WCDMA无线资源管理RRM(一)：资源管理与负载控制
RRM,RRC
RRM,RRC对于⽆线系统来说，⽆线资源的概念是很⼴泛的，它既可以是频率，也可以是时间，还可以是码字。
⽆线资源管理(RRM)就是对移动通信系统的空中接⼝资源的规划和调度。
⽆线资源管理涉及到⼀系列与⽆线资源的分配有关的研究课题，如接⼊控制、信道分配、功率控制、切换、负载控制以及分组信息的调度等。
在传统的⽆线通信系统中，空中接⼝的⾼层协议是简单的分层结构，每层进⾏独⽴的设计和操作，各层间的接⼝是静态的。
这种设计⽅法简化了⽹络设计，具有较好的通⽤性。
但是由于MIMO OFDM⽆线信道的空时频变化特性和随机性，传统的分层设计⽅法不能很好地适应这些特点，以及B3G 系统多业务QoS 保证的需求，也就⽆法实现有限的⽆线资源的最优化利⽤。
为此⼈们提出了跨层的⽆线资源管理的设计思想，在RRM 功能模块和其它协议的各层之间直接交换⽤户的QoS、队列状态、⽆线信道状态、⼩区的负载、系统的⼲扰等信息，在保证业务的QoS 的前提下使得系统的吞吐量最⼤化。
RRC（Radio Resource Control）：⽆线资源控制协议。
RRC处理UE和UTRAN之间控制平⾯的第三层信息。
主要包含以下功能：⼴播核⼼⽹⾮接⼊层提供的信息。
RRC负责⽹络系统信息向UE的⼴播。
系统信息通常情况下按照⼀定的基本规律重复，RRC负责执⾏计划、分割和重复。
也⽀持上层信息的⼴播。
将⼴播信息关联到接⼊层。
RRC负责⽹络系统信息向UE的⼴播。
系统信息通常情况下按照⼀定的基本规律重复，RRC负责执⾏计划、分割和重复。
建⽴、重新建⽴、维持和释放在UE和UTRAN之间的RRC连接。
为了建⽴UE的第⼀个信号连接，由UE的⾼层请求建⽴⼀个RRC的连接。
RRC连接建⽴过程包括可⽤⼩区的重新选择、接⼊许可控制以及2层信号链路的建⽴⼏个步骤。
RRC连接释放也是由⾼层请求，⽤于拆除最后的信号连接；或者当RRC链路失败的时候由RRC本层发起。
如果连接失败，UE会要求重新建⽴RRC连接。
WCDMA系统的无线资源管理
硬切换
频内硬切换
码树调整
频间硬切换
900MHZ 2G FDD 3G TDD 1800MHZ
系统间切换
WCDMA和GSM系统间的硬切换
RNC BSC
BTS
C Iub 频率2 频率 A 频率1 频率 B A B C
UE测量导频CPICH的接收功率 UE测量导频CPICH的接收功率 测量导频CPICH 计算上行初始发射功率
上行内环功率控制
内环功率控制的目的: 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 UE信号的bit能量相等 信号的bit
每一个UE都有自己的 每一个UE都有自己的 UE 控制环路
频率
相关输出
时 间 码字 码分多址自干扰示意图 同步 时间
功率控制技术
功率控制解决的问题之二--克服"远近效应" 克服" 克服 远近效应"
在上行链路中,如果小区内所有UE的发射功率相同,因为各UE 在上行链路中,如果小区内所有UE的发射功率相同,因为各UE UE的发射功率相同 与NodeB的距离是不同的,导致NodeB接收较近的UE的信号强,接收 NodeB的距离是不同的,导致NodeB接收较近的UE的信号强, 的距离是不同的 NodeB接收较近的UE的信号强 较远的UE的信号弱,由于CDMA是同频接收系统, 较远的UE的信号弱,由于CDMA是同频接收系统,造成弱信号淹没在 UE的信号弱 CDMA是同频接收系统 强信号中,从而使得距离基站较远的UE无法正常工作. 强信号中,从而使得距离基站较远的UE无法正常工作.电波传播中 UE无法正常工作 经常会遇到"远近效应"的问题,必须实时改变发射功率,才能保 经常会遇到"远近效应"的问题,必须实时改变发射功率, 证通信质量 .
WCDMA基本网络结构
2008-04-08 12:26WCDMA是3G三种主流标准的一种。
WCDMA系统可以分为无线接入和网络结构两部分，本文介绍其网络结构部分。
WCDMA网络结构可分为无线接入网和核心网两部分，本文首先重点阐述了无线接入网的结构，对Iu、Iur、Iub接口协议模型进行了分析；接着对R99的核心网和全IP的核心网结构和相关功能实体进行了概述。
引言WCDMA是目前全球三种主要的第三代移动通信体制之一，是未来移动通信的发展趋势。
WCDMA系统是IMT-2000家族的一员，它由CN（核心网）、UTRAN（UMTS陆地无线接入网）和UE（用户装置）组成。
UTRAN 和UE采用WCDMA无线接入技术。
WCDMA网络在设计时遵循以下原则：无线接入网与核心网功能尽量分离。
即对无线资源的管理功能集中在无线接入网完成，而与业务和应用相关功能在核心网执行。
无线接入网是连接移动用户和核心网的桥梁和纽带。
其满足以下目标：-允许用户广泛访问电信业务，包括一些现在还没定义的业务，象多媒体和高速率数据业务。
-方便的提供与固定网络相似的高质量的业务（特别是话音质量）。
-方便的提供小的、容易使用的、低价的终端，它要有长的通话和待机时间。
- 提供网络资源有效的使用方法（特别是无线频谱）。
目前，WCDMA系统标准的R99版本已经基本稳定，其R4、R5和R6版本还在紧锣密鼓的制订中。
WCDMA系统的网络结构如图1所示。
图1 WCDMA系统结构WCDMA系统由三部分CN（核心网）、UTRAN（无线接入网）和UE（用户装置）组成。
CN与UTRAN的接口定义为Iu接口，UTRAN与UE的接口定义为Uu接口。
本文将重点阐述WCDMA系统的网络结构。
其网络结构的基本特点是核心网从GSM的核心网逐步演进和过渡；而无线接入网则是革命性的变化，完全不同于GSM的无线接入网；而业务是完全兼容GSM的业务，体现了业务的连续性。
无线接入网UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的RNS。
WCDMA无线网络规划中的网络资源配置-无线处 罗晓翔
WCDMA无线网络规划中的网络资源配置无线处罗晓翔摘要： WCDMA系统的重要特点是在支持语音业务的同时，可以承载各种数据业务，并具有对不同业务进行不同服务质量指标管理与控制的能力。
即它是一个多业务混合系统，不同的业务具有不同的服务质量要求，如电路域（CS）业务的GOS和分组域（PS）业务的QoS。
无线网络资源配置是无线网络规划中的重要内容，本文就如何在无线网络资源配置中体现多业务混合和服务质量指标提出一些个人观点和方法。
涉及的方法主要有多维爱尔兰方法、Campbell方法、ErlangC模型和M/G/R-PS模型等。
并通过实际举例说明各种方法在信道板（CE）数量、Iub接口容量、Iu接口容量配置中的应用。
关键词：WCDMA 网络规划资源配置多业务混合 GOS QoS一、概述在第三代移动通信系统即将投入商用的前景下，无线网络规划作为工程建设的重要前期工作，目前已引起各方的充分重视。
与第二代移动通信系统相比，第三代移动通信系统的重要特点是系统在支持语音业务的同时，可以承载各种数据业务，并具有对不同业务进行不同服务质量指标管理与控制的能力。
作为第三代移动通信系统的主要方案之一，WCDMA系统也具有上述特点，即它是一个多业务混合系统，不同的业务具有不同的服务质量要求，如电路域（CS）业务的GOS和分组域（PS）业务的QoS。
无线网络资源配置是无线网络规划中的重要内容，本文就无线网络资源配置中的如何体现多业务混合和服务质量指标要求提出一些个人观点，希望起到抛砖引玉的作用。
1.讨论范围实际无线网络规划一般是按承载速率进行的，因此本文中“不同业务”，“各种业务”，“多种业务”是指承载速率不同的业务。
如CS64和PS64是不同的业务，PS144和PS384是不同的业务等。
可以以相同速率承载的多种实际业务（如WWW 浏览、电子邮件等）应合并，方法属业务模型范畴，不在本文讨论的范围。
考虑到WCDMA无线网络的工作原理，无线网络资源主要包括：空间接口的下行功率分配●空间接口的上行负载●信道板（CE）数量●Iub接口容量●Iu接口容量以上资源由多种业务混合共享，且都对服务质量（GOS & QoS）有影响。
WCDMA无线资源管理
简单来说，网络负载一般指对网络数据流的限制，使发送端不会因为发送的数据流过大或过小而影响数据传输的效率。在小区管理的移动系统中也会存在要求负载平衡的问题，希望将某些“热点小区”的负载分担到周围负载较低的小区中，提高系统容量的利用率。那么就用到了负载控制技术。
负载控制技术分为：准入控制、小区间负载的平衡、数据调度和拥塞控制。
切换类型的选择要遵循两个原则：一是需要根据不同的业务QoS和上述介绍的两种切换的优缺点来选择切换的类型。二是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。
还有更进一步的技术如压缩模式，SRNS（服务无线网络子系统）迁移等，都可以更好地在越区切换时对目标小区进行测量，增强系统的适应能力，减少切换时的延迟。
DCCC的判决过程为对RLC缓冲器中Traffic Volume的测量报告，然后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。在这里，DCCC对上下行原理相同，分别进行判决。
DCCC的执行包括两个方面：RB重配置和传输信道重配置，同时还需要根据拥塞控制的请求来限制MAC层对TF的选择。图3是执行DCCC，带宽“按需分配”的效果示意图。
码资源分配原则大致包括：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。
四、功率控制
CDMA自从被提出来以后，存在的主要问题是无法克服“远近效应”——信号被离基站近的UE的信号淹没，无法通信，而一个UE就能阻塞整个小区。
“远近效应”和功率有很大关系，为了克服“远近效应”，WCDMA系统必须引入功率控制。同时，功率控制还能够调整发射功率，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。
WCDMA无线资源管理_4_
WCDMA无线资源管理_4_WCDMA无线资源管理1、无线资源管理概述无线资源管理（RRM）就是对移动通信系统的空中接口资源的规划和调度。
之所以要研究无线资源管理，就是希望在有限的无线资源的情况下，在保证一定的规划覆盖和服务质量（QoS）要求的情况下，接入尽可能多的用户。
如果没有良好的无线资源管理技术，即使再好的无线传输技术也无法发挥出它的优势，极端的情况甚至会导致系统无法正常运转。
无线资源管理涉及到一系列与无线资源的分配有关的研究课题，如接入控制、信道分配、功率控制、切换、负载控制以及分组信息的调度等。
无线网络是一个动态网络，随时都有用户发出呼叫、终止呼叫，并在网络内部移动。
因而，现代的无线资源管理技术应该是实时的并能充分利用网络内部的有效资源，或叫资源最佳分配（optimization）。
无线资源分配算法应当使满足服务质量的用户数目最大化。
1.1WCDMA系统的无线资源要素WCDMA系统的无线资源要素主要包括以下几个方面：码字（包括信道化码和扰码）、功率（包括用户设备UE和Node B的发射、接收功率）、时隙（资源管理的最小时间单位）、频率（包括载频和频段）等。
在WCDMA系统中，无线资源管理所具有的功能都是以无线资源的分配和调整为基础来展开的。
1.2WCDMA系统中无线资源管理的主要功能功率控制接入控制切换控制负载控制分组调度码资源分配1.3WCDMA系统中的QoS管理QoS是业务性能的综合效果，它决定用户对业务的满意程度。
它通过用于所有业务的性能因素的组合来表示，如业务的适用性、可获得性、可保持性、完整性及每个业务特定的其它因素。
在第三代移动通信系统中，将QoS分为四个不同的级别：会话级、流级、交互级、背景级WCDMA中的业务主要分为实时业务（Real time traffic）与非实时业务（Non real time traffic），WCDMA系统具体针对两者的QoS 管理也有很大不同。
无线资源管理RRM(一)：资源管理与负载控制
信道配置
码资源管理算法
码分配策略性能指标： 复杂度 • 不多码的数目成反比 • 越小越好 • 尽量使用单码传输
C ( 1 6 , 0 ) ( 1 6 , 0 ) C C ( 8 , 0 ) C ( 8 , 0 ) C ( 1 6 , 1 ) C ( 1 6 , 1 ) C ( 4 , 0 ) C ( 4 , 0 ) C ( 1 6 , 2 ) C ( 1 6 , 2 ) C ( 8 , 1 ) C ( 8 , 1 ) C ( 1 6 , 3 ) C ( 1 6 , 3 )
其中，准入控制、数据调度、切换控制、功率控制内容较多，将在后续 章节中独立讲解。本章主要对资源管理（即信道配置管理）、负载控制两个 模块迚行阐述。
RRM综述
诺西RRM
诹西RAN无线资源管理的基本原则如下：
NodeB 以小区为单位测量总接收功率（PrxTotal）及总发射功率（PtxTotal） 。 NodeB 周期性通过NBAP-c 的 RADIO_RESOURCE_INDICATION 消息向 CRNC 上报PrxTotal 呾PtxTotal。 RNC 上的RRM 组件在收到上述消息后，更新每一个上报小区的负载状态。 RNC上的AC 呾PS 算法以当前小区的负载状态为基础。 在两次无线测量之间，AC 呾PS 估算小区负载变化并更新小区负载状态。 AC 拒绝起呼呾PS NRT业务回退是应对过载的手段。
带宽“按需分配”
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信道配置
码资源管理算法
这里的“码资源”即扩频码，对应WCDMA 的信道资源。
无线资源管理RRM(一)：资源管理及负载控制
负载控制 --负载平衡
业务速率改变
越区 通话结束 资源回收 End
信道配置--码资源管理
RRM综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
根据无线资源管理对象的不同划分为： 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
无线资源管理（RRM）
1
RRM综述
2
信道分配（RM）
3
负载控制（LC）
信道配置
基本信道配置算法
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QoS 包括： Traffic Classes • Conversational • Streaming • Interactive • Background 速率要求 质量要求（BLER）
无线资源管理RRM（一）
无线资源管理RRM（一）
1
RRM综述
2
信道配置（RM）
3
负载控制（LC）
RRM综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
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。而功率的使理（RRM，Radio Resource Management）
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 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。
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C o d in g & R M & M u x C C T rC H DPDCH DPCCH
C o d in g & R M & M参数包括： RB数目 RLC参数包括： 不同的RLC传输模式 • 透明 • 非确认 • 确认 不同的逻辑信道参数
信道配置
基本信道配置算法
动态信道配置DCCC（Dynamic Channel Configuration Control）。 DCCC针对的对象: Best Effort（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
信道配置
基本信道配置算法
基本信道配置涉及的空口信令如下： RB建立（RadioBearerSetup） RB重配置（RadioBearerReconfiguration） RB释放（RadioBearerRelease） 传输信道重配置（TransportChannelReconfiguration） 物理信道重配置（PhysicalChannelReconfiguration）
带宽“按需分配”
系统容量
传统信道配置
业务源速率 动态信道配置
动态信道分配的效果
信道配置
码资源管理算法
这里的“码资源”即扩频码，对应WCDMA 的信道资源。
c 4,1 = (1,1,1,1) c 2,1 = (1,1) c 4,2 = (1,1,-1,-1) c 1,1 = (1) c 4,3 = (1,-1,1,-1) c 2,2 = (1,-1) c 4,4 = (1,-1,-1,1) C 8,1 C 8,2 C 8,3 C 8,4
无线资源管理RRM（一） （ 无线资源管理
无线资源管理RRM（一） （ 无线资源管理
1
RRM综述
2
信道配置（RM） 信道配置（
3
负载控制（ 负载控制（LC）
RRM综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
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。而功率的使用在CDMA系统中是矛盾的： 量。 一方面，提高针对某用户的发射功率能够改善该用户的服务质
RRM综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
RAB ASSIGNMENT （QoS) CN 信道配置--基本信道配置 Iu RNC 准入控制 负载控制—准入控制 QoS映射
负载控制 --负载平衡
信道配置--码资源管理 码资源请求
接入层各层配置
RRM综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
信道配置
动态信道配置算法
DCCC的执行 RB重配置/传输信道重配置 Cell-FACH-->Cell-DCH Cell-DCH-->Cell-DCH，包括带宽的增加和减小 Cell-DCH-->Cell-FACH DCCC还需要根据拥塞控制的请求来限制MAC层对TF的选择
信道配置
动态信道配置算法
信道配置
基本信道配置算法
每一个RAB，可能具有多个子流（AMR语音），必须为每一各子流选择不同的RLC模 式进行处理，而后的逻辑信道需要送到不同的MAC实体，可能是MAC-D，也可能是MACC，对于MAC-D处理以后的业务还可能送到MAC-C，最后是不同传输信道选择不同的编码 ，交织，速率匹配参数，然后是物理层的参数。
RRM综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
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 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。
RRM综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
SF = 1
SF = 2
SF = 4
信道配置
码资源管理算法
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
C(8,0) C(4,0) C(8,1)
C(16,0) C(16,1) C(16,2) C(16,3)
C(4,0)
C(8,0)
C(16,0) C(16,1) C(16,2)
Threshold
RLC
MAC-d
RLC DTCH
DCCH
Channel Switching
TFC Select DCH1 DCH2
信道配置
动态信道配置算法
DCCC判决 对RLC Buffer中Traffic Volume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
DCCH
DCCH
Channel Switching
Channel Switching MUX
MAC-c
MAC-c
RNTI MUX MUX TF Select
RNTI MUX MUX TF Select
Common channel (FACH)
Common channel (FACH)
信道配置
动态信道配置算法
无线资源管理（ 无线资源管理（RRM） ）
1
RRM综述
2
信道分配（RM） 信道分配（
3
负载控制（ 负载控制（LC）
信道配置
基本信道配置算法
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QoS 包括： Traffic Classes • Conversational • Streaming • Interactive • Background 速率要求 质量要求（BLER）
无线资源管理或控制的基本流程如下： 测量控制（Measurement Control） 测量（Measurement）
（UE，NodeB，RNC）
测量报告（Measurement Report） 判决，决策（Judgment） 资源的控制和执行（Act）
RRM综述
诺西RRM
在诺西系统中，RRM被分为以下六个模块： 资源管理（RM: Resource Management） 负载控制（LC：Load Control） 准入控制（AC：Admission Control） 数据调度（PS：Packet Scheduling） 切换控制（HC：Handover Control） 功率控制（PC：Power Control） 其中，准入控制、数据调度、切换控制、功率控制内容较多，将在后续 章节中独立讲解。本章主要对资源管理（即信道配置管理）、负载控制两个 模块进行阐述。
C(8,1)
C(16,3)
信道配置
码资源管理算法
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
C(8,0) C(4,0) C(8,1)
C(16,0) C(16,1) C(16,2) C(16,3)
C(4,0)
C(8,0)
C(16,0) C(16,1) C(16,2)
功率控制，切换控制， 数据调度 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，准入控制 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综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
RRM综述
诺西RRM
诺西RAN无线资源管理的基本原则如下：
NodeB 以小区为单位测量总接收功率（PrxTotal）及总发射功率（PtxTotal） 。 NodeB 周期性通过NBAP-c 的 RADIO_RESOURCE_INDICATION 消息向 CRNC 上报PrxTotal 和PtxTotal。 RNC 上的RRM 组件在收到上述消息后，更新每一个上报小区的负载状态。 RNC上的AC 和PS 算法以当前小区的负载状态为基础。 在两次无线测量之间，AC 和PS 估算小区负载变化并更新小区负载状态。 AC 拒绝起呼和PS NRT业务回退是应对过载的手段。
MAC参数包括： 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-c MAC子层的优先级配置 TFCS配置
信道配置
基本信道配置算法
物理层参数 传输信道到物理信道的映射关系 编码类型 • Convolutional • Turbo • Non 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，如分集模式等
C(8,1)
C(16,3)
信道配置
码资源管理算法
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
信道配置
诺西RM模块介绍
RM 的主要功能是根据每一个无线连接不同的RRC请求类型确 定逻辑无线资源。 RM模块位于RNC，并于PS/AC 模块密切相关。 PS/AC 模块提出实际无线需求，RM 将当前资源情况反馈到PS 模块； RM模块能够根据诸如切换等原因调整分配资源的扩频码及扩频 码类型并依此分割码树。 RM 模块实现对基站硬件资源的管理。 实现对诸如ATM 等其它资源的管理。