ما هي الشبكة ذاتية التنظيم SON وكيفية عملها

يتم تكوين عناصر الشبكة ومعلماتها في الشبكات اللاسلكية المتنقلة يدويًا إلى حد كبير، وكان هذا كافيًا إلى حد ما ولكن مع تزايد حركة البيانات التي يتم تعويضها من خلال التقنيات الجديدة والناشئة، مع شبكات أكبر مقابلة وهناك حاجة واضحة لإعادة تعريف عمليات الشبكة لتحقيق الأداء الأمثل.

تعريف الشبكة ذاتية التنظيم SON

الشبكة ذاتية التنظيم (SON): هي شبكات وصول إلى الراديو (RAN) تقوم تلقائيًا بتخطيط وتهيئة وإدارة وتحسين وعلاج نفسها، ويمكن لـ (SON) تقديم وظائف آلية مثل: التكوين الذاتي والتحسين الذاتي والشفاء الذاتي والحماية الذاتية.

تسعى (SONS) إلى جعل إدارة الشبكة المعقدة شيئًا من الماضي من خلال تمكين إنشاء بيئة التوصيل والتشغيل لكل من مهام الشبكة البسيطة والمعقدة، هذا في تناقض صارخ مع التنفيذ التقليدي للشبكات اللاسلكية الخلوية التي نراها في المؤسسات اليوم، والتي يتطلب معظمها فرقًا من الفنيين للصيانة والإدارة والتحسين.

ملاحظة:“SON” هي اختصار لـ “Self-Organizing Networks”.

ملاحظة:“RAN” هي اختصار لـ “Radio Access Network”.

أساسيات الشبكة ذاتية التنظيم

يتطلب نهج التكوين اليدوي خبرة متخصصة لنشر الأجهزة والتكوينات وإعادة ضبط معلمات الشبكة والإدارة العامة للشبكة، وهذه العملية مكلفة وتستغرق وقتا طويلًا وعرضة للأخطاء ويؤدي اعتماد هذا النهج في التقنيات اللاسلكية المتطورة إلى ضعف أداء الشبكة، لذلك فإنّ إدخال الشبكات اللاسلكية المتنقلة المتقدمة قد سلط الضوء على الحاجة والجوهر للأتمتة داخل الشبكة.

شبكات التنظيم الذاتي (SON) التي طورتها (3GPP) باستخدام الأتمتة تضمن الكفاءة التشغيلية والجيل التالي من إدارة الشبكة المبسطة لشبكة لاسلكية متنقلة، وبالتالي فإنّ إدخال (SON) في (LTE) يؤدي إلى أداء الشبكة الأمثل وجودة تجربة مستخدم نهائي أعلى.

ملاحظة:“3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project”.

ملاحظة:“LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

أهمية الشبكة ذاتية التنظيم

يمكن أن تقدم (SON) مجموعة متنوعة من الوظائف المختلفة بما في ذلك التكوين الذاتي والتحسين الذاتي والشفاء الذاتي والحماية الذاتية، وأصبحت هذه الوظائف ممكنة من خلال الذكاء الاصطناعي والتحليلات التنبؤية وخوارزميات البرامج المحسّنة مسبقًا.

• يعني التكوين الذاتي أن جهاز (SON) يتعرف تلقائيًا على نقاط الوصول أو المحطات الأساسية الجديدة ويسجلها كجزء من شبكة الوصول إلى الراديو (RAN)، وتقوم أجهزة الراديو المجاورة تلقائيًا بضبط قدرة البث الخاصة بها والمعلمات التقنية الأخرى لتجنب التداخل وزيادة التغطية والسعة إلى أقصى حد.

• يعمل التحسين الذاتي تلقائيًا على تحسين المعلمات التقنية للمحطات الأساسية لغرض معين، وعلى سبيل المثال يمكن لشبكة ذاتية التحسين تحسين موارد وقت البث اللاسلكي؛ لضمان الحفاظ على اتفاقيات مستوى الخدمة المحددة (SLA) لكل جهاز، ومجموعات التطبيقات في أوقات الازدحام وكثافة الجهاز العالية وتغير توافر الطيف.

• يسمح الإصلاح الذاتي لـ (SON) بالتعافي تلقائيًا عند تعطل المحطات الأساسية وفقدان الاتصال، حيث تقوم شبكات الإصلاح الذاتي بضبط معلمات الخلايا المجاورة لتوفير خدمة مستمرة، أو على الأقل تقليل تدهور الخدمة للمستخدمين المتأثرين.

• تعني الحماية الذاتية أن الشبكة ذاتية التنظيم تدافع عن نفسها تلقائيًا من اختراق المستخدمين غير المصرح لهم، والهدف الأساسي للحماية الذاتية هو الحفاظ على أمن الشبكة وسرية البيانات.

• تساعد علاقات الجوار التلقائية (ANR) على تسهيل عمليات الانتقال السلس للإشارة من خلية إلى أخرى أثناء انتقال الجهاز عبر شبكة خلوية، وتقليدياً كانت هذه مهمة معقدة وشاقة للغاية بالنسبة للمشغلين البشريين، ولكن يمكن الآن التعامل معها من خلال (SON) وتعمل (ANR) باستمرار على التحليل والتواصل مع الخلايا المجاورة لضمان تسليم المهام في الوقت المناسب وموثوقة وفعالة.

ملاحظة:“ANR” هي اختصار لـ “Automatic Neighbors Relation”.

ما هي أنواع الشبكات ذاتية التنظيم

1- الشبكات الموزعة ذاتية التنظيم

• تقوم الشبكات الموزعة ذاتية التنظيم بترحيل الأوامر التي يتم توزيعها عبر حافة الشبكة، حيث تتبادل كل عقدة المعلومات مع بعضها البعض.

• يتيح هذا النوع من البنية مرونة أكثر من جهاز (SON) المركزي، ويمكّن الشبكة من الاستجابة ورؤية التغييرات على الشبكة بسرعة أكبر.

• يتمثل التحدي الذي يواجه هذا النوع من بنية الشبكة في أنّ تحسين كل عقدة لا يضمن دائمًا تحسين الشبكة ككل نظرًا لأن كل عقدة تعمل كمرحل خاص بها.

2- الشبكات المركزية ذاتية التنظيم

• تتمركز وظائف الشبكات المركزية ذاتية التنظيم في عقد الشبكة ذات الترتيب الأعلى.

• يتم توزيع الأوامر والتغييرات والإعدادات والطلبات مباشرة من وحدة تحكم إدارة الشبكة ثم يتم نشرها على كل عقدة.

• يمكن لهذا النوع من أجهزة (SON) البحث بسهولة والتعامل مع جميع جوانب الشبكة، ممّا يسمح للخوارزمية باتخاذ قرارات أفضل فيما يتعلق بالتحسينات والتكوينات المستقبلية.

• عيب هذا التكوين هو أوقات الاستجابة الأطول قليلاً عند مقارنتها بـ (SON) الموزع، حيث تميل إلى تداول القليل من السرعة من أجل التحكم الإضافي والدقة في أصول الشبكة.

3- الشبكات الهجينة ذاتية التنظيم

• الشبكات الهجينة ذاتية التنظيم هي مزيج من (SON) الموزعين والمركزيين.

• تحاول البيئات الهجينة تحقيق توازن بين المزايا بين المناهج، حيث يمكن للشبكة الاستجابة بسرعة للتغييرات مع الحفاظ على طريقة مركزية للإدارة.

حالات استخدام الشبكة ذاتية التنظيم SON

تتمثل الفائدة الرئيسية لـ (SON) في أنّ التشغيل الآلي المتأصل لديهم يقلل من الحاجة إلى الاهتمام البشري اليدوي المكلف للتثبيت وإدارة الشبكة، وبدلاً من ذلك تكون الشبكة أسرع في التثبيت وأسهل في الصيانة مع توفير أداء أعلى، كما يساعد (SONs) ​​في تحسين الشبكات بعدة طرق وحتى الشبكات التي لديها بالفعل موظفو تكنولوجيا معلومات داخليون يعملون على الشبكة، ويمكن أن يساعد هذا المؤسسات في:

• تحسين أداء الشبكة.

• تقليل وقت تعطل الشبكة.

• زيادة تجربة المستخدم عبر الشبكات الخلوية الخاصة.

• تخفيض النفقات الرأسمالية الإجمالية.

• تحسين كفاءة موظفي تكنولوجيا المعلومات.

خصائص الشبكة ذاتية التنظيم

نظرًا لأن (SONS) يعتمدون على الخوارزميات والذكاء الاصطناعي يمكن إجراء المعالجة الذاتية وإدارة الأداء للشبكة الخلوية على الفور ودون تدخل بشري، وفي حين أنّ هناك الكثير من أدوات إدارة البنية التحتية والتطبيقات المتاحة اليوم، لا يمكن للكثيرين سوى أتمتة الإصلاحات والحلول باستخدام نصوص مرمزة.

في بيئة المؤسسة الديناميكية، غالبًا ما تحتاج هذه البرامج النصية إلى تغييرات وتحسينات مستمرة لمواكبة بيئة الشبكة المتغيرة باستمرار، وعلى عكس البرامج النصية يمكن لـ (SONS) التعلم والتكيف تلقائيًا مع تغييرات الشبكة بمرور الوقت، وتسمح مرونتها بأخذ جميع عناصر الشبكة في الاعتبار قبل تطبيق التغيير أو ضبط التكوين.

هذه القدرة على تقييم طوبولوجيا الشبكة بذكاء قبل إجراء التغييرات تمنح المؤسسات الكبيرة الثقة في توسيع نطاق التغييرات ونشرها بشكل أسرع من أي وقت مضى، وفي حين أنّ (SONS) يقومون بالكثير من الرفع الثقيل، إلّا أنّهم لا يزالون يحتاجون إلى شخص على دراية بالشبكات الخلوية؛ للتأكد من أنّها تعمل بشكل صحيح وتفسير تغييرات الشبكة على النحو المطلوب.

‍

شبكات المحمول الخاصة ذاتية التنظيم

• لا تستفيد شبكات التنظيم الذاتي من شبكات (Wi-Fi) التقليدية فحسب بل تستفيد أيضًا من شبكات (LTE) و(5G) الخاصة.

• مع أحدث التطورات في خيارات الطيف الخاصة لاستخدام اللاسلكي الخلوي مثل (CBRS)، يمكن للمؤسسات الآن إنشاء شبكات المحمول الخاصة بها التي يمكنها الاستفادة من (SON).

• جعلت التطورات في أتمتة الشبكة توزيع وإدارة الشبكات الخلوية للمؤسسات أبسط وأكثر كفاءة من أي وقت مضى.