LTE系统无线资源管理(ppt文档).ppt

TD-LTELTE系统无线资源管理1TD-LTE目录无线资源管理概述TD-LTE系统特点系统特点TD-LTE的无线资源管理的无线资源管理2TD-LTE无线资源管理的定义与作用无线资源管理（RRM）就是对移动通信系统中的有限无线资源进行分配和管理，使系统性能和容量达到联合最佳状态RRM的作用确保计划业务的QOS确保小区的覆盖充分的利用频谱资源3TD-LTE无线资源管理的目的无线资源管理的目的是在保证网络服务质量(QoS)的前提下，最大限度地提高频谱利用率和系统容量4TD-LTE目录无线资源管理概述TD-LTE系统特点系统特点TD-LTE的无线资源管理的无线资源管理5TD-LTELTE系统的特点系统的特点LTE系统的特点系统的特点网络结构共享信道多址技术多种系统带宽配置对PS域进行优化多天线技术6TD-LTE网络结构E-UTRAN侧仅包括eNB一种网络结点，由于目前的网络架构中没有引入进行多小区RRM功能的网元（如RRM Server），RRM功能只能位于eNB中7TD-LTE多址技术UMTS系统的多址技术UMTS系统采用CDMA多址技术。在CDMA中多个用户在同一频率上进行通信，任何一个用户的信号对其它用户来说都是干扰，因此CDMA系统是一个干扰受限的自干扰系统，干扰既来自小区内部，也来自小区间多址技术对RRM带来影响E-UTRAN的多址技术E-UTRAN上下行分别采用SC-FDMA/OFDMA的多址技术，SC-FDMA是一种与OFDMA类似的技术。与CDMA相比，OFDMA能够提高频谱效率。同时由于同一小区的不同用户之间资源以频分方式复用，不存在小区内干扰，干扰仅来自小区间由于多址技术的差异，UMTS系统中的RRM与E-UTRAN系统中的RRM存在很多不同之处，如资源计算方法、干扰计算方法等8TD-LTE多天线技术UMTS系统的LCR-TDD模式下引入了智能天线技术，其主要作用是通过降低小区间/小区内干扰来提升系统容量在LTE中采用MIMO技术，改变了单天线情况下的物理资源组织形式，引入了资源的“空间维度”。LTE支持多种MIMO模在每种MIMO模式下，资源的空间组织形式都是不同的，物理资源在空间维度的变化必然会导致RRM算法的不同算法的不同式，并支持在多种模式之间的动态切换9TD-LTE对PS域进行优化E-UTRAN RRM过程与过程与UMTS RRM的不同的不同与UMTS既支持CS域，也支持PS域不同，在E-UTRAN中仅针对PS域中的业务进行优化设计。PS域中的业务具有分组大小不固定，突发性到达的特点，业务参数的定义与CS域业务不同。由于业务参数是多种RRM过程的输入，所以也将导致E-UTRAN RRM过程与UMTS RRM的不同10TD-LTE共享信道LTE中采用共享信道机制中采用共享信道机制LTE抛弃了UMTS所采用的专用信道机制，取而代之采用了共享信道机制。在共享信道中，多业务共享同样的资源，并通过分组调度的方式在业务之间进行分配。具体来讲，eNB通过控制信令为每一个TB动态分配所需的传输资源；传输完成后，所使用的资源立即被回收，继续用于其它TB的传输。UMTS主要基于专用信道设计，虽然也引入分组调度功能，但受专用信道的限制，分组调度功能具有很大的局限性-ThemeGallery is a Design Digital Content&Contents malldeveloped by Guild Design Inc.11TD-LTE多种系统带宽配置E-UTRAN是一个宽带系统，为支持更高的峰是一个宽带系统，为支持更高的峰值传输速率，其系统带宽配置最大可以达到20MHz。同时。同时E-UTRAN系统也允许灵活的系系统也允许灵活的系统带宽配置，如同时支持1.4/3/5/10/20MHz系统带宽的不同将导致资源数量、频率选带宽配置择性调度性能和MIMO模式中Precoding性能等方面的差异，从而影响RRM的过程。E-UTRAN中的中的RRM算法必须适应灵活的系算法必须适应灵活的系统带宽配置在UMTS系统中带宽配置的灵活性较小，TDD系统允许系统允许1.6/5/10MHz三种配置；而三种配置；而FDD只允许只允许5MHz一种配置，一种配置，RRM算法受系算法受系统带宽的影响较小12TD-LTE目录无线资源管理概述TD-LTE系统特点系统特点TD-LTE的无线资源管理的无线资源管理13TD-LTELTE系统系统RRM的对象的对象资源对象频率资源时间资源码道资源功率资源空间资源E-UTRANUMTS智能天线14TD-LTELTE中的中的RRM过程过程RBC(无线承载控制）无线承载控制）RAC（无线接纳控制）（无线接纳控制）CMC（连接移动性管理）（连接移动性管理）DRA（动态资源分配）（动态资源分配）ICIC（小区间干扰协调）（小区间干扰协调）LB（负载均衡）（负载均衡）Inter-RAT RRM（系统间无线资源管理）（系统间无线资源管理）15TD-LTERRM过程在网络节点中的位置过程在网络节点中的位置目前E-UTRAN的网络结构中没有引入管理多小区无线资源的节点，所以RBC、RAC、CMC、DRA、ICIC和LB功能都将位于eNB中。Inter-RAT RRM功能需要位于连接异系统的网关节点中16TD-LTERRM过程在协议层中的位置过程在协议层中的位置MAC层调度算法RRC层接纳算法切换算法干扰协调其它Inter-RATRRM在协议层中的位置与异系统之间的交互机制相关17TD-LTERRM模块之间的关系（模块之间的关系（1）触发RRM模块间有三类交互调用信息18TD-LTERRM模块之间的关系（模块之间的关系（2）E-UTRAN系统中RRM过程之间的关系示意图19TD-LTERBC（1）RBC负责与负责与RB的建立、维持和释放相关的资源配置的建立、维持和释放相关的资源配置当为一个业务建立RB时，RBC功能需要考虑E-UTRAN中资源的整体在发生切换或其它原因导致无线资源情况发生变化时，RBC需要维护在出现RB终止、切换等事件时，RBC需要释放与之相关的无线资源情况、已经建立业务的QoS需求和新业务的QoS需求已经建立的RB20TD-LTERBC（2）RBC需要调用需要调用RAC决定某一决定某一RB是否允许被是否允许被建立，根据RAC的输出进行后续的操作允许RB建立或拒绝RB建立切换过程如果成功，将在源小区和目标小区触发RBC过程：源小区RBC将回收相关的资源，目标小区RBC则开始建立RB的过程的过程RBC与与DRA也有密切的关系，也有密切的关系，DRA将将为RBC提供小区资源的总体情况，而RBC将针对将针对RB的的QoS需求指示需求指示DRA采采用适合的资源调度机制RBC负责与负责与RB的建立、维持和释放的建立、维持和释放相关的资源配置，其资源配置功能可RBC与其它以分解到其它的RRM模块如DRA和CMC模块模块模块的关系21TD-LTERAC（1）RACRAC需要考虑E-UTRAN中资源的整体情况、QoS需求、优先级水平和已建立RB的QoS需求，以及请求建立的RB的QoS需求RAC的目标是确保较高的资源利用效率（当存在有效资源时，接纳RB建立请求），并且同时保证已经建立的RB的QoS（当无法提供有效资源时，拒绝新RB的建立请求）RAC的任务是准许或拒绝新的RB的建立请求22TD-LTERAC（2）SRB的的RAC接纳DRB的的接纳接纳或拒绝RRC连接建立请求包括接纳或拒绝新的承载建立请求、已建立承载QoS参数更新请求以及切换用户的接纳请求23TD-LTERAC（3）硬件资源限制SRB接纳接纳基本思想小区负荷状况，如果小区塞拒绝接纳拥 MME负荷状况，根据负荷状况，根据MME的的指示判断是否可以接纳2425TD-LTERAC（4）DRB接纳基本思想接纳基本思想硬件资源限制资源占用情况QoS参数，包括参数，包括GBR，PBR以及UE-AMBR，ARP，ARP的抢占属性等基于资源利用率接纳，设定合适的资源利用率门限，当满足下述条件时，接纳成功，否则接纳失败：（现有用户资源利用量新增业务资源需求的预测值）/系统总的可用资源数 资源利用率门限TD-LTERAC（5）接纳控制模块与其它RRM模块的关系26其它TD-LTERAC（6）DRA将根据目前已建立的RB及其资源分配状态，提供RAC所需的小区资源整体使用情况的信息RBC在RB控制过程中需要调DRARBC用RAC，并根据RAC的反馈结果决定后续处理过程LBRACRAC还有可能考虑终端LB可以判断小区是否处于拥塞状态，RAC根据LB的拥塞状态指示来判断是否发送功率限制，基站接收总功率等因素来进行接纳判决进行接纳判决过程Handover过程中，目标小区将调用RAC，并根据RAC的反馈结果决定是否允许UE切换到本小区CMCRAC与其它与其它RRM模块的关系模块的关系27RTD-LTERAC算法算法无线接纳控制基于时频资源进行接纳控制对于切换用户，接纳判决公式为Ru _ old +Ru Ru _ thresholdRd _ old +Rd 0Srxlev=Q rxlevm eas (Q rxlevm in Qrxlevminoffset)-PcompensationSrxlevQrxlevmeasQrxlevminQrxlevminoffsetCell Selection RX level value(dB)Measured cell RX level value(RSRP).Minimum required RX level in the cell(dBm)Offset to the signalled Qrxlevmin taken into account in the Srxlevevaluation as a result of a periodic search for a higher priorityPLMN while camped normally in a VPLMN 5PcompensationFFS31QmeasTD-LTECMC（3）小区重选频内及等优先级频间小区重选准则R s=Qm e a s,s+Q h yst sR n=Q m e a s,n -Q o ffs e tRSRP measurement quantity used in cell reselections.QoffsetFor intra-frequency:Equals to Qoffsets,n,if Qoffsets,n isvalid,otherwise this equals to zero.For inter-frequency:Equals to Qoffsets,n plusQoffsetfrequency,if Qoffsets,n is valid,otherwise thisequals to Qoffsetfrequency.32TD-LTECMC（4）切换控制同一个基站下不同小区之间的切换同一个MME及同一个S-GW下的不同的基站之间的切换切换类型同一个MME及不同的S-GW下的不同基站之间切换不同的MME及相同或不同S-GW下的不同基站之间切换系统间切换UE在2G/3G与LTE之间进行切换3334TD-LTECMC（5）切换控制选择目标小区时综合考虑参考信号强度或质量、源小区和目无线链路质量小区负荷业务类型UE的频点优先级的频点优先级考虑因素标小区负荷情况，提高切换成功率多准备集小区，降低掉话率向目标小区上行同步时采用专用preamble，降低切换，降低切换时延基站间数据前转，保证无损切换基本思想TD-LTE切换控制切换控制测量量RSRP,RSRQ测量事件Event A1：服务小区的测量量 绝对门限Event A2：服务小区的测量量 服务小区测量量（offset可以为正值或负 值）Event A4：邻小区的测量量绝对门限。Event A5：服务小区的测量量 门限2切换判决由事件A3触发切换，即当基站收到事件A3的测量报告后，触发切换过程目标小区选择1.测量值大小绝对门限值2.邻小区测量值服务小区测量值+相对门限值满足上面两个条件的上报的小区添加到目标小区列表，目标小区列表中的小区按测量值的大小降序排序35TD-LTE切换控制切换控制切换流程最后一步中，源基站选择回复确认消息的最好的小区作为目标小区，原则为：1 判断是否有可以接纳所有承载的目标基站，如果有，则在能接纳所有承载的目标基站中选择在目标小区列表中位置最靠前的小区；2 如果没有，则判断切换用户是否有GBR业务，如果有，则转至步骤3，否则至步骤4；3选择能接纳所有GBR业务承载的目标基站，在这些基站中选择在目标小区列表中位置最靠前的小区，如果没有能接纳所有GBR业务承载的目标基站，则认为切换准备失败4 选择能接纳承载数最多的目标基站，在这些基站中选择在目标小区列表中位置最靠前的小区36TD-LTEENB间的切换间的切换ENB间切换的四种可能 服务MME和SGW均不发生变化 服务MME不变而SGW改变 服务MME改变而SGW不变 服务MME和SGW均改变ENB是否存在X2接口 无X2接口 经SGW间接前转分组数据 有X2接口 经X2接口直接前转分组数据3738TD-LTE基于X2的切换过程UESourceeNodeBTargeteNodeBMMEServingGWPDN GWDownlink and uplink dataHandover preparationHandover executionForwarding of dataDownlink dataUplink data1 Path Switch RequestDownlink dataHandover completion2 User Plane Update Request3a Update Bearer Request(A)3b Update Bearer Response4 User Plane Update Response5.End marker5.End marker6 Path Switch Request Ack7 Release Resource8.Tracking Area Update procedureTD-LTE基于S1的切换过程39TD-LTE基于S1的切换过程40TD-LTECMC（6）CMC模块与其它RRM模块间的关系41TD-LTECMC（7）LB可以触发UE移动到其它小区接受服务在切换过程中，必然会在源小区和目标小区触发RBC过程。目标小区需要调用RAC功能决定是否能够提供相应的资源为切换UE继续服务切换判决过程根据UE的测量报告，邻小区负荷信息以及UE速度等信息决定是否进行切换以及切换到哪个小区小区重选主要是UE侧的动作，系统负责设置相应的门限，因此在系统侧小区重选模块非常简单Inter-RAT之间的切换或小区重选，将导致Inter-RAT RRM功能42TD-LTEDRA（1）调度的目标实现有限的共享资源在多用户之间的分配。位于eNB的UL调度器和DL调度器分为为UL_SCH和DL_SCH分配物理层共享资源调度可以分配的资源时间资源频率资源功率资源空间资源43TD-LTEDRA（2）调度的原则对于下行，eNB可以准确知道每个RB的buffer状态，因此下行调度可以基于RB，但是每个TTI对于一个UE只发送一条PDCCH，不存在per UE per RB grant对于上行，BSR上报机制是基于RBG的，eNB可能不能准确知道UE每个RB的具体信息，因此LTE系统上行调度基于UE 调度的粒度时间粒度：指的是资源分配持续时间，在LTE系统中一次资源分配可以分配一个TTI的资源也可以一次分配多个TTI的资源，时域资源分配的最小粒度为1ms频域粒度：是指一次资源分配在频域分配的最小带宽，对于LTE系统，资源分配的频域最小粒度为180KHz的带宽44TD-LTEDRA（3）DRA需要考虑的因素RB的的QoS需求需求UE的信道质量信息的信道质量信息缓冲区状态天线模式UE间的公平性间的公平性干扰情况及系统吞吐量45TD-LTEDRA（4）半持续调度调度方式动态调度持续调度46TD-LTEDRA（5）动态调度按需分配的方式，最灵活，但调度开销最大4748TD-LTEDRA（6）持续调度根据VoIP数据包到达的周期性和数据包大小基本相同的特点，在每个状态转换点上为后续数据包的初始传输和重传预先分配资源VoIP下行持续调度下行持续调度VOIP上行持续调度上行持续调度TD-LTEDRA（7）半持续调度动态调度和持续调度的结合对VoIP激活期的初传语音包使用持续调度，大于静默期的SID包和重传包使用动态调度49TD-LTEDRA（8）DRA与ICIC的关系DRA与其它RRM模块的关系ICIC和DRA的关系取决于ICIC的实现机制。某些ICIC算法需要DRA的支持才能够实现，即ICIC为降低小区间干扰需要特殊的资源调度策略。此外，DRA所掌握的资源使用信息也将为ICIC提供参考，以采用不同的小区间干扰协调策略将为RAC、LB和RBC提供小区资源使用的整体情况；同时也能够根据RBC和LB提供的信息选择不同的调度机制或配置不同的调度策略，以便在不同的场景中提供优化的资源利用性能DRA负责小区内资源的动态管理50TD-LTEDRA（9）上行DRA模块输入输出接口以及与其它RRM模块关系5152TD-LTEDRA（10）UE间资源分配间资源分配（eNB侧）主要负责上行资源在UE之间的分配，包括UE优先级计算策略和资源分配策略上行功控模块UE内部内部RB之间之间资源分配（UE侧）主要完成根据调度的结果确定UE的发射功率上行DRA模块完成对分配给UE的资源在UE内部不同RB之间进行分配，满足PBR要求以及资源充分利用的要求。主要监测业务的QOS情况以及是否满足PBR要求，可以通过监测功能判断是否执行掉话操作QoS监测模块监测模块LTE系统中上行调度基于UETD-LTEDRA-MIMO模式切换模式切换MIMO模式切换的目的更好的适应不同的无线场景，通过选择合适的MIMO模式可以提高系统吞吐量或传输可靠性。LTE天线结构在LTE TDD产品开发第一阶段只考虑22天线结构,天线间距为大天线间距。LTE系统MIMO模式在2*2大间距天线结构下，根据目前LTE标准只考虑开环SU-MIMO(SCW/MCW)、闭环SU-MIMO(SCW/MCW)。后续产品开发将考虑4+4极化天线结构，相应的MIMO模式会更加复杂。LTE系统MIMO模式切换MIMO模式切换原则依据速度进行开环SU-MIMO和闭环SU-MIMO之间的切换，依据秩信息确定SCW还是MCW。目前LTE系统没有测速模块，默认MIMO模式为开环SU-MIMO。MIMO模式切换流程53TD-LTEDRA（11）54下行DRA模块输入输出接口以及与其它RRM模块关系55TD-LTEDRA（12）下行DRA模块主要负责对所有下行RB进行优先级排RB优先级计算优先级计算RB资源分配资源分配QoS监测模块监测模块队，得到RB服务的优先级队列主要完成资源在不同RB之间的分配，在信道质量可以接受的情况下，调度策略要能够保证业务的QoS要求监测业务的QoS情况，可以通过监测功能判断是否执行掉话操作LTE系统中下行调度基于RBTD-LTEICIC（1）引入目的基本思想LTE的下行和上行都采用正交频分多址方式，不存在扩频，因此小区间干扰成为主要的干扰；如何降低小区间干扰，实现同频组网成为LTE的一个主要问题，也是小区间干扰协调（ICIC）引入的目的小区间干扰协调的基本思想就是通过小区间协调的方式对边缘用户资源的使用进行限制，包括限制哪些时频资源可用，或者在一定的时频资源上限制其发射功率，来达到避免和降低干扰，保证边缘覆盖速率的目的56TD-LTEICIC（2）ICIC负载信息交互周期方向静态ICIC半静态ICIC上行ICIC下行ICIC57TD-LTEICIC（3）静态ICIC静态ICIC比较简单，但不能根据负荷调整资源集合的大小，将导致比较低的资源利用率1.不需要在X2交互负载信息2.固定为每个小区的边缘用户分配相互正交的资源58TD-LTEICIC（4）半静态ICIC1.X2接口交互负载信息接口交互负载信息选择部分邻区发送负载信息，避免不必要的信令负荷和邻区的动作，减少系统的信令负荷和复杂度，同时能够提高系统的资源利用率2.灵活的调整为边缘用户分配的资源集合灵活的调整为边缘用户分配的资源集合根据边缘用户负荷以及收到的邻区的负载信息来调整3.划分资源集合时，根据一定的原则尽量划分资源集合时，根据一定的原则尽量减少资源碎片，保证调度增益59TD-LTEICIC（5）上行ICIC上行的输入为通过测量模块得到PRB上的功率或功率谱密度，通过这个参数来判断该PRB是否过载，如果过载标识OI参数通过DRA模块来得到那些PRB将被小区边缘的用户使用，以及使用的功率来判断是否用表示HII对是否有UE处于小区边缘可以使用RSRP和RSRQ来判断，邻小区列表也可以是动态变化的6061TD-LTEICIC算法算法上行ICIC算法:上行ICIC通过HII/OI结合调度和功控实现；OI：过载指示，每个：过载指示，每个VRB上用上用2bit表示，表示，OI分为三个等级：低、中、高。分为三个等级：低、中、高。1）OI计算：三个等级的确定可以通过设置IoT的域值或噪声干扰的域值来实现。设置三个域值：thresholed_OI、thresholed1、thresholed2且thresholed_OI thresholed1thresholed2。1）thresholed_OI测量的IoT或噪声干扰thresholed1，表示OI为“低”；2）thresholed1thresholed2，表示OI为“高”；2）OI作用：用于调整功控的步长；HII：高干扰指示，每个：高干扰指示，每个VRB用用1bit表示。表示。1）HII计算：HII根据本小区边缘UE使用资源的预测值确定，通过X2接口传给相邻小区。2）HII作用:HII指示主要用于调度时确定边缘UE使用哪些PRB，即本小区边缘UE尽量使用本小区指示给邻小区为HII的PRB，尽量不使用邻小区指示HII的PRB。TD-LTEICIC（6）下行ICIC下行的输入为通过DRA模块来得到那些PRB将被小区边缘的用户使用，以及使用的功率来判断是否用表示HII。还可能存在Node B对PRB功率测量。当Node B间有交互时，下行ICIC还可能存在和DRA模块的交互62TD-LTEICIC算法算法下行ICIC算法根据LTE标准，下行ICIC通过RNTP实现：服务小区通过计算本小区内每个PRB上的RNTP是否超过某个RNTP门限，如果超过某个门限，则通过X2接口向邻小区报告RNTP指示，同样邻小区也会向本小区发送RNTP指示。如何使用RNTP指示：RNTP指示主要用于调度时确定边缘UE使用哪些PRB，即本小区边缘UE尽量使用本小区指示给邻小区RNTP为1的PRB，尽量不使用邻小区指示RNTP为1的PRB。63TD-LTELB（1）接纳LB用于发生多小区间的业务负荷分布不均衡的情况时，其目标是通过某种方式改变业务负荷分布，使无线资源保持较高的利用效率，同时保切换证已建立的业务的QoS负荷均衡算法与其它RRM模块间的关系64TD-LTELB（2）“LB与其它RRM模块的关系”当采取上述负荷均衡模块根据拥塞判决准则周期性检测小区是否负载过重，如果小区处于拥塞状态，LB触发修改小区重选参数、切换门限值、并发送拥塞指示给接纳算法RAC根据LB的拥塞状态指示来判断是否进行接纳判决过程，当小区处于拥塞时不进行接纳判决，可以直接拒绝接纳请求措施后，小区负荷下降到正常水平时，负荷均衡模块触发更新小区重选参数、切换门限值、并发送拥塞解除指示给接纳算法65TD-LTELB（3）LB模块输入量LB模块输出量目前的标准中，RAN1GBR业务上行PRB建议LB模块的输入分别为GBR业务和Non-GBR业务在上行和下行业务在上行和下行各自的PRB使用率使用率GBR业务下行PRB使用率Non-GBR业务上行PRB使用率拥塞指示切换门限调整指示小区重选参数调整指示Non-GBR业务下行PRB使用率66TD-LTE负荷均衡负荷均衡负荷拥塞控制测量量资源利用率预警后处理策略A:减小本小区的CIO值和QoffsetB:修改系统消息，阻止不同AC等级的用户接入；拥塞后处理策略A:减小本小区的CIO值和QoffsetB:将IE“Cell barred”设置为barred，禁止小区重选到该小区C:修改系统消息，阻止不同AC等级的用户接入D:禁止切换用户接入拥塞恢复策略执行预警或拥塞处理策略相反的策略67TD-LTE负荷均衡负荷均衡负荷均衡操作减小高负荷小区的CIO值和Qoffset，增大低负荷小区的CIO值和Qoffset68TD-LTEPC（1）上行信道功率控制过程相对UMTS系统简单很多，PC仅与DRA模块有关，或者也可将PC看作是DRA内部的一个子模块DRA在分配上行资源时将通过功控模块确定所分资源是否符合要求69TD-LTEPC（2）PC模块输入量UE测量上报的RSRP，用来计算路损DRA模块输入的资源分配信息其他RRC参数PC模块输出量功控成功指示功率值70TD-LTEInter-RRM1Inter-RAT RRM主要用于不同接入技术之间的无线资源管理，特别是系统间切换的场景。在发生系统间切换时，切换判决的做出需要考虑不同RAT内的资源情况、UE能力以及运营商策略2Inter-RAT的重要性程度依赖于E-UTRAN部署情况，可能还包括Inter-RAT的负荷均衡过程，即涉及Idle状态的UE，也涉及Connected状态的UE3系统间的移动性过程Idle状态UE的小区重选、Connected状态的UE的切换，都将触发Inter-RAT RRM功能等因素71