自己組織化ネットワーク

自己組織化ネットワーク( SON ) は、モバイル 無線アクセス ネットワークの計画、構成、管理、最適化、修復をよりシンプルかつ迅速に行うために設計された自動化テクノロジです。SONの機能と動作は、 3GPP (3rd Generation Partnership Project) やNGMN (Next Generation Mobile Networks)などの組織によって作成された、一般に受け入れられているモバイル業界の推奨事項で定義および指定されています。

SONは、3GPPリリース8およびそれに続く仕様の中で、36.902を含む一連の標準規格^[1] 、およびNGMNの使用例を概説した公開ホワイトペーパーに体系化されています。^[2] SON機能を利用する最初の技術はLong Term Evolution （LTE）ですが、この技術はUniversal Mobile Telecommunications System （UMTS）などの古い無線アクセス技術にも後付けされています。LTE仕様は、3GPP LTEリリース8の主力機能である自動近隣関係（ANR）検出などのSON機能を本質的にサポートしています。^[3]

新しく追加されたベース ステーションは、「プラグ アンド プレイ」パラダイムに従って自己構成する必要がありますが、すべての運用中のベース ステーションは、観測されたネットワーク パフォーマンスと無線状態に応じて、パラメータとアルゴリズムの動作を定期的に自己最適化します。さらに、より永続的な解決策を待つ間、検出された機器の停止を一時的に補うために自己修復メカニズムをトリガーできます。

自己組織化ネットワークは、一般的に 3 つの主要なアーキテクチャ タイプに分類されます。

このタイプの SON (D-SON) では、機能はネットワークのエッジにあるネットワーク要素 (通常はENodeB要素) に分散されます。これは、ある程度の機能のローカライズを意味し、通常は無線セルを製造するネットワーク機器ベンダーによって提供されます。

集中型 SON (C-SON) では、通常、機能はより高次のネットワーク ノードまたはネットワークOSSの近くに集中しており、より広範囲のエッジ要素の概要と、広い地理的領域にわたる負荷などの調整が可能です。異なる機器ベンダーによって提供されるセルと相互運用する必要があるため、C-SON システムは、通常、サードパーティによって提供されます。

ハイブリッド SON は、集中型 SON と分散型 SON を組み合わせたもので、それぞれの要素をハイブリッド ソリューションに組み合わせています。

自己組織化ネットワーク機能は、一般的に 3 つの主要なサブ機能グループに分けられ、それぞれに広範囲にわたる分解されたユースケースが含まれています。

自己構成は、新しい基地局が自動的に構成され、ネットワークに統合されるという「プラグ アンド プレイ」パラダイムを目指しています。つまり、接続の確立と構成パラメータのダウンロードはどちらもソフトウェアで行われます。自己構成は、通常、機器ベンダーによって各無線セルにソフトウェア配信の一部として提供されます。新しい基地局がネットワークに導入され、電源がオンになると、ネットワークによってすぐに認識され、登録されます。その後、近隣の基地局は、必要なカバレッジと容量を提供し、同時に干渉を回避するために、技術的パラメータ (放射電力、アンテナの傾斜など) を自動的に調整します。

各基地局には、セル サイトのさまざまな側面を制御する数百もの構成パラメータが含まれています。これらのパラメータは、基地局自体の観察とモバイル ステーションまたは端末での測定に基づいて変更でき、ネットワークの動作を変更できます。最初の SON 機能の 1 つは、近隣関係を自動的に確立する (ANR) ものですが、その他の機能は、ハンドオーバーの振動に関してランダム アクセス パラメータまたはモビリティの堅牢性を最適化するものです。非常にわかりやすい使用例は、夜間に基地局の一定の割合を自動的にオフにすることです。その後、近隣の基地局は、信号がエリア全体をカバーし続けるようにパラメータを再設定します。何らかの理由で接続需要が急増した場合、「スリープ」状態の基地局はほぼ瞬時に「起動」します。このメカニズムにより、オペレータは 大幅なエネルギー節約を実現できます。

ネットワーク内の一部のノードが動作不能になった場合、自己修復メカニズムは、たとえば、隣接するセルのパラメータとアルゴリズムを調整して、障害が発生したノードがサポートしていたユーザーを他のノードがサポートできるようにすることで、障害の影響を軽減することを目的としています。従来のネットワークでは、障害が発生した基地局を特定することが困難な場合があり、修復にはかなりの時間とリソースが必要です。SON のこの機能により、そのような障害が発生した基地局をすぐに特定してさらなる対策を講じ、ユーザーに対するサービスの低下をまったくまたはわずかしか防ぐことができます。

これは、システムへの不正なユーザーの侵入や、能動的または受動的な攻撃からシステム自身を守るための、システムの積極的なアプローチです。自己保護の主な目的は、システムのセキュリティを破られないようにし、データの機密性と安全性を確保することです。

自己組織化ネットワーク機能は、無線アクセス ネットワークに新しい 4G システムが導入さるとともに徐々に導入され、潜在的な「初期トラブル」の影響が制限され、徐々に信頼性が高まっています。モバイル無線アクセス ネットワークの自己最適化メカニズムは、金融市場の自動取引アルゴリズムと類似点があると考えられます。SON は、コスト削減とサービスの信頼性向上のために、既存の 3G ネットワークにも後付けされています。

2009年のMobile World Congress貿易会議では、LTEモバイルネットワーク向けのSON機能に関する最初の主要な発表がありました。最初の導入は2009年から2010年にかけて日本と米国で行われました。^[4]

SON の導入により、モバイル オペレータは、ネットワークの展開時間を短縮し、通話の切断を減らし、スループットを向上させ、混雑を軽減し、エネルギーとコストの節約を含むその他の運用効率を達成できるようになりました。

C. Brunner、D. Flore:導入された UMTS ネットワークにおける SON 実現手段としてのパスロスおよび干渉マップの生成。IEEE車両技術会議 (VTC Spring '09) の議事録。スペイン、バルセロナ、2009 年 4 月

• 3GPP
• NGMN
• Nomor Research: ホワイト ペーパー「3GPP Long Term Evolution における自己組織化ネットワーク (SON)」
• 自己組織化ネットワーク（SON）のチュートリアルでは、自己構成、最適化、修復について説明します。