Équilibrage de charge et allocation des ressources dans le Cloud-RAN

Retrouvez la première partie de notre série d’articles sur notre collaboration avec Télécom SudParis autour des architectures des réseaux d’accès Cloud.

Le contexte

Les réseaux sans fils actuels ont une topologie plate dont les performances sont garanties par la présence de macro-cellules utilisant de basses fréquences (entre 700 MHz et 2.6 GHz).
Cette architecture engendre des coûts financiers importants pour les opérateurs dans le déploiement et l’opération des stations de base, puisque chacune d’elles doit être dotée de sa propre unité de baseband processing, ainsi que de son propre lien backhaul pour être connectée au cœur du réseau. De plus, cette architecture quasi-statique engendre une sous-exploitation des ressources lorsque l’activité des utilisateurs dans la macro-cellule est faible.
Avec l’augmentation des débits demandés et l’évolution des services, les réseaux sans fil 4G et surtout 5G ont évolué vers des topologies qui ont recours à des macro, micro et pico-cellules utilisant différentes bandes de fréquences (basses, moyennes et hautes).

Capacité de couverture des bandes de fréquences

Sur les moyennes et hautes fréquences (plus de 3 GHz), le système dispose d’une grande largeur de bande permettant ainsi d’obtenir des capacités et des débits plus importants, contre une réduction de couverture. Afin de répondre à différentes exigences telles que : la couverture, la continuité de service et de la cohabitation entre les technologies cellulaires (2G, 3G, 4G et 5G), la densification des cellules devient primordiale.

Pour autant, cela peut causer un niveau élevé d’interférences entre cellules voisines (réutilisation des fréquences, interférences des harmoniques) et une augmentation considérable du nombre de handover (entre technologies d’accès radio RAT et entre cellules).

Les architectures C-RAN

Pour répondre à ces problèmes, les réseaux d’accès ont adopté une nouvelle architecture cloud appelée C-RAN où les unités de traitement du signal des stations de base (qui étaient auparavant placées au niveau de la station elle-même) sont transférées dans le cloud et centralisées.

Cette centralisation permet d’avoir une vision d’ensemble de toutes les macro et micro-stations déployées. Mais aussi de coordonner leurs traitements de signal, leurs contrôles de puissance ainsi que la gestion des interférences entre cellules et terminaux.

En suivant ce modèle, la station de base est décomposée en deux entités distantes : RRH (Remote Radio Head) et BBU pool (BaseBand Unit) reliées à travers un lien en fibre optique appelé Fronthaul.

Architecture Cloud-RAN

Les gains apportés par cette architecture sont multiples :

  • Meilleure capacité de cellule et une meilleure gestion des interférences
  • Densification du réseau supportant le Massive MIMO avec des plages de fréquences plus diversifiées
  • Réduction considérable des coûts, puisqu’une seule entité de traitement de signal serait requise pour un plus grand nombre d’antennes

Problématiques et solutions

Cependant, la gestion des interférences des différentes antennes et l’allocation des ressources entre les différents utilisateurs et cellules restent des problématiques très complexes à résoudre dans les C-RAN.

Pour ce faire, nous travaillons avec Télécom SudParis sur un projet de recherche afin de répondre à ces problématiques :

  • Solutions d’équilibrage de charge entre cellules voisines et d’allocation dynamique de ressources dans les C-RAN supportant des techniques d’annulation d’interférences inter-cellules à savoir : Inter-cell Interference Coordination (ICIC) et Coordinated Multipoints (CoMP).
  • Étude du dimensionnement du fronthaul et de la capacité du C-RAN en termes d’agrégation de RRHs, pour différents niveaux de split fonctionnel qui permettent la prise en charge des mécanismes ICIC et CoMP par le BBU pool, tout en respectant les contraintes de latence de bout en bout des utilisateurs mobiles.

L’objectif de ce projet est de pouvoir mettre en place des réseaux C-RAN plus denses. Agrégeant un plus grand nombre de RRH qui est géré dynamiquement, afin d’optimiser la capacité du réseau, tout en minimisant le niveau d’interférences entre cellules voisines. Tout ceci dans le but de réduire les coûts d’exploitation (OPEX) et les coûts de déploiement (CAPEX) des opérateurs sans fil.

Contact : innovation@davidson.fr

Nous
rejoindre
DAVIDSON Level Up
0
Connecting
Please wait...
Send a message

Sorry, we aren't online at the moment. Leave a message.

Your name
* Email
* Describe your issue
Login now

Need more help? Save time by starting your support request online.

Your name
* Email
* Describe your issue
We're online!
Feedback

Help us help you better! Feel free to leave us any additional feedback.

How do you rate our support?