WCDMA负载控制分析毕业论文.docx

毕业设计（论文）设计（论文）题目：WCDMA系统负载控制分析重庆邮电大学本科毕业设计（论文）摘 要 WCDMA系统中，由于过高的负载会造成系统不稳定，容量下降，网络达不到基本的覆盖要求，通话质量受到严重影响，所以需要负载控制将符合维持在一定的范围内，以便系统地正常运行。在一个实时测量系统小区的系统负荷，当系统负荷平均值在一个设定的时间内超过设定的阀值，就有必要对该系统的负荷进行负载控制。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 负载控制从技术方面主要分为四个部分：拥塞控制，准入控制，小区间负载的平衡以及数据调度。准入控制涉及负载监测和衡量、负载预测、不同业务的准入策略、不同呼叫类型的准入策略。而且，上下行链路要分别进行准入控制；小区间负载的平衡主要包括：同频小区间负载的平衡、异频小区间负载的平衡、潜在用户控制；数据调度是为了提高小区资源的利用率，引入分组调度技术，在小区内的速率不可控业务负载过大或过小时，降低或增加BE业务的吞吐率，以控制小区的整体负载在一个稳定的水平；拥塞控制是在前三种技术为基础，为了保证其系统绝对的稳定而引入的技术。其目的就是保证系统的负载处于绝对稳定的门限值以下。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 对于WCDMA中的网络数据业务，随着WCDMA业务的快速发展，用户数量的快速增长，数据业务对现有的网络资源带来了巨大的冲击，网络资源的使用率不断地增高，WCDMA网络便出现了CE资源、码资源、功率资源、带宽资源等等网络资源的拥塞，甚至出现了用户无法介入或者业务质量变得很差等现象，导致用户感知度下降等问题。所以要通过负载控制中的网络资源优化方法来将小区的网络资源合理的分配，从而能达到合理利用资源，提升3G在市场中的竞争力。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。【关键词】 WCDMA 负载控制 拥塞控制 准入控制 负载均衡 网络资源优化 ABSTRACT In WCDMA systems, due to the excessive loads may cause system instability, decline in capacity, coverage of a network does not meet the basic requirements, and call quality has been seriously affected, so you need to load control will meet at a certain range so that the system to normal operation. 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 System load in a real-time measuring system for residential area, within a set time when system load averages exceeds a set threshold, it is necessary to load the system load control. Load control technologies can be divided into four parts: congestion control, access control, load-balancing between community and data schedules. Access control involves load monitoring and measurement, load forecasting, access to different business strategies, different types of call admission policy. And, upper and lower line chain road to respectively for access control; community between load of balance main including: with frequency community between load of balance, and ISO frequency community between load of balance, and potential user control; data scheduling is to improve community resources of utilization, introduced group scheduling technology, in community within of rate not controlled business load had big or had hours, reduced or increased BE business of Huff rate, to control community of overall load in a stable of level; congestion control is in three species technology for based, Introduction in order to guarantee absolute stability of the system technology. Its purpose is to ensure that the load on the system below the threshold of absolute stability. 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 For WCDMA in the of network data business, as WCDMA business of fast development, user number of fast growth, data business on existing of network resources brings has huge of shock, network resources of using rate constantly to increased, WCDMA network will appeared has CE resources, and yards resources, and power resources, and bandwidth resources wait network resources of congestion, even appeared has user cannot intervention or business quality became is poor phenomenon, led to user perception degrees declined, problem. Network resource optimization method to load the control in the community of rational allocation of network resources, so that it can achieve a reasonable use of resources, improving 3G competitiveness in the market.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。【Key words】WCDMA Load Control Congestion Control Call Access Control Load Balance Optimaliza the Network Resource厦礴恳蹒骈時盡继價骚。目 录前 言1茕桢广鳓鯡选块网羈泪。第一章 绪论2鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。第一节 课题背景2籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。第二节 研究本课题的意义2預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。一、WCDMA负载控制基本概念2渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。二、WCDMA负载控制的应用价值3铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。第三节 论文框架4擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。第二章 WCDMA简介5贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。第一节 WCDMA的发展5坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。一、WCDMA起源5蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。二、WCDMA面临的市场机遇和业务情况6買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。第二节 WCDMA系统介绍7綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。一、WCDMA系统的网络结构7驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。二、WCDMA系统的的技术特点12猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。第三节 本章小结13锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。第三章 WCDMA系统负载控制15構氽頑黉碩饨荠龈话骛。第一节 WCDMA负载控制基本概述15輒峄陽檉簖疖網儂號泶。一、WCDMA负载控制基本概念15尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。二、WCDMA负载控制基本目的及基本流程15识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。第二节 WCDMA拥塞控制方法分析16凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。一、引言17恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。二、分组调度17鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。三、功率管理20硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。四、负载均衡21阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。第三节 WCDMA系统呼叫准入控制25氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。一、引言25釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。二、CAC概述25怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。三、CAC算法26谚辞調担鈧谄动禪泻類。四、业务优先级29嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。第四节 WCDMA系统小区的负载平衡30熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。一、负载平衡概念30鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。二、负载平衡算法31纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。三、潜在用户控制（PUC）35颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。第五节 本章小结35濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。第四章 WCDMA资源拥塞优化方案37銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。第一节 WCDMA网络资源简介37挤貼綬电麥结鈺贖哓类。一、WCDMA CE资源37赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。二、WCDMA码资源38塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。三、WCDMA 功率资源38裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。四、WCDMA 带宽资源39仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。第二节 WCDMA资源拥塞优化算法原理39绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。一、负载重整算法原理39骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。二、过载控制（OLC）算法原理41瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。三、负载平衡算法原理41鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。第三节 WCDMA资源拥塞优化实例41栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。一、WCDMA资源拥塞优化方法研究方案42辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。二、WCDMA资源拥塞优化方法测试验证42峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。第四节 本章小结54詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。结 论55则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。致 谢57胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。参考文献58鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。附 录59稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。一、英文原文：59陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。二、英文翻译：70沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。 - 1 -前 言第三代移动通信系统（也称3G）是移动通信市场经历了第一代模拟技术的移动通信业务的引入，在第二代数字移动通信市场的蓬勃发展中被引入日程的。在第三代移动通信规范提案的概念评估过程中，宽带码分多址（WCDMA）技术以其自身的技术优势成为3G的主流技术之一。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。WCDMA系统中，过高的负载将导致网络性能无法满足通信质量的要求，所以必须要将空中皆空的负载保持在预定义的阀值下，否则会产生网络达不到的覆盖要求、容量下降、通信质量恶化等情况，而且过高的空中接口负载还可能使网络产生不稳定状态。对于WCDMA中的网络数据业务，随着WCDMA业务的快速发展，用户数量的快速增长，数据业务对现有的网络资源带来了巨大的冲击，网络资源的使用率不断地增高，WCDMA网络便出现了CE资源、码资源、功率资源、带宽资源等等网络资源的拥塞，甚至出现了用户无法介入或者业务质量变得很差等现象，导致用户感知度下降等问题。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。 负载控制从技术方面主要分为四个部分：拥塞控制，准入控制，小区间负载的平衡以及数据调度。本论文主要将对WCDMA系统中负载控制的四种主要技术进行介绍，以及在最后对于WCDMA网络资源优化方法策略中的实际案例进行探讨，通过人为搭建试验场景，开展理论结合实际的优化思路，对于3G的优化有着极为重要的意义以及推广的价值。謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。第一章 绪论第一节 课题背景移动通信起始于二十世纪八十年代的第一代蜂窝移动通信，到九十年代的以GSM以及CDMA为代表的第二代移动通信技术在商业市场上得到大规模的运用，再到本世纪初之后第三代移动通信在市场上占据了主导的地位，虽然现在已经迎来了4G，但是在国内要占据主导地位还需要一定的时间。目前基本在商业上每十年就会更新使用一代新技术。目前在全球范围内，模拟移动通信技术基本已经宣告完全退出历史舞台，第二代通信技术（包括2.5代技术）占据了部分的移动通信的市场。第三代移动通信技术已经步入了成熟化大规模化的商用阶段，在今后数十年间将是第三代移动通信和以及新星的第四代移动通信技术（LTE）长期并存发展的时期。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。第三代移动通信技术是在2000年由国际电信联盟（ITU）正式确定的，而其中的WCDMA技术标准更是作为通过的第三代移动通信主流标准之一。WCDMA移动通信系统自2001年10月开始逐渐投入商用，并经过近几年技术设备逐渐成熟的蛰伏期之后，开始在世界范围内逐步进入大规模化的商用阶段。全球获得WCDMA运营许可的运营商就有120多家，由于之前占据全球80%以上移动通信市场份额的GSM和TDMA运营商都选择了WCDMA技术，所以WCDMA技术将毫无疑问的成为占据了移动通信主导地位的第三代移动通信技术。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。 第二节 研究本课题的意义一、WCDMA负载控制基本概念 WCDMA系统中，由于过高的负载会使网络质量达不到通信质量的要求，所以必须要将空中接口的负载保持在预定的阀值下。在一个实时测量系统小区中的系统负荷，当系统负荷平均值在一个设定的时间内超过设定的阀值，就会造成业务服务质量下降，所以有必要引进负载控制技术来保证系统的稳定。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。 负载控制从技术方面主要分为四个部分：拥塞控制，准入控制，小区间负载的平衡以及数据调度。 准入控制涉及负载监测和衡量、负载预测、不同业务的准入策略、不同呼叫类型的准入策略。而且，上下行链路要分别进行准入控制。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。 小区间负载的平衡主要包括：同频小区间负载的平衡、异频小区间负载的平衡、潜在用户控制。 数据调度是为了提高小区资源的利用率，引入Packet Scheduling技术，在小区内的速率不可控业务负载过大或过小时，降低或增加BE业务的吞吐率，以控制小区的整体负载在一个稳定的水平。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。 拥塞控制是在前三种技术为基础，为了保证其系统绝对的稳定而引入的技术。其目的就是保证系统的负载处于绝对稳定的门限值以下。具体的方法有暂时降低某些低优先级业务的QoS；还有一些比较极端的手段，如暂时降低CS业务的QoS等。WCDMA小区中，负载分配是由无线资源管理功能来实现的，也就是来实现的，负载分配原则为：上行和下行链路中的总的负载达到系统负载的最佳点。由于干扰及传播条件的变化，系统负载最佳点是瞬时变化的。不论何时，不论是上行方向还是下行方向的负载超过了规定的阈值，就会产生负载溢出，此时，开始起作用，直到使系统负载返回到可接受点为至。灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。二、WCDMA负载控制的应用价值 对于WCDMA中的网络数据业务，随着WCDMA业务的快速发展，用户数量的快速增长，数据业务对现有的网络资源带来了巨大的冲击，网络资源的使用率不断地增高，WCDMA网络便出现了CE资源、码资源、功率资源、带宽资源等等网络资源的拥塞，甚至出现了用户无法介入或者业务质量变得很差等现象，导致用户感知度下降等问题。所以要通过负载控制中的网络资源优化方法来将小区的网络资源合理的分配，从而能达到合理利用资源提升用户感知以及网络价值。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。 同样的，对于WCDMA的语音业务，在WCDMA系统中，对于新用户呼叫的接入，将会引起小区上、下行负载的升高；而在一个已经过载的系统中，总的干扰水平和载波发射功率的提高，可能会引起掉话，如果空中接口的负载可以允许过分的提高，则小区的覆盖区域会降到规划值以下，并且已有的连接的业务质量也得不到保证。所以需要通过负载控制中的一个关键技术，呼叫准入控制（CAC）算法来在保证各种服务质量（QoS）的前提下，尽可能多的接纳新的用户，从而使各业务的阻塞概率、系统的中断概率以及服务等级（GoS）达到用户满意的状态。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。 言而总之，正是因为有了负载控制，业务的服务质量才能得以保障，资源能被合理的进行分配，用户的满意度提高以及资源的利用率大大提高，从而能使WCDMA得以在市场上占据很大的竞争力。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。第三节 论文框架本文的主要内容及结构安排：本文主要研究了WCDMA系统的负载控制的基本原理流程以及负载控制的部分算法，在末章还有对网络资源拥塞控制优化方法的实例分析。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。本文结构安排：第一章 课题背景，研究WCDMA负载控制的意义；第二章 WCDMA系统的基本介绍；第三章 对WCDMA的几个主要的技术做一个阐述，WCMDA系统负载控制主要为：拥塞控制、接入控制、小区间负载均衡、数据调度；视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。第四章 简单介绍了WCDMA的网络资源以及网络资源拥塞优化方法的实例验证。第二章 WCDMA简介WCDMA为宽带直扩码分多址(DS-CDMA)系统，即通过用户数据与由CDMA扩频码得来的伪随机比特相乘，从而能把用户信息比特扩展到更宽的带宽上去。系统中多个用户同时工作于同一个频段，通过以码字相互正交，从而实现相互区分。直扩码分多址系统具有同频自干扰特性，需要有效地解决网络中的干扰问题才能够完善地进行网络覆盖，从而提高网络容量，改善业务质量。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。第一节 WCDMA的发展一、WCDMA起源WCDMA主要起源于日本与欧洲早期的第三代无线研究活动，GSM的巨大成功对于第三代系统在欧洲的标准化产生了重大的影响。欧洲在1988年就开展了RACE（欧洲先进通信技术研究）程序，并一直延续到了1992年6月，它代表了第三代无线研究活动的开始。1992至1995年之间欧洲又开始了RACE程序13。ACTS（先进通信技术和业务）于1995年底建立，为UMTS（通用移动通信系统）提供了FRAMES（未来无线宽带多址接入系统）方案。在这些早期研究中，对各种不同的接入技术包括TDMA、CDMA、OFDM等进行了评估与实验。为WCDMA奠定了坚实的技术基础。 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。日本在1993年于ARIB中建立了研究委员会来进行日本3G的研究与开发，并通过评估将CDMA技术作为第三代移动通信技术的主要选择。日本运营商NTTDoCoMo于1996年推出了一套WCDMA的实验系统方案，并且得到了当时世界上主要的移动设备制造商的支持。由此便推动了WCDMA的发展。 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。1998年12月成立了3GPP（第三代伙伴项目）极大地推动了WCDMA技术的发展，加快了WCDMA的标准化进程，并最终使WCDMA技术成为ITU所批准的国际通信标准。第三代的主要技术体制，其中WCDMA-FDD/TDD（现称高码片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后现称低码片速率TDD）都是由3GPP所开发和维护的规范，而这些技术都是以CDMA技术为核心13。值得指出的是，TD-SCDMA技术规范是我国第一份自己提出，被ITU全套采纳的无线通信标准。目前看来，将要采用的第三代标准中选取WCDMA-FDD模式的国家是最多的，比如欧洲、日本、韩国都决定WCDMA-FDD模式为自己的主流制式。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。WCDMA三套技术在实际上是采用同一套核心的网络规范，不同的无线接入技术。其核心网络的主要特点就是重视从GSM网络向WCDMA网络的演进，这是因为GSM的巨大商业成功所造成的，这种演进是以GPRS技术作为中间承接的。镞锊过润启婭澗骆讕瀘。除了制定TD-SCDMA标准以外，中国也积极参与ITU和3GPP的WCDMA另外两种技术的跟踪、评估和研发工作，这些工作在早在90年代中期就已经开始了。于1998年成立的中国无线通信标准研究组（CWTS）是3GPP的正式组织成员之一，华为公司、大唐集团等国内优秀企业也加入3GPP，成为了独立成员。目前这些企业都在加紧研发自己的WCDMA-FDD系统，力争能和国外主要通信设备制造商同期加入我国移动通信的实验网建设工程中。 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。在3GPP成员与专家的共同努力下，WCDMA已经成功推出了成熟地可供商用的版本Release99与包括了TD-SCDMA全套规范的Release4版本。但是，由于无线通信技术和IP技术的迅速发展，WCDMA标准也在不断地发展中，新的能兼容的无线技术和核心网络技术也在不断地被提出与采纳，以目前的情况看，WCDMA还是一个“活”的标准。邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。二、WCDMA面临的市场机遇和业务情况首先，全球移动通信的发展速度是非常地迅速，1999年用户数已经突破4亿，而其中一半以上为GSM用户，其他主要就是PDC与IS-95的用户。照着这个发展速度，2002年全球用户数就已经突破了10亿大关。于2002年全球上网手机的数量就已经超过上网PC的数量。在2000年能上网的手机市场已达到6000万。其中，支持WAP（无线应用协议）的手机占到约4000万。中国的移动通信用户也已经突破九千万。嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。ITU早在WRC92会议上为IMT-2000规划了120MHz（1920MHz-1980MHz，2110MHz-2170MHz）的对称频谱资源以供FDD使用，35MHz（1900MHz-1920MHz，2010MHz-2025MHz）的非对称频谱资源以供TDD使用。WRC2000会议上又新增加了800MHz频段（806-960MHz），1.7GHz频段（1710-1885MHz），2.5GHz频段（2500-2690MHz）以供IMT-2000业务使用，两者相加使得3G未来的频谱有500MHz以上，为未来的应用提前预留了巨大的资源空间。该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。其次，全球一体化的进程迫切需要一个全球统一的移动通信系统，第二代移动通信系统现有的多制式空中接口和网络设备，不可能实现这个要求，因此新的有望实现全球统一的移动通信系统WCDMA-FDD则被寄予厚望。劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。最后，移动通信技术日新月异，第二代通信系统的标准化和产业化工作已然完成了很久，其主要目的当时也仅仅是为了解决语音通信的需求。近年来，随着CDMA等无线通信技术日益成熟，以及无线数据通信技术的发展，需要对原来无线通信技术体制进行相应的更新，提高频谱资源的利用效率，提高运营商的成本收益。臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。 第二节 WCDMA系统介绍一、WCDMA系统的网络结构WCDMA系统是IMT-2000家族中的一员，它由CN（核心网）、UTRAN（UMTS陆地无线接入网）和UE（用户装置）组成。UTRAN 和UE则采用WCDMA无线接入技术。WCDMA网络在设计时遵循以下原则：鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。无线接入网与核心网的功能尽量地分离（即无线资源的管理功能集中在无线接入网完成，而与业务和应用相关功能集中在核心网中执行。）穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。无线接入网是连接移动用户与核心网的桥梁与纽带。其满足以下目标： 允许用户广泛地访问电信业务，例如多媒体和高速率数据业务；方便提供与固定网络相似的高质量的业务（特别是话音质量）；方便提供小的、简便容易使用的、廉价的终端，它要具有长的通话和待机时间；提供网络资源有效的使用方法（特别是无线频谱）。图2.1 WCDMA系统结构目前，WCDMA系统标准的R99版本已经稳定， WCDMA系统的网络结构如图2.1所示。WCDMA系统的CN（核心网）、UTRAN（无线接入网）和UE（用户装置）之间的接口皆不同，CN与UTRAN的接口定义为Iu接口，UTRAN与UE的接口则定义为Uu接口。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。WCDMA网络结构的基本特点是核心网从GSM的核心网逐步演进与过渡，而无线接入网则是犹如革命般的变化，虽然完全不同于GSM的无线接入网，但业务是完全兼容GSM的业务，从而体现了业务的连续性。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。1、无线接入网UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的RNS（无线网络子系统）。一个RNS包括一个RNC（无线网络控制器）和一个或多个Node B。Node B通过Iub接口连接到RNC上，它支持FDD模式、TDD模式或双模。Node B包括一个或多个小区。UTRAN内部，RNS中的RNC能通过Iur接口交互信息, Iu接口和Iur接口是逻辑接口。Iur接口可以是RNC之间物理的直接相连或通过适当的传输网络实现。UTRAN结构如图2.2所示。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。图2.2 UTRAN结构其中：Iu、Iur、Iub接口分别为CN与RNS、RNC与RNC、RNC与Node B之间的接口。协议结构包括三层：无线网络层、传输网络层和物理层。所有UTRAN相关问题只与无线网络层有关，传输网络层只是UTRAN采用的标准化的传输技术，与UTRAN的特定的功能无关。物理层可用E1、T1、STM-1等数十种标准接口。 惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。控制平面包括无线网络层的应用协议以及用于传输应用协议消息的信令承载。 在Iu接口的无线网络层是无线接入网应用协议（RANAP），它负责CN和RNS之间的信令交互。在Iur接口的无线网络层是无线网络子系统应用协议（RNSAP），它负责两个RNS之间的信令交互。在Iur接口的无线网络层是B节点协议（NBAP），它负责RNS内部的RNC与Node B之间的信令交互。 贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。在传输网络层三个接口统一应用ATM传输技术，3GPP还建议了可支持七号信令的SCCP、MTP及IP等技术。应用协议在无线网络层建立承载，信令承载与ALCAP（接入链路控制应用协议）的信令承载可同可不同。信令承载由操作维护（O&M）建立，用户平面包括数据流和用于传输数据流的数据承载。数据流是各个接口规定的帧协议，传输网络控制平面只在传输层，它不包括任何无线网络控制平面的信息。它包括用户平面传输承载（数据承载）所需的ALCAP协议，还包括ALCAP所需的信令承载。传输网络控制平面的引入使得无线网络控制平面的应用协议完全独立于用户平面数据承载技术。用户平面的数据承载和应用协议的数据承载属于传输网络用户平面。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。图2.3所示为UTRAN接口通用协议模型。此结构依据层间与平面间相互独立原则建立。图2.3 UTRAN接口通用协议模型2、R99核心网为了第二代向第三代平滑过渡与演进，目前R99核心网包括三个域，CS（电路交换）域、PS（分组交换）域与BC（广播）域，分别处理电路交换业务、分组交换业务和广播组播业务。R99核心网的CS域指的是GSM的核心网，PS域指的是GPRS的支持节点。CS域负责处理传统的电路交换业务，每次通信需占用所占用的一些资源来建立专用的一条链路，如语音业务；PS域处理分组交换业务，不需要建立专用链路，每个分组都由自己找路由。R99核心网主要有以下一些设备： 薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。 移动业务交换中心(MSC) 对位于它管辖区域中的移动台进行控制与交换的功能实体。 服务GPRS支持节点（SGSN）执行移动性管理、安全管理与接入控制和路由选择等多项功能。 网关GPRS支持节点（GGSN）负责提供供GPRS PLMN和外部分组数据网的接口，并且提供必要的网间安全机制（例如防火墙）。 拜访位置寄存器(VLR)MSC为所管辖区域中MS呼叫接续所需检索信息的数据库。VLR存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，所处区域的识别，向用户提供业务等参数。 齡践砚语蜗铸转絹攤濼。 归属位置寄存器(HLR)管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在其归属位置寄存器中注册登记。 鉴权中心(AUC)为认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数的功能实体。 另外，R99核心网还包括一些智能网设备和短消息中心等设备。具体结构如下图：图2.4 R99核心网结构 R99核心网只是为2G向3G系统过渡而引入的解决方案，真正的WCDMA系统核心网是全IP核心网。3、全IP核心网 全IP核心网体系结构基于分组技术与IP电话，用于同时支持实时与非实时业务。此核心网体系结构可以灵活的支持全球漫游和与其它网络的互操作，诸如：PLMN、2G网络、PDN和其它多媒体VOIP网络。此核心网主要包括三部分：GPRS网络、呼叫控制和网关。 绅薮疮颧訝标販繯轅赛。 GPRS网络部分同R99 GPRS PS网络，而GPRS网络中HLR功能由归属用户服务器提供（HSS）。网络结构中呼叫控制部分是最重要的功能。CSCF（呼叫状态控制功能）、MGCF（媒体网关控制功能）、R-SGW（漫游信令网关）、T-SGW（传输信令网关）、MGW（媒体网关）和MRF（多媒体资源功能）组成了呼叫控制和信令功能。CSCF与H.323网守或SIP服务器相似。此体系结构是一个通用结构而不是基于一个具体的H.323或SIP的呼叫控制解决方案。用户特征文件被保存在HSS中。与多媒体IP网络通信的信令只能通过CSCF，而业务则直接通过GGSN就可。MRF与所有业务承载实体协调业务承载事宜，而与CSCF协商信令承载事宜。MRF提供媒体混合、复用以及其它处理和产生功能。与其它网络（诸如PLMN、其它PDN、其它多媒体VOIP网络和2G继承网络GSM）的互联由GGSN、MGCF、MGW、R-SGW和T-SGW支持。其它PLMN网络与本网的信令和业务接口是它们的GPRS实体。CSCF作为一个新的实体通过信令也参与此过程。到继承网络的信令通过R-SGW、CSCF、MGCF、T-SGW和HSS，而和PSTN网络的业务承载接口通过MGW，具体结构如图2.5所示。饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。图2.5 全IP核心网结构4、WCDMA无线网络建设指导思想WCDMA 无线网络的建设要综合考虑投资、覆盖、容量、服务质量、可升级性以及竞争等下列六种的关系，从不同的侧重点以及需求出发进行设计和建设,具体的建设思想如下：烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。综合建网投资控制得最低。首先，WCDMA无线网络的建设投资应结合GSM现网的扩容投资进行考虑，建设中要合理利用GSM系统现有的基站、传输以及交换网络资源，3G发牌前新建GSM系统应当考虑未来与WCDMA系统共用问题，最大限度的发挥各种资源的效用；其次，投资的考察不仅包括当前建设投资，还应当注意到未来系统升级的成本和投资，不能为了减少初期投资而导致未来系统运维成本的增加。鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。可盈利的业务覆盖情况最好。结合2G网络合理的安排网络布局，保证目标区域内可盈利业务的覆盖达到最好，这样可以提高市场竞争能力，提高运营商的信誉。撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。网络有效容量最大化。WCDMA系统内功率、码字等各种资源都是共享的，网络建设应当充分利用这一点以及现有GSM网络资源，实现整体网络的有效容量最大。踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。网络提供业务质量最优。网络可提供的各项业务质量达到最好，用户的主观感觉最好，在移动通信市场对用户保持长久的吸引力。婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。网络未来可升级潜力最大。移动通信系统中业务的增长速率是无法完全准确预测的，对于WCDMA 网络而言，网络规划以及建设要注重未来网络的可升级性，即未来网络的成本最低、覆盖最好、容量最大和质量最优，这样就可以保证运营商在移动通信行业内占据长时间的优势和领先地位，这也能体现了科学发展观的价值。譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。竞争能力最强。WCDMA网络的建设力求建设精品网络，开展和推广丰富多彩的业务，吸引不同消费层次的用户，保持在移动通信领域的领先地位，才能在日益激烈的移动通信市场竞争中立于不败之地。俦聹执償閏号燴鈿膽賾。WCDMA系统的网络结构包括了核心网以及无线接入网两部分。对于核心网采取由GSM的核心网逐步演进的思路，即由最初的GSM的电路交换的一些实体，然后加入GPRS的分组交换的实体，在到最终演变成全IP的核心网。这样就可保证业务的连续性以及核心网络建设投资的节约化。但是对于无线接入网，因为WCDMA方式是与GSM的TDMA完全不同的无线接入方式，所以无线接入网是全新的，与GSM的基站子系统完全不同。所以WCDMA系统的无线接入网需要重新进行无线网络规划和布站。缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。WCDMA网络的设计遵循了网络承载以及业务应用相分离、承载和控制相分离、控制和用户平面相分离的原则，这样使得整个网络结构清晰，实体功能独立，便于模块化的实现。骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。二、WCDMA系统的的技术特点 WCDMA是以ITU（国际电信联盟）为标准，它是由码分多址（CDMA）经演变而得来的，官方上看认为是IMT-2000的直接扩展，相比于一般市场上所提供的技术，它能够为移动以及手提无线设备提供一个更高速的数据传输速率。WCDMA采用的是直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）与频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz.基于Release 99以及 Release 4版本，可以在5MHz内的带宽，提供最高为384kbps的数据传输速率。WCDMA不仅能够支持手提或者移动设备之间的语音、图像、数据及视频通信，并且对于局域网而言速率可达2Mb/s或者对于宽带网而言384Kb/s。输入的信号先被数字化，然后以编码的扩频模式在一个较宽的频谱范围内进行传送。窄带CDMA使用的仅是200kHz宽度的载频，而WCDMA使用的则是一个宽达5MHz宽度的载频。WCMDA作为第三代移动通信的主流技术，虽然它在技术成熟性方面不及CDMA2000，但其优势在于GSM的广泛运用能为其升级带来非常大的方便。所以，倍受各大厂商的青睐。WCDMA采用最新ATM微信元传输协议，能够允许传送更多的语音呼叫仅在一条线路上，呼叫数由以前的30个提高到了300个，在人口密集的地区线路也不容易堵塞。另外，WCDMA还采用了自适应天线以及微小区技术，系统的容量得到了大大地提高。癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。WCDMA由ETSI NTT DOCOMO（欧洲电信标准协会NTT DoCoMo公司）作为无线介面为他们的3G网络FOMA（自由移动的多媒体接入）开发。后来NTT DOCOMO提交给ITU一个详细规范，作为一个像IMT-2000一样的一个候选国际3G标准，国际电信联盟(ITU) 最终接受WCDMA并作为IMT-2000家族3G标准的一部分。尽管名字跟CDMA很相近，但是WCDMA跟CDMA关系不大。具体有多大关系要看不同人的立足点，在行动电话领域，术语CDMA 可以代指码分多址扩频复用技术，也可以指美国高通（Qualcomm）开发的包括IS-95/CDMA1X和CDMA2000(IS-2000)的CDMA标准族。鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。第三节 本章小结 第三代移动通信技术是在2000年由国际电信联盟（ITU）正式确定的，WCDMA技术标准是通过的第三代移动通信主流标准之一。WCDMA移动通信系统从2001年10月开始商用，经过近几年技术设备逐渐成熟的蛰伏期之后，开始在世界范围内逐步步入规模商用阶段。榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。 WCDMA是以ITU（国际电信联盟）为标准，它是由码分多址（CDMA）经演变而得来的，官方上看认为是IMT-2000的直接扩展，相比于一般市场上所提供的技术，它能够为移动以及手提无线设备提供一个更高速的数据传输速率。WCDMA采用的是直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）与频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz.基于Release 99以及 Release 4版本，可以在5MHz内的带宽，提供最高为384kbps的数据传输速率。WCDMA不仅能够支持手提或者移动设备之间的语音、图像、数据及视频通信，并且对于局域网而言速率可达2Mb/s或者对于宽带网而言384Kb/s。输入的信号先被数字化，然后以编码的扩频模式在一个较宽的频谱范围内进行传送。窄带CDMA使用的仅是200kHz宽度的载频，而WCDMA使用的则是一个宽达5MHz宽度的载频。WCMDA作为第三代移动通信的主流技术，虽然它在技术成熟性方面不及CDMA2000，但其优势在于GSM的广泛运用能为其升级带来非常大的方便。所以，倍受各大厂商的青睐。WCDMA采用最新ATM微信元传输协议，能够允许传送更多的语音呼叫仅在一条线路上，呼叫数由以前的30个提高到了300个，在人口密集的地区线路也不容易堵塞。另外，WCDMA还采用了自适应天线以及微小区技术，系统的容量得到了大大地提高。逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。第三章 WCDMA系统负载控制 负载控制，作为本篇论文的主要的探讨部分，将在本章中做一个比较详细的介绍。负载控制从技术方面主要分为四个部分：拥塞控制，准入控制，小区间负载的平衡以及数据调度，这里由于数据调度已经在拥塞控制中的分组调度中包含，所以本章将从负载控制的三个技术方面对于负载控制有一个比较完整的介绍。幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。第一节 WCDMA负载控制基本概述一、WCDMA负载控制基本概念 WCDMA系统中，因为过高的负载将导致网络质量无法满足通信质量的要求，所以必须要将空中接口的负载保持在预定的阀值下。在一个实时测量系统小区的系统负荷，当系统负荷平均值在一个设定的时间内超过设定的阀值，就有必要对该系统的负荷进行负载控制。誦终决懷区馱倆侧澩赜。二、WCDMA负载控制基本目的及基本流程1、负载控制的基本目的由于过高的负载会造成系统不稳定，容量下降，网络达不到基本的覆盖要求，通话质量受到严重影响，所以需要负载控制将符合维持在一定的范围内，以便系统地正常运行。负载控制的基本目的如图3.1所示。医涤侣綃噲睞齒办銩凛。图3.1 WCDMA负载控制目的2、负载控制的基本流程开始时对对系统负荷实时监测，对检测到的负荷进行分析，可以分为以下3种情况： 负荷正常；负荷偏低； 负荷偏高。 系统对以上三种情况的处理如图3.2所示。图3.2 负载控制基本流程图第二节 WCDMA拥塞控制方法分析提到负载控制，就不得不提到拥塞控制，拥塞控制是在准入控制、小区间负载平衡以及数据调度为技术上为了保证系统的绝对稳定而发展的技术，其目的就是为了保证系统的负载处于绝对稳定的门限下。作为WCDMA负载控制的一项重要的环节，对WCDMA系统负载控制起到了非常大的作用，这一节将介绍WCDMA系统拥塞控制的几种方法。舻当为遙头韪鳍哕晕糞。一、引言 在FDD WCDMA网络中，同频小区之间的联系非常的紧密，其中任何小区的性能恶化都会导致整个小区的网络受到影响，而其中比较突出的问题就是网络拥塞或者高负荷的负载可能会导致3G网络处于一个很不稳定的状态，例如：服务无法满足QoS需求，覆盖达不到标准，系统容量下降，通信质量从而受到影响并恶化等等。因此在日常的网络运营维护中必须严格地控制拥塞，将负载保持在预定的阀值以内。鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。拥塞控制涉及实时的数据流量、信道质量与接入申请。首先，现有的数据流量就受到业务内容以及用户行为的影响，存在一定幅度的波动，相应的可调的负载资源也会随之产生变化；其次，信道质量以及抗干扰的水平直接影响到上行与下行链路的承载能力，而建立新业务将直接在接入的过程中实行拥塞控制7。筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废。拥塞控制由RNC（无线网络控制器）与CN（核心网）综合当前小区的负荷RAB（无线接入承载）、无线资源状况、业务申请QoS级别等信息后实行。韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊。常用的控制手段有： 链路层分组调度以及帧调整； 物理层的上下行功率管理； 接入过程中的异频、异系统的负载均衡。这些拥塞控制方法均涉及到UMTS网络中各级设备与终端，对业务点的多个多个控制点实施。控制过程中有其内在的联系。其中任何一个控制过程中的遗漏或者失败都可能会造成系统拥塞以及后续的性能的恶化。涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟。二、分组调度WCMDA小区的无线资源由实时业务与非实时的承载共享。但实时与非实时承载各自所占有的比例变化非常迅速。钿蘇饌華檻杩鐵样说泻。1、分组调度分组调度主要就是根据可控负载的动态范围以及现有链路承载对链路层进行分组分组调度以及MAC层帧调整，使之与当前的无线环境以及系统承载能力达到一致。从而达到拥塞控制的目的。戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗。基于小区的分组调度器确定当前无线承载能力所对应的分组速率以及帧格式，主要依据了5个方面的信息：实时业务的负载；非实时业务的负载；Node B的功率；目标负荷的水平；UseSpecific（用户专用）分组调度所提出的比特速率请求。图3.3所示：实时业务的优先级较高，难以有效地控制。由实时业务以及其他用户所产生的干扰与噪声所产生的负载统称为不可控负载；而其他的用于非实时的业务产生的负载则成为可控负载。購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳。目标负载等级负载分组调度可以在用户之间进行划分来自未被安排的连接以及其他呼叫的负载