林群雄 ，馬 賽 ，郝建剛

（1.武漢郵電科學研究院湖北武漢430074；2.北京北方烽火科技有限公司北京100085）

隨著LTE的發(fā)展，不斷增加的用戶需求，以無線通信服務(wù)和移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的復雜性的必然增長。平板電腦和智能手機的高人氣，導致無線網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商之間的激烈競爭，為了吸引客戶，運營商被迫以更低的成本提供高品質(zhì)的服務(wù)和更多的網(wǎng)絡(luò)流量。配置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護是相當昂貴的過程，這在許多情況下，需要合格的專家手動工作。其中的一個原因是無線網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)性，在為了應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)的復雜性，并避免在資本支出的增加，3GPP一直在開發(fā)自釋放SON（Self-Organizing Network，自組織網(wǎng)絡(luò)）的概念[1-3]。

自治愈機制[4-5]是SON中的一大部分內(nèi)容，目的是自動檢測通信設(shè)備中的問題并解決問題，使通信設(shè)備能正常工作，避免對用戶體驗的造成影響，降低運營成本。休眠小區(qū)[6]的基本情況是一個故障基站沒有觸發(fā)告警無法被工作人員發(fā)現(xiàn)，誤認為小區(qū)處于正常工作狀態(tài)[7]。主要危險是，故障依舊為網(wǎng)絡(luò)維護者無形的，只有收到用戶的多宗投訴后，才會顯露出來。本文根據(jù)3GPP的SON中自愈流程建議提出一種休眠小區(qū)的檢測及其恢復方案。

1 參數(shù)分析

1.1 RRC（Radio Resource Control）連接

RRC為 UE（User Equipment，用 戶 設(shè) 備）與eNodB（演進基站）間的無線資源管理部分。當有用戶設(shè)備通過無線鏈路接入基站時，UE會發(fā)起RRCConnectionRequest請求連接，小區(qū)資源可用的情況下，UE會接收到RRCConnectionSetup行連接，UE成功接入小區(qū)會發(fā)送RRCConnection Setup Complete表示RRC連接成功建立完成[8]。經(jīng)過以上3個步驟將會在基站內(nèi)建立相應(yīng)的UE連接節(jié)點，在基站的CC（Calling Control，呼叫控制）處進行相應(yīng)UE信息統(tǒng)計，有UE成功連接進基站內(nèi)，節(jié)點內(nèi)UE數(shù)就發(fā)生變化，此時在CC處均能夠統(tǒng)計到相應(yīng)UE信息，也就是可以用RRC連接變化數(shù)表示基站上下行能否正常傳輸信令。

1.2 GTP（GPRS Tunnelling Protocol）協(xié)議

GTP協(xié)議[9]可分為GTP-C（GTP控制面協(xié)議）和GTP-U（GTP用戶面協(xié)議），GTP-C協(xié)議主要為隧道控制和管理協(xié)議，進行移動終端分組數(shù)據(jù)接入，可對隧道進行創(chuàng)建、修改、刪除等操作。GTP-U協(xié)議使用創(chuàng)建的隧道機制傳輸用戶數(shù)據(jù)包，含用戶路徑管理、差錯指示等。用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過GTP-U協(xié)議在基站與SGW（業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)）之間的隧道進行傳輸，若用戶與服務(wù)器進行交換，便能在基站處統(tǒng)計到用戶數(shù)據(jù)報文數(shù)目的發(fā)生變化。通過對基站處GTP-U報文出入情況的統(tǒng)計，能夠知道小區(qū)中的用戶設(shè)備是否正常進行數(shù)據(jù)交互，RRC連接數(shù)和GTP-U報文統(tǒng)計圖如圖1所示。

圖1 RRC連接數(shù)和GTP-U報文統(tǒng)計圖

2 休眠小區(qū)的檢測與恢復

2.1 休眠小區(qū)的檢測

正常情況下，UE要接入小區(qū)需要發(fā)出，通過S1與服務(wù)器產(chǎn)生上下行報文交互，用戶數(shù)據(jù)均通過GTP-U協(xié)議進行報文封裝后發(fā)出基站[10]，而當小區(qū)發(fā)生休眠時，存在以下幾種情況：1）UE能通過正常接收到RRC發(fā)送的廣播消息，在UE嘗試接入小區(qū)時，未能連接完成，2）UE無法正常搜到附近可用小區(qū)，而從 OMC（Operation and Maintenance Center，操作維護中心）處觀測小區(qū)狀態(tài)正常，3）UE處在小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)卻無法從事任何操作，4）UE能夠接入基站，但是無法正常傳送GTP-U報文。

對于基站內(nèi)的小區(qū)，基站初始化成功后，自動讀取相應(yīng)的基站配置表項獲取基站進行睡眠小區(qū)檢測的總時長，針對不同地區(qū)UE接入的頻率配置所要檢測小區(qū)的檢測周期。對于業(yè)務(wù)量較大的基站，可以將檢測周期設(shè)置的較業(yè)務(wù)量小的基站檢測周期短，對于備用基站可以不設(shè)置進行休眠小區(qū)狀況檢測，根據(jù)基站上報的業(yè)務(wù)連接情況，根據(jù)基站業(yè)務(wù)連接情況區(qū)分早上，中午，晚上或者更細致的時間段，業(yè)務(wù)量特性制定基站無業(yè)連接的時間段閾值[11]。

基站定時根據(jù)當前時間的基站配置的休眠小區(qū)檢測時長周期性檢測基站業(yè)務(wù)狀況，主要是檢測UE成功連接小區(qū)的RRC連接數(shù)變化以及基站GTP-U報文的出入情況。當滿足前時間段無業(yè)務(wù)閾值超過基站所配置的檢測時長，認為本檢測周期時長內(nèi)小區(qū)為疑似休眠小區(qū)，在本休眠小區(qū)檢測周期內(nèi)有本基站向OMC上報相應(yīng)KPI（關(guān)鍵性能指標）參數(shù)的情況下，基站會向OMC上報疑似休眠小區(qū)的自愈指示。若本休眠小區(qū)檢測周期內(nèi)未有本基站向OMC上報相應(yīng)KPI參數(shù)，則直接進行下個休眠小區(qū)周期檢測，以此類推并累加周期檢測的時長，直至有本基站向OMC上報相應(yīng)KPI參數(shù)，若此期間有UE成功接入小區(qū)并有GTP-U報文出入基站，之前累加的時長清零，重新開始周期檢測。若是一直未有UE成功接入小區(qū)并有GTP-U報文出入基站，則向OMC上報累加時長內(nèi)小區(qū)為疑似休眠小區(qū)的自愈指示。

OMC根據(jù)上報指示中的本地小區(qū)號，獲取該小區(qū)所有的鄰區(qū)信息[12]，并獲取基站上報的檢測時長內(nèi)所有鄰區(qū)向該小區(qū)切換指標情況，包括基站內(nèi)和S1和X2的切換[13]請求或執(zhí)行請求，以及系統(tǒng)內(nèi)小區(qū)間切換完成次數(shù)等切換指標的分析。如果在指定時間內(nèi)沒有發(fā)生過切換，可以認為疑似休眠小區(qū)沒有廣播，別的小區(qū)探測不到，因此不會切換，如果切換失敗率為100%，可以認為疑似休眠小區(qū)依然可以探測到，但上行不通，切換不成功[13-14]。當有以上任意一種情況存在，OMC則向該基站發(fā)送休眠小區(qū)確認指示，休眠小區(qū)檢測流程圖如圖2所示。

2.2 休眠小區(qū)的恢復

圖2 休眠小區(qū)檢測圖

檢測出休眠小區(qū)時，優(yōu)先考慮是小區(qū)資源處故障，啟動自愈恢復部分定時器，刪除原小區(qū)資源并重新建小區(qū)，重建小區(qū)后停止自愈恢復定時器，啟動自愈評估定時器，在小區(qū)自愈評估的過程中也同時運行小區(qū)狀態(tài)檢測定時器，兩個定時器獨立進行工作，這樣能夠最快檢測到小區(qū)狀態(tài)恢復正常。自愈評估狀態(tài)下，檢測到有UE能正常接入或者從鄰區(qū)切換至本小區(qū)且有上下行的GTP-U報文交互，則認為自愈成功，停止自愈評估定時器，向OMC處發(fā)送小區(qū)自愈成功報文。

若在評估時間內(nèi)沒有檢測到有UE正常接入本小區(qū)，則重新進入小區(qū)自愈恢復流程進行處理，當進行多次小區(qū)刪除與建立后，仍然沒有UE正常接入，則考慮休眠小區(qū)原因為硬件資源故障。讀取基站中配置表[15]，復位對應(yīng)該小區(qū)的RRU（射頻拉遠單元），當顯示狀態(tài)正常的小區(qū)均被檢測無法正常為客戶提供服務(wù)時，則復位整塊BPU（Branch Processing Unit，分支處理單元）。采用以上恢復流程能基站能恢復正常工作狀態(tài)時，基站向OMC上報自愈成功消息，否則基站向OMC上報休眠小區(qū)自愈失敗告警，小區(qū)故障恢復流程如圖3所示。

3 實際驗證分析

為了驗證所設(shè)計流程的準確性和有效性，驗證環(huán)境采用北方烽火公司的基站設(shè)備搭建實際環(huán)境，以組網(wǎng)的方式進行測試，具體組網(wǎng)圖4所示。

多次采用多個UE分別在單個基站內(nèi)的不通鄰區(qū)接入和兩臺基站間的不同鄰區(qū)接入，人為設(shè)置基站部分功能故障，在打開休眠小區(qū)功能檢測的情況下，故障小區(qū)能通過休眠小區(qū)檢測及恢復方案，檢測出休眠小區(qū)，并得到快速恢復。測試結(jié)果可以表明，本文設(shè)計的一種休眠小區(qū)的檢測與恢復的方案能夠有效檢測出發(fā)生休眠小區(qū)的基站且經(jīng)過相應(yīng)恢復處理能夠有效恢復使基站恢復到正常工作狀態(tài)。

圖3 小區(qū)故障恢復圖

圖4 組網(wǎng)測試圖

4 結(jié)束語

文中提出了一種解決基站在無特殊操作的情況下產(chǎn)生休眠小區(qū)的自愈方法，通過周期檢測基站的小區(qū)中UE成功連接小區(qū)產(chǎn)生的RRC連接數(shù)的變化與UE連接小區(qū)后GTP-U上下行報文收發(fā)情況[16-17]預先判斷可能存在的休眠小區(qū)，再通過OMC查詢相關(guān)UE切換信息共同判斷小區(qū)是否發(fā)生了休眠，進一步對診斷出的休眠小區(qū)進行恢復，最后通過實際組網(wǎng)和UE接入情況分析，驗證方法的可行性和準確性。結(jié)果表明通過本方法能夠有效的檢測出發(fā)生休眠的小區(qū)，并得到及時恢復，提高整體資源利用率和用戶體驗。

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