Малые соты. LTE SON.

Михаил Якимов

Функции SON

Self-Planning

HetNet Simulator на ranberry.net

Self-Configuring

    • Автоматическое соединение с сетью Безопасное соединение с ядром сети • • • • • Автоматический ввод в эксплуатацию Регистрация в системе управления сетью Инвентаризация Обновление ПО Инициализация интерфейсов S1 и X2 Тестирование Начальное конфигурирование параметров радиосвязи Автоматическое конфигурирование в процессе дальнейшей работы Deployment Auto-Connectivety Boot Self-Test Auto-Connectivity and Security Setup Auto-Commissioning Setup of OAM link Automatic Inventory update Automatic SW & DB Download Setup link to Controller (if available) SW & DB Activation Dynamic Radio Configuration (DRC) Dynamic Radio Configuration Automatic Licenses Download Setup S1 and X2 Interfaces Self-Test Transition to operational state

Self-Configuring ANR

Функциональная архитектура ANR Процесс поиска соседних сот

Self-Optimizing

 • • • • • Оптимизация параметров работы сот Inter-Cell Interference Coordination (ICIC) – Контроль уровня интерференции вблизи границы сот за счёт координации использования канальных ресурсов между соседними сотами; Mobility Robustness Optimization (MRO) – динамическая коррекция параметров мобильности рабочего и холостого режимов на основе статистической информации об ошибках связи при ассоциации и хендовере с целью избегания таких ошибок; Mobility Load Balancing (MLB) – динамическая коррекция параметров мобильности рабочего режима на основе информации о загрузке канала соседних базовых станций с целью более равномерного распределения трафика активных пользователей между ними; Capacity and Coverage Optimization (CCO) – оптимизация области покрытия и ёмкости сети доступа; и др.

ICIC Small Cell – Macro Cell

FFR – Fractional Frequency Reuse Soft FFR

ICIC Small Cell – Macro Cell

FFR – 3 Optimal Static FFR*

* Saquib, N. ; Hossain, E. ; Dong In Kim, Fractional frequency reuse for interference management in LTE-advanced hetnets, IEEE Wireless Communications, Vol.20 , Iss.2 , April 2013

ICIC Small Cell – Small Cells

 UE Cell A RRC_ConnectionReconfiguration MeasurementReport (PCI, RSRP, RSRQ...) Controller Cell B UE MeasurementReq RRC_ConnectionReconfiguration MeasurementReport (PCI, RSRP, RSRQ...) MeasurementReq MeasurementReport MeasurementReport Resource usage policy evaluation Resource Usage Policy Resource Usage Policy 1 0 β=0,5 L=3 1 1 1 1 β=0,5 L=3 0 1  • • • На соте Сбор отчётов RSRP Деление пользователей на центральных (CC) и граничных (CE) по величине SIR (signal-to interference ratio) Периодическая отправка данных на контроллер • • На контроллере Решение задачи оптимизации • Полоса частот для обслуживания CC UE • общее число L полос для обслуживания CE UE • частотный план на следующий ICIC период; Периодическая рассылка частотного плана сотам

ICIC Small Cell – Small Cells

   Формальная постановка задачи оптимизации: 𝛾 ⟶ max 𝛽,𝐿,𝑺 , в условиях 𝛽 𝑅 𝑐𝑐 𝑚𝑖𝑛 ≥ 𝑅 (𝛾) , 𝐿 𝐿 = 1, … , 𝐿 𝑚𝑎𝑥 0 < 𝛽 ≤ 1 𝑺 = 𝑠 𝑙𝑗 𝐿+1 ×𝐽 𝑠 𝑙𝑗 = 0,1 , 𝑙 = 1, … , 𝐿, 𝑗 = 1, … , 𝐽 𝑠 𝐿+1 𝑗 𝐿 = 1, 𝑗 = 1, … , 𝐽 𝑠 𝑙𝑗 ≥ 1, 𝑗 = 1, … , 𝐽 𝑙=1 NP-полная задача. Допускает декомпозицию.

.

Для нахождения локально оптимального частотного плана используется алгоритм оптимизации на базе метода покоординатного спуска

MRO Выявление сбоев радиосвязи

Слишком поздний хендовер Слишком ранний хендовер

UE

1. Сбой радиосвязи

eNB A

2. Восстановление RRC соединения 3. RLF INDICATION 4. Слишком поздний хэндовер

eNB B UE eNB A

1. Хэндовер UE из A в B 2. Сбой радиосвязи 3. Восстановление RRC соединения 4. RLF INDICATION 5. HANDOVER REPORT Слишком ранний хэндовер

eNB B

< Tstore_UE_cntxt

MRO Выявление сбоев радиосвязи

Хендовер не в ту соту

UE

2. Сбой радиосвязи

eNB A

1. Хэндовер UE Из A в B

eNB B

3. Восстановление RRC соединения 4. RLF INDICATION 5. HANDOVER REPORT 6. Хэндовер не в ту соту

eNB C

< Tstore_UE_cntxt

MRO Выявление неоптимальных хендоверов

«Ping-pong» хендовер «Короткий» хендовер

eNB A

1. Хэндовер UE Из A в B

eNB B

< Tstore_UE_cntxt 2. Хэндовер UE из B в A 3. HANDOVER REPORT Ping-pong хэндовер

eNB A

1. Хэндовер UE Из A в B

eNB B

2. Хэндовер UE Из B в C

eNB C

< Tstore_UE_cntxt 3. HANDOVER REPORT 4. Короткий хэндовер

MRO Оптимизация параметров мобильности

eNodeB Контроллер KPI REPORT Новые параметры хэндовера Подстройка параметров хэндовера

lateNum

KPI REPORT Новые параметры хэндовера Подстройка параметров хэндовера

toWrongCellNum earlyNum pingPongNum shortNum moreCIO lessCIO w

      Условие хендовера: M

t > M s + Hys – CIO st ;

Чем выше CIO

st

,тем раньше будет выполняться хэндовер UE из s в t; Классификация ошибок хендовера; Отправка статистики ошибок контроллеру; • • • • • Коррекция параметров мобильности на контроллере: Увеличить CIO при значительном числе поздних хендоверов; Уменьшить CIO при значительном числе иных ошибок хендовера; Короткий хендовер и «Ping-pong» хендовер не приводят к сбоям, поэтому их статистики берутся с весом W<1; Защита от осцилляций CIO; Возможно использование алгоритмов на базе систем нечёткого логического вывода Отправка скорректированных параметров на eNodeBs.

MLB Что такое нагрузка?

     В спецификациях 3GPP TS 36.413, TS 36.423 определен показатель CapacityValue, равный количеству ресурсов, доступных на соте, выраженному в % от общего количества ресурсов CompositeLoad = (1-CapacityValue)*CellCapacityClassValue CellCapacityClassValue – класс соты (среднее число RB за субкадр) CAC = CapacityValue*CellCapacityClassValue Нагрузка == Средняя фактическая занятость канала передачи

MLB Различные способы расчёта нагрузки

1.

2.

3.

4.

5.

6.

CompositeLoad Относительное количество канальных ресурсов, выделяемых пользователям с CBR-трафиком (CBR-пользователям): с∈С 𝑆 𝑆 𝑐 Virtual Cell Load – VCL(Виртуальная нагрузка). Относительное количество канальных ресурсов, необходимых (CBR-)пользователям для удовлетворения QoS-требований : с∈С 𝑄𝑜𝑆𝑐 𝐸𝑓𝑓𝑐 𝑆 VCL с ограничением нагрузки в виде min с∈С 𝑄𝑜𝑆𝑐 𝐸𝑓𝑓𝑐 𝑆 , 1 Производные показатели. Например, относительное число отказов вызова (Call Blocked Ratio - CBR), обусловленных перегрузкой соты и др.

MLB Проблема неравномерного распределения нагрузки  • • •

Нагрузка зависит от:

числа активных UE объёма трафика UE состояния канала передачи UE

MLB Подходы к выравниванию нагрузки

a) b) c) • • • • • • Хендовер отдельных UE в недогруженную соту (LB HO) Быстрый Реализуется в рамках RRM процедуры LB Контроль мощности (Cell breathing) Очень медленный Реализуется в рамках SON процедуры CCO, оптимизирующей ёмкость сети Контроль сдвига хендовера (Biasing) Медленный Реализуется в рамках SON процедуры MLB

MLB Biasing

  Управление наступлением события A3, инициализирующего хендовер Событие A3: • • • • • •

Meas neigh +O neigh,freq +O neigh,cell -Hyst>Meas serv +O serv,freq + O serv,cell + a3Offset Meas neigh

- значение мощности сигнала от соседней БС, измерянное мобильной станцией.

Meas serv

- значение мощности сигнала от обслуживающей БС, измерянное мобильной станцией.

O neigh,freq

и O

serv,freq

- с помощью этих параметров можно задать приоритет для частот, на которых работает соседняя и обслуживающая БС, соответственно.

O neigh,cell

и O

serv,cell

- с помощью этих параметров можно задать приоритет для соседней и обслуживающей соты, соответственно.

Hyst - гистерезис (значение, которое используется для того, чтобы избежать очень частого переключения состояний - активно или нет данное событие).

a3Offset - значение, на которое сигнал от соседней БС должен больше, чем сигнал от обслуживающей БС для наступления события (== -CIO

st

).

MLB Иллюстрация события A3

MLB

eNb A M B - M A = -Hys + CIO B,A Hys M B - M A = 0 -CIO B,A -CIO A,B M B - M A = Hys – CIO A,B Hys



eNb B

     Если нагрузка соседней соты больше, то увеличить сдвиг, что приведёт к более неохотному хендоверу в соседнюю соту; Если нагрузка соседней соты меньше, то уменьшить сдвиг, что приведёт к более охотному хендоверу в соседнюю соту; Если допустимо, то сдвиг на соседней соте поменять соответствующим образом Если нагрузки почти одинаковые, то не менять сдвиг Сдвиг может меняться лишь в узком коридоре (коридор задаёт MRO) Шаг увеличения/уменьшения сдвига может выбираться адаптивно

Self-Healing

 

Обеспечение работы сети на период сбоев

• •

Cell Outage Detection (COD) - Обнаружение сбоев оборудования Cell Outage Compensation (COC) – автоматическая компенсация сбоев оборудования Автоматическое обновление ПО



и т.д.

COD/COC

   Cell Outage – полная потеря радиосвязи в зоне работы соты • • • Причины Аппаратные и/или программные сбои (ошибки конфигурации и т.д.) Проблемы проводных линий связи (сбой проводного подключения) Сбои из-за прочих воздействий (например, нет питания или произошло физическое повреждение соты) • • Задачи Детектирование сбоев и классификация сбоев с применением вероятностных методов Оптимальная компенсация сбоев путём согласованного изменения мощности соседних сот (мощность сигнальных каналов, опорных сигналов и т.д.) на время сбоя

СПАСИБО