МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ ТОПОЛОГИЕЙ И БАЛАНСИРОВКОЙ
ЗАГРУЗКИ УЗЛОВ
РАДИОСЕТИ
Широков В.Л.,
( ЗАО «ЛАНИТ»)
Аннотация
Рассматривается вопросы самооптимизации
(автоматического управления топологией, самоконфигурированием,
балансировкой нагрузки) систем радиодоступа применительно к беспроводным сетям 4-го
поколения (WiMAX/LTE)
[1] с точки зрения распределения нагрузки на кластеры, узлы, каналы, в том
числе и в целях экономии электроэнергии.
1. Введение
Корпоративные, городские
и региональные беспроводные сети мобильного доступа 4-го поколения (4G: WiMAX, HSPA+,
LTE/SAE, LTE-Advanced)
состоят из множества базовых станций (БС, обслуживающих узлов), кластеров
покрытий, связанных между собой опорными каналами передачи данных. Отдельная
БС или кластер могут состоять из нескольких ячеек, или точек доступа. Каждая ячейка
(точка доступа) или радиоканал (как разделяемый ресурс сети), обслуживает
множество абонентов и может быть перегружен в связи со пачкообразным,
взрывным характером трафика. Однако ресурсы могут и простаивать (например, в
ночные часы). Соответственно желательно автоматически, оперативно перераспределять
нагрузку на узлы, каналы, точки доступа, управлять загрузкой радиоканалов сети.
Кроме этого, в большой многоузловой
беспроводной сети основную часть эксплуатационных расходов составляют затраты
на электроэнергию. Поэтому необходимо, не только перераспределять пользовательскую
нагрузку на узлы, каналы сети, но и экономить электроэнергию. В результате
энергопотребление становится основной статьей эксплуатационных расходов. И поскольку
энергосбережение в настоящее время является также одной из приоритетных задач, оно
соответственно является одним из основных критериев оптимизации.
2. Основная
часть
Узлы БС состоят из ячеек, точек доступа, каждая
из которых охватывает определенную территорию, регион, или сектор.
Структура и топология такой сети, с одной
стороны, одномоментно фиксирована. Однако с другой стороны, структурой и
топологией сети можно управлять, изменяя ее автоматически: включать или отключать
точки доступа, переводить отдельные в «спящий» режим, при необходимости
«пробуждать».
Нагрузка на секторы, точки доступа базовых
станций может быть неравномерной. Может возникать перегрузка отдельных
обслуживающих узлов, секторов, каналов радиосети по пропускной способности,
производительности. Поэтому необходимо управлять нагрузкой, решая задачу
динамической балансировки нагрузки на отдельные точки доступа (узлы) и каналы такой
сети. В общем случае обслуживающий узел (или БС) состоит из нескольких ячеек,
или точек доступа, нескольких каналов передачи информации (прямых и обратных). Узлы
и каналы сети могут рассматриваться также на уровне кластеров покрытий. Под
кластером здесь понимается группа соседних точек доступа, на границе или в зоне
действия которых находится переключаемый абонент (абоненты).
Абонентские станции, как правило, видят некоторый
кластер покрытия, состоящий из нескольких соседних точек доступа (узлов), или
секторов базовых станций, поскольку их зоны действия обычно перекрываются с
целью обеспечения надежного сплошного радиопокрытия
территории. Следовательно, можно переключать абонентов с одной точки доступа на
другую БС, перераспределяя нагрузку таким образом, что она будет более
равномерной в пределах рассматриваемого кластера.
Решаемая задача аналогична осуществлению хендовера в WiMAX или роумингу в Wi-Fi
сети, то есть плавной, бесшовной передаче абонента из ячейки в ячейку, из соты в соту, в том числе при его
движении. Отличие задачи перераспределения нагрузки состоит в том, что хендовер/роуминг осуществляется по уровню и качеству
радиосигнала, в то время как балансировка нагрузки выполняется по критерию более
равномерной загрузки обслуживающих узлов и радиоканалов связи в кластере сети.
Кроме этого, при отсутствии нагрузки на ячейки узлов,
отдельные точки доступа могут отключаться с целью экономии электроэнергии. Это особенно
немаловажно, поскольку расходы и соответственно оплата электроэнергии – это одна
из основных статей эксплуатационных затрат для телеком-операторов,
провайдеров радиосети.
3. Выводы
1)
Перераспределение
нагрузки необходимо для сглаживания загрузки узлов, ячеек, каналов, кластеров радиосети,
предотвращения или снижения их перегрузки.
2)
Управление
топологией сети, учитывающей нагрузку на узлы, каналы, кластеры, позволяет
уменьшить, минимизировать расходы электроэнергии.
3)
Балансировка
загрузки позволяет перераспределить нагрузку между узлами, каналами, кластерами,
оптимизирует рабочую производительность сети.