Self Organizing Network

Le Self Organization Networks (S.O.N. ) est une technologie conçue pour permettre l’auto-configuration, l’auto-exploitation et l’auto-optimisation des équipements réseaux. Il permettra un déploiement rapide des BTS(Base Transceiver Station) sans l’intervention de spécialistes.

Dans les réseaux 2G et 3G actuels, de nombreux paramètres de réseau sont configurés manuellement. La planification, la mise en service, la configuration, l’intégration et la gestion de ces paramètres sont efficaces et fiables pour l’exploitation du réseau mais leur coût est très élevé pour les opérateurs. En plus, ces interventions manuelles sont souvent sources d’erreurs et relativement lentes.

C’est pour remédier à ces problèmes que le groupe 3 GPP (3rd Generation Partnership Project) a élaboré dans les normes LTE et LTE-A la technologie SON (Self optimizing/organizing Network). Le but recherché est de permettre une auto-configuration des équipements, améliorant ainsi la flexibilité et les performances du réseau tout en réduisant les coûts et les délais. Nous débuterons par une brève présentation des normes LTE et LTE-A avant d’abord la technologie SON.

Présentation du LTE

Le LTE est un standard de la technologie réseau mobile développé par le groupe 3GPP. Bien que souvent commercialisé comme une technologie 4G, le LTE est une technologie de la génération 3.9. Plusieurs raisons ont poussé le groupe 3GPP à élaborer la norme LTE parmi lesquelles on peut citer [1]:

• La demande croissante de débit et de la qualité de service
• La nécessité d’assurer la continuité de la compétitivité du système 3G
• L’optimisation des systèmes à commutation de paquets
• La réduction de la complexité

Les caractéristiques du LTE

Le LTE est un ensemble d’amélioration des technologies 3G préexistantes. Il offre un débit crête sur la voix montante de 50 Mbits/s, un débit minimum de 100 Mbits/s sur la voix descendante et un temps d’aller-retour de moins de 10 ms sur l’interface radio(RAN). Le LTE a une largeur de bande de 20 Mhz et supporte le duplexage temporel (TDD) et fréquentiel (FDD) ; la taille des cellules est de 5 km avec des performances optimales [2].

Toutes ces performances seront possibles grâce à l’utilisation d’antennes MIMO (Multiple Input Multiple Output) avec les techniques de transmission OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), d’accès multiple OFDMA (OFDM Access) sur la voie descendante et la technique SC-FDMA (Single-Carrier FDMA) sur la voie montante. Le LTE n’est pas une norme 4G car elle n’est pas entièrement conforme aux exigences de l’IMT Advanced 4G définit par l’IUT, mais elle est une première étape vers une norme de 4ème génération : le LTE Advanced.

LTE-A

Comme son nom l’indique, le LTE-A (LTE release 10) est une amélioration de la norme LTE (Release 8) ; c’est une norme de la 4ème génération qui répond aux exigences émises par l’IMT Advanced. Le LTE-A offrira des débits supérieurs à ceux fournis par LTE, ainsi qu'une architecture tout-IP qui ne fera pas de distinctions entre les réseaux mobiles et les réseaux fixes [3].

Les caractéristiques du LTE-A

Le LTE-A utilise une agrégation de porteuses qui permet d’obtenir une largeur de bande d’environ 100 Mhz. Les débits envisagés sont : 1Gbits/s sur la voie descendante et 500 Mbits/s sur la voix montante [4]. Un des avantages important du LTE-A est la capacité à tirer partie des réseaux hétérogènes dans lesquels des nœuds de faible puissance (pico eNB, home NB) sont distribués dans des réseaux de macrocellules. Ce déploiement permet d’optimiser les performances du réseau et est relativement peu couteux [4].

• Pico : c’est une petite station de base couvrant une petite zone, notamment dans des bâtiments (bureaux, centres commerciaux, gares, etc) pour étendre la couverture du réseau d’un opérateur (puissance d’émission comprise entre 23 dBm et 30 dBm).

• Femto (HNB) : c’est une petite station de base cellulaire, généralement conçu pour une utilisation dans une maison ou une petite entreprise. Le femto est relié au réseau cœur de l’opérateur et lui permet d'étendre la couverture des services à l'intérieur, en particulier là où l'accès serait par ailleurs limitée ou indisponible. Contrairement au pico, la mise en place du femto est à la charge du client (puissance d’émission inférieure à 23 dBm).

• Relay : élément de la liste numérotée, il offre une extension de la couverture en amplifiant et transmettant les ondes reçues de l’eNodeB.

Self configuration

La mise en place de nouveaux équipements dans le réseau présente un coût élevé pour les opérateurs. En plus du prix du matériel, il faudra tenir compte des coûts dus à la configuration qui nécessite la présence d’un ou de plusieurs experts sur le terrain. L’auto-configuration a pour but de réduire les montants de l’intervention humaine en introduisant des fonctionnalités ‘‘plug & play’’ dans les eNode B. Elle comprend toutes les tâches nécessaires pour automatiser le déploiement et la mise en service de réseaux ainsi que la configuration des paramètres.

Lors de la première mise sous-tension du eNode B, il devrait [5] :

• détecter la liaison de transport et établir une connexion avec les éléments du réseau cœur  ;
• télécharger et mettre à jour la version du logiciel correspondant ;
• installer les paramètres de configuration initiale, y compris les relations de voisinage ;
• effectuer un auto-test et se mettre en mode opérationnel.

Self optimization

L'auto-optimisation se déroule pendant le mode opérationnel et permet aux opérateurs de bénéficier d’une optimisation dynamique (équilibrage de charges, économie d’énergie,..) [6]. SON automatise les tâches en effectuant des mesures sur les équipements de réseau ; il détecte les problèmes de qualité de service, identifie la cause, et prend automatiquement des mesures correctives sur la base de la statistiques de mesure de performance de l’OMC (Operation and Maintenance Center).

Cette optimisation autonome permet de traiter plus rapidement les problèmes et d’améliorer les performances du réseau. A titre d’exemple, la figure suivante montre l’auto-optimisation mise en place par la société NEC (Nippon Electric Company) [7].

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