WCDMA无线资源管理.ppt

WCDMA无线资源管理 2 前言 WCDMA系统是一个自干扰的系统 无线资源管理的过程就是一个控制自己系统内的干扰的过程 功率是最终的无线资源 最有效地使用无线资源的唯一手段就是严格控制功率的使用 3 课程目标 了解无线资源管理的目的 了解基本的无线资源管理算法 信道配置 功率控制 移动性管理 负载控制 AMR模式控制等 学习完本课程 您将能够 4 课程内容 T 第一章无线资源管理综述第二章信道配置第三章功率控制第四章连接移动性管理第五章负载控制第六章AMR模式控制 5 无线资源管理 RRM RadioResourceManagement WCDMA系统是一个自干扰的系统 无线资源管理的过程就是一个控制自己系统内的干扰的过程功率是最终的无线资源 最有效地使用无线资源的唯一手段就是严格控制功率的使用功率的使用在CDMA系统中是矛盾的提高针对某用户的发射功率能够改善该用户的服务质量另一方面 由于CDMA系统的自干扰性 这种提高会带来对其他用户干扰的增加 从而导致接收质量的降低 无线资源管理综述 6 几个概念 UTRAN RAB RB RLUTRAN 为非接入层 NAS 提供无线接入承载RAB的建立 维护 释放等服务 以屏蔽NAS对于无线接入层特性的关注 几个概念 7 RAB Theservicethattheaccessstratumprovidestothenon accessstratumfortransferofuserdatabetweenUserEquipmentandCN RB Theserviceprovidedbythelayer2fortransferofuserdatabetweenUserEquipmentandServingRNCRL A radiolink isalogicalassociationbetweensingleUserEquipmentandasingleUTRANaccesspoint Itsphysicalrealizationcomprisesoneormoreradiobearertransmissions 几个概念 8 根据UMTS协议栈结构和功能的划分 UTRAN的主要任务就是为非接入层 NAS 提供无线接入承载 RadioAccessBearer RAB 的建立 维护 释放等服务 以屏蔽NAS对于无线接入层特性的关注为NAS建立的RAB中 UTRAN必须提供相应的QoS QualityofService 保证 一般的QoS主要存在三个方面要求传输速率传输时延要求BER FER质量要求 UTRAN的任务 9 RRM的目的 保证CN所请求的QoS增强系统的覆盖提高系统的容量 RRM的目的 10 为了保证CN所请求的QoS 需要将QoS映射成接入层的一些特性 从而利用接入层的资源为本条连接服务 信道配置在保证CN所请求的QoS的前提下 使用户的发射功率最小 从而减少该UE对于整个系统的干扰 提高系统的容量和覆盖 功率控制需要确保UE移动到其他小区 系统 后 能够继续得到服务 以保证QoS 切换控制接入一定数量的UE后 需要确保整个系统的负载保持在稳定的水平 以保证系统中每条连接的QoS 负载控制 贯穿整个RRM过程的主线 保证QoS 节约功率 RRM的任务 11 RRM各算法在呼叫流程中的位置 1 12 RRM各算法在呼叫流程中的位置 2 13 面向连接的RRM 确保该连接的QoS 并使该条连接占用的无线资源最少信道配置 功率控制 切换对于每条连接 根据需要创建一个实例专门处理本连接的资源配置面向小区的RRM 在确保该小区稳定的前提下 能接入更多的用户 提高整个系统的容量码资源管理 负载控制为每一个小区创建一个实例 专门处理该小区的资源管理 RRM的划分 14 无线资源管理或控制的基本流程测量控制测量UE NodeB RNC测量报告判决 决策资源的控制和执行 RRM的流程 15 本章小结 本章主要介绍了 RRM的概念RRM的目的和任务RRM各算法在呼叫流程中的位置RRM的流程 16 课程内容 T 第一章无线资源管理综述第二章信道配置第三章功率控制第四章连接移动性管理第五章负载控制第六章AMR模式控制 17 第二章信道配置 第一节基本信道配置算法第二节动态信道配置算法第三节码资源管理算法 18 基本信道配置就是根据CN所请求RAB的QoS特性 将其映射成接入层各层的相应参数和配置模式CN请求的QoSTrafficClassesConversationalStreamingInteractiveBackground速率要求质量要求 BLER 基本信道配置 19 QoS映射 20 RB参数RB数目RLC参数不同的RLC传输模式透明非确认确认不同的逻辑信道参数 RB参数和RLC参数配置 21 MAC参数逻辑信道到传输信道的映射 复用关系不同的传输信道类型及参数专用信道公共信道共享信道不同的MAC实体的配置MAC d MAC cMAC子层的优先级配置TFCS配置 MAC参数配置 22 PHY参数传输信道到物理信道的映射关系编码类型ConvolutionalTurboNon交织长度速率匹配因子扩频因子SF功率偏置其他物理信道参数 如分集模式etc PHY参数配置 23 RB建立RB重配置RB释放传输信道重配置物理信道重配置 因为原来可能已经建立了业务 配置以上各层所有参数时必须考虑到原有业务不受影响 并考虑到和原有业务的复用 基本信道配置使用的空中接口不同信令 24 RB建立举例 25 第二章信道配置 第一节基本信道配置算法第二节动态信道配置算法第三节码资源管理算法 26 DCCC DynamicChannelConfigurationControl 动态信道配置DCCC针对的对象 BestEffort BE 业务DCCC的目的最大限度的满足用户对带宽的需求实现空中接口资源的最有效利用满足用户变动的数据传输速率需求节省下行信道码 OVSF码 资源 实现带宽 按需分配 BoD 动态信道配置 27 BE业务的特点业务源速率变化范围大时延要求低误码率要求高RLC选用确认模式 也就是所有数据必须在RLCBuffer中缓存 BE业务 28 DCCC判决对RLCBuffer中TrafficVolume的测量报告根据测量结果判决是否需要动态改变该UE所使用的带宽在重配置的判决过程中 需要考虑空中接口是否受限 通过对该UE上下行功率的测量来完成 DCCC对于上下行原理相同 分别进行判决 DCCC的判决 29 DCCC的执行RB重配置 传输信道重配置Cell FACH Cell DCHCell DCH Cell DCH 包括带宽的增加和减小 Cell DCH Cell FACHDCCC还需要根据拥塞控制的请求来限制MAC层对TF的选择 DCCC的执行 30 带宽 按需分配 DCCC的效果 31 第二章信道配置 第一节基本信道配置算法第二节动态信道配置算法第三节码资源管理算法 32 OVSF码树 OVSF 33 码分配策略性能指标利用率分配的带宽 总带宽越高越好尽量保留扩频因子小的码字将提高利用率 码资源利用率 34 码分配策略性能指标复杂度与多码的数目成反比越小越好尽量使用单码传输 码分配复杂度 35 码资源分配原则提高码字利用率降低码分配策略复杂度确保尽量使用正交性好的码字降低信道间干扰提高系统容量降低系统的峰平比 码分配原则 36 本章小结 本章主要介绍了 基本信道配置算法动态信道配置算法 DCCC 码资源管理算法 37 课程内容 T 第一章无线资源管理综述第二章信道配置第三章功率控制第四章连接移动性管理第五章负载控制第六章AMR模式控制 38 CDMA自从被提出以来 一直没有得到大规模应用的主要问题就是无法克服 远近效应 远近效应 39 由于远近效应 WCDMA系统必须引入功率控制 引入功率控制后 还能带来很多其它的好处 调整发射功率 保持上下行链路的通信质量克服阴影衰落和快衰落降低网络干扰 提高系统质量和容量分类 开环功率控制闭环功率控制上下行内环功率控制上下行外环功率控制 功控的目的 40 内环功控的收敛过程 准确计算内环所需要的初始发射功率 加速其收敛时间降低对系统负载的冲击 开环功控对闭环功控的影响 41 NodeB UE RACH BCH CPICHchannelpowerULinterferencelevel 开环功控的目的是提供初始发射功率的粗略估计 它是根据测量结果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 UE测量CPICH的接收功率计算上行初始发射功率 开环功控 42 内环功率控制的目的 使基站处接收到的每个UE信号的bit能量相等 每一个UE都有一个自己的控制环路 上行内环功控 43 最终接入网提供给NAS的服务中QoS表征量为BLER 而非SIR 根据无线通信的原理 SIR固定的情况下 BLER会随着无线环境的变化而变化 SIR BLER SIR 44 上行外环功控 45 WCDMA的一个显著特点就是一个UE使用多个业务 甚至一个业务就会映射成几个传输信道 那么在多业务或者多传输信道情况下 如何保证各个业务或者传输信道的BLERtar 多业务问题 46 每条传输信道不同的速率匹配因子 RMA 传输信道的复用 47 速率匹配的过程就是传输信道数据映射到CCTrCH时 原有bit流的重复和打孔的过程速率匹配因子 RMA 定义了在速率匹配过程中的匹配增益 不同的重复和打孔有不同的增益 根据各条传输信道的BLERtar 来配置各条传输信道的RMAi 从而在不同的传输信道上获得不同的增益 RMAi实际上确定了不同传输信道之间的相对增益从而在用外环功控来保证一条传输信道的BLER以后 所有传输信道因为和该传输信道映射到一条CCTrCH上 他们的BLER也就得到了保证 多业务功控 48 10 100Hz 1500Hz 下行闭环功控 49 传统的下行功率控制方法 所有的基站都向UE发射信号 UE选择发射DPDCH的小区的标准是路径损耗最小 信号最强 SSDT SiteSelectionDiversityTransmit 基站选择发射分集对于下行 激活集中的小区都发DPCCH 而发射DPDCH的小区则最快每10ms由UE作出选择 软切换下的功控 SSDT 50 WCDMA引入的快速功率控制技术 1500Hz 导致处于软切换下的UE的不同支路的下行功率发生漂移 功率差别较大 从而引起系统容量的降低 SRNC通过测量发现两个基站的功率相差较大SRNC计算需要的功率 并通过Iub接口主动调整 实现下行功率平衡 下行功率平衡 51 本章小结 本章主要介绍了 闭环功率控制上行内环功率控制上行外环功率控制下行内环功率控制下行外环功率控制开环功率控制下行功率平衡 52 课程内容 T 第一章无线资源管理综述第二章信道配置第三章功率控制第四章连接移动性管理第五章负载控制第六章AMR模式控制 53 UE工作的模式和状态 54 处于不同状态UE越区 使用不同的方法处理其移动性管理问题Idle模式下 UTRAN根本不知道UE的存在 UE越区时 此时UE自己利用CellReselection算法选择新的小区 如果LA发生变化 则到CN进行登记处理Cell DCH状态下的UE越区时 切换时机 切换的目标小区 切换的类型等都由位于RNC中的切换算法进行判决和控制 Idle模式和Cell DCH状态下UE的越区 55 Cell PCH和Cell FACH状态的UE越区时 由UE内部的CellReselection算法决定是否进行驻留小区的变换 变换时机 变换的目标小区等 UTRAN需要根据UE从新小区上发来的 CellUpdate 消息来更新UE的Cell信息URA PCH状态下的UE越区时 也是由UE内部的CellReselection算法决定是否进行驻留小区的变换 变换时机 变换的目标小区等 当UE所处的新小区的URAID和原来小区不同时 UTRAN根据UE从新小区上发来的 URAUpdate 消息来更新UE的URA信息 公共信道状态下UE的越区 56 切换软切换更软切换硬切换同频硬切换异频硬切换系统间切换 BetweenWCDMAandGSM 切换的分类 57 硬切换 58 硬切换的特点先中断源小区的链路 后建立目标小区的链路通话会产生 缝隙 非CDMA系统都只能进行硬切换 硬切换 59 频内硬切换码树重整频间硬切换网络规划的原因 在特定的区域需要频间负载的平衡系统间切换2G 3G的平滑演进3G初期的覆盖范围有限 硬切换在3G中的应用 60 软切换 61 软切换特点CDMA系统所特有 只能发生在同频小区间先建立目标小区的链路 后中断源小区的链路可以避免通话的 缝隙 软切换增益可以有效的增加系统的容量软切换会比硬切换占用更多的系统资源 UEmove TargetBS SourceBS No GAP ofcommunication 软切换 62 对于软切换 多条支路的合并 下行进行最大比合并 RAKE合并 上行进行选择合并当进行软切换的两个小区属于同一个NodeB时 上行的合并可以进行最大比合并 此时 成为更软切换由于最大比合并可以比选择合并获得更大的增益 在切换的方案中 更软切换优先 更软切换 63 软切换算法举例 64 需要根据不同的业务QoS来选择切换的类型软切换可以提供比较好的业务质量软切换占用更多的系统资源不同的激活集大小 不同的软切换区大小在QoS保证和系统资源占用上各不相同硬切换产生通话 缝隙 硬切换占用系统资源少需要综合考虑业务的QoS要求和切换对于系统资源的占用 在系统资源占用和QoS保证上实现折衷 切换类型的选择 65 压缩模式 CompressedMode 由于一般的UE只有一个射频接收机 也就是同时只能接收一个载频而进行频间切换和系统间切换时必须对目标载频或者目标基站 GSM 进行测量CDMA所特有的码分多址决定了UE没有对目标小区进行测量的时间压缩模式可以有效解决这个问题 压缩模式的引入 66 压缩模式的目的 用于异频切换和系统间切换时UE对目标小区的测量和同步 压缩模式 67 下行压缩模式为UE创造出测量和同步所需要的时间SF 2 打孔 高层调度三种可选方法实现上行压缩模式对某些特定的目标小区测量时 避免UE对于自己下行测量和同步的干扰UE的能力决定是否需要SF 2 高层调度两种可选方法实现 压缩模式分类 68 压缩模式的特点拥有两个射频接收机的UE在频间切换和系统间切换时不需要压缩模式压缩模式的所有参数由网络进行配置压缩模式的使用会带来系统性能的下降应该尽量减少压缩模式的使用 需要比较复杂的算法判决进入压缩模式的时机需要复杂的算法来决定压缩模式的各种参数 压缩模式的特点 69 SNRS迁移 SRNSRelocation 的作用有效减少Iur接口的流量增强系统的适应能力减少时延SRNSRelocation的问题 需要大量的信令交互 SRNS迁移 70 本章小结 通过本章的学习 需要掌握 UE的4种状态及其相互转换的关系WCDMA的各种切换类型引入压缩模式的作用迁移的作用 71 课程内容 T 第一章无线资源管理综述第二章信道配置第三章功率控制第四章连接移动性管理第五章负载控制第六章AMR模式控制 72 负载控制技术分类 准入控制 CallAdmissionControl 小区间负载的平衡数据调度 PacketScheduling 拥塞控制 Congestioncontrol 负载控制分类 73 准入控制的目的和任务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上下行分别进行准入控制 准入控制 74 小区间负载的平衡同频小区间负载的平衡小区呼吸异频小区间负载的平衡异频负载平衡潜在用户控制 负载平衡 75 小区呼吸 76 多载频配置情况下 各载频间负载分布不均衡 导致负载较高的小区的无法继续接入用户 通过载频间负载搬移 平衡载频间负载 提高系统资源利用率 重叠异频小区负载平衡 77 潜在用户控制使那些处于Idle模式和Connected模式下但非Cell DCH状态的UE预先停留到负载较轻的载频或者小区上 从而进入Cell DCH状态后 可以有效的避免负载的不均衡通过动态改变小区选择和重选的参数达到目的通过系统消息进行控制 潜在用户控制 78 为了提高小区资源的利用率 必须引入PacketScheduling技术小区内的速率不可控业务负载大时 降低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小区速率不可控业务负载小时 增加BE业务的吞吐率 以提高系统资源的利用率 数据调度 79 为了最大限度的利用系统的资源 仅仅准入控制 小区负载平衡 数据调度等技术不能保证系统的绝对稳定 必须引入拥塞控制技术拥塞控制目的保证系统的负载处于绝对稳定的门限以下拥塞控制的手段暂时降低某些低优先级业务的QoS比较极端的手段 如暂时降低CS业务的QoS 拥塞控制 80 本章小结 本章主要介绍了各种负载控制技术 准入控制小区呼吸异频小区间负载平衡潜在用户控制数据调度拥塞控制 81 课程内容 T 第一章无线资源管理综述第二章信道配置第三章功率控制第四章连接移动性管理第五章负载控制第六章AMR模式控制 82 考虑和原有各种系统的语音编码器的兼容 WCDMA系统采用AMR AdaptiveMulti Rate 语音