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无线资源管理,中国移动研发中心 2005年7月,内容,什么是无线资源管理（Radio Resource Management RRM） 无线资源管理各算法介绍 无线资源管理研究情况,WCDMA无线网络结构,传输网络,Node B,Uu,RNC,Iu (CS & PS),RNC,Iur,Iur,Iu (CS & PS),Node B,Uu,分组域,电路域,UE,UE,Iub,Iub,核心网,RNC：无线网络控制器，完成无线网络资源控制和调度,Node B：无线收发器，是无线网络资源的硬件承载者,RRM功能在RNC中实现,网元管理,传输处理单元,接口信令处理,无线资源管理,数据和宏分集合并,时钟和硬件管理,资源和交换管理,GPRS通道协议单元,RNC逻辑结构图：,以系统的空中接口负荷为基准，按照一定策略控制用户、业务对无线资源占用的一系列算法,RRM由一系列算法组成:,功率控制,小区切换,呼叫准入控制,负荷/拥塞控制,动态信道分配,负载均衡,AMR动态速率控制,这些算法功能相对独立，但需要共同配合才能有效的实现对无线资源的调度,为什么RRM对WCDMA很重要？,CDMA是自干扰系统，为保证系统正常、高效工作，必须充分、有效的控制和调度无线资源,保证用户、业务的QoS，合理调整资源占用,使系统达到较高的容量和频谱利用率,内容,什么是无线资源管理（Radio Resource Management RRM） 无线资源管理各算法介绍 无线资源管理研究情况,无线资源管理各算法介绍,功率控制 切换 准入控制 负荷/拥塞控制 动态信道分配 负载均衡 AMR动态速率控制,功率控制的分类： 开环功率控制 闭环功率控制 内环功率控制 外环功率控制 WCDMA和GSM功率控制的差别 功控频率：WCDMA：1500Hz，GSM 2Hz或更低,功控的分类,开环功控的目的是提供初始发射功率的粗略估计。它是根据UE的测量（CPICH接收功率）对路径损耗和干扰水平进行估计，从而计算初始发射功率的过程。,开环功控,WCDMA内环功控频率为1500Hz，外环功率控制频率一般为10100Hz； 内环功率控制步长为0.5dB, 1dB, 1.5dB, 2dB 等； BLERTarget的典型设置： AMR话音：1% CS域可视电话：0.1%1% PS域数据业务：5%,闭环和外环功率,1. RNC 根据BLERTarget设 置内环功率控制的SIR目标值,2. Node B 根据SIR 目标值进行功率控制,3. MS Tx,4. RNC 检测 BLER,5. RNC 更新SIR目标值,6. Node B 根据新的SIR目标值继续功率控制,内环功率控制,外环功率控制,Node B,UE,RNC,功率控制的设备规范要求,上行开环功率控制（公共信道、专用信道） 上行内环功率控制，算法能够支持DPCCH/DPDCH的功率控制算法1、2 下行内环功率控制 上行外环功率控制，RNC能够对不同无线接入承载（RAB）分别设置上行BLERtarget值 下行功率平衡（可选） 内环输出功率步长：必须支持1dB，0.5dB为可选,无线资源管理各算法介绍,功率控制 切换 准入控制 负荷/拥塞控制 动态信道分配 负载均衡 AMR动态速率控制,切换的分类,软切换 硬切换 系统间切换 SRNS重定位 直接信令重建（DSCR）,切换三步曲,1、测量（主要由UE完成） 测量控制 测量的执行与结果的处理 测量报告 2、判决（主要由RNC 完成） 以测量为基础 资源申请与分配 3、执行（RNC/Node B/UE共同完成） 信令过程 测量控制更新,软切换的设备规范要求,切换类型方面 同一Node B下的更软切换，能够在Node B内进行最大比合并； 同一RNC下不同Node B之间的软切换，能够在RNC内进行选择比合并； 不同RNC间跨Iur接口的软切换，能够在SRNC内进行选择比合并。 对软切换功能有如下要求： 激活集至少能配置3个小区，且激活集大小能够灵活配置； 所有软切换的参数应该为小区级设置； 能够对不同类型承载设置不同的软切换参数值,软切换：频内测量事件,1A，相对门限增加事件。一个小区的质量已经接近最好小区质量增加小区到激活集。 1B，相对门限删除事件。一个小区的质量比最好小区差得较多-从激活集中删除此小区。 1C，替换事件。一个小区的质量已经比活动集的小区好了替换激活集中的小区。 1E，绝对门限事件。一个小区的质量优于某一个特定的门限-停止压缩模式 当UE的活动集满后，1A和1B事件停止报告，1C开始报告,频内测量（软切换）的典型参数,报告范围，相对门限：Reporting range： 1A、1B可以分别设置 如1A设置3dB，1B设置5dB 延迟触发时间：Time to trigger： 每个事件可单独设置 如1A设置640ms，1B设置1280ms,频内测量的种类,和IS95采用绝对门限（T_ADD,T_DROP）不同， WCDMA采用相对门限进行切换判决： 1A事件 1B事件 1C事件,频内测量的设备规范要求,测量参数类型可配置为Ec/No、RSCP、Pathloss中的任意一个或多个。 支持测量事件1a、1b、1c、1e（ 其中1e用于停止压缩模式，和2f任选一个即可） ） 支持周期性频内测量报告,硬切换的设备规范要求,同频硬切换：支持RNC间无Iur接口硬切换 异频硬切换 同一扇区内的不同异频小区之间：支持基于测量的切换和盲切换，其中盲切换为可选项要求。 同一Node B下不同扇区之间：支持基于测量的切换 同一RNC下不同Node B之间：基于测量的切换 RNC间有Iur接口：支持基于测量的异频切换,同频硬切换,同频硬切换是在Iur接口时采取的切换方式，其特点： 同一时间内只与一个小区建立连接，空中接口先断开后连接 原小区和目标小区频率相同 必须在SRNS重定位过程中才能执行 和跨Iur接口软切换相比，同频硬切换没有软切换增益，且成功率较低，同时业务中断相对时间较长，因此网络部署过程中应尽量借助Iur接口完成切换。,异频硬切换,WCDMA和GSM在异频切换的不同： GSM是TDD双工方式，终端可以利用空闲时隙进行异频测量 WCDMA是FDD双工方式，UE一般只有一个接收机，不能同时进行不同频率的信号测量，需要通过产生时间间隙进行异频异系统的测量（双接收机的终端可以同时接收两个频率的信号，但成本较高，应用较少） WCDMA异频切换需要启动压缩模式，以监测异频信号质量,压缩模式方式的选择,SF/2方式：话音业务SF较大，因此方便使用SF/2方法 高层调度方式：PS业务使用SF/2方式容易造成OFSF码资源紧张，同时对实时性要求不高，因此采用高层调度方式 打孔方式：准备在后续的3GPP标准中删去，而且适用场景有限，因此考虑不多,压缩模式的设备规范要求,下行应支持两种压缩模式方式：SF/2和高层调度方式。其中AMR话音、可视电话、流媒体等实时业务应使用SF/2方式，PS域交互背景类业务应使用高层调度方式。 支持上行压缩模式：SF/2或高层调度方式。上、下行的相关参数相同，但可以使用不同的压缩模式方式。,异频硬切换,延迟触发时间,WCDMA异频邻区,WCDMA服务小区,测量到异频小区信号，且满足切换触发门限,本频点信号下降到一定程度， 满足异频测量条件， 开始测量异频信号,切换到异频小区,异频测量报告,2B事件：当前使用频率的估计质量低于某个门限，且一个未使用频率的估计质量高于某个门限-执行异频切换 2D事件：当前使用频率的估计质量低于某个门限启动异频、异系统测量（压缩模式）； 2F事件：当前使用频率的估计质量高于某个门限关闭异频、异系统测量（压缩模式）；,异频切换的典型参数设置,异频启动测量参数 2D事件门限：本小区，需视情况而设置，如设为RSCP低于100dBm 2F事件门限：本小区，需视情况而设置，如设为RSCP高于90dBm （2F事件门限 2D事件门限） 异频切换执行参数 目标小区门限：需视情况而设置，如设为目标小区RSCP高于90dBm 2B事件门限：包括源小区和目标小区，2B事件目标小区门限 2D事件门限 各种门限的延迟触发时间：只有测量值在规定的时间内满足要求才启动测量或判决切换，否则认为信号质量不满足要求，需视情况而设置。如设置2d事件延迟触发门限为640ms,异频测量的设备规范要求,测量参数类型能够配置为Ec/No、RSCP中的任意一个或多个 支持测量事件2d、2f （其中2d用于启动压缩模式，和1f任选一个即可）、2b为可选 支持周期性频间测量报告,异频盲切换,不进行异频测量，在本频点估计质量低于切换门限时，就切换到默认的异频邻小区下 类似算法在IS-95中得到广泛应用 和基于测量的盲切换的不同： 盲切换不启动压缩模式和异频测量 应用场景有限：盲切换仅在相邻异频小区同覆盖时使用，基于测量的切换可用于各种场景 作用不同：盲切换可用于实现异频负载均衡，基于测量的切换用于实现用户移动性,系统间切换策略,系统间切换可以利用2G网络拓展3G覆盖，保证业务连续性，降低初期3G建网成本 空闲模式驻留3G，支持系统间小区重选和语音3G-2G切换 避免2G的语音业务切换至3G，避免对现网的大量改动,WCDMA到GSM的系统间切换,延迟触发时间,Neighbouring GSM cell,Serving WCDMA cell,测量到GSM信号，且满足切换触发门限,WCDMA信号下降到一定程度， 满足测量条件，开始测量GSM信号,切换到GSM,异系统测量,2D事件：当前使用频率的估计质量低于某个门限启动异频、异系统测量（压缩模式）； 2F事件：当前使用频率的估计质量高于某个门限关闭异频、异系统测量（压缩模式）； 3A事件：当前使用的UTRAN频率的估计质量低于某个门限，且其他系统的估计质量高于某个门限,WCDMA到GSM的系统间测量/切换参数,系统间启动测量参数（与异频参数相同） 启动/关闭异系统测量的参数和异频测量的参数相同，如2D、2F事件的门限及触发时延参数配置； 系统间切换执行参数 （与异频参数不同） 目标小区门限：需根据情况设定，如目标GSM小区的电平门限为95dBm 3A事件门限：包括源小区和目标小区。 各种门限的延迟触发时间：即在一段时间内满足要求，才启动测量2G信号或切换到2G。如设置切换执行目标小区门限的延迟触发时间为1s 。,系统间测量的设备规范要求,WCDMA小区测量参数类型能够配置为Ec/No、RSCP中的任意一个或多个。 GSM小区测量参数为：GSM RSSI measurements、Initial BSIC identification和BSIC re-confirmation。 测量事件3A为可选功能。 支持周期性系统间测量报告。 所有测量/切换的参数应该为小区级设置，并能够对CS、PS域业务作不同的切换参数设置。,系统间切换的设备规范要求,3G到2G系统的切换： 话音：支持3G到2G系统的系统间切换，基于测量的切换为必选，盲切换为可选。 PS业务：Cell_DCH状态时，在保持业务的情况下，根据系统的CELL CHANGE ORDER FROM UTRAN命令，从WCDMA网络小区重选到GSM网络；在Cell_FACH状态下支持UE发起的从WCDMA网络小区重选到GSM网络。 并发业务：UE在GSM网络进行设备规范要求的各类AMR语音和分组域交互或背景类并发业务承载，要求支持3G到2G系统的系统间切换：话音业务能够实时切换到2G网络后，PS域业务能够在话音业务结束之后自动恢复。 2G到3G系统的切换： 话音：从2G到3G系统切换的功能要求为可选。 PS业务：在保持业务的情况下，从GSM网络小区重选到WCDMA网络,SRNC（Serving RNC）与DRNC（Drift RNC）,在WCDMA系统中，由于Iur接口的引入而产生了SRNC/DRNC的概念。 SRNC和DRNC都是对于某一个具体的UE来说的,是逻辑上的一个概念。 简单的说，对于某一个UE来说，其与CN之间的连接中，直接与CN相连，并对UE的所有资源进行控制的RNC叫该UE的SRNC。 UE与CN之间的连接中，与CN没有连接，仅为UE提供资源的RNC叫该UE的DRNC。 处于连接状态的UE必须而且只能有一个SRNC，可以有0个或者多个DRNC,SRNS重定位,SRNS重定位（ Relocation）就是将某个UE的SRNC的角色由一个RNC转到另外一个 RNC的过程,重定位前,重定位后,SRNS重定位的可能触发时机,小区重选 Cell_FACH、Cell_PCH、URA_PCH状态下的UE发生跨RNC的小区重选时,切换 Iur接口可用，Cell_DCH状态下的UE发生跨RNC的切换时 Iur接口不可用，Cell_DCH状态下的UE发生跨RNC的硬切换,不同承载的SRNS重定位考虑,CS 会话类/PS域流媒体 ：实时性要求高，业务持续时间较短；进行重定位流程复杂，造成失败风险较大，不作重定位较好 PS交互/背景类：实时性要求不高，业务持续时间较长；对Iur接口带宽占用较多，作重定位较好。,SRNS重定位的设备规范要求,跨Iur接口软切换：如果是CS域业务或PS域流媒体业务，采用业务结束之后释放Iur接口资源的方式，不采用SRNS重定位；PS域业务，当SRNC下的小区所有无线链路被删除或UE状态从CELL_DCH转换为非DCH状态的其他连接状态时，触发SRNS重定位。 并发业务的跨Iur接口软切换：并发业务同时发生跨Iur接口软切换时，不作SRNS重定位；如果CS域业务已经释放、同时SRNC小区下所有无线链路被删除或UE状态从CELL_DCH转换为非DCH状态的其他连接状态时，需要触发SRNS重定位。 Iur接口可用时，发生跨RNC异频切换，首先通过Iur接口完成切换；之后可触发SRNS重定位。 跨RNC切换且Iur接口不可用时：触发重定位。 处于Cell_FACH、Cell_PCH、URA_PCH状态下的UE发生跨RNC的小区重选时，不执行SRNS重定位,直接信令重建（DSCR）,发生SRNS重定位的方式之一：小区重选 Cell_FACH、Cell_PCH、URA_PCH状态下的UE发生跨RNC的小区重选时 DSCR是这种场景下的另一种方式： DRNC收到小区更新命令之后，SRNC释放UE原有的RRC连接（释放的原因是DSCR），然后UE在DRNC重新进行RRC连接,为什么选择DSCR？,如果在这种场景下做SRNC重定位，流程过于复杂，且厂家之间兼容性不好 如果不做重定位，需要在Iur接口上定义公共传输信道，以保证业务连续性 在Cell_FACH等状态下，UE处于很低速率的数据传输状态（甚至为0），DSCR造成的短时间间断不会对用户业务体验产生明显影响 流程简单，兼容性好,直接信令重建的设备规范要求,对处于Cell_FACH、Cell_PCH、URA_PCH状态下的UE发生跨RNC的小区重选时，需要进行直接信令重建（DSCR）流程：即在小区更新过程中直接释放RRC连接并在DRNC上重建RRC连接 DSCR流程可分为两种方式： 方式一：Iur接口有上下行信令传输 方式二：Iur接口没有有上下行信令传输。 要求RN C必须支持两种方式中的一种,无线资源管理各算法介绍,功率控制 切换 准入控制 负荷/拥塞控制 动态信道分配 负载均衡 AMR动态速率控制,准入控制,呼叫请求到达小区,RNC获取业务特性和当前负载状况,是否接受？,下行接纳控制？,上行接纳控制？,是否接受？,呼叫被接受,结束,呼叫被拒绝,y,y,N,N,准入控制目的：通过接纳或拒绝用户的接入使小区的负荷保持在一个合理的水平，保证已有用户的通信质量. 触发时机: 小区内有新的呼叫请求 有向该小区内的切换请求 小区内有无线承载升级的重配置请求,准入控制,准入控制负载相关参数： 上行主要通过RTWP (Received Total Wide band Power)攀升来判决，一般设置使上行负载为50； 行主要通过实际的载波发射功率(Transmitted Carrier Power)来判决，一般参数设置使下行负载为75；,负载的定义,上行负载 由基站接收到的上行电平的抬升得出。如：当上行接收电平比底噪抬高3dB时，对应50%的上行负载。 上行极限容量对应RSSI无穷大 下行负载 小区载频发射功率的平均值 / 配置的小区载频最大发射功率,准入控制的设备规范要求,1、准入控制算法根据系统当前资源状况和请求的呼叫性质决定当前呼叫释放容许接入，从而是系统负荷维持在正常水平。准入控制的适用范围为： 小区内有新的呼叫请求； 有向该小区内的切换请求； 小区内有无线承载升级的重配置请求。 其中对切换请求的处理优先级高于其他两种类型的请求。 2、准入控制算法能够分别考虑上行链路和下行链路资源状况； 3、算法能根据被准入业务承载的特征，估算业务准入后对小区上下行负载、传输资源和码资源等的增量情况； 4、算法能够接收并更新小区资源状况参数，如上行RTWP、下行载波发射功率、Iub接口传输资源、下行OVSF码资源等，并和预设门限比较，决定业务是否能被准入； 5、空中接口负荷较高时，在不超过准入控制门限的情况下，请求的PS域业务能够以低于请求的速率接入；用户在降低速率后仍无法接入网络时，可以按照用户优先级进行排队，等待资源释放后接入； 6、高级别用户在降低速率后仍无法接入网络时，可以抢占低级别用户的资源接入网络。抢占的优先级为1类用户2类用户，被抢占的优先级为3类用户2类用户； 7、各种上下行准入控制门限等参数能对运营者可控。 8、当系统达到或超过准入明显时，系统应该允许紧急业务的接入。,无线资源管理各算法介绍,功率控制 切换 准入控制 负荷/拥塞控制 动态信道分配 负载均衡 AMR动态速率控制,拥塞控制的目的、手段和门限,目的：系统出现过载时，采取一定的措施使系统负荷尽快降低到正常水平，以保持系统的稳定运行和服务质量 手段 执行动态信道分配：降低PS域业务承载的数据速率或改变传输信道类型（或由专用信道切换到公共信道）。 强拆CS域会话或流媒体承载。 执行异频/异系统负载均衡 门限 预警控制门限：其门限低于或等于准入控制门限，为拥塞控制处理的目标门限 重拥塞控制门限：其门限高于准入控制门限，为拥塞控制处理的启动门限 门限分为上下行，上行负载通过RTWP来衡量，下行负载通过载波发射功率衡量,拥塞控制的设备规范要求,当拥塞控制（包括预警控制和重拥塞控制）启动后，能够根据用户优先级类别和用户使用业务类型（包括业务属性和承载速率）来进行降速率处理 用户优先级的差异。即先降低优先级的用户速率。 业务属性优先级的差异。即优先降NRT业务速率，再降RT业务速率； 业务承载速率优先级差异。即，先降扩频因子小的业务速率，再降扩频因子大的业务速率； 用户类型、业务属性、承载速率三者的优先级处理顺序，要求优先级顺序能灵活设置，或者按照用户优先权业务优先权承载速率优先权的方式处理； 在降速时，对于用户使用NRT业务，要求为每类用户的NRT业务设置降速时的最低保障速率。且该保障速率可在RNC灵活设置 在所有进行PS业务的用户降速后仍无法缓解拥塞时，可根据用户优先级类别和用户使用业务进行强拆处理。 拥塞控制门限、各执行方式开关和顺序等参数能对运营者可控,无线资源管理各算法介绍,功率控制 切换 准入控制 负荷/拥塞控制 动态信道分配 负载均衡 AMR动态速率控制,PS域动态信道分配,真正实现带宽按需分配,源速率,信道分配速率,动态信道配置：通过动态调整非实时业务的速率，达到提高资源利用效率的目标 主要触发条件：业务流量，基站码域发射功率，RLC层缓存过载，系统拥塞,和动态信道分配相关的测量,动态信道分配所用的主要测量报告： 4a（必选）：业务源速率大于其所在信道的带宽，则RLC Buffer中的数据量将会上升，上报4A事件，4a门限的设置和业务有关。主要用于上行方向，UE的数据量上升时。 其他情况：RNC将根据Buffer中的数据量是否超过门限来决定是否启动动态信道分配 其他用途的测量事件 质量测量：用于UE向RNC上报下行传输信道BLER 。 5a（可选） UE内部测量，用于UE向RNC上报UE发射功率 6a：超过某一门限 6b：低于某一门限 6d（可选）,PS域动态信道分配,开 始,测量报告,类型？,业务量减小,业务量增大,链路质量,不能满足要求,可以满足要求,扩展带宽,结 束,CELL_FACH迁移到CELL_DCH,减小带宽,码域发射功率过大，或RLC层缓存过载,UE状态是 CELL_DCH,Yes,No(在CELL_FACH),减小带宽，直到CELL_ FACH状态,系统拥塞,动态信道分配基本流程：,PS域动态信道分配的设备规范要求,RNC能够采用以下方式调整PS域业务承载所占用的资源： 改变传输信道类型：将专用信道转换为公共信道，或者反之； 调整PS域业务承载的数据速率：上、下行速率能够在设备规范中要求的各种速率中转换； 改变OVSF码以优化码资源占用情况。 PS域业务承载的数据速率低向高调整时需要经过准入控制算法判定。 拥塞控制门限、下行码域发射功率门限、RLC层缓存负荷门限、上下行业务量上报门限及迟滞时间等参数能对运营者可控。,无线资源管理各算法介绍,功率控制 切换 准入控制 负荷/拥塞控制 动态信道分配 负载均衡 AMR动态速率控制,负载均衡的设备规范要求,目的：平衡同一扇区不同载频小区之间或异系统之间的负荷 触发条件 当前小区负荷达到负载均衡或拥塞控制门限、且同一扇区异频邻小区负荷低于某一程度 对于新用户接入、业务建立等情况，RNC能够使用户选择负荷较低的载频接入 对于业务进行过程中的用户，能够根据系统负荷在同一扇区的不同载波之间进行盲切换 负载均衡触发门限、各执行方式开关等参数能对运营者可控,系统间负载均衡的设备规范要求,系统间负载分担算法支持以下三种手段： 在RRC连接建立过程中进行重定向 RAB 分配过程中进行定向重试 RNC能够在系统负载超限情况下，对处于业务进行中的用户发起向GSM系统的切换过程（包括话音、PS域数据业务） 以上三种功能设置开关，能在网络运营过程中进行灵活配置,无线资源管理各算法介绍,功率控制 切换 准入控制 负荷/拥塞控制 动态信道分配 负载均衡 AMR动态速率控制,AMR动态速率控制,WCDMA对话音业务定义了8种不同的速率： 12.2kbps、10.2kbps、7.95kbps、7.4kbps、6.7kbps、5.9kbps、5.15kbps、4.75kbps 随着话音速率的降低，用户获得的语音质量降低，同时空中接口的Eb/No要求降低