、提高優(yōu)化效率，并降低因人為失誤影響優(yōu)化效果的可能性。下文將分別介紹智能優(yōu)化技術(shù)在不同應(yīng)用場景下的技術(shù)特點(diǎn)。

3.1 覆蓋與容量自優(yōu)化

覆蓋和容量自優(yōu)化可以根據(jù)運(yùn)營商的策略，對網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量進(jìn)行自主優(yōu)化，使得用戶能夠以特定或者默認(rèn)的服務(wù)質(zhì)量建立并維持鏈接。保證運(yùn)營商無論對于空閑態(tài)、連接態(tài)用戶，均能夠提供連續(xù)的上下行覆蓋，并確保用戶感知不到小區(qū)邊界。覆蓋和容量自優(yōu)化可大大減少人工工作量，降低OPEX，改善用戶QoE。

3.2 自動鄰區(qū)關(guān)系

在網(wǎng)絡(luò)新建小區(qū)或鄰區(qū)列表需要優(yōu)化的情況下，自動鄰區(qū)關(guān)系對相鄰小區(qū)關(guān)系進(jìn)行自動設(shè)置，最大程度上減少鄰區(qū)關(guān)系的手動處理，從而提高切換成功率和重選成功率，降低由鄰區(qū)關(guān)系錯配引起的掉話率，提升用戶體驗(yàn)，減輕運(yùn)營商管理鄰區(qū)關(guān)系的負(fù)擔(dān)。

3.3 負(fù)載均衡

負(fù)載均衡優(yōu)化通過調(diào)整重選和切換參數(shù)，以最少的切換和重選次數(shù)將小區(qū)邊緣的部分流量或者潛在流量分流至負(fù)載較低的小區(qū)，以防止網(wǎng)絡(luò)局部過載，使各小區(qū)的負(fù)載比較均衡，達(dá)到提高資源利用率、增加系統(tǒng)總?cè)萘?、提升用戶體驗(yàn)的目的，并且能夠最小化網(wǎng)絡(luò)管理和優(yōu)化中的人工干預(yù)，從而降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本。

3.4 干擾自優(yōu)化

干擾自優(yōu)化通過自主檢測并關(guān)閉一定時(shí)間段內(nèi)無流量需求的小區(qū)（例如當(dāng)用戶不在家時(shí)關(guān)閉家庭基站）、控制鄰小區(qū)的邊緣發(fā)射功率、協(xié)調(diào)鄰小區(qū)邊緣用戶所使用的資源等方法，實(shí)現(xiàn)鄰小區(qū)干擾減少，從而實(shí)現(xiàn)容量的提升和質(zhì)量的提高。

3.5 移動魯棒性優(yōu)化

移動魯棒性優(yōu)化通過檢測切換引起的RLF問題，基于反饋的性能指標(biāo)調(diào)整切換門限，同時(shí)自適應(yīng)調(diào)整小區(qū)參數(shù)以適應(yīng)該門限，減少過早過晚切換、乒乓切換等切換問題，優(yōu)化系統(tǒng)切換性能，從而減少與切換相關(guān)的RLF次數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率。

3.6 RACH自優(yōu)化

RACH自優(yōu)化功能實(shí)時(shí)監(jiān)控影響RACH性能的各個因素，如RACH負(fù)荷的變化、上行干擾的變化，并根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)優(yōu)化。從而達(dá)到最小化系統(tǒng)中所有終端的接入時(shí)延、最小化RACH產(chǎn)生的上行干擾、最小化隨機(jī)接入嘗試帶來的上行干擾等目的。

4 智能優(yōu)化技術(shù)發(fā)展過程中需要考慮的問題

目前，智能優(yōu)化技術(shù)還處于起步階段，其發(fā)展有賴于成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，發(fā)展過程中應(yīng)考慮以下問題。

a）無線系統(tǒng)是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，僅3G系統(tǒng)的性能指標(biāo)就達(dá)幾千個之多，配置參數(shù)也多達(dá)上千個，這么多輸入輸出的系統(tǒng)，自動優(yōu)化非常困難，需進(jìn)一步研究智能優(yōu)化算法，使其更加高效，收斂速度更快。

b）避免智能算法的不完備性造成參數(shù)的盲目調(diào)整，給網(wǎng)絡(luò)帶來負(fù)面影響。某個參數(shù)的調(diào)整會影響到其他相關(guān)性能，因此需要完備智能算法，采取有效方法全面評估參數(shù)變更產(chǎn)生的增益，衡量參數(shù)調(diào)整的正面作用和負(fù)面影響，以避免自主調(diào)整參數(shù)給網(wǎng)絡(luò)性能帶來負(fù)面影響。

c）不同的智能優(yōu)化技術(shù)之間存在關(guān)聯(lián)，需要聯(lián)合考慮，如負(fù)載均衡和移動魯棒性優(yōu)化之間的協(xié)調(diào)。二者主要的優(yōu)化對象都是切換、重選參數(shù)，當(dāng)兩者優(yōu)化需求不一樣時(shí)，可能會產(chǎn)生沖突，需要采取措施避免沖突，如在移動魯棒性可調(diào)范圍內(nèi)選擇一個安全的區(qū)間作為負(fù)載均衡的最大調(diào)整范圍，保證在該范圍內(nèi)進(jìn)行負(fù)載均衡調(diào)整不會導(dǎo)致太多的切換問題。

d）各智能優(yōu)化技術(shù)的實(shí)施都需要考慮對不同等級業(yè)務(wù)的QoS進(jìn)行端到端保障。目前的智能優(yōu)化技術(shù)主要集中在無線網(wǎng)內(nèi)部，為保證端到端QoS，需考慮包括無線網(wǎng)、核心網(wǎng)在內(nèi)的端到端閉環(huán)的智能優(yōu)化概念，對不同QoS業(yè)務(wù)進(jìn)行差異化處理。

e）有些情況下某個小區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)反映很好，但是用戶的實(shí)際感受卻不如人意，因此在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)飛速發(fā)展的今天無線網(wǎng)絡(luò)的智能優(yōu)化要以用戶感知為基礎(chǔ)，以面向業(yè)務(wù)的優(yōu)化為目標(biāo)來進(jìn)行。

f）各智能優(yōu)化技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)算法因廠家而異，但要考慮各廠商接口按標(biāo)準(zhǔn)開放及協(xié)調(diào)問題。

5 結(jié)束語

本文從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法的局限性和現(xiàn)網(wǎng)的發(fā)展趨勢2個角度介紹了智能優(yōu)化技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動力。通過介紹自主優(yōu)化環(huán)說明了智能優(yōu)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，在此基礎(chǔ)上分析了智能優(yōu)化的技術(shù)特點(diǎn)，并針對不同應(yīng)用場景的技術(shù)特點(diǎn)做了詳細(xì)介紹。最后討論了智能優(yōu)化技術(shù)發(fā)展過程中應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題。

［1］3GPPTR 36.902 Self-configuring and self-optimizing network（SON）use cases and solution［S/OL］.［2012-09-25］.http://bbs.mscbsc.com/thread-415631-1-1.html.

［2］3GPP TR 6.300:Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network（E-UTRAN）；Overall description；Stage 2［S/OL］.［2012-09-25］.http://www.docin.com/p-360494075.html.

［3］Sallent，O.，Pérez-Romero，J.，Sáncheez González，J.，et al.A Road?map from UMTSOptimization to LTESelf-Optimization［J］.Communi?cations Magazine，IEEE，2011（6）.

［4］方波.無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展方向［J］.數(shù)字通信世界，2010（5）.

［5］楊翰超.基于下一代網(wǎng)絡(luò)LTE下的SON關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.山東通信技術(shù)，2010（2）.