АРХИТЕКТУРА ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СЕТИ СОТОВОЙ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ

ARCHITECTURE OF BUILDING A SYSTEM FOR AUTOMATIC OPTIMIZATION OF CELLULAR MOBILE RADIO COMMUNICATION NETWORK

Vlada Pavlova

student, Department of Electronics, Radio Engineering and Communication system, Orel state University,

Russia, Orel

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена актуальности самоорганизующейся сети сотовой подвижной радиосвязи, рассмотрены наиболее актуальные решения с точки зрения организации архитектуры SON.

ABSTRACT

This article is devoted to the relevance of the self-organizing cellular mobile radio network, the most relevant solutions from the point of view of the organization of the SON architecture are considered. 

Ключевые слова: сотовая связь; самоорганизующаяся сеть.

Keywords: cellular communication; self-organizing network.

SON (self-organizing network) – самоорганизующаяся сеть, технология автоматизации сети сотовой подвижной радиосвязи, предназначенная для ее самоконфигурации, самооптимизации и самовосстановления. Данная технология получает все большую популярность среди операторов сотовой связи благодаря таким достоинствам, как:

- возможность контроля и настройки большего количества параметров сетевых элементов, т.к. с переходом от одного поколения сотовой связи к другому их количество значительно увеличивается;

- максимально эффективное использование сетевых ресурсов и, соответственно, отсутствие необходимости в расширении сети за счет добавления новых сетевых элементов;

- сокращение ручного труда за счет автоматического мониторинга состояния сети, самодиагностики и самовосстановления, отсутствие необходимости в ручном изменении угла наклона антенны;

- решение проблемы локальных перегрузок (повышение пропускной способности);

- увеличение производительности сети благодаря быстрому принятию решений SON;

- сокращение операционных затрат (OPEX);

- увеличение экономической прибыли оператора благодаря повышению качества услуг, предоставляемых абоненту.

Основная задача системы – мониторинг KPI и поддержание качества предоставляемых услуг на высоком уровне.

В настоящее время существует несколько подходов к организации SON в зависимости от расположения алгоритма оптимизации. Наиболее популярными решениями с точки зрения архитектуры являются: распределенная, централизованная и гибридная системы.

Распределенная SON характеризуется тем, что все алгоритмы выполняются в узлах сети. Узлы обмениваются сообщениями о состоянии сети и принятых решениях непосредственно друг с другом, минуя уровень сетевого управления (подсистему управления сетью). Функциональность решений самоорганизующейся сети находится на относительно низком уровне архитектуры и имеет большое число локализаций.

Плюсы данной архитектуры:

- быстрая адаптация к изменениям в сети;

- подстройка под изменения в масштабируемости сети.

Минусы:

- все оптимизации, выполняемые на уровне ячейки, не всегда приводят к оптимальной работе всей сети;

- сложность развертывания сети из-за расположения функций самооптимизации SON в eNB.

В централизованных системах SON с уровня сетевого управления сетевым элементам передаются управляющие команды и запросы о параметрах, необходимых для принятия решений и координации работы сети. В свою очередь, сетевые элементы отсылают данные об измерениях и KPI на вышестоящий уровень. Все алгоритмы инсталлированы в подсистеме эксплуатации и управления сетью (ОАМ).

Плюсы централизованной архитектуры:

- при принятии решений учитываются данные из всех элементов сети, что позволяет оптимизировать всю сеть глобально (актуально для медленно меняющихся сетевых параметров);

-в случае одновременного выполнения нескольких функций, противоречащих друг другу, противоречия можно ликвидировать, т.к. управление всеми функциями осуществляется централизованно;

- мультивендорность (функциональность может быть дополнена на уровне подсистемы управления сетью, а не в сетевых элементах). В сетевых элементах требуются решения специфичные для конкретного поставщика.

Минусы:

- длительное время отклика системы, которое увеличивает время подстройки системы под внешние изменения, что может привести к нестабильности сети;

- высокий риск отказа системы (единая точка отказа);

- проблема с масштабируемостью по мере увеличения количества сетевых элементов;

- необходимость высокой централизованной вычислительной мощности.

Гибридная архитектура характеризуется тем, что часть алгоритма адаптации системы под внешние изменения выполняется подсистемой управления сетью, а часть на уровне сетевых элементов. В eNB оперативно реализуется простая схема самооптимизации, а в подсистеме эксплуатации и управления имеет место комплексная схема.

Плюсы данного решения:

- быстрый отклик системы на изменения в сети;

- централизованная координация функций системы, решающая проблемы их противоречивости;

- возможна реализация на оборудовании различных вендоров посредством интерфейса Х2.

Главный минус гибридной архитектуры заключается в том, что недостатки систем с распределенной и централизованной архитектурой передаются системе по наследству. Так как часть алгоритмов выполняются в сетевых элементах, а интерфейс между централизованными и распределенными функциями самоорганизующейся сети будет проприетарным, сторонние решения будут сложными.

Таким образом, рассмотрев варианты реализации архитектуры SON можно сделать вывод, что наиболее оптимальной является распределенная система, поскольку она обладает необходимыми качествами для хорошей масштабируемости системы, связанной с увеличением количества ячеек. Также следует отметить, что отказ одного элемента не приведет к отказу всей сети.

Список литературы:

1. Попов В.И., Скуднов В.А. Основы проектирования сотовых сетей мобильной связи: учеб. пособие. М.: Горячая линия - Телеком, 2019. — 400 с.
2. Osterbo O, Grondalen O. Benefits of Self-Organizing Networks (SON) for Mobile Operators // Journal of computer and communications. – 2004 [электронный ресурс] – Режим доступа: https: //www.hindawi.com/journals/jcnc/2012/862527/ (дата обращения: 15.04.22).