SON 기술 소개 4G America 에 기술된 Benefit 내용을 적음  Release 8  Automatic Inventory  Automatic Software Download  Automatic Neighbor Relation  Automatic Physical Cell ID (PCI) assignment  Release 9  Mobility Robustness/Hand Over optimization  RACH optimization  Load Balancing optimization  Inter-Cell Interference Coordination  Release 10  Coverage & Capacity optimization  Enhanced Inter-Cell Interference Coordination  Cell Outage Detection and Compensation  Self-healing functions  Minimization of Drive Testing  Energy Savings  Release 11  multi-layer troubleshooting and optimization  multi-RAT HetNet troubleshooting and optimization SON 전략의 상위 레벨을 요구 사항  Plug & Play Installation  Automatic Neighbor Relation configuration  OSS (Operating Support System) Integration  Handover Optimization  Minimization of Drive Tests  Cell Outage Compensation  Load Balancing  Energy Savings  Interaction home/macro BTS  QoS Optimization QoS 관련 파라미터  Number of successful sessions per QoS Class Identifier (QCI)  Number of dropped sessions per QCI  Cell specific customer satisfaction rate  Min/Avg/Max throughput per QCI  Min/Avg/Max round trip delay per QCI  Packet loss per QCI  Mean number of Radio Resource Control (RRC) connected users  Mean number of RRC connected UEs with data to send per QCI  Percentage of UEs per cell that is not achieving their required GBR and not achieving the required service data unit (SDU) error ratio per QCI  Percentage of UEs for which transfer delay per IP packet was above a particular threshold  Percentage of UEs for which average throughput measured at RLC layer for each non-real time (nRT) QCI was below a particular threshold  Percentage of UEs per QCI for which the SDU error ratio is above a certain level  Number of RRC connected UEs with measurement gaps configured. SON Architecture, Distributed vs Centralized

1. 제 1 장 서론
제 1 절 과제의 개요(개발기술 사업화의 중요성 및 필요성)
기존의 기술 자료 참조
4G America 에 기술된 Benefit 내용을 적음
다양한 이동통신 기술을 갖춘 스마트 기기들간 경계가 붕괴 되며 하이엔드급
스마트 기기가 증가하여 모바일 데이터 사용량이 급증하고 있다. 폭증하는
모바일 트래픽을 처리하기 위해 매크로 기지국의 주파수 효율을 증대 시키고
새로운 주파수 대역을 활용하는 방안으로는 한계가 있어 향후 사업자들은
HetNet (Heterogeneous Network) 전략을 적극 활용할 것으로 예상된다. HetNet
은 아래의 그림과 같이 매크로 셀, 소형 셀, Wi-Fi 등으로 구성된 네트워크로
사용자 수와 트래픽 수요에 따라 소형 셀을 배치해서 셀 용량과 커버지리를 증대
시키는 효과를 가진다. 급증하는 트래픽을 처리하기 위해 매크로 셀을 증설하는
것은 과도한 투자 운영 비용이 발생하기 때문에 통신 사업자 입장에서는 저
비용으로 이동 통신 망의 용량을 증가시키는 HetNet 기술에 대한 투자가 크게
일어날것으로 예상된다.

2. 소형 기지국은 기존의 높은 송신 전력과 커버리지를 갖는 매크로 셀과 달이 낮은
송신 전력과 좁은 커버리지를 갖는 소형 기지국이다. 다음의 표와 같이
일반적으로 안테나당 10W 급 이하의 소출력 기지국 장비를 통칭해서 소형 셀
(Small cell) 이라 부르며 송신 전력, 커버리지, 최대 사용자 수에 따라 피코 셀,
펨토 셀로 구분한다. 소형 셀은 매크로 셀에 비해 구축 비용이 적게 들고 크기가
작아 협소한 지역이나 인구가 밀집된 곳에 설치가 용이하다. 투자 비용 측면에서
초기 설치비가 적게 들고 단기간에 구축이 가능하여 사용자의 데이터 수요
증가에 신속하게 대응하여 구축이 가능하다. 또한 운용 유지 보수 측면에서
별도의 부가 비용이 들지 않고 전력 소비가 작아서 적은 비용으로 운용을 할 수
있는 장점이 있다.
소형 셀은 기존의 집안과 사무실에서 매크로셀을 보완하는 역할로써 추가적인
용량을 제공하고 음영 지역을 해소하는 개념에서 시작 되었다. 그러나 이제는
발전하여 독자적으로 용량을 제공하며 차세대 모바일 네트워크의 핵심 구성
요소로 진화할 것으로 전망된다. 이동 통신 기술이 점차 발전하고 사용자 요구
사항이 증대 됨에 따라 네트워크의 과부하를 방지하고 고품질을 제공하기 위해
사업자들은 HetNet 에 관심이 많아지고 있다. 따라서 소형 셀은 HetNet 의 핵심
구성 요소가 될 것이다.
앞서 서술한 바와 같이 소형 셀이 많이 늘어나면 네트워크 요소가 많아진다.
오늘날의 무선 통신 네트워크에서, 많은 네트워크 요소와 관련 파라미터는
수동으로 설정된다. 이러한 파라미터를 계획, 설정, 통합, 그리고 관리는
효율적이면서 신뢰성이 있는 망 운용을 위해서 필수적이다. 그러나 관련된 운용

3. 비용은 네트워크 요소와 파라미터 증가에 따라 천문학적으로 증가한다. 네트워크
파라미터를 조정하는 것은 전문화된 경험이 필요하며 기존의 수동 작업은 많은
시간이 소요되며 잠재적으로 오류에 민감하다. 추가적으로 이러한 조정 과정은
빠르게 변하는 네트워크 토폴로지와 운용 환경을 반영하지 못하는 문제가 있다.
앞서 기술된 이슈를 해결하기 위해서 LTE 자동 구성 능력을 가진 네트워크를
구성해서 초기 설치 비용과 운용 비용을 절감하려는 시도가 진행되고 있다. 또한
SON 의 자동 최적화 기능은 사용자의 경험지수를 향상 시킴으로써 가입자
이탈을 방지하는 효과를 가진다.
제 2 절 국내외 관련 기술의 현황(수행과정에서 수집한 해외 기술정보 포함)
3GPP 는 LTE 의 SON 기능을 Release 8 에서 시작을 하였다. 이 표준은 무선망을
변화하는 무선 채널에 적응하기 위해서 자동으로 설정하고, 자동으로 최적화하는
네트워크의 지능을 제공한다. 이로 인해서 운용 비용 절감, 네트워크 성능 향상,
그리고 유연성을 얻는다. 이런 노력은 Release 10 에서도 계속 되고 있으며 다른
무선 네트워크 접속 허용, eICIC (enhanced Cell Interference Cancellation),
커버리지 및 용량 최적화, 에너지 절약, 그리고 드리이브 시험의 최소화를 통한
운용 비용 절감 등의 추가 기능을 규격화 하고 있다.
3GPP 의 Release 별 SON 기능을 보면 다음과 같다.
 Release 8
 Automatic Inventory
 Automatic Software Download
 Automatic Neighbor Relation
 Automatic Physical Cell ID (PCI) assignment
 Release 9
 Mobility Robustness/Hand Over optimization
 RACH optimization
 Load Balancing optimization
 Inter-Cell Interference Coordination
 Release 10
 Coverage & Capacity optimization

4.  Enhanced Inter-Cell Interference Coordination
 Cell Outage Detection and Compensation
 Self-healing functions
 Minimization of Drive Testing
 Energy Savings
 Release 11
 multi-layer troubleshooting and optimization
 multi-RAT HetNet troubleshooting and optimization
많은 수의 소형 셀이 설치되는 환경에서 상위 레벨의 이동 통신 서비스 제공자는
두 개의 중요한 이슈를 만난다. 하나는 네트워크 파라미터를 조정하는 과정이
반복적인 것이고, 또 다른 것은 수동으로 하기에는 어렵고 빠른 시간 내에 수행
되어야 한다는 것이다. SON 을 사용한 자동화는 두 개의 큰 그룹으로 나뉜다.
 자동화된 설치 및 유지 보수로 인한 소요되는 시간 및 비용 절감
 무선 채널의 가변성과 음성, 데이터, 멀티미디어 트래픽이 혼재하는
서비스의 복잡성으로 인한 자동화가 필요해짐.
이런 자동화는 무선 네트워크에서는 전혀 새로운 개념은 아니다. 현재 운용되고
있는 무선망도 상당량의 자동화 과정으로 운용되고 있다. 예를 들면 무선 자원
관리, 전력 제어, 속도 제어 등이 있다. 따라서 SON 의 등장은 무선 망의
자연스러운 과정이며, 자동화 과정은 그 깊이를 더 해가는 것으로 이해하면 된다.
2006 년에 통신 사업자들이 모여서 결성한 NGMN (Next Generation Mobile
Networks) 는 새로운 기술에 대한 사업적 요구 사항을 제시하는 것을 목표로
삼고 있다. NGMN 은 기술 표준의 개발에서 고려 해야 할 필드의 사용의 경우를
제시하고 있다. 이런 사용의 경우는 운용 엔지니어의 일 단위 경험의 축적이다.
NGMN 의 첫 번째 문서는 SON 전략의 상위 레벨을 요구 사항을 포함하고 있다.
이 문서는 축적된 사용 경우와 계획, 배치, 최적화, 유지, 보수를 포함하는
네트워크 운용의 다양한 측면을 포함하고 있다. 다음은 NGMN 이 제시한 상위
10 개의 사용 경우이며 이미 3GPP 표준에 반영 되었다.
 Plug & Play Installation

5.  Automatic Neighbor Relation configuration
 OSS (Operating Support System) Integration
 Handover Optimization
 Minimization of Drive Tests
 Cell Outage Compensation
 Load Balancing
 Energy Savings
 Interaction home/macro BTS
 QoS Optimization
NGMN 은 3GPP 에서는 정의되지 않았지만 QoS 관련 파라미터를 최적화 하는데
필요한 다음과 같은 성능 모니터링 계수기를 제안 하였다. 이런 값들은 다음의
3GPP SON 표준에 포함 될 것으로 예상된다.
 Number of successful sessions per QoS Class Identifier (QCI)
 Number of dropped sessions per QCI
 Cell specific customer satisfaction rate
 Min/Avg/Max throughput per QCI
 Min/Avg/Max round trip delay per QCI
 Packet loss per QCI
 Mean number of Radio Resource Control (RRC) connected users
 Mean number of RRC connected UEs with data to send per QCI
 Percentage of UEs per cell that is not achieving their required GBR and
not achieving the required service data unit (SDU) error ratio per QCI
 Percentage of UEs for which transfer delay per IP packet was above a
particular threshold
 Percentage of UEs for which average throughput measured at RLC layer
for each non-real time (nRT) QCI was below a particular threshold
 Percentage of UEs per QCI for which the SDU error ratio is above a certain
level
 Number of RRC connected UEs with measurement gaps configured.

6. SON 은 구현 방법에 따라 집중형과 분산형으로 구분된다. 이를 그림으로
표현하면 다음과 같다.
집중형 구현 방법은 다음과 같은 장단점을 가진다.
 SON 알고리즘은 하나 또는 여러개의 NMS 에서 동작됨.
 SON 알고리즘의 출력은 주기적으로 또는 필요에 따라 eNB 로 전달됨.
 SON 알고리즘을 관리하기가 편리하다.
 사용 경우 (예: MLO and MRO) 사이의 파라미터 추출 결과가 상이할 때
검토가 됨.
 사용 경우 파라미터 갱신은 단말의 측정과 결과 보고 지연이 됨.
 필터 및 압축된 정보는 eNB 에서 SON 서버로 전송된다.
 eNB 에서 구할 수 있는 정보에 비해 양이 줄어든다.
 SON 서버의 오류는 네트워크 전체의 SON 기능 마비로 이어진다.
 집중형 SON 의 중요한 시간 인터벌은 다음과 같다.
 수집 인터벌, 일반적으로 최소 5분 이다.

7.  분석 인터벌, 파라미터 조정을 결정하는 주기이다.
 변경 인터벌, 변경해야 할 셀의 수에 따라 가변이다.
분산형 구현 방법은 다음과 같은 장단점을 가진다.
 SON 알고리즘은 각각의 eNB 에 자의적으로 동작됨.
 SON 알고리즘은 다른 셀의 정보를 X2 인터페이스 통해서 받음
 eNB 공급자가 다른 경우에 배치가 용이하다.
 eNB 공급자가 다른 경우에 네트워크 불안정성을 최소화하고 전체적인
최적화를 위해 모니터링이 필요함.
위의 집중형과 분산형을 절충한 혼합형이 있다. 혼합형은 사용 경우에 따라 다른
구현 방법을 적용한다. 예를 들면 초기 설정은 집중형으로 하고 서비스 중의
설정을 분산형으로 수행하는 것이다.
ETRI 기술 동향 자료를 참조해서 작성
제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 경제적 파급 효과
SON 의 주요 각 기능 도입으로 인한 기술적인 파급 효과는 다음과 같다.
 Base Station Self-Configuration
 자동 설정이 되는 eNB 는 새로운 기지국을 계획, 통합, 설정하는데
필요한 수동 작업을 줄인다. 이는 빠른 네트워크 배치와 운용 비용
절감은 물론 통합적인 이력 관리를 통해서 실수로 인한 오 동작을
줄이는 효과가 있다.
 자동 설정이 되는 항목은 다음과 같다.
 automatic cell planning (ACP)
 automatic frequency planning (AFP)
 setup of the transport links
 establishing the connectivity with the core network
 Automatic Neighbor Relation (ANR)

8.  소형 셀은 매크로 셀은 물론 부근의 소형 셀을 인접 셀로 설정해야
한다.
 따라서 인접 셀을 설정을 수동으로 하는 것은 소형 셀 설정에서 가장
어려운 부분이다.
 ANR 은 새로운 eNB 를 설치할 때 수행하는 인접 셀 정보를 최적화
해서 수동 작업을 최소화 또는 제거한다. 이런 과정을 거쳐서
핸드오버 성공율을 향상 시킨다.
 Tracking Area Planning (TAP)
 TA 는 착신호를 위해서 단말의 존재하는 셀의 그룹임.
 네트워크 부하와 호 설정 시간에 Trade off 의 관계가 있음.
 TA 가 크면
 많은 셀에 방송 메시지가 전송되고 네트워크에 부하가 커짐.
 착신호의 설정 시간이 감소함
 TA 가 작으면
 적은 셀에 방송 메시지가 전송되고 네트워크에 부하가 감소됨.
 착신호의 설정 시간이 늘어남
 TAP 는 TA update 와 RACH 부하를 고려해서 TAI 를 동적으로 설정함.
 PCI Optimization Tool (POT)
 PCI (Physical Cell ID) 는 인접하는 셀간에 고유한 셀을 구별하는
번호임. 0~503 의 범위를 가짐.
 단말이 간섭 없이 기지국의 방송 신호를 수신하기 위해서는 인접 셀이
사용하지 않는 PCI 를 선택해야 함.
 운용자는 오프라인 도구 또는 수동으로 PCI 를 eNB 의 위치 등을
고려해서 PCI 를 결정함.
 운용중 실수로 중복되는 PCI 가 설정되는 것을 방지함.
 Mobility Load Balancing (MLB)
 셀간의 부하를 조절함.
 휴지 단말을 위한 부하 조절과 연결 단말을 위한 부하 조절이 있음.
 MLB 는 지능적으로 사용자 트래픽을 최적화함.

9.  MLB 는 운용자의 정책에 따라 셀의 부하를 조정함.
 Mobility Robustness Optimization (MRO) / Handover Optimization
 MRO 는 핸드오버 성공 확률을 최적화 하는 것임
 MRO 는 불 필요한 핸드오버로 인한 낭비되는 무선 자원을 최소화 함.
 RACH (Random access channel) Optimization
 RACH 는 호 성공율과 핸드오버 성능에 영향을 미침
 RACH 를 최적화 하면 다음의 효과를 얻음
 무선 망 연결 시간이 감소함.
 RACH 에 소요되는 자원을 줄여서 셀 용량이 증가함.
 셀 커버리지가 늘어남.
 Inter Cell Interference Coordination (ICIC)
 셀 전체 용량을 약간 감소 시키고 셀 경계의 용량을 많이 증대 시킴
 핸드오버 성능이 향상됨.
 셀 커버리지가 늘어남.
 Energy Savings (ES)
 네트워크 운용자는 통신망의 전력 소모를 줄이고자 함.
 셀에 접속된 단말이 없을 때는 ES 를 활성화 해서 에너지 소모를 줄임.
 Cell outage Detection And Compensation
 Cell outage Detection: Cell outage (Sleeping Cell) 는 출력은 내보지만
수신 기능이 되지 않고 핸드오버도 받아주지 않는 상태이다. Cell
outage 를 감지하는 관련 사항은 32.541 에 정의되어 있다.
 Cell outage Compensation: Cell outage 를 자동으로 복구하는
기능이다.
 Cell outage 를 감지하고 복구하는 것은 샐의 고장을 사용자가
알아내기 전에 파악하고 조치하게 해준다.
 Coverage And Capacity Optimization (CCO)

10.  RF 파라미터를 조정해서 커버리지와 용량을 최적화 하는 것임.
 주 단위의 긴 시간 간격으로 다음의 통계를 정보를 수집해서 파라미터
설정에 반영함.
 물리적 환경 변화
 부하의 불 균형
 DL and UL 트래픽 양의 불 균형
 Minimization of Drive Tests
 Drive Test 는 실외에서만 수행되며, 제한된 단말 과 제한된 지역의
정보만 수집함.
 Drive Test 는 엔지니어가 진행하므로 많은 인건비가 소요됨.
 단말로부터 정보를 받아서 다음과 같은 용도로 사용함.
 Coverage hole : SINR 이 아주 낮아서 서비스 안 되는 영역임
 Weak Coverage : SINR 이 낮아서 계획된 품질이 확보되지 않는
영역임
 Pilot Pollution : 다른 셀과 중복되는 영역이 많아서 셀 성능이
저하됨.
 Coverage Mapping : 네트워크의 모든 영역에서 신호 레벨을
수집해서 커버리지를 전체적으로 보기 위함.
 UL Coverage : UL 커버리지 저하는 호 성공 율 저하, 호 단절, 음성
품질 저하의 원인이므로 DL 과 UL 의 커버리지를 균형을 맞추어야
함.