第6章 WCDMA无线资源管理

WCDMA基本原理ISSUE3.0文档密级2010-1-11华为机密，未经许可不得扩散第1页,共28页第6章WCDMA无线资源管理6.1概述无线资源管理（RRM，RadioResourceManagement），采用一系列的算法，对空中接口资源，即无线资源进行管理。WCDMA系统为自干扰系统，即系统内用户间存在相互干扰。为了尽可能保证系统内所有用户的QoS（QualityofService），无线资源管理的算法从公平角度出发，制定了各用户使用无线资源的规则，即所有用户在保证自己进行业务所需要的QoS前提下，最低限度地使用无线资源，从而降低该用户对系统内其他用户的干扰。用户在WCDMA系统中进行业务需要的无线资源有频率、信道化码和功率等，其中提高某用户的发射功率有利于提高该用户的QoS，但同时该用户对系统内其他用户的干扰也相应增加。在WCDMA系统中，功率是最终的无线资源，管理无线资源最有效的手段就是严格控制功率的使用，在保证用户QoS的前提下，遵循功率最小化的原则。6.1.1无线资源管理的目的Ø保证CN（CoreNetwork）所请求的QoS无线资源管理的前提是要保证用户业务的QoS，业务的QoS要求有误块率、传输时延和业务速率等，该QoS由CN所请求。无线资源管理就是以CN所请求的QoS为依据，通过信道配置算法、功率控制算法、切换控制算法和负载控制算法等，分配和管理用户所需的无线资源，从而保证用户业务的QoS。Ø增强系统覆盖WCDMA系统通过采用AMRC（AdaptiveMulti－RateControl）算法和DCCC（DynamicChannelConfigurationControl）算法，以及通过采用功率控制算法降低系统内干扰等手段，达到增强系统覆盖的目的。另外，WCDMA系统还采用了切换算法，为用户在无线网络覆盖范围内的移动过程中提供不中断的通信服务。Ø提高系统容量WCDMA系统容量主要是上行干扰受限，下行功率受限。通过功率控制算法为系统内每个用户合理分配功率，降低系统内干扰，可以达到提高系统容量的目的。采用AMRC算法和DCCC算法也可以提高WCDMA系统容量。另外，负载控制的系列算法在保证系统和小区负载稳定和平衡的同时，也可以在一定程度上达到提高系统容量的目的。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建华为机密，未经许可不得扩散第2页,共28页通过无线资源管理算法，达到保证CN所请求的QoS，增强系统覆盖和提高系统容量的目的，必须建立在合理的网络规划基础之上，并结合必要的网络优化工作。仅仅依靠无线资源管理算法无法解决所有的QoS、覆盖和容量问题。同时，WCDMA系统网络规划中也包含了无线资源管理算法参数的规划，特别是在网络优化的参数优化阶段，对无线资源管理的各算法参数的优化和调整，更是提高网络性能的重要手段。6.1.2无线资源管理的任务无线资源管理的基本任务有信道配置、功率控制、切换控制和负载控制等。Ø信道配置：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。信道配置算法包括基本信道配置、DCCC（动态信道配置控制）和码资源管理算法。Ø功率控制：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。Ø切换控制：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。Ø负载控制：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。负载控制算法包括准入控制、负载平衡、数据调度和拥塞控制。ØAMRC（AMR模式控制）：在UE进行AMR语音业务时，可以根据系统的负载情况以及无线链路质量状况对AMR编码的速率进行自适应的调整，以改善系统性能以及服务质量，这就是AMRC。UTRAN（UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork）根据CN的RABASSIGNMENT消息中所请求的QoS，通过基本信道配置算法完成QoS映射，确定该业务所需要的无线资源。并根据系统当前的资源使用状况和负载状况进行准入控制，如果准入通过，会使用码资源管理算法为其分配信道化码，并完成空口层2和层1资源的配置。当信道开始建立时，需要使用开环功控算法计算信道的初始发射功率。当上下行完成同步后，使用闭环功控算法实时调整上下行发射功率，在保证QoS的前提下降低系统内干扰。当数据业务速率发生改变时，使用DCCC算法实时为用户动态分配信道，调整信道带宽。通过AMRC算法调整语音业务的信源编码速率，解决小区边缘语音用户的覆盖问题，或降低WCDMA系统的小区负载。当UE移动越区时，需要切换算法为其提供不中断的通信服务。业务结束时，将会释放为该用户分配的所有资源。如下图所示。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建华为机密，未经许可不得扩散第3页,共28页图6-1无线资源管理算法在各流程中的位置无线资源管理算法可以分为两大类，一是面向连接的无线资源管理算法，二是面向系统（或小区）的无线资源管理算法，这两类算法的根本区别是算法触发的原因和产生结果面向的对象的不同。面向连接的无线资源管理算法由某个用户的状态变化而触发，产生的结果也主要只对该用户产生影响。而面向系统（或小区）的无线资源管理算法由系统（或小区）的状态变化而触发，产生的结果可能影响到系统（或小区）内所有用户。无线资源管理算法中，信道配置、功率控制、切换等属于面向连接的，码资源管理、负载控制等属于面向系统（或小区）的。而AMRC根据触发原因的不同，可能面向系统（或小区），也可能面向连接。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建华为机密，未经许可不得扩散第4页,共28页6.1.3无线资源管理的流程无线资源管理的基本流程为，测量控制、测量、测量报告、判决和执行。无线资源管理相关算法配置在UTRAN的RRC层，UTRAN的RRC层把无线资源管理的相关算法的参数以测量控制的方式通知UTRAN层2或层1（NodeB）以及UE。UTRAN层2或层1（NodeB）以及UE收到测量控制后完成相应的测量过程，把测量结果以测量报告的方式上报UTRAN的RRC层，由UTRAN的RRC层根据收到的测量报告和当前系统资源的使用情况完成无线资源管理的判决。UTRAN的RRC层把判决结果以原语或信令的方式通知UTRAN层2或层1（NodeB）以及UE，由相关的实体执行该次无线资源管理的过程。6.2信道配置6.2.1基本信道配置图6-2基本信道配置基本信道配置算法是根据CN所请求RAB（RadioAccessBearer）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所请求RAB的QoS特性包括特定业务种类的业务速率、误块率以及传输时延等要求。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建华为机密，未经许可不得扩散第5页,共28页RB（RadioBearer）是UE层2和UTRAN层2之间的用户面承载。基本信道配置算法需要为不同类型的业务分配一定数量的RB。一般需要为AMR语音业务建立3个RB，VP（视频电话）和其他数据业务需要建立1个RB。RLC层根据业务的QoS特性不同，选择不同的传输模式。针对语音等实时性要求高的业务，选择透明模式。针对BE（BestEffort）业务实时性要求低和误码率要求高的特点，选择确认模式。RLC层还要确定逻辑信道的映射关系和优先级。MAC层实现从逻辑信道到传输信道的映射，配置不同传输信道的类型以及参数。实时业务和高速数据业务使用专用信道，基本信令和少量数据传输用公共信道RACH/FACH。不同的MAC实体完成不同的信道映射关系，MAC-c实现公共逻辑信道到公共传输信道的映射，MAC-d实现专用逻辑信道到专用传输信道的映射。需要MAC-d和MAC-c一起完成从专用逻辑信道到公共传输信道的映射。MAC层还需要完成优先级配置和TFCS（传输格式组合集）的配置。基本信道配置需要完成物理层配置，内容包括：传输信道到物理信道的映射关系，信道编码类型，是卷积码，Turbo码还是不编码，交织长度，速率匹配因子，扩频因子SF，功率偏置和分集模式等。6.2.2DCCC（DynamicChannelConfigurationControl）DCCC针对的对象是BE（BestEffort）业务。BE业务是指3G四类典型业务中的交互类业务和背景类业务。BE业务的特点有：1、业务源速率变化范围大；2、时延要求低，误码率要求高，RLC选用确认模式，在RLCBuffer中对数据进行缓存；3、没有最低保障带宽的要求。WCDMA系统中，需要为每一个用户分配一个信道化码资源和一定的下行功率资源，一个小区的信道化码资源和功率资源都是有限的，需要尽可能地节约，这样才能接入更多的用户。Iub接口带宽资源也是宝贵且有限的，同样需要节约。根据BE业务源速率变化范围大的特征，为BE业务动态分配资源和带宽，可以达到节省小区信道化码资源、下行功率资源和Iub接口资源的目的。使用了DCCC算法之后，根据BE业务源速率变化的特点，DCCC为BE业务动态分配带宽的效果如图6-2所示。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建华为机密，未经许可不得扩散第6页,共28页图6-3动态信道配置效果可以看出，采用了DCCC之后带来的好处有：1、最大限度地满足用户对带宽的需求，满足用户变动的数据传输速率需求，实现带宽按需分配；2、实现空中接口资源的最有效利用，节省下行信道化码（OVSF码）资源和下行功率资源；3、节省Iub接口资源。针对BE业务的特点，RLC层采用的传输模式为确认模式，在RLCBuffer中对数据进行缓存，通过RLC层重传的方式满足BE业务很高的误码率要求。MAC层在接收RLCBuffer中的数据时，同时对RLCBuffer中缓存的业务量进行测量，并把测量的结果和DCCC算法设置的业务量门限进行比较，如果满足DCCC算法所设置的门限要求，MAC层即产生业务量测量的事件报告4A事件和4B事件。DCCC算法分别为业务量测量的事件进行了定义。4A事件：MAC层测量到RLCBuffer中的业务量超过一绝对门限。4B事件：MAC层测量到RLCBuffer中的业务量小于一绝对门限。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建华为机密，未经许可不得扩散第7页,共28页图6-4动态信道配置产生4A事件报告，表明当前分配的信道带宽满足不了业务源速率的要求，需要为该业务增加信道带宽。产生4B事件报告，并且报告次数达到“监测次数”，表明当前分配的信道带宽超出了业务源速率的要求，可以把分配给该业务的信道带宽降下来。MAC层根据测量的结果，上报4A事件和4B事件到RRC层。RRC层根据MAC层上报的事件类型，判决如何调整该UE所使用的信道带宽。在判决过程中，还需要考虑空中接口是否受限，该过程是通过对该UE上下行功率的测量来完成。如果判决的结果是要为用户调整信道带宽，将通过RB重配置或传输信道重配置来执行这一过程。DCCC的判决结果可能是在CELL_DCH状态下信道带宽发生改变，也可能是UE在不同状态之间的迁移。例如，用户的初始业务速率为64kbps，在业务进行过程中，源速率上升，DCCC的判决的结果是要为该用户增加带宽，则把该用户信道带宽从64kbps调整到128kbps或384k