自组织网路技术是个域网（PAN，Personal Area Network）领域的热点研究技术。在2002年5月IEEE通信杂誌为庆祝IEEE通信分会成立50周年出版的专刊上，Ramanathan和Redi博士曾为移动无线分散式网路进行了构想：“一个‘全球化的信息空间’的理想王国，在这里所有网路设备形成一个巨大的无线自组织网路”，“就如同互连网路在Web服务出现的20年前就已经存在一样，也许一个令人意外的‘杀手级套用’就会打造出自组织网路的未来”。

自组织网路的起源可追溯到1968年的Aloha网路和1973年美国国防部高级研究计画署（DARPA）资助研究的无线分组数据网（PRNET）。这些最初的自组织网路对自组织技术的发展起了奠基性的作用。20世纪80年代，美国国防部启动了可生存自适应网路项目，研究如何将PRNET的研究成果加以扩展，以支持更大规模的网路。1994年，美国国防部又启动了全球信息系统（GloMo）计画，研究範围几乎覆盖无线通信所有相关领域。在该计画中，对于满足军事需要的、高抗毁灭性的自组织网路技术进行了深入的研究。20世纪90年代以来，民用的系统也逐渐出现了无线自组织网的标準和套用。IEEE 802.11委员会在开发IEEE 802.11标準时，将分组无线电网路改称为Ad Hoc（拉丁语意为专有的、特定的）网路，进一步推动了自组织网路研究的发展。1994年瑞典爱立信公司推出蓝牙技术开发计画，1999年公布了採用自组织网路的蓝牙技术标準。网际网路工程任务组（IETF）也成立了一个移动自组织网路工作组（MANET），其主要目标就是针对无线自组织多跳网路开发一种基于IP的路由机制，使得IP扩展到这种自组织的、快速移动的无线网路。这个工作组对自组织网路进行了广泛的研究并推出了一些草案。

近些年来，随着移动通信和计算机技术的发展以及用户需求的不断增长，使自组织网路的研究得到了更为快速的发展。

目前从事自组织网路研究的机构主要有IETF、IEEE组织及DARPA。IETF于1997年成立了专门的研究组——MANET组，针对MANET开发基于IP的路由机制并解决与网路层相关的技术问题。在2000年下半年公布了一系列MANET路由协定草案。IEEE通信分会在2000年成立了专门的MANET技术分委员会。欧洲下一代移动通信系统组织（WWRF）设立了Ad Hoc自组网研究小组，并于2003年发布白皮书对自组织网路进行了总结和展望。欧盟1ST下设了若干採用自组织研究解决车辆之间通信问题的项目，比较重要的有CarTALK2000、FleetNet等。这几个研究机构为无线自组织的发展和套用都作出了重要贡献。国内对移动自组织网的研究和开发起步较晚，目前尚处于理论探讨阶段。

最早提出的SON概念是基于Ad Hoc机制，它无需中心伺服器，随时随地动态地形成点对多点的无线网路。在没有热点（Hotspots）、没有网路设施的情况下，以最简便、最快捷的方式自动组成一个无线的网路，实现通信。其核心特徵如下。

（1）无中心化和节点之间的对等性。

Ad Hoc网路是一个对等性网路，网路中所有节点的地位平等，无需设定任何的中心控制节点（Infrastructureless，不依赖于固定的网路设施）。网路节点既是终端，也是路由器，当某个节点要与其覆盖範围之外的节点进行通信时，需要中间的节点进行多跳转发（Multi-hop Distributed）。

（2）自发现（Self-Discovering）、自配置（Self-Configuring）、自组织（Self-Organizing）、自治癒（Self-Healing）。

Ad Hoc网路节点能够适应网路的动态变化，快速检测其他节点的存在和探测其他节点的能力集，网路节点通过分散式算法来协调彼此的行为，无需人工干预和任何其他预置的网路设施，可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。由于网路的分散式特徵，节点的冗余性和不存在单点故障瓶颈，任何节点的故障不会影响整个网路的运行，具有很强的抗毁性和健壮性。

目前常说的自组织网路一般都是指的上述的Ad Hoc网路，LTE标準中所讨论的SON还是与上述IEEE 802.11 中所讨论的Ad Hoc有很大的区别的，LTE中所说的SON主要是广域网意义上的移动通信网的自配置、自最佳化与自治癒。3GPP是从LTE R8开始将SON作为一个重要的新特性来讨论并制定标準的。本文仅是对LTE SON，即传统移动通信网的自配置、自最佳化与自治癒意义上的SON特性进行研究，Ad Hoc意义上的SON不包含。如无特别说明，均是指的LTE SON特性。

在LTE SON特性相关的标準化组织和研究项目中，3GPP是其中影响力最大的；3GPP下属的多个工作组都从不同角度参与了SON特性的讨论和标準化工作，包括RAN2/RAN3/RAN4/SA5，目前主要集中在SA5和RAN3。SA5主要是制定SON操作管理需求和网元与操作维护中心（O&M，Operation and Maintenance）之间的接口标準，RAN3 主要讨论SON用例实现方案，以及为支持SON各用例在X2/S1接口讯息和信令过程上需要做的修订。RAN2则根据方案的需要设计增加的RRC层的测量量和测量上报机制等。RAN4负责制定SON相关的测量性能与需求。

儘管在LTE R8标準制定过程中，各家公司也提交了一些文稿来讨论SON方面的需求与方案，但是在2008年年底冻结的R8 标準中，RAN3仅就自配置方面的基本内容达成一致并写入了36.300 v8.7.0中，主要包括：

（1）eNode B与Home eNode B的自启动与初始化配置；

（2）物理层小区标识（Phy_ID，PCI）的分配；

（3）自动邻区关係（ANR，Automatic Neighbour Relations）的建立与更新。

自最佳化方面的标準化与自配置的进一步细化是在LTE R9 标準制定中完成。RAN3确定了如下4个用例先进行研究：

（1）容量与覆盖最佳化（CCO，Coverage and Capacity Optimisation）；

（2）移动性健壮最佳化（MRO，Mobility Robustness Optimisation）；

（3）移动负载均衡（MLB，Mobility Load Balancing）；

（4）RACH最佳化（RO，RACH Optimisation）。

2009年，SA5开始了自治癒用例的需求探讨，定义了小区故障修复（COC，Cell Outage Compensation）和网元软体自恢复（Self-recovery of NE software）两个用例。同时，在SON议题下还开始了节能（Energy Saving）议题的讨论和评估。

除了3GPP之外，LTE SON 相关的研究组织主要还包括欧盟的SOCRATES 和电信运营商领导的NGMN。SOCRATES是欧盟第7框架下（PF7）下的持续3年的一个项目，从2008年开始到2010年结束，主要成员包括爱立信、沃达丰、诺基亚西门子等，目前输出主要是SON用例、需求与框架等方面，SON各用例的具体方案、算法与仿真等正在陆续开发和输出。NGMN则是由NTT DoCoMo、T-Mobile、沃达丰、中国移动等主流运营商组成，对SON也比较关注，目前输出了有关SON和O&M的需求以及部分用例的研究报告。

国内标準化研究组织主要是CCSA和LTE+国内标準推进组，CCSA对于LTE SON特性已开始了一些初步的研究课题，随着3GPP R9版本标準的完成，国内的SON标準化工作随后将陆续展开。

在E-UTRAN系统中，每个小区的物理小区标识（PCI，Physical Cell Identifier）实际上对应了一个正交序列和伪随机序列的组合。在协定规範中，一共定义了504个PCI（也就是504种不同的组合），这也意味着必然会有不同的小区重用相同的ID。虽然不同的小区可以使用相同的PCI，但是，为了避免小区间干扰，以及eNode B可以正确标识每一个邻区，PCI配置需要满足以下两个要求：

（1）“不冲突（collision-free）”，即任何两个相邻的同频小区都不能使用同一个PCI；

（2）“不混淆（confusion-free）”，即在一个小区的所有邻区中不能有任何两个同频小区使用相同的PCI。

第一个要求是显而易见的，如果两个相邻小区使用相同的PCI，那幺UE根本无法区分出这是两个不同的小区。第二个要求是为了使当前小区能够正确识别出两个邻区。例如，当UE进入小区边缘地带，并上报测量报告，在报告中只有邻区的PCI信息。如果当前服务小区有两个邻区都使用这个PCI，那幺服务小区根本无法知道这个UE报告的是哪个邻区，也就无法做出正确的切换决策。

对于PCI分配，协定支持以下两种方式。

（1）集中式的方案，由O&M提供一个特定的PCI值，eNode B选择这个作为自己小区的PCI。

（2）分散式的方案，O&M提供一个候选的PCI列表，eNode B要把其中一些不适合的PCI排除，然后从剩余的列表中随机选择一个作为自己的PCI。需要排除的PCI包括UE已报告的PCI、邻区eNode B通过X2接口报告的PCI 或者是依赖实现的方法获得的PCI（例如，基站通过接收机在空口检测到的PCI）。

集中式的方案，相当于完全由O&M为每个小区分配PCI，这个方法跟现有的2G/3G系统指定小区扰码过程是相似的，不需要基站做任何额外的选择和判断工作。

分散式的方案，则是由基站自己选择本地小区使用的PCI，只不过不是从504个PCI中选择，而是从O&M提供的每个小区特定的候选列表中选择。虽然还需要O&M的参与，但是相比于集中式的方案，O&M所要做的工作更加简单容易，需要人工参与的可能性更小。

PCI冲突/混淆检测可以藉助X2接口讯息来实现。因为在配置PCI后，eNode B就可以建立与相邻eNode B的X2连线。在X2连线建立请求/回响讯息及eNode B配置更新讯息中，除了传送eNode B下属小区的信息（包括PCI和CGI），还传送每个下属小区的邻区信息（包括PCI和CGI）。利用这些讯息，基站除了知道相邻eNode B下属的小区信息，还获得了邻居eNode B的邻区信息，这样既可以检测到PCI冲突，也能检测到混淆。

基站要为每个下属小区要建立维护邻区关係表（NRT，Neighbor Relations Table），这个表主要是在基站内部使用，不会在系统信息中广播，也不会在专用测量控制讯息中传送。自动邻区关係获取（ANR，Automatic Neighbour Relation）用例的目标就是自动地建立与维护邻区关係表，包括邻区关係的增加和删除、邻区关係属性的修改。

位于eNode B实体内的ANR功能包括：邻区关係表、邻区检测模组，邻区删除模组以及NRT管理模组。

虽然ANR功能位于eNode B实体，但是操作维护中心（O&M）完全可以控制各个邻区关係如何被使用，即O&M可以为eNode B配置类似“黑名单/白名单”性质的邻区关係。O&M的配置也是通过ANR中的NRT管理模组对NRT进行操作，以确保eNode B和O&M所保存的NRT一致。O&M可以通过这个接口增加、删除邻区关係，也可以设定或修改邻区关係的属性。

ANR功能的架构以及参与ANR的网元实体之间的互动如图5‑22所示。

邻区检测功能模组与RRC协定模组使用内部接口互动，从RRC模组接收UE的测量报告，下行的测量配置命令也是由RRC模组传送给UE。邻区检测模组通过UE测量发现新邻区并获取邻区的必要信息。

邻区关係表用来保存通过UE检测到的邻区关係，以及OAM配置的邻区关係，其中包含了类似“黑名单/白名单”性质的条目。更进一步地，NRT中包含同频、异频、异系统（Inter-RAT）几类邻区关係。

邻区删除功能模组则依据内部统计数据判断不合适的邻区关係。

最终，由NRT管理模组直接对NRT进行维护操作，执行增加、删除、修改的动作。其他任何模组都要经此模组实现对NRT的操作。