Self-Organizing/ Self-Optimizing (SON) Small Cell Technology

Los algoritmos SON están anclados de forma centralizada en el controlador local, el nodo de servicios. El nodo de servicios organiza el proceso SON, controla el funcionamiento de diferentes nodos de radio durante el descubrimiento de vecinos, recopila información de diferentes nodos de radio y crea listas de vecinos optimizadas basadas en la información recibida de los escaneos. Durante el descubrimiento de la topología de la macro red, el nodo de servicios asegura que la red small cell esté en silencio, para asegurar un descubrimiento óptimo de la macro topología. Durante el descubrimiento de la topología de la red small cell, el nodo de servicios asegura que las small cells puedan detectarse entre sí con precisión, coordinando escaneos entre ellas. Las listas de vecinos se crean para optimizar el sistema para un handover fluido, así como para garantizar una movilidad fluida dentro y fuera de la red.

Optimización periódica y mantenimiento automático

Mientras el sistema está en modo operativo, se utiliza una función de optimización de energía para ajustar periódicamente los niveles de potencia de transmisión para lograr una cobertura uniforme en una implementación de small cells. El algoritmo tiene en cuenta varios factores: 

• El nivel de interferencia de las macrorredes medido por los nodos de radio.
• La intensidad relativa de la señal a la que cada nodo de radio mide los nodos de radio vecinos.
• Mediciones periódicas de la calidad de la señal tomadas por los dispositivos del usuario a través de la red y reportadas al nodo de servicios.

El nodo de servicio utiliza mediciones recopiladas a lo largo del tiempo para sintonizar la red. Por ejemplo, se puede reducir el nivel de energía de una celda congestionada para disminuir el número de usuarios en esa celda, mientras se activa las celdas con poca carga. El sistema también se puede configurar para monitorear periódicamente los cambios de topología (celdas externas e internas agregadas o eliminadas) y los cambios en el entorno de RF físico del área de implantación. Por ejemplo, el sistema puede configurarse para ingresar al modo de escaneo durante los fines de semana cuando no se espera tráfico en la red.

Los sistemas celulares se benefician de un espectro exclusivo y dedicado que nadie debería utilizar. Esto permite a los planificadores y diseñadores de sistemas preasignar frecuencias y configuraciones de potencia de RF para optimizar el rendimiento. Aunque no se puede predecir la presencia y demanda de usuarios individuales de teléfonos móviles en un momento dado, la capacidad disponible y el rendimiento del sistema son bien conocidos.

Los sistemas Wi-Fi están diseñados para ser más ad-hoc y adaptarse rápidamente a los cambios. Aunque los sistemas desarrollados y diseñados profesionalmente en oficinas y lugares públicos pueden lograr un alto rendimiento, todavía están a merced de cualquier punto de acceso de smartphone Wi-Fi que pueda aparecer y cualquier otro equipo Wi-Fi no coordinado en las cercanías. Esto hace que sea considerablemente más difícil acomodar y planificar un rendimiento confiable y sostenido en entornos más ocupados.

Las implementaciones de Wi-Fi en grandes empresas tienen sus propias funciones SON que organizan de manera centralizada las asignaciones de ancho de banda/canal utilizadas por cada punto de acceso Wi-Fi. Sin embargo, cada punto de acceso debe “escuchar antes de hablar” (LBT) detectando cualquier otra transmisión en un canal antes de comenzar a usarlo. Esto requiere algo de inteligencia local, generalmente integrada en el propio hardware.

La E-RAN incorporó técnicas similares a los nodos de radio LTE-LAA. Un chip de Wi-Fi dedicado no solo escucha otras transmisiones, sino que decodifica activamente las balizas de Wi-Fi, identificando cuándo y qué otros dispositivos están a punto de transmitir. También utiliza el protocolo LBT para coexistir con las implantaciones de Wi-Fi existentes. Esto funciona bien en la capa física, interactuando con otros equipos Wi-Fi y LTE-LAA que utilizan los mismos protocolos y métodos conocidos actualmente en uso.

Además, un componente de software SON centralizado agrega el uso conocido de cada canal de 5 GHz y calcula un plan de ancho de banda óptimo para el uso de LAA. Cada nodo de radio tiene un canal sin licencia diferente, lo que garantiza un rendimiento óptimo para la red LAA. El algoritmo SON centralizado también elimina la necesidad de una planificación cuidadosa con las redes Wi-Fi existentes. La asignación de canal por nodo de radio se actualiza periódicamente para adaptarse a los cambios en la carga y el uso del tráfico dentro del sistema E-RAN, así como en las redes Wi-Fi.

Las simulaciones indican que se logra una mejora adicional del rendimiento del sistema del 20-30% mediante el uso de SON centralizado en comparación con la operación independiente y autónoma ad-hoc.