RGCDMAX负载控制与信道管理算法PPT课件

1、学习目标 了解CDMA 1X负载控制目的 掌握CDMA1X系统负载控制手段 了解信道管理模块的结构 掌握信道管理的内容 掌握信道分配的算法学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：第1页/共76页课程内容第一章 CDMA 1X 负载控制第二章 CDMA 1X信道管理第2页/共76页第一章CDMA 1X负载控制l第二节第二节 负载控制的手段负载控制的手段准入控制准入控制l第三节第三节 负载控制的手段负载控制的手段负载平衡负载平衡第3页/共76页负载控制的目的 CDMA 1X为干扰受限系统，容量的大小取决于系统所受干扰。 为保证系统内用户的使用质量，要对系统的负载进行控制，避免因负载过大

2、，引起系统内干扰加剧而导致整个系统的崩溃。第4页/共76页第一章CDMA 1X负载控制l第一节第一节 负载控制的目的负载控制的目的l第三节第三节 负载控制的手段负载控制的手段负载平衡负载平衡第5页/共76页准入控制的目的与触发条件 目的第6页/共76页准入控制的实现原理 根据系统当前的负载情况和呼叫接入请求，预测准入呼叫接入请求给系统带来的负载变化情况 判断系统能否在新的负载情况下正常运行。 如果改变后的负载没有超过系统正常运行的限制，则该接入请求被许可； 反之，接入请求被拒绝。第7页/共76页准入控制实施方法 根据信道分配请求对传输速率的要求，预测接入后的系统负载。 前向信道的负载为当前基站

3、的发射功率与最大功率之比，可以从负载控制模块取。 反向信道的负载根据基站测量后上报的RSSI通过经验公式得到。第8页/共76页准入控制预测分类 对数据业务、语音业务分别设置准入门限。数据业务准入门限要比语音业务低 对紧急呼叫和高优先级用户，如果不能接入时，可以强拆普通用户的连接而使紧急呼叫和高优先级用户能够接入。 根据小区的话务模型设置对数据业务进行准入限制。 普通语音呼叫准入门限比语音呼叫软切换门限要低。第9页/共76页第一章CDMA 1X负载控制l第一节第一节 负载控制的目的负载控制的目的l第二节第二节 负载控制的手段负载控制的手段准入控制准入控制第10页/共76页负载平衡目的与前提目的：

4、保证系统内的负载平衡，包括 不同载频之间负载平衡 同频小区之间负载平衡实施前提： 有些载频出现较重负载情况，通信质量受到严重影响 另一些资源处于空闲而未得到充分利用第11页/共76页负载平衡算法分类 异载频间负载平衡（切换） 小区呼吸 两种负载平衡方法都是建立在负载测量的基础上 载频间负载平衡 优先于 小区呼吸第12页/共76页异载频负载平衡异载频间负载平衡算法： 是指同一个地区（主要是指相同扇区）的不同载频之间的负载平衡。保证在同一扇区覆盖范围内，把负载重的载频上的用户切换到有足够剩余容量的其它载频。第13页/共76页小区呼吸 当相邻小区的负载不相同时，负载重的小区降低发射功率，使本小区边缘

5、的用户切换到临近小区，从而实现负载控制。第14页/共76页小结 掌握负载控制的目的 负载控制的手段 小区呼吸和负载平衡的区别第15页/共76页课程内容第一章 CDMA 1X 负载控制第二章 CDMA 1X信道管理第16页/共76页第二章 CDMA 1X信道管理 第二节 信道管理的内容 第三节 无线信道分配 第四节 信道分配算法第17页/共76页CDMA 1X信道管理模块框图无线信道资源表信道配置信道分配信道释放状态维护CCM测试接口OSDB测试模块BIMOAM第18页/共76页小区、扇区、载频和信道单元的关系 无线信道相关的逻辑资源包括信道单元资源池（CE Pool）、扇区（Sector）和小

6、区(Cell)等TRXTRXTRXTRXTRXTRXCE Pool 1ARFCN mARFCN1CE Pool mSector1Sector2Cell TRXTRXTRXSector nCEsCEsCEs 第19页/共76页无线信道的逻辑单元Cell1Sector1ARFCN1 （CE Pool1）信道1信道2信道nARFCN2 （CE Pool2）信道1信道2信道nSector2ARFCN1 （CE Pool1）信道1-nARFCN2 （CE Pool2）信道1-nCell2第20页/共76页第二章 CDMA 1X信道管理 第一节 信道管理模块的结构 第三节 无线信道分配 第四节 信道分配算

7、法第21页/共76页信道管理的内容 信道配置 信道分配 信道释放 信道的状态维护第22页/共76页无线信道配置概念：对前向公用信道信息的配置，CDMA前向信道包括前向公用信道和前向业务信道。 系统通过不同的Walsh码号来区分不同的前向公用信道和业务信道。 第23页/共76页前向公用信道码资源 前向公用信道使用协议规定的特定的码资源信道号，一个CDMA信道除去公用信道占用的Walsh资源，剩下的即可自由分配给移动台作业务信道。前向公用信道的固定码资源分配如表所示： 信道名称Walsh编码前向导频信道W(64，0)前向同步信道W(64，32)前向寻呼信道W(64，1)W(64，7)第24页/共7

8、6页第二章 CDMA 1X信道管理 第一节 信道管理模块的结构 第二节 信道管理的内容 第四节 信道分配算法第25页/共76页无线信道分配 基本概念与原则 信道分配内容 信道分配原因 信道分配流程框图 信道分配总体原则第26页/共76页无线信道分配的概念和原则 概念：当基站和特定的移动台希望在某个CDMA信道上建立点对点连接时，BSC为其分配相应的业务信道资源，用以传送业务和信令数据。 原则：无线信道分配根据业务类型、速率要求等，参考当前的资源状况，决定是否分配信道、分配什么信道，并决定传输速率、无线配置等参数。第27页/共76页无线信道分配的内容 信道类型 无线配置(Radio Config

9、uration, RC) 帧长(Frame Duration) 编码方式(Coding Scheme) 帧偏置(Frame Offset) 码资源第28页/共76页信道类型 业务信道的类型：基本业务信道FCH、补充信道SCH。 每个移动台在一个特定的CDMA信道上最多能拥有一条FCH，两条前向SCH（F-SCH），两条反向SCH（R-SCH）。 不管是语音业务还是数据业务，在呼叫初始建立的时候，只分配FCH用于传输信令和数据；对于分组数据业务，当需要高速操作时，可以在已建立FCH的基础上另外分配SCH用于传输数据。 FCH的分配在前向和反向呈对称分布。分组数据业务的前反向具有不对称性，前向SC

10、H用于前向分组数据业务，反向SCH用于反向分组数据业务，根据需要分别分配。第29页/共76页无线配置RC含义：指一系列前向或反向信道的工作模式，包括采用何种编码、解码、调制、解调机制。每种RC支持一套数据组率，其差别为物理信道的各种参数、调制特性、扩频速率。 BSC根据业务所属的速率集分配信道的RC： IS-95只分配RC1或RC2； CDMA 1X前向分配RC3RC5，反向分配RC3或RC4。兼容RC1/RC2 RC1RC2：IS-95A/B RC3RC4：CDMA 1X 1X RC5RC6：CDMA 1X 3x第30页/共76页前向信道RCRadio ConfigurationSpread

11、ing RateMax Data Rate* (kbps)Effective FEC Code RateOTD AllowedFEC EncodingModulation 1*19.61/2NoConvBPSK 2*114.43/4NoConvBPSK31153.61/4YesConv and TurboQPSK41307.21/2YesConv and TurboQPSK51230.43/8YesConv and TurboQPSK63307.21/6YesConv and TurboQPSK73614.41/3YesConv and TurboQPSK83460.81/4 or 1/3Ye

12、sConv and TurboQPSK931036.81/2or 1/3YesConv and TurboQPSK第31页/共76页反向信道RCRadio ConfigurationSpreading RateMax Data Rate* (kbps)Effective FEC Code RateOTD AllowedFEC EncodingModulation 1*19.61/3NoConv64-ary ortho 2*114.41/2NoConv64-ary ortho31153.61/4YesConv or TurboBPSK(307.2)(1/2)41230.43.8YesConv o

13、r TurboBPSK53153.61/4YesConv or TurboBPSK(614.4)(1/3)63460.81/4YesConv or TurboBPSK(1036.8)(1/2)第32页/共76页帧长（交织器的时间跨度） FCH可以支持5ms帧和20ms帧 SCH可以支持20ms、40ms、80ms帧 由于目前手机只支持20ms帧，BSC在分配时只考虑20ms帧第33页/共76页编码方式 编码方式包括Convolutional码和Turbo码。 除了SCH信道外，其它信道一律使用Convolutional码。 对于SCH信道，当每帧的数据大于某一值时，使用Turbo码； 小于该值

14、时使用Convolutional码。 不同的RC对应不同的编码方式。第34页/共76页帧偏置含义：每个CDMA信道共有16个帧偏置可供使用， BSC分配帧偏置时，让该信道上的分支均匀地分布在各个帧偏置上 对于同一呼叫，保持各个软切换分支具有相同的帧偏置。第35页/共76页码资源 无线信道分配模块确定每个前向信道的QOF（准正交函数）索引和Walsh编码。 IS-95A/B采用固定长度为64位码片的Walsh编码，CDMA 1X中的SCH信道采用可变长度Walsh编码：F-FCH的Walsh编码的长度是固定的（RC3和RC5为64，RC4为128），F-SCH的Walsh编码长度随着信道速率的增

15、大而减小。第36页/共76页无线信道分配的原因 普通呼叫 硬切换 软切换/更软切换 SCH分配 第37页/共76页普通呼叫 当移动台向基站发起始呼请求或者基站向移动台发起寻呼请求期望建立一个呼叫时，都会申请无线信道资源。 BSC根据请求消息中携带的Service Option，移动台的处理能力等，在一个CDMA信道上分配与Service Option相应的，满足移动台能力的信道资源。 BSC在分配码资源时，保证给不同速率SCH分配的Walsh编码相互之间总是正交的。如果分配了一个全0的4位码片Walsh编码（0000），那么就不再分配两个8位码片Walsh编码（00000000，0000111

16、1）。第38页/共76页硬切换 当基站要求移动台进行硬切换，切到另外一个频点时，就要求在另外的一个CDMA信道上分配资源。 重新分配的信道资源的信道类型、帧偏置等参数可以和原来旧分支上的信道资源完全不同，BSC在分配资源时把它当成是一个新的呼叫来处理。第39页/共76页软切换/更软切换 当基站要求移动台进行软切换或更软切换时，除了要在即将建立的分支上分配信道资源外，还应同时保持原有分支的连接，这就要求各个分支的信道属性一致（如Walsh码、帧偏置等等，码分信道号除外），所以BSC从旧分支拷贝信道属性，并为新的分支分配信道资源。第40页/共76页SCH（数据业务） 若业务类型是分组数据业务，在呼

17、叫建立的时候，只会分配FCH； 当有大数据量业务要传送时，移动台可能为上行数据申请R-SCH，而基站则可能为下行数据申请F-SCH。 BSC根据业务选项Service Option，手机支持SCH的能力等信息以及系统的负载状况，分配一定速率和持续时间的SCH。第41页/共76页无线信道分配的原因呼叫手机始呼手机被呼切换硬切换BSC间的软切换BSC内软切换数据业务流程MS发起的数据业务呼叫BS发起的数据业务呼叫MS发起的数据业务呼叫激活网络侧发起的数据业务呼叫激活激活态下突发业务流程第42页/共76页无线信道分配分类信道分配请求呼叫信道分配切换信道分配数据业务突发信道分配第43页/共76页无线信

18、道分配框图确定：信道类型，传输速率信道请求准入？YesNo修改传输速率确定信道参数：RC、帧长、编码速率可修改速率？YesNo码资源分配成功？Yes成功返回No修改信道参数可修改参数？YesNo失败返回失败返回第44页/共76页信道分配原则呼叫信道 扇区中有多个CDMA信道的情况下，如果某CDMA信道的状态为available，就允许在该CDMA信道上进行信道分配 按业务选项中对速率的要求，查找能满足要求且资源浪费最少的信道数据业务优先分配DCCH，其他分配FCH 对语音用户和高优先级数据用户，如果系统负载状况不能接受为其分配信道，发起对系统中已有低优先级数据用户业务的速率降低过程 对普通数据

19、业务，在预测算法完备的情况下，如果系统负载状况导致不能完全按所要求的速率分配信道，分配系统能接受的低速信道 对突发数据业务，集中现有的补充信道资源，分配SCCHSCH给某一用户使用 在给数据业务分配SCH信道时，根据其请求的业务速率尽可能分配更长的码字，以节省码资源 在给高优先级的业务分配信道时，会尽可能分配DCCH专门用作业务的信令传输第45页/共76页信道分配原则切换信道 硬切换消息中除了Service Option以及手机能力等信息，还带了Cell Identifier List (Target) 、IS-95 Channel Identity 或IS-2000 Channel Iden

20、tity，信道分配时除了按呼叫信道分配的原则与方法分配信道，更以Channel Identity中的信道类型、参数作参考。 BS间软切换的信道分配参考A7-Handoff Request消息中的信道类型、业务配置记录等字段。 BSC内软切换时，信道的类型与参数参照其它软切换分支确定。第46页/共76页信道释放第47页/共76页普通释放流程MSBTSBSCMSCAbis-Bts ReleaseRelease OrderRelease OrderRelease OrderClear CommandRelease OrderAbis-RemoveAbis-Remove AckAbis-Bts Rel

21、ease AckClear Complete第48页/共76页BS间去软切换分支流程第49页/共76页信道状态维护第50页/共76页Operational State（ 可操作性状态） 表明资源是否已完成物理安装并开始工作，是否可用。包括： 禁止态 （Disabled）：当某一资源不再存在，置其可操作性状态为Disabled。 使能态（Enabled）：当某一资源完成了物理安装，置其可操作性状态为Enable；第51页/共76页Administrative State（管理状态） 表明允许或禁止资源使用的情况，包括 锁定（Blocked）：如发生关闭资源的操作后，没有用户在使用资源，则其管理状

22、态变为Blocked态。 非锁定（Unblocked）：完全允许资源被使用时，处于Unblocked态； 关闭中（Shuttingdown）：当发生关闭资源的操作，如在此事件发生后，仍有用户在使用资源，则其管理状态变为Shuttingdown态；第52页/共76页Usage State（使用状态） 表明某一特定时刻资源是否正在被使用，以及它是否还有额外的容量为 其他用户提供服务，包括： 空闲（Idle）：当某一资源没有用户使用时，使用状态为Idle态； 激活（Active）：当有用户使用且仍有足够的容量支持其他用户（系统当前负载小于准入门限），则其使用状态为Active态； 忙（Busy）：若

23、资源没有足够的容量支持其他用户（系统当前负载大于或等于准入门限），则其使用状态为Busy态。 第53页/共76页信道状态维护availableblockUnavailable收到某载频的unavailable消息，清除该载频上的所有呼叫收到某载频block消息，则停止在该载频分配信道收到某载频availablle消息，则允许在该载频上分配信道第54页/共76页小结 无线信道分配的内容 无线信道状态的分类第55页/共76页第二章 CDMA 1X信道管理 第一节 信道管理模块的结构 第二节 信道管理的内容 第三节 无线信道分配第56页/共76页信道分配算法基于预测的准入控制算法码资源分配算法动态速

24、率调整算法改进的帧偏置算法第57页/共76页基于预测的准入控制算法算法简介： 在进行信道分配时，根据所需要分配的信道的特性，预测其接入后对整个系统的影响，从而决定是否准入。算法特点： 可以更有效地利用系统容量，更好地满足不同业务类型和不 同优先级用户的需求。第58页/共76页准入控制目的 为了使系统的前反向负载维持在一个比较安全的状况，在分配信道之前，先要进行准入判断，若最新分配会带来负载的不稳定甚至系统的崩溃，则拒绝分配信道。只有在接入新呼叫不会导致系统负载恶化的情况下，才允许为新呼叫分配信道。第59页/共76页准入控制原则 根据信道分配请求对传输速率的要求，预测接入后的系统负载 对数据业务

25、、语音业务分别设置准入门限 对紧急呼叫和高优先级用户，如果不能接入时，可以强拆普通用户的连接而能够接入 对数据业务、语音业务分别设置准入门限 根据小区的话务模型设置对数据业务进行准入限制第60页/共76页码资源分配算法算法简介： 采用了具有特色的码资源分配算法对所要求的前向码字进行合理分配。算法特点： 综合考虑了多种业务类型的特点， 能够最大程度地利用码资源保证系统的容量与性能之间的平衡。第61页/共76页码资源分配 对于协议中要求固定分配的码字，按要求进行分配 在前向CDMA信道上传输的每个码分信道可以由Walsh Function 或quasi-orthogonal function(QO

26、F)区分。QOF只能用于RC=3的情况。 在缺省情况下，QOF索引号为00；当Walsh码字不足时，QOF索引号为非0。信道W（64，0）的对应QOF只能为00 IS95(RC1,RC2), walsh code 长度固定，为64。 IS2000（ RC =3）, walsh code长度可以为【4，128】 walsh code 的结构可以从 HADAMARD 矩阵得到第62页/共76页速率调整算法简介算法简介： 当某导频的负载超过速率变更负载门限时，触发低速率变更。算法特点： 通过速率变更，在系统的负载比较高时，可以通过降低小区内对时延要求不高的数据业务的速率，从而达到优化资源分配、提高系统容量的目的。第63页/共76页速率调整算法流程当某导频的负荷超过速率变更负荷门限时，触发低速率变更当负荷恢复时，恢复到变更前速率降低本小区内时延要求不高的数据业务的传输速率，减小带宽的分配第64页/共76页速率调整算法目的 充分利用有限的空中接口数据业务带宽 避免高速数据业务信道对整个系统的负荷的冲击 空中接口带宽有限，怎么才能满足这么多人的上网需求？第65页/共76页充分利用有限的空中接口数据业务带宽： BSC首先为每个数据业务用户分配一个基本信道(FCH)。 其次在数据业务处理板为每个数据业务用户分配一个数据缓冲区。 当缓冲区数据量小于SCH分配门限时，只使用FCH(9.