RESUMEN

1. Definición

Las redes auto organizadas o SON (Self Organizing Networks), son una

tecnología de automatización, diseñada para hacer que la configuración,

planeación, mantenimiento, optimización y recuperación de las redes de acceso

de radio móvil algo más simple y rápido; De este modo, se debe tener en cuenta

que SON debe su surgimiento a solicitud de los mismos operadores de las redes.

SON se ha desarrollado a partir de algunas iniciativas de empresas, entre la

cuales podemos mencionar las realizadas por la NGMN (Next Generation Mobile

Networks) en 2007 y que permitió generar un documento con una descripción

general de los casos de estudio donde podían aplicarse SON para LTE, en

particular. Así mismo, también se proponen algunos algoritmos aplicables a SON

en el proyecto SOCRATES (Self-Optimisation and self-ConfiguRATion in wirelEss

networkS), el cual es financiado por la Unión Europea, este proyecto, tiene como

objetivo el desarrollo de métodos de auto-organización que mejoren las

operaciones de las redes móviles a través de la integración de la configuración y

optimización.

Todas las iniciativas que se han realizado con respecto a SON, han sido

agrupadas por 3GPP dando como resultado una serie de especificaciones

técnicas, las cuales suministran los elementos para el desarrollo de los algoritmos

correspondientes. La mayoría de estas características se encuentran recogidas

por 3GPP en el Release 8 incluido 36.902 y en el Release 9 36.805.

A manera de resumen, SON consiste en un conjunto de algoritmos que

automatizan funciones relativas a la organización de las redes y aplica tanto para

las radio bases ya instaladas como a los nuevos despliegues. Dependiendo de

cada caso los algoritmos estarán instalados en las radio bases o en los sistemas

de operación y mantenimiento de la red, teniendo así la arquitectura distribuida y

la arquitectura centralizada respectivamente. El fin último de SON es obtener una

red Plug and Play (conectar y encender), donde automáticamente se ajusten los

parámetros correctos en la configuración de una radio base, y la única

intervención humana sea colocar la radio base en su sitio y energizarla.

EL primer gran anunciamiento de SON y sus funcionalidades para LTE se dio en

el Mobile World Congress Trade Conference de 2009, con Alcatel Lucent y Nortel,

los cuales hicieron demostraciones de productos en etapas tempranas de

desarrollo. El primer despliegue fue en Japón y en Estado Unidos durante los años

2009 y 2010.

2.1 Auto-Configuración

Este tipo de redes tiene una configuración dinámica “Plug and Play” en la cual se

despliega un eNB para reducir al máximo las intervenciones humanas. Los eNB

auto configuran los PCI realizando una planeación de los parámetros de

configuración de las redes celular (Frecuencia, Potencia Radiada)

El eNB se establece como nodo operacional en donde se dan dos interfaces

Interfaz S1: Separa E-UTRAN y EPC

Interfaz S2: Se encuentra entre los eNB

Para ejecutar una configuración automática de celdas vecinas se utiliza un ANR

que se despliega en los eNBs. OAM (Administración y Mantenimiento de

Operaciones) tendrá un completo conocimiento de los PCI de cada una de las

celdas comunicándose con los eNB, después este eNB descarga e instala el

contenido de los parámetros radio de pre-configuración y adicional a esto se tiene

los PCI los cuales son incluidos en cada reporte de medida normal y pueden

configurarse como centralizado (OAM total control sobre PCI) o distribuido (PCI se

controla desde el eNB)

2.2 Auto-Optimización

Idea: Es un proceso continuo en el cual se monitorea el rendimiento del sistema y

se toman acciones para asegurar que las redes están operando de la mejor

forma.

2.2.2 Etapa operacional: Las interfaces de RF son energizadas

Es el proceso donde las mediciones del UE y del eNB, así como las de

desempeño de la red se usan para hacer el auto-tunning de la red. El UE debe

tener la capacidad de realizar las mediciones necesarias para ejecutar ambos

procesos. Por su parte la red debe tener la capacidad de ordenar al UE la

realización de las mediciones a través de mensajes de señalización desde RRC.

2.2.3 En la etapa pre‐operaciones se llevan a cabo el SetUp y la configuración

inicial de radio; ambas etapas pertenecen al proceso de auto configuración.

En la etapa operacional se realizan los procesos de Optimización y Adaptación, y

están enmarcados dentro del proceso de self - automatization.

Este es el gráfico del marco conceptual de los procesos de configuración y

optimización. La configuración corresponde al estado pre‐operacional, mientras

que la optimización al estado operacional, es decir ya la red está operando y

el proceso de optimización corresponde a los ajustes continuos para poner la red

a punto, así como detección de incorporar nuevos elementos de red para mejorar

su desempeño.

Algunos de los casos de uso más importantes de SON en auto-optimización son:

Célula física ID (PCI);

Relaciones de vecinas automáticas (ANR);

Coordinación de interferencia Inter celular (ICIC);

Optimización de la robustez de movilidad (MRO);

Movilidad de carga equilibrio optimización (MLB).

Los dos primeros casos de uso, PCI y ANR, pueden ser categorizados como

algoritmos de autoconfiguración puesto que formarán parte de los procedimientos

de configuración inicial, p

Pero también desempeñará un papel importante en el funcionamiento normal y por

lo tanto pueden ser vistos como ser los procedimientos de la auto-optimización.

Configuración de la célula física ID (PCI)

La configuración automática de célula física ID (PCI) para eNBs en LTE fue

estandarizada en 3GPP liberando 8 como parte del "eNB autoconfiguración." PCI

es un identificador definido localmente para eNBs con un rango restringido (hasta

504 valores) y debe utilizarse en toda la red

Relación de vecino automática (ANR)

Una relación de vecino es información que una celda vecina es un vecino a una

eNB. Cada eNB mantiene una tabla de células vecinas detectado que se utilizan

en relación con traspasos.

Coordinación entre células de interferencia (ICIC)

La idea principal detrás de la coordinación entre células de interferencia (ICIC) es

coordinar las transmisiones en diferentes células de tal manera que se reduce la

interferencia entre la célula o el efecto de ello.

Optimización de la robustez de movilidad (MRO)

Optimización de la robustez de movilidad (MRO) abarca la optimización

automática de los parámetros que afectan al modo activo y modo inactivo de

traspasos (HOs) para asegurar la calidad buena para el usuario final y el

rendimiento, teniendo en cuenta posibles interacciones competentes con otras

características de SON como relaciones de vecinas automáticas (ANR) y equilibrio

de carga de movilidad (MLB).

Equilibrio de carga de movilidad (MLB)

El objetivo de equilibrio de carga de movilidad (MLB) es difundir inteligentemente

el tráfico de usuarios a través de los recursos del sistema de radio con el fin de

optimizar la capacidad del sistema manteniendo el rendimiento y la calidad de la

experiencia del usuario final.

2.3 Self-healing

Idea: Se encarga de detectar alguna falla en la red y tomar acciones para

solucionar el problema hasta que pueda proveer un servicio aceptable.

Cuando algunos nodos de la red se vuelven inoperantes, mecanismos self-healing

tienen como objetivo reducir el impacto de la falta, por ejemplo mediante el ajuste

de parámetros y algoritmos en celdas adyacentes para que otros nodos pueden

apoyar a los usuarios que fueron apoyados por el nodo de falla. La funcionalidad

del Self-Healing:

Monitorea las alarmas

Determina si se puede resolver la falla automáticamente, reúne mas

información y hace un análisis profundo de los resultados

Tipos de Fallas:

Fallas de Hardware, Fallas de Software Fallas funcionales, Perdida de

algunos o todos los elementos de la red debido a situaciones de sobrecarga

Fallas de comunicación: entre NEs, entre NEs y sistema de gestión o entre

sistemas de gestión.

3. Arquitectura

Las arquitecturas SON son utilizadas según las necesidades de cada red, existen

tres arquitecturas: Arquitectura Centralizada, Arquitectura Distribuida y

Arquitectura Hibrida.

3.1 Arquitectura centralizada

En la arquitectura centralizada los algoritmos se ejecutan en un nodo central,

comandos solicitudes y ajustes de los parámetros de flujo van desde el nodo

central hacia los elementos de red y viceversa, NO entre elementos de red.

Ventajas

Toman la red como un todo y la optimizan teniendo en cuenta todos los

paramentos de la red.

Robustez y mayor optimización.

Control centralizado

Desventajas

Tiempos de respuesta muy largos debido a la cantidad de información para

analizar.

Potencia de procesamiento grande.

3.2 Arquitectura Distribuida

En esta arquitectura los algoritmos de auto configuración se realizan de forma

local en cada estación base y para el intercambio de mensajes lo hacen

directamente entre sí a través de por ejemplo interfaces S1.

Ventajas

Es más dinámica se puede adaptar más fácil

Tiene tiempos de respuestas más rápidos

Desventajas

Es menos optima que la centralizada ya que no toma la red como un todo

sino individualmente

Es más propensa a las inestabilidades de la red.

3.3 Arquitectura Hibrida

La arquitectura hibrida es un intento de juntar las ventajas de la arquitectura

centralizada y la distribuida, en donde las funciones de mayor relevancia se

realizan en un nodo central pero también otras funciones se realizan de forma

local y se realizan comunicaciones entre las estaciones base.

Ventajas

Capacidad de responder rápidamente, Coordinación centralizada

Desventajas

Pude presentar un aumento considerable de carga en el nodo central a

medida que la red valla creciendo.