03 wcdma gerenciamento dos recursos de rádio huawei

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OWA200004 WCDMA Gerenciamento

dos recursos de rádio (RRM)ISSUE 1.0

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CapCapíítulo 1 Introdutulo 1 Introduçção ao RRMão ao RRM

CapCapíítulo 2 Configuratulo 2 Configuraçção de canaisão de canais

CapCapíítulo 3 controle de potênciatulo 3 controle de potência

CapCapíítulo 4 Gerenciamento de Mobilidadetulo 4 Gerenciamento de Mobilidade

CapCapíítulo 5 Controle de Cargatulo 5 Controle de Carga

CapCapíítulo 6 Controle do modo AMRtulo 6 Controle do modo AMR




Introdução ao RRM

l RRM: Radio Resource Management

l RRM é responsável pelo suprimento de cobertura ótima, oferecendo a máxima capacidade planejada, garantindo a qualidade de serviço (QoS) necessária e assegurando eficiente uso dos recursos de físicos e de transporte.

l Potência é o recurso de rádio mais importante. A melhor forma de se utilizar este recurso é o controle de potência de consumo estrito.

[Aumentar a potência de transmissão para melhorar a QoS de um certo usuário.

[Entretanto, devido a auto-interferência, este aumento deve resultar em maior interferência em outros usuários e conseqüentemente reduzir a QoS.




Algoritmo RRM no fluxo de chamadas (1)

CNCN

RNCRNC

Iu

RAB ASSIGNMENT （QoS)

RAB ASSIGNMENT （QoS)

QoS mappingQoS mapping

Admission controlAdmission control

Request ofcode resourceRequest of

code resource

Configurationof access layerConfiguration

of access layer

Configuração dos canais-- configuração

Dos canais fundamentais

Controle de carga--access control

Configuração dos canais --Gerenciamento dos recursos

de códigos

Controle de carga--balanceamento de carga




Algoritmo RRM no fluxo de chamadas (2)Channel setup and

call initiatedChannel setup and

call initiated

Power controlPower control

Change ofservice rateChange ofservice rate

HandoverHandover

Call endCall end

Resource releaseResource release

End

Controle de potênciaLoop fechado

Controle de potênciaLoop aberto

Configuração de canais--DCCC AMRC

Configuração de canaisGerenciamento de recursos

de códigos

Controle de carga--balanceamento

de cargaGerenciamento de mobilidade




Classificação do RRM

l Baseado em diferentes objetivos, RRM é classificado como:

l Orientado à conexão RRM, que garante QoS da conexão e minimiza os recursos de rádio alocados a uma conexão.

[Configuração dos canais, controle de potência, handover

[Uma entidade dedicada é criada para gerenciar a configuração dos recursos de cada conexão.

l Orientada a célula RRM, o qual maximiza os usuários em uma célula e assim aumenta a capacidade garantindo a estabilidade da célula.

[Gerenciamento dos recursos de códigos, controle de carga

[Uma entidade dedicada é criada para cada célula para o gerenciamento de seus recursos.




Procedimento RRM

l Procedimento fundamental do gerenciamento dos recursos de radio

l Controle de medidas

l medidas

[UE, NodeB, RNC

l Relatório de medidas

l Decisões

l A implementação do controle de recursos






CapCapíítulo 3 controle de potênciatulo 3 controle de potência







CapCapíítulo 2 Configuratulo 2 Configuraçção dos canaisão dos canais

2.1 Configura2.1 Configuraçção fundamental de canal ão fundamental de canal

2.2 Configura2.2 Configuraçção dinâmica de canalão dinâmica de canal




Configuração fundamental de canalConfiguração fundamental de canal

l A configuração fundamental de canal mapeia as facilidades de QoS RAB requisitadas pelo CN nos parâmetros correspondentes e modo de configuração em cada camada AS

l QoS requisitada pelo CN

[Classes de tráfego

− Conversação

− Streaming

− Interativo

− Background

[Demanda de taxa

[Demanda de Qualidade（BLER）

[Atraso (time delay)




Mapeamento de QoSMapeamento de QoS

DPDCH DPCCH

RAB

RB RB

DTCH DTCH DCCH

TrCHTrCH TrCH

CCTrCH

RLC entity

Mac-d Mac-c

Coding& RM&Mux

Radio Bearers

RLC SublayerLogical Channels

MAC SublayerChansport Channels

Physical Layer

DTCH

RB¡£¡£¡£

Coding& RM&Mux

TrCH Transport channels




Configuração de Parâmetros de RB e RLC

l Parâmetros RB

[Número RB

l Parâmetros RLC

[Diferentes modos de transferência RLC

− Modo transparente(TM - Transparente mode )

− Modo sem reconhecimento (UM - Unacknowledged mode )

− Modo com reconhecimento (AM - Acknowledged mode )

[Diferentes parâmetros de canais lógicos




Configuração dos parâmetros MAC

l Parâmetros MAC

l A relação de mapeamento/multiplexagem entre canais lógicos e de transporte

[Diferentes tipos e parâmetros dos canais de transporte

− Canais dedicados (dedicated channel)

− Canais comuns (common channel)

[Diferentes configurações da entidade MAC

− MAC-d/MAC-c

[Configuração de prioridades da sub-camada MAC

[Configuração TFCS




Configuração de parâmetros PHY

l Parâmetros PHY

[Relação de mapeamento dos canais de transporte para os canais físicos

[Esquema de codificação

− Código convolucional

− Código Turbo

− Sem codificação

[Comprimento do interleaving

[Atributos de adequação de taxas

[Fator de espalhamento (SF - Spreading factor)

[Offset de potência

[Outros parâmetros de camada física, tais como modo de diversidade.




CapCapíítulo 2 Configuratulo 2 Configuraçção dos canaisão dos canais

2.1 Configura2.1 Configuraçção fundamental de canalão fundamental de canal

2.2 Configura2.2 Configuraçção dinâmica de canalão dinâmica de canal




Serviços BE (Best Effort)Serviços BE (Best Effort)

l DCCC: Dynamic Channel Configuration Control

l Objeto do DCCC: serviço melhor esforço (BE)

l Facilidades dos serviços BE

[A taxa dos recursos do serviço varia grandemente

[Menor demanda quanto a atrasos

[Maior demanda na taxa de erros de bits

[RLC utiliza modo com reconhecimento (AM), assim todos os dados devem ser armazenados na memória RLC.




Configuração dinâmica de canaisConfiguração dinâmica de canais

MAC-d

DL TransportChannel TrafficVolume

Threshold

Configuration in L2

RLC

Signalingbearer

DCH1

RLC

TFC Select

DCH2

Channel Switching

DCCH DTCH

l Objetivo do DCCC

[Atender as necessidades de bandwidth dos usuários com o maior grau possível

[Otimizar o uso dos recursos da interface aérea

[Atender às flutuações necessárias para taxa de dados

[Salvar a codificação dos recursos de canais de downlink (código OVSF)

Alcançar “bandwidth on demand”




Decisão do DCCC

l Decisão do DCCC

[Reporte de medidas do volume de tráfego na memória RLC

[Decidir se deve alterar a bandwidth usada por um UE dinamicamente em função dos resultados de medições.

[Considerar se existe limitações na interface ar durante a decisão de reconfiguração. Isto é executado medindo-se a potência de transmissão do UE tanto no downlink quanto uplink.

As decisões de uplink & downlink DCCC são as mesmas, mas executadas respectivamente.




Implementação do DCCC

l Implementação do DCCC

[Reconfiguração dos canais de transporte RB

− Cell-FACH-->Cell-DCH

− Cell-DCH-->Cell-DCH, incluindo redução/incremento de bandwidth

− Cell-DCH-->Cell-FACH

l DCCC também restringe a seleção do TF na camada MAC baseado na requisição de controle de congestionamento




Efeito do DCCC

l Alocação de Bandwidth sob demanda

Capacidade do sistema

Configuração tradicional de canais

Taxa da fonte de serviço

DCCC






CapCapíítulo 3 Controle de potênciatulo 3 Controle de potência







Efeito perto-longe (near-far) no CDMAEfeito perto-longe (near-far) no CDMA

A B

ω

P(ω)

ω

P(ω)

ω

P(ω)

ω

P(ω)

Prx de um usuário A

ω

P(ω)

De-espalhamento

Ptx do usuário A

Potência recebida pelo

NodeB

O usuário comunica com sucesso

O usuário B é submergido devido à forte interferência do usuário A

Prx de um usuário B

Ptx do usuário B




Classificação do controle de potência

l Controle de potência[Controle de potência de uplink

− Controle de potência de loop aberto− Controle de potência de loop fechado

▪ Inner loop power control▪ Outer loop power control

[Controle de potência de downlink− Controle de potência de loop aberto− Controle de potência de loop fechado

▪ Inner loop power control▪ Outer loop power control




Controle de potência de Loop aberto para DPCH

l Precisamente calcula a potência de transmissão inicial do inner loopnecessário para diminuir o tempo de convergência

l Reduz o impacto na carga do sistema

Convergência innerloop power control

tempo

Potência

tempo

Potência




NodeB UERACH

BCH: potência do canal CPICHnível de interferência de UL

Controle de potência de loopaberto é utilizado para decidir a potência inicial do preâmbulo PRACH de acordo com a perda na propagação.

A perda no percurso édefinida de acordo com a potência de transmissão do CPICH e potência recebida.

Controle de potência de Loop aberto para PRACH




Controle de potência de loop aberto de UplinkControle de potência de loop aberto de Uplink

NodeB UE

Transmit TPC

meidr&comparar SIR do sinal recebido

Inner loop

Set SIRtar

Dados de tráfego com BLER estável pode ser conseguido

Medir a BLER do canal de transporte

Outer loop

RNC

Medir&comparar a BLER dos dados recebidos

Set BLERtar

10-100Hz




BLER--SIRl O objetivo do algoritmo de PC de loop aberto é manter a

qualidade da conexão a níveis definidos pela qualidade necessária ao serviço bearer (QOS).

l De acordo com princípios de comunicações wireless, BLER pode ser alterada com o ambiente wireless com SIR fixo.

SIR

BLER

Curvas diferentes correspondentes com diferentes ambientes múltiplos percursos.




Controle de potência de downlink

NodeB

Set SIRtar

Transmit TPC

Medir e comparar a BLER

Outerloop

Inner loop UE physical layer

UE Layer 3

Controle de potência de loop aberto e fechado de downlink

10-100Hz1500Hz

Medir e comparar a SIR




Modos e estados de operação do UE

l O UE não tem relação com o UTRAN, e somente com o CN. Para a transferência de dados, uma conexão de sinalização deve ser estabelecida

l UE fica acampado em uma dada célula

[O UE fica recebendo informações do sistema da PLMN

[UE pode receber mensagens de "paging" dos canais de controle da célula.

[Possibilita que o UE receba serviços de broadcasting na célula.

Idle Mode




l Modo ativo (active state)

l Comunicação através de canais dedicados

l UTRAN sabe em qual célula o UE está.

Cell-DCH

Cell-FACHl Modo ativo (active state)

l Pequeno volume de dados a serem transferidos no uplink e no downlink. Não há a necessidade de alocação de canais de dados dedicados para esta comunicação.

l O downlink utiliza FACH e o uplink utiliza RACH.

l UE necessita monitorar o FACH para informações relacionadas a este.

l UTRAN sabe em qual célula o UE se encontra.






l Nenhum dado a ser transmitido ou recebido. (conexão RRC existente)

l Monitora PICH, para recepção de “paging” (DRX).

l Diminui o consumo de potência do UE.

l UTRAN sabe em qual célula o UE se encontra.

l UTRAN deve atualizar as informações de célula do UE quando este se desloca para outra célula

Cell-PCH





l Nenhum dado a ser transmitido ou recebido.

l Monitora PICH (DRX).

l UTRAN somente sabe em qual URA (UTRAN RegistrationArea) que o UE está.

l UTRAN atualiza as informações do UE somente após o UE ter deslocado para outra URA.

l Esta é uma forma de diminuir a ocupação dos recursos e transmissão de sinalização

URA-PCH




Classificação do Handover

Hard handover

Soft handover

•Intra-frequency hard handover

•Inter-frequency hard handover

•Inter-system handover Softer handover




UE move-seBS alvoBS servidora

tempo

Dados recebidos/enviados do/pelo

UE

Hard handoverHard handover





tempo


UE

“GAP” de comunicação

Hard handoverHard handover

l Características do hard handover:

[HHO causa uma desconexão temporária em serviços de tempo real (RT) e não provoca perdas em serviços que não são de tempo real.

[O UE deve ser equipado com dois receptores ou suportar modo comprimido (compressed mode) para efetuar medidas entre sistemas.





tempo


UE

Soft handoverSoft handover




Soft Handover

l Características do soft handover

[ Seamless handover: não há desconexão do radio access bearer.

[ Para permitir um nível de recepção suficiente para manter a comunicação, os sinais recebidos de múltiplas células devem ser combinados a nível de símbolo quando o UE mover-se em áreas de bordas entre células.

[ O ganho de macro diversidade alcançado pela combinação de sinais recebidos no NodeB (softer handover) ou no RNC (soft handover) melhora a qualidade de sinal de uplink , diminuindo a potência de transmissão do UE.


tempo


UE

Nenhum “GAP”

de comunicação




Softer Handover

l Para o soft handover, a combinação de múltiplos RL utiliza maximum ratio combination (RAKE combination) no downlink e selection combination no uplink.

l Quando duas células envolvidas no soft handover pertencentes a um mesmo NodeB, maximum ratio combinationpode ser utilizado no uplink. Neste caso o handover é softerhandover.

l Softer handover possui alta prioridade nos esquemas de handover pois maximum ratio combination possui um maior ganho em relação selection combination.




Soft Handover

l Active set

[ Inclui todas as células participantes em uma conexão SHO de um terminal.

l Monitored Set

[Este conjunto inclui todas as células que são continuamente monitoradas/medidas pelo UE e que não estejam incluídas no active set.

l Detected Set




Soft Handover




Aplicações de Hard Handover no 3G

l Intra-frequency hard handover

[Quando inter-RNC SHO não pode ser executado ou não épermitido.

l Inter-frequency hard handover

[Necessário em certas células devido ao planejamento de rede

[Balanceamento de carga entre portadoras

l Inter-system handover

[Evolução gradativa 2G-3G

[Área de cobertura finita na fase inicial do 3G




Introdução ao modo comprimido (Compressed Mode)

l Compressed Mode

[Células vizinhas intra-frequency podem ser medidas simultaneamente com a transmissão normal do UE utilizando receptor RAKE.

[Medidas de vizinhas Inter-frequency ou inter-systemnecessita que o UE execute medidas em diferentes portadoras, o que pode ser feito por múltiplos receptores ou no modo comprimido.

[No CM, a transmissão e a recepção normal são interrompidas por um certo período de tempo, permitindo que o UE meça outras portadoras.




Compressed Mode

Objetivo do modo comprimido: UE realiza medidas e sincronização com uma célula alvo quando handover inter-frequency e inter-systemé necessário.




Classificação do modo Comprimido

l Downlink compressed mode

[Para derivar intervalos para que o UE’s meça e sincronize com outras células, existem três esquemas opcionais:

− SF/2

− rate matching/puncturing

− higher layer scheduling

l Uplink compressed mode

[Para evitar interferência nas medidas e sincronismo de downlink quando o UE estiver medindo uma determinada célula.

[As capacidades do UE são quem decidem se o modo comprimido é necessário, Apresenta 2 esquemas opcionais

− SF/2

− higher layer scheduling.




Características do modo comprimido (Compressed Mode)

[Todos os parâmetros do modo comprimido são determinados pelo UTRAN.

[A sua utilização deve reduzir a performance do sistema.

Algoritmos complexos são necessários para decisão de quando entrar e quais parâmetros são necessários no modo comprimido.




Realocação SRNS(C)

l Vantagens

[Reduz fluxo de dados na interface Iur

[Melhora a adaptabilidade do sistema.

[Reduz atrasos

l Problemas

[Grande volume de sinalização é necessário para a iteração

CN

SRNS DRNS

CN

RNS SRNS




Classificação do controle de carga

l Classificação técnica:

[Controle de admissão de chamadas (Call Admission Control)

[Balanceamento de carga entre células (Load balance)

[Controle de congestionamento (Congestion control)




Admission Control (AC)

l AC é utilizado na decisão se um novo RAB é admitido ou um RAB atual pode ser modificado.

l Admission control (AC) é executado no uplink e downlink separadamente.

l A estratégia é tal que um novo bearer é admitido somente se a carga total após a admissão permaneça abaixo de um limiar estabelecido pelo RNP.




Load Balance

l Load balance entre células

[Load balance entre intra-frequency cells

− Cell breathing

[Load balance entre inter-frequency cells

− Inter-frequency load balance

[Controle de usuários potenciais




Cell BreathingCRNC

O objetivo é o compartilhamento de

carga de certas células “hot” com células

limítrofes, aumentando assim o uso da

capacidade do sistema

cell breathing




Potential User Control

l Potential user control

[Evita o desbalanceamento de carga quando UEs entram no estado de dados (DCH state). Faz com que UEs no idlemode ou non-DCH connected mode acamparem células com baixa carga a priori.

[Para alcançar este objetivo, a mudança dos parâmetros de seleção e re-seleção de célula dinâmicos.

[Potential user control é executado pelo uso de mensagens do sistema.




Congestion Control

l As medidas que permitem o uso completo da capacidade do controlede admissão dos recursos do sistema, load balance entre células, packet scheduling não são suficientes para garantir estabilidade absoluta, e conseqüentemente tecnologias de controle de congestionamento devem ser introduzidas.

l Objetivo

[Assegurar que a carga do sistema esteja abaixo de um limiar estável absoluto.

l Métodos de controle de congestionamento

[Reduz temporariamente a QoS dos tráficos com baixa prioridade

[Reduz temporariamente a QoS do tráfego CS em condições extremas




Codificação AMRCodificação AMR

l O sistema WCDMA utiliza codificador de voz Adaptive Multi-Rate (AMR), que é uma linear prediction coding.

Rate no.

Sub-flow 1 block size（bit）



Combination block size（bit）

rate（kbps）

0 0 0 0 0 No data 1 39 0 0 39 SID 2 42 53 0 95 4.75 3 49 54 0 103 5.15 4 55 63 0 118 5.9 5 58 76 0 134 6.7 6 61 87 0 148 7.4 7 75 84 0 159 7.95 8 65 99 40 204 10.2 9 81 103 60 244 12.2




MOS e CIR




AMR Speech

l Características do AMR speech:

[Em certos níveis de carga (que correspondem com o CIR do UE), o Mean Opinion Score (MOS) experimentados pelos usuários não aumenta linearmente com a taxa de voz que o UE utiliza. Ou seja, em certos níveis de carga, a mais apropriada taxa AMR de voz é utilizada para se conseguir o mais alto MOS. Isto não se refere à taxa mais alta, mas sim uma taxa intermediária apropriada.

[Limitações da potência máxima de transmissão do UE’s restringe a cobertura de uplink AMR speech. Para aumentar esta cobertura de uplink do AMR, a taxa de uplink deve ser reduzida sem degradar a qualidade de voz do UE’s.




Controle do modo AMR(AMR Mode Control)

l AMR mode control deve balancear o nível de carga, e:

[Reduzir a taxa AMR em condições de alto tráfego, e assim reduzir a carga do sistema e melhorar a qualidade de conversação relativa.

[Aumentar a taxa AMR em condições de carga leve, aumentando-se a QoS.

l O controle do modo AMR pode ser executado a cada 20ms!

l Reduzir a taxa do AMR com efetivamente aumentar a cobertura de uplink.



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