Самоорганизующаяся сеть

Самоорганизующаяся сеть ( SON ) — это технология автоматизации, разработанная для упрощения и ускорения планирования, настройки, управления, оптимизации и восстановления сетей мобильного радиодоступа . Функциональность и поведение SON определены и описаны в общепринятых рекомендациях мобильной отрасли, разработанных такими организациями, как 3GPP (Проект партнерства третьего поколения) и NGMN (Сети мобильной связи следующего поколения).

SON был кодифицирован в 3GPP Release 8 и последующих спецификациях в серии стандартов, включая 36.902, ^[1] , а также в публичных документах, описывающих варианты использования из NGMN. ^[2] Первой технологией, использующей функции SON, станет Long Term Evolution (LTE), но эта технология также была модернизирована для более старых технологий радиодоступа, таких как Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). Спецификация LTE по своей сути поддерживает функции SON, такие как обнаружение Automatic Neighbor Relation (ANR), которое является флагманской функцией 3GPP LTE Rel. 8. ^[3]

Новые базовые станции должны быть самонастроены в соответствии с парадигмой «plug-and-play», в то время как все действующие базовые станции будут регулярно самостоятельно оптимизировать параметры и алгоритмическое поведение в ответ на наблюдаемую производительность сети и условия радиосвязи. Кроме того, могут быть запущены механизмы самовосстановления для временной компенсации обнаруженного сбоя оборудования в ожидании более постоянного решения.

Самоорганизующиеся сети обычно делятся на три основных архитектурных типа.

В этом типе SON (D-SON) функции распределены между сетевыми элементами на границе сети, обычно элементами ENodeB . Это подразумевает определенную степень локализации функциональности и обычно предоставляется поставщиком сетевого оборудования, производящим радиоячейку.

В централизованном SON (C-SON) функция обычно сосредоточена ближе к узлам сети более высокого порядка или сетевому OSS , чтобы обеспечить более широкий обзор большего количества периферийных элементов и координацию, например, нагрузки в широкой географической области. Из-за необходимости взаимодействия с ячейками, поставляемыми различными поставщиками оборудования, системы C-SON обычно поставляются третьими лицами.

Гибридная SON представляет собой смесь централизованной и распределенной SON, объединяющую элементы каждой из них в гибридном решении.

Функциональные возможности самоорганизующихся сетей обычно делятся на три основные подгруппы, каждая из которых содержит широкий спектр декомпозированных вариантов использования.

Самоконфигурация стремится к парадигме «plug-and-play» в том смысле, что новые базовые станции должны автоматически настраиваться и интегрироваться в сеть. Это означает, что как установление соединения, так и загрузка параметров конфигурации являются программными. Самоконфигурация обычно поставляется как часть поставки программного обеспечения с каждой радиоячейкой поставщиками оборудования. Когда новая базовая станция вводится в сеть и включается, она немедленно распознается и регистрируется сетью. Затем соседние базовые станции автоматически настраивают свои технические параметры (такие как мощность излучения, наклон антенны и т. д.), чтобы обеспечить требуемое покрытие и емкость, и в то же время избежать помех.

Каждая базовая станция содержит сотни параметров конфигурации, которые управляют различными аспектами сотовой связи. Каждый из них может быть изменен для изменения поведения сети на основе наблюдений как самой базовой станции, так и измерений на мобильной станции или телефоне. Одна из первых функций SON автоматически устанавливает соседние отношения (ANR), в то время как другие оптимизируют параметры случайного доступа или устойчивость мобильности с точки зрения колебаний передачи обслуживания. Очень показательным вариантом использования является автоматическое отключение процента базовых станций в ночные часы. Затем соседняя базовая станция перенастраивает свои параметры, чтобы поддерживать покрытие всей области сигналом. В случае внезапного роста спроса на подключение по любой причине «спящие» базовые станции «просыпаются» почти мгновенно. Этот механизм приводит к значительной экономии энергии для операторов.

Когда некоторые узлы в сети выходят из строя, механизмы самовосстановления направлены на уменьшение последствий отказа, например, путем корректировки параметров и алгоритмов в соседних ячейках, чтобы другие узлы могли поддерживать пользователей, которых поддерживал отказавший узел. В устаревших сетях отказные базовые станции порой трудно идентифицировать, и для их устранения требуется значительное количество времени и ресурсов. Эта функция SON позволяет немедленно обнаружить такие отказные базовые станции, чтобы принять дальнейшие меры и обеспечить отсутствие или незначительное ухудшение обслуживания для пользователей.

Это проактивный подход системы к самозащите от проникновения любого неавторизованного пользователя в систему и от любой активной или пассивной атаки. Главные цели самозащиты — сделать безопасность системы нерушимой, а также сделать данные конфиденциальными и безопасными.

Функции самоорганизующихся сетей постепенно внедряются с появлением новых систем 4G в сетях радиодоступа, что позволяет ограничить влияние потенциальных «проблем начального периода» и постепенно повышать доверие. Механизмы самооптимизации в сетях мобильного радиодоступа можно рассматривать как имеющие некоторое сходство с автоматизированными торговыми алгоритмами на финансовых рынках. SON также был модернизирован в существующих сетях 3G, чтобы помочь снизить затраты и повысить надежность обслуживания.

На торговой конференции Mobile World Congress в 2009 году были сделаны первые крупные заявления о функциональности SON для мобильных сетей LTE. Первые развертывания произошли в Японии и США в 2009/10 годах. ^[4]

Помимо прочих преимуществ, внедрение SON позволило операторам мобильной связи сократить время развертывания сети, сократить количество прерванных вызовов, повысить пропускную способность, уменьшить перегрузку и достичь других показателей эксплуатационной эффективности, включая экономию энергии и затрат.

C. Brunner, D. Flore: Генерация карт потерь и помех как средство поддержки SON в развернутых сетях UMTS. В: Труды конференции IEEE по транспортным технологиям (VTC Spring '09). Барселона, Испания, апрель 2009 г.

• 3GPP
• НГМН
• Nomor Research: Белая книга «Самоорганизующиеся сети (SON) в долгосрочной эволюции 3GPP»
• Самоорганизующиеся сети, SON, обучающее пособие по самонастройке, оптимизации и исцелению