SON giải pháp tối ưu hóa mạng di động (tt)

SON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di độngSON giải pháp tối ưu hóa mạng di động

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-

NGUYỄN TUẤN NAM

SON - GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG

4G LTE

Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông

Mã số: 08.52.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ( Theo định hướng ứng dụng)

HÀ NỘI – 2018

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Chiến Trinh

Phản biện 1: ……… Phản biện 2: ………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, các nhà khai thác di động trên thế giới đang đẩy mạnh đầu tư hạ tầng mạng LTE, với mục đích cung cấp các dịch vụ mới sáng tạo và mang lại những trải nghiệm phong phú hơn cho người dùng, Tuy nhiên, trên các mạng 4G (các dịch vụ dữ liệu và video cần băng thông lớn), lưu lượng truyền tải dữ liệu có sự khác biệt rất lớn so với mạng 2G và 3G Do vậy tối ưu hóa mạng sẽ trở thành vấn đề then chốt đối với hầu hết các nhà khai thác mạng hiện nay Tuy nhiên, không phải giải pháp tối ưu nào cũng đáp ứng được vì cần phải đảm bảo yếu

tố tương thích với các hệ thống sẵn có, trong khi vẫn đáp ứng được kỳ vọng cũng như chiến lược mở rộng của nhà mạng Mạng tự tối ưu SON (Self Organizing Networks) được đánh giá

là một lựa chọn tối ưu giúp các nhà khai thác có kế hoạch triển khai LTE giải quyết vấn đề này

Với mục đích đưa ra giải pháp tối ưu hóa mạng 4G phù hợp và hiệu quả nhất, tôi xin chọn

đề tài nghiên cứu “SON - GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE” Khái niệm mạng tự tổ chức (SON) chỉ bắt đầu được thực hiện sau khi chuyển từ 3G lên

4G Điều này là do lưu lượng dữ liệu tăng trưởng mạnh nên đòi hỏi có sự thay đổi trong cách qui hoạch vùng phủ và dung lượng mạng Số lượng lớn dữ liệu bị nghẽn trong mạng lưới trong dẫn đến giảm tỷ lệ doanh thu Điều này yêu cầu một sự suy nghĩ lại về cách quản lý mạng để giảm chi tiêu vốn (CAPEX) và chi phí hoạt động (OPEX Ngoài ra, mô hình lưu lượng truy cập dữ liệu rất khác với mô hình lưu lượng thoại và nó đòi hỏi một cách tiếp cận khác nhau đối với quy hoạch mạng

Mạng tự tổ chức(SON) được giới thiệu như là 1 phần của 3GPP Long Term

Evolution (LTE), là chìa khóa giúp cải thiện quá trình vận hành và bảo dưỡng(O&M) Bằng cách sử dụng SON chúng ta có thể loại bỏ một số can thiệp của con người vào quá trình vận hành và bảo dưỡng mạng(O&M) Giúp giảm chi phí lắp đặt và quản lý bằng cách đơn giản hóa các chức năng hoạt động thông qua cơ chế tự động như tự cấu hình và tự tối ưu

SON là một khái niệm tự động các quy trình cho phép giám sát liên tục dịch vụ và hiệu suất mạng và phân tích dữ liệu thu thập từ các bộ phận khác nhau của mạng cung cấp phản hồi hữu ích có thể được sử dụng cho ra quyết định SON giúp triển khai nhanh hơn và hướng đến việc cấu hình và tối ưu hóa mạng tự động, để tương tác của con người có thể được giảm xuống và năng lực của mạng có thể được tăng lên Các chức năng chính của SON bao gồm:

tự cấu hình(self-configuration), tự tối ưu hóa(self-optimization) và tự sửa lỗi(self-healing)

Trên thế giới, rất nhiều hãng viễn thông đã bắt đầu cung cấp giải pháp SON, năm 2016 Cellwize (Nhà cung cấp giả pháp SON số 1 thế giới đến từ Israel) đã triển khai SON cho Tập đoàn Telefonica(Tập đoàn viễn thông Tây Ban Nha) tại 7 quốc gia Nam Mỹ(với hơn 70 triệu thuê bao) Theo Cellwize

Tại Việt Nam, giải pháp SON mới bắt đầu được thử nghiệm Hiện tại VNPT-Net đang phối hợp với NSN(Nokia System Network) triển khai giải pháp SON Eden-Net thử nghiệm tại Hà Nội từ năm 2017

Dự kiến luận văn sẽ được cấu trúc với các chương như sau:

CHƯƠNG 1 LTE VÀ GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA : Chương này giới thiệu về các

khía cạnh chính của LTE, từ các tiêu chuẩn, thiết kế và kiến trúc LTE, từ đó đặt ra yêu cầu về giải pháp tự tối ưu cho mạng LTE

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP MẠNG TỰ TỔ CHỨC – SON : Chương này giới thiệu

lý thuyết về giải pháp SON, các thành phần, cấu trúc và các mô hình triển khai SON trong thực tế

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG SON TRÊN MẠNG VNPT-NET : Chương này giới

thiệu cụ thể về giải pháp SON của nhà mạng Nokia(SON Eden-Net), cách thức vận hành và triển khai thử nghiệm tại VNPT-NET

2 Mục đích nghiên cứu:

Luận văn nghiên cứu về tối ưu hóa khi triển khai mạng LTE, giải pháp tự tối ưu hóa SON(Self Organizing Networks) Ứng dụng giải pháp SON trên thực tế khi triển khi thử ngiệm Đánh giá hiệu quả của giải pháp SON sau khi triển khai

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Luận văn tập trung vào nghiên cứu giải pháp tối ưu hóa SON cho mạng di động mà chủ yếu là 4G Nghiên cứu này tập trung vào các vấn đề về lý thuyết và giải pháp công nghệ SON Trên cơ sở đó ứng dụng giải pháp SON Nokia EdenNet áp dụng trên thực tế mạng 4G Hà Nội(VNPT-Net)

4 Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp phân tích, tổng hợp, thu thập, nghiên cứu các tài liệu sẵn có về hệ thống tự tối ưu SON

Thực nghiệm giải pháp SON tại địa bàn Hà Nội để thấy rõ hiệu quả so với các phương pháp tối ưu khác

Chương 1 LTE-A VÀ GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA

1.1 Tổng quan về LTE-A

LTE-A (viết tắt của cụm từ Long Term Evolution-Advance, là sự tiến hóa trong tương lai của công nghệ LTE – đây được coi như là công nghệ di động thứ 4 Tương tự như 4G, LTE là một tiêu chuẩn truyền thông không dây tốc độ cao của điện thoại di động và các thiết

bị đầu cuối dữ liệu LTE không phải là mạng 4G, đây là công nghệ tiệm cận với công nghệ 4G và có tốc độ thấp hơn rất nhiều so với mạng 4G LTE-A đem đến một tốc độ tải dữ liệu cực nhanh, đối với tốc độ tải xuống tối đa là 3Gb/s và tốc độ tải lên tối đa là 1,5Gb/s Trong khi đó đối với LTE lần lượt là 299.6 Mbit/s và 75.4 Mbit/s Không những vậy, với các giao thức truyền dẫn mới và nguyên tắc phối hợp đa ăng ten giúp việc chuyển giao giữa các cell

dễ dàng và suôn sẻ hơn, góp phần làm năng lực hệ thống mạng cao hơn, kết nối ổn định và

dữ liệu rẻ hơn Sử dụng hoàn toàn trên nền IP, cung cấp các dịch vụ như điện thoại IP, truy cập internet băng rộng, các dịch vụ game và dòng HDTV đa phương tiện…

1.1.1 Các đặc tính cơ bản của LTE-A

Ưu điểm của hệ thống 4G/LTE-A : All IP – hỗ trợ dịch vụ hoàn toàn trong miền PS,

hỗ trợ throughput cao (tốc độ cao, dung lượng lớn), giảm độ trễ (Control Plan và User Plan),

hỗ trợ Inter-working với mạng truy nhập 3GPP và các mạng truy nhập vô tuyến khác, giảm giá thành sử dụng trên Mbyte

Độ rộng băng thông linh hoạt :1,4 MHz; 3 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15 MHz;

20MHz Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không

Năng lực phục vụ và tính di động cao : Năng lực phục vụ user :Ít nhất 200

users/cell (5MHz), tối đa lên tới 400 users/cell Tính di động cao: Hoạt động tối ưu trong

phạm vị 0-15 km/hr, vẫn đảm bảo hiệu suất 15-120 km/hr Đáp ứng lên tới 120-350 km/hr

Chỉ có hai nút trong mặt phẳng người dùng kiến trúc SAE: trạm gốc LTE (eNodeB)

và Cổng SAE (S-GW) Các trạm gốc LTE được kết nối với Mạng lõi (CN) bằng cách sử dụng mạng lõi - giao diện RAN, S1 Kiến trúc phẳng này làm giảm số lượng các nút liên quan trong các kết nối

1.1.3 Các phần tử trong mạng 4G/LTE-A

Mạng 4G/LTE-A gồm các thành phần chính : UE, ENodeB, MME, S-GW, P-GW

 UE : Smartphone hỗ trợ công nghệ 4G/LTE-A, có băng tần linh hoạt Hỗ trợ truy nhập

song công FDD & TDD, hỗ trợ công nghệ đa antenna (MIMO) Điều khiển công suất

đường lên (UL) và hỗ trợ xử lý truyền lại gói tin (HARQ/ARQ)

 ENodeB : evolved NodeB (NodeB phát triển) : Thay thế NodeB/RNC cũ từ 3G, giúp

quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM), truyền dẫn dữ liệu User Plan tới S-GW, truyền

dẫn dữ liệu Control Plan tới MME (NAS&AS) Đảm bảo QoS qua giao diện vô tuyến

 S-GW: Serving Gateway(Gateway phục vụ) : Định tuyến và chuyển tiếp dữ liệu

User Plan Điều khiển chuyển giao Inter-eNodeB, điều khiển nghẽn, Core IP QoS, Call

trace

 MME: Mobility Management Entity (Thực thể quản lý di động) : Xử lý bản tin

báo hiệu (NAS), điều khiển các kênh mang, nhận thực với HSS Giúp lựa chọn S-GW

cho UE, thực hiện tracking và Paging UE (Idle mode)

 P-GW: Packet Data Network Gateway (Gateway mạng dữ liệu gói) : Kết nối và

đảm bảo kết nối liên tục với mạng gói bên ngoài (3GPP hoặc Non 3GPP), thực hiện lọc gói tin, DHCP server & client Chuyển tiếp các thủ tục police & charging từ PCRF

đến PCEF và kết hợp kênh mang UL & DL

 Các phần tử khác trong EPC : HSS (Home Subscriber Server): hỗ trợ nhận thực,

PCRF (Policy and Charging Rules Function): tính cước và các chính sách, P-LIG: Packet Lawful Intercept Gateway

1.1.4 Các giao diện trong mạng 4G/LTE-A

Các giao diện của 4G/LTE-A bao gồm :

1) LTE-Uu Interface và X2 Interface

 LTE-Uu Interface: Giao diện vô tuyến của LTE-A giữa UE và eNodeB Điều chế

OFDMA cho đường xuống(DL) và SC-FDMA cho đường lên(UL), phương thức truy

nhập FDD hoặc TDD, băng thông: 1.4 MHz – 20 MHz

 X2 Interface: Giao diện giữa các eNodeB, giúp chuyển giao Inter-eNodeB Chia sẻ tài nguyên vô tuyến giữa các eNodeB lân cận, giao diện logic - có thể kết nối thông qua mạng CN

2) S1-MME Interface và S1-U Interface

 S1-MME Interface: Giao diện Control Plan giữa eNodeB và MME, eNodeB và MME

sẽ trao đổi các bản tin báo hiệu NAS (tầng không truy nhập) như nhận thực, cập nhật

TA (vùng đeo bám) Mỗi eNodeB có thể kết nối tối đa đến 16 MME

 S1-U Interface: Giao diện User Plan giữa eNodeB và S-GW, giao diện dữ liệu người dùng trong suốt

3) S10 Interface và S6a Interface

 S10 Interface: Giao diện giữa các MMEs Phục vụ chuyển giao và cập nhật TA giữa các MMEs

 S6a Interface: Giao diện giữa MME và HSS Trao đổi các bản tin nhận thực và thông tin thuê bao

1.2 Giải pháp tối ưu hóa cho mạng 4G/LTE-A

1.2.1 Triển khai LTE-A và giải pháp tối ưu

Thách thức lớn nhất mà các nhà khai thác mạng phải đối mặt ngày hôm nay là bắt kịp với nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về tốc độ dữ liệu băng rộng không dây tăng lên Những thách thức này đã trở nên tồi tệ hơn do sự tăng trưởng chính của điện thoại thông minh và nhu cầu kết nối đám mây lớn hơn của máy tính xách tay, máy tính bảng và các thiết

bị di động khác

Như đã nêu trong Dự báo lưu lượng dữ liệu di động, các nhà khai thác di động đang phản ứng với sự phát triển không ngừng trong các thiết bị và dữ liệu bằng cách đầu tư mạnh vào xây dựng mạng LTE-A Lưu lượng dữ liệu di động thế giới có sự chuyển dịch mạnh sang LTE, dự kiến đến năm 2021 có thể lên đến 4,3 tỉ thuê bao LTE

Để giải quyết các thách thức về hiệu suất mạng hiện tại và chi phí hoạt động, các nhà khai thác di động đang áp dụng các giải pháp mạng tự tổ chức (SON) Trong khi các nhà khai thác di động tìm cách đáp ứng nhu cầu dữ liệu di động ngày càng tăng, họ đang tăng trưởng, phát triển và tăng tính phức tạp của mạng, do đó, các nhà khai thác này cần phải dựa vào SON

để giảm chi phí hoạt động và cải thiện trải nghiệm của khách hàng

1.2.2 Giải pháp tối ưu hóa mạng SON

Khái niệm về mạng tự tổ chức (SON) đã được chọn chỉ sau khi chuyển đổi từ 3G sang 4G bắt đầu Điều này là do sự gia tăng theo cấp số nhân trong lưu lượng dữ liệu đòi hỏi một

sự thay đổi trong cách bảo hiểm và dung lượng mạng được lên kế hoạch Số lượng lớn lưu lượng dữ liệu bị tắc nghẽn mạng trong khi không dẫn đến tăng tỷ lệ thuận lợi trong doanh thu

Điều này đòi hỏi phải suy nghĩ lại về cách mạng được quản lý để giảm OPEX có thể đạt được Ngoài ra, mẫu lưu lượng dữ liệu rất khác so với mẫu lưu lượng thoại và yêu cầu phương pháp tiếp cận khác đối với lập kế hoạch mạng

SON là một lớp phần mềm thông minh mới giúp làm tăng dung lượng mạng, nâng cao chất lượng dịch vụ (QoS), và giảm chi phí hoạt động (OPEX) Các giải pháp SON cho phép các nhà khai thác tự động hóa họ cấu hình, tối ưu hóa và bảo trì các mạng hiện đại có quy mô lớn SON hoạt động trên nhiều công nghệ (2G, 3G và 4G) và hỗ trợ nhiều nhà cung cấp SON

tự động đóng vòng lặp trên nhiều hoạt động trước đó yêu cầu sự tương tác đáng kể của con người Các lĩnh vực này bao gồm lập kế hoạch, quản lý hiệu suất, quản lý cảnh báo, quản lý hàng tồn kho, định vị địa lý hoặc tối ưu hóa, kiểm tra & đo lường và thiết bị RAN Liên minh NGMN và 3GPP đã xác định các trường hợp sử dụng SON cơ bản và phân loại các trường hợp sử dụng thành:

để tập trung vào việc cung cấp một trải nghiệm người dùng tuyệt vời như việc quản lý công nghệ đa; mạng đa nhà cung cấp được đơn giản hóa và sắp xếp hợp lý

1.3 Lợi ích của nhà mạng khi dùng SON

Thách thức mà các nhà khai thác di động phải đối mặt là đảm bảo rằng các dịch vụ di động có chất lượng cao trong khi giảm chi phí vốn (CAPEX) và chi phí hoạt động (OPEX) của mạng truy nhập vô tuyến(RAN) Bằng cách sử dụng SON chúng ta có thể loại bỏ một số can thiệp của con người từ hoạt động mạng và bảo trì Bằng cách tận dụng trải nghiệm rộng

và công nghệ tiên tiến trên UTRAN, giúp hỗ trợ các chức năng SON hiệu quả về chi phí cung cấp các lợi ích sau đây :

 Giảm CAPEX và OPEX

Theo phân tích gần đây, khoảng 17% CAPEX của nhà khai thác mạng không dây được chi cho các dịch vụ kỹ thuật và lắp đặt Các chức năng tự cấu hình của SON được dự kiến sẽ

loại bỏ nhiều hoạt động tại chỗ cho các cài đặt cơ bản và cập nhật tiếp theo các thiết bị mạng,

và do đó giảm CAPEX

Nó cũng được biết rằng khoảng 24% doanh thu của một nhà khai thác mạng không dây điển hình đi tới mạng OPEX, là chi phí vận hành và bảo trì mạng, đào tạo và hỗ trợ, điện, truyền tải và cho thuê trạm Các chức năng tự tối ưu hóa của SON sẽ giảm khối lượng công việc cho khảo sát trang web và phân tích hiệu suất mạng, và do đó giảm OPEX Hơn nữa, chức năng tiết kiệm năng lượng của SON giảm chi phí điện năng tiêu thụ bởi thiết bị

 Trải nghiệm người dùng được cải thiện

Các kiến trúc tự tối ưu hóa và tự chữa bệnh cải thiện chất lượng nhận thức của người dùng bằng cách giảm thiểu sự suy giảm chất lượng do lỗi không chính xác của lỗi lập kế hoạch hoặc thiết bị càng sớm càng tốt và tối ưu hóa các tham số mạng trong điều kiện nhiễu

và quá tải

1.4 Kết luận chương

Với sự phát triển của mạng LTE-A mà đặc thù là lưu lượng dữ liệu tăng mạnh, việc tối

ưu vùng phủ và dung lượng mạng trở nên phức tạp Do đó giải pháp SON là yêu cầu bắt buộc

để tối ưu mạng và nâng cao trải nghiệm người dùng Luận văn giúp hiểu sâu hơn về giải pháp

tự tối ưu hóa SON trong việc tối ưu mạng LTE-A, cụ thể hơn là những kết của đạt được khi triển khai thử nghiệm Từ đó có đánh giá hiệu quả của giải pháp so với các phương pháp tối

ưu khác

Chương 2 GIẢI PHÁP MẠNG TỰ TỔ CHỨC – SON

2.1 Cấu hình và các thành phần của SON

Như mọi mạng di động, hệ thống LTE cũng cần phải được quản lý và xu hướng là đơn giản hóa các chức năng quản lý Tuy nhiên, sự phức tạp của hệ thống LTE (số lượng và cấu trúc của các tham số mạng) không chỉ mang lại lợi ích về hiệu suất mà còn mang lại những yêu cầu mới về Hoạt động và Bảo trì (OAM) của mạng Những yêu cầu này được tăng thêm bởi sự tiến hóa song song và sử dụng nhiều cơ sở hạ tầng, ví dụ: 2G, 3G, WiMAX, vv SON được xem là một trong những khu vực hứa hẹn cho một nhà điều hành để tiết kiệm chi phí hoạt động và do đó hiện đang được bao gồm trong tiêu chuẩn 3GPP theo hình thức hướng dẫn Ngoài ra, SON cho LTE là một chủ đề nóng trong nghiên cứu hiện tại, được thúc đẩy

bởi những lợi ích nó có thể cung cấp và bởi thực tế là trong LTE, chức năng quản lý tài nguyên

vô tuyến được đặt ở cấp trạm gốc

Chức năng SON có thể được chia thành ba thành phần như sau: tự cấu hình(selfconfiguration), tự tối ưu hóa(self-optimization) và tự phục hồi(self-healing) Quá trình vận hành được hình dung được áp dụng trong các mạng SON được trình bày trong Hình 2.1 Các thành phần khác nhau sẽ được giải thích trong các phần sau

2.1.1 Tự cấu hình

Quá trình tự cấu hình được định nghĩa là quá trình mà các nút mới được triển khai được cấu hình bằng các quy trình cài đặt tự động để có được cấu hình cơ bản cần thiết cho hoạt động của hệ thống Đây là cấu hình động cắm và chạy(plug-and-play) của các eNB mới được triển khai Bản thân eNB sẽ tự cấu hình nhận dạng Physical Cell Identity (PCI), Cell global ID (CGID), tần số truyền dẫn và công suất, dẫn đến việc lên kế hoạch và triển khai trạm nhanh hơn

2.1.1.2 Tự khai báo quan hệ cell

ANR làm tăng số lượng các chuyển giao thành công và giảm thiểu số lượng các cuộc gọi bị rớt bằng cách duy trì danh sách neighbors chính xác và cập nhật Giúp giảm thiểu công việc cần thiết khi cấu hình các eNB mới triển khai và tối ưu hóa cấu hình trong khi hoạt động Trước khi thực hiện chuyển giao, eNB nguồn yêu cầu thông tin lân cận: PCI và CGID của eNB đích ANR bằng cách duy trì danh sách hàng xóm được cập nhật sẽ tiến hành quá trình chuyển giao 2

ANR bao gồm ba chức năng: chức năng quản lý bảng quan hệ neighbour (NRT), chức năng xóa bỏ neighbour và chức năng phát hiện neighbour Chức năng phát hiện neighbour lấy

báo cáo đo lường từ Bộ điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) giúp tìm thấy neighbour mới Chức năng xóa bỏ neighbour giúp xóa bỏ các cặp neighbour(NRs) không còn cần thiết

2.1.2 Tự tối ưu

Quá trình tự tối ưu hóa : được định nghĩa là quá trình khi các phép đo UE & eNB và

các phép đo hiệu suất được sử dụng để tự động điều chỉnh mạng

Một số ví dụ:

a) Tối ưu vùng phủ và dung lượng

b) Tiết kiệm năng lượng

c) Giảm nhiễu

d) Khả năng tối ưu hóa tính di động(MRO)

e) Tối ưu hóa cân bằng tải di động(MLB)

f) Tối ưu hóa RACH

2.1.2.1 Tối ưu vùng phủ và dung lượng

Một nhiệm vụ hoạt động điển hình là tối ưu hóa mạng theo vùng phủ và dung lượng Điều này được thực hiện thông qua các phép đo trong mạng và sử dụng các mô hình lý thuyết truyền sóng trong các công cụ lập kế hoạch Phương pháp này yêu cầu thu thập dữ liệu rộng rãi và đo kiểm mạng lưới thường xuyên bao gồm số liệu thống kê và số liệu đo đạc Tỷ lệ rớt cuộc gọi(Call drop rates) đưa ra một dấu hiệu đầu tiên cho các khu vực không đủ phủ sóng, các bộ đếm lưu lượng xác định các vấn đề về dung lượng Thuật toán sẽ cung cấp vùng phủ tối ưu và dung lượng tối ưu

2.1.2.2 Tiết kiệm năng lượng

Kết quả mong đợi là tiết kiệm chi phí hoạt động thông qua tiết kiệm năng lượng Trong trường hợp sử dụng này, kỹ thuật được sử dụng là tắt nguồn các cell trong thời gian lưu lượng thấp để tiết kiệm năng lượng Ví dụ, đối với một cell cung cấp dung lượng bổ sung trong triển khai nghĩa là các cell giúp tăng dung lượng có thể được phân biệt với các cell cung cấp vùng phủ cơ bản có thể được tắt khi dung lượng của nó không còn cần thiết và được kích hoạt lại khi cần Cửa sổ thời gian sẽ được tính toán và điều chỉnh theo dữ liệu lưu lượng do mạng cung cấp

2.1.2.4 Tối ưu hóa tính linh hoạt của thiết bị di động (MRO)

Chức năng này điều chỉnh các thông số khi xảy ra lỗi chuyển giao (HO) và cố gắng giảm thiểu nguy cơ mất kết nối radio do tính di động Mục tiêu của nó là giảm số lượng các

Handover được kích hoạt qua lại, tức là Ping-Pong HO và các cuộc gọi bị giảm hoặc lỗi liên kết vô tuyến Hình dưới đây cho thấy sự xuất hiện của Ping-Pong HO

Trong trường hợp sử dụng này, ba kịch bản được xác định:

1) Phát hiện và giảm thiểu sự xuất hiện của HO quá trễ

2) Phát hiện và giảm thiểu sự xuất hiện của HO quá sớm

3) Phát hiện và giảm thiểu sự xuất hiện của HO đến một Cell sai

MRO sử dụng tính năng này để thiết lập giá trị của ngưỡng HO, bộ đếm thời gian và giá trị trễ theo cách tối ưu, để tài nguyên mạng không bị lãng phí khi sử dụng HO bổ sung hoặc HO mà không thành công

2.1.2.5 Tối ưu hóa cân bằng tải di động (MLB)

MLB là một chức năng mà các cell bị nghẽn có thể chuyển tải của chúng đến các cell lân cận có nguồn tài nguyên dự phòng Các tham số Cell reselection/handover được tối ưu hóa để tải được phân phối đồng đều với số lượng handovers tối thiểu và chuyển hướng cần thiết để đạt được cân bằng tải Một eNB giám sát tải trong cell được điều khiển và trao đổi thông tin liên quan trên X2 hoặc S1 với các cell lân cận

Thuật toán xác định nhu cầu phân phối tải trọng của cell đối với các cell liền kề hoặc đồng vị trí, bao gồm các cell từ các RAT khác, ví dụ: bằng cách so sánh tải giữa các cell, loại dịch vụ đang diễn ra, cấu hình cell, vv Nếu cần, thuật toán thay đổi thông số HO một cách thích hợp Để thực hiện chức năng báo cáo tải giữa các eNB qua S1 / X2 là bắt buộc

Mục đích của cân bằng tải trong SON là cân bằng tải của cell để tăng dung lượng của

hệ thống

2.1.2.6 Tối ưu hóa RACH

Chức năng này tối ưu hóa các tham số RACH dựa trên tải, như:

a RACH tham số backoff,

b PRACH tham số điều khiển công suất truyền,

c Tài nguyên vô tuyến Uplink dành riêng cho RACH, v.v

Tải phụ thuộc vào số lượng các yếu tố như: tỷ lệ cuộc gọi đến, tốc độ HO, mô hình lưu lượng và số dân trong vùng phủ sóng của, nhiễu inter-cell từ Kênh chia sẻ vật lý (PUSCH), tải PUSCH

Việc tối ưu hóa RACH là quan trọng bởi vì khi RACH được nạp rất cao, khả năng va chạm trên RACH tăng lên Điều này gây ra nhiều lần truyền lại trước khi truy cập ngẫu nhiên thành công và dẫn đến trễ truy cập lớn hơn Thứ hai, vì các tài nguyên vô tuyến đường lên

được dành riêng cho RACH, nên tránh các cấu hình dẫn đến các tài nguyên RACH chưa được

sử dụng Để thực hiện tối ưu hóa RACH, SON sử dụng quy trình để báo cáo từ UE đến eNB,

số lần thử truyền RACH cần thiết cho thủ tục truy cập ngẫu nhiên thành công nhất Điều này giúp thuật toán SON thiết lập các tham số RACH tương ứng cho việc truyền RACH trong tương lai

Mục đích của tối ưu hóa SON RACH là:

1) Mang lại hiệu quả công suất hệ thống tích cực

2) Giảm độ trễ truy cập cho tất cả các UE trong hệ thống

3) Giảm thiểu nhiễu UL do RACH

4) Giảm thiểu sự can thiệp giữa các nỗ lực RACH

2.1.3 Tự phục hồi

Mục đích của chức năng Tự phục hồi của SON là giải quyết hoặc giảm thiểu các lỗi

có thể được giải quyết tự động bằng cách kích hoạt các hành động khôi phục thích hợp Trong

hệ thống quản lý lỗi, cho mỗi lỗi được phát hiện, báo động thích hợp được tạo bởi thực thể mạng bị lỗi, bất kể đó là lỗi Tự động phát hiện và tự động sửa (ADAC) hoặc lỗi Tự động phát hiện và Tự động sửa (ADMC) Các cảnh báo này có thể hoạt động như một kích hoạt cho chức năng Tự phục hồi Ví dụ: Phát hiện mất cell / Khôi phục vùng phủ khi mất cell

Hình trên cho thấy quá trình phát hiện mất cell / Quá trình khôi phục vùng phủ khi cell mất, những nơi mất dịch vụ khi cell mất, tất cả các UE không thể thiết lập hoặc duy trì tất cả các bộ phát vô tuyến (RB) thông qua cell cụ thể đó Sau đó, thông qua SON, các cell lân cận điều chỉnh tạm công suất phát của chúng và góc ngẩng ăng-ten để phủ phần lớn nhất có thể của vùng cell bị mất Trong quá trình này, đảm bảo rằng người dùng hiện tại của các cell gần

đó không bị giảm chất lượng dịch vụ

2.2 Kiến trúc SON

Chức năng tự tổ chức có thể được định vị toàn bộ hoặc thậm chí chia nhỏ và nằm trong các nút khác nhau Thuật toán tự tối ưu hóa có thể được đặt trong OAM hoặc eNB hoặc cả hai Theo vị trí của thuật toán tối ưu hóa, SON có thể được chia thành ba phiên bản kiến trúc chính: SON tập trung(C-SON), SON phân tán(D-SON) và SON hỗn hợp(H-SON)

Trong ba phiên bản của SON, các điểm tương đồng và khác biệt trong chức năng tự tối ưu hóa (SOF) đối với việc thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu và quản lý cấu hình được trình bày