03 wcdma gerenciamento dos recursos de rádio

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OWA200004
WCDMA Gerenciamento
dos recursos de rádio
(RRM)
ISSUE 1.0
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HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Page 2
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Cap
Capí
ítulo 1 Introdu
tulo 1 Introduç
ção ao RRM
ão ao RRM
Cap
Capí
ítulo 2 Configura
tulo 2 Configuraç
ção de canais
ão de canais
Cap
Capí
ítulo 3 controle de potência
tulo 3 controle de potência
Cap
Capí
ítulo 4 Gerenciamento de Mobilidade
tulo 4 Gerenciamento de Mobilidade
Cap
Capí
ítulo 5 Controle de Carga
tulo 5 Controle de Carga
Cap
Capí
ítulo 6 Controle do modo AMR
tulo 6 Controle do modo AMR

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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.

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Algoritmo RRM no fluxo de chamadas (1)
CN
CN
RNC
RNC
Iu
RAB ASSIGNMENT
（QoS)
RAB ASSIGNMENT
（QoS)
QoS mapping
QoS mapping
Admission control
Admission control
Request of
code resource
Request of
code resource
Configuration
of access layer
Configuration
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

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Algoritmo RRM no fluxo de chamadas (2)
Channel setup and
call initiated
Channel setup and
call initiated
Power control
Power control
Change of
service rate
Change of
service rate
Handover
Handover
Call end
Call end
Resource release
Resource release
End
Controle de potência
Loop fechado
Controle de potência
Loop aberto
Configuração de canais
--DCCC AMRC
Configuração de canais
Gerenciamento de recursos
de códigos
Controle de carga
--balanceamento
de carga
Gerenciamento de mobilidade

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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.

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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

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Cap
Capí
ítulo 1 Introdu
tulo 1 Introduç
ção ao RRM
ão ao RRM
Cap
Capí
ítulo 2 Configura
tulo 2 Configuraç
ção de canais
ão de canais
Cap
Capí
ítulo 3 controle de potência
tulo 3 controle de potência
Cap
Capí
Cap
Capí
Cap
Capí

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Cap
Capí
ítulo 2 Configura
tulo 2 Configuraç
ção dos canais
ão dos canais
2.1 Configura
2.1 Configuraç
ção fundamental de canal
ão fundamental de canal
2.2 Configura
2.2 Configuraç
ção dinâmica de canal
ão dinâmica de canal

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Configuração fundamental de canal
Configuração 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)

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Mapeamento de QoS
Mapeamento de QoS
DPDCH DPCCH
RAB
RB RB
DTCH DTCH DCCH
TrCH
TrCH TrCH
CCTrCH
RLC entity
Mac-d Mac-c
Coding& RM&Mux
Radio Bearers
RLC Sublayer
Logical Channels
MAC Sublayer
Chansport Channels
Physical Layer
DTCH
RB
¡£¡£¡£
Coding& RM&Mux
TrCH Transport channels

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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

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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

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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.

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Cap
Capí
ítulo 2 Configura
tulo 2 Configuraç
ção dos canais
ão dos canais
2.1 Configura
2.1 Configuraç
ção fundamental de canal
ão fundamental de canal
2.2 Configura
2.2 Configuraç
ção dinâmica de canal
ão dinâmica de canal

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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.

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Configuração dinâmica de canais
Configuração dinâmica de canais
MAC-d
DL Transport
Channel Traffic
Volume
Threshold
Configuration in L2
RLC
Signaling
bearer
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”

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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.

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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

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Efeito do DCCC
l Alocação de Bandwidth sob demanda
Capacidade do sistema
Configuração
tradicional de canais
Taxa da fonte de serviço
DCCC

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Cap
Capí
ítulo 1 Introdu
tulo 1 Introduç
ção ao RRM
ão ao RRM
Cap
Capí
ítulo 2 Configura
tulo 2 Configuraç
ção de canais
ão de canais
Cap
Capí
ítulo 3 Controle de potência
tulo 3 Controle de potência
Cap
Capí
Cap
Capí
Cap
Capí

All rights reserved
Efeito perto-longe (near-far) no CDMA
Efeito 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

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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

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Controle de potência de Loop aberto para DPCH
l Precisamente calcula a
potência de transmissão
inicial do inner loop
necessário para diminuir o
tempo de convergência
l Reduz o impacto na carga
do sistema
Convergência inner
loop power control
tempo
Potência
tempo
Potência

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NodeB UE
RACH
BCH: potência do canal CPICH
nível de interferência de UL
Controle de potência de loop
aberto é utilizado para decidir
a potência inicial do preâmbulo
PRACH de acordo com a
perda na propagação.
A perda no percurso é
definida de acordo com a
potência de transmissão do
CPICH e potência recebida.
Controle de potência de Loop aberto para PRACH

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Controle de potência de loop aberto de Uplink
Controle 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

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BLER--SIR
l 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.

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Controle de potência de downlink
NodeB
Set SIRtar
Transmit TPC
Medir e comparar a BLER
Outer
loop
Inner loop UE physical layer
UE Layer 3
Controle de potência de loop aberto e fechado de downlink
10-100Hz
1500Hz
Medir e comparar a SIR

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Cap
Capí
ítulo 1 Introdu
tulo 1 Introduç
ção ao RRM
ão ao RRM
Cap
Capí
ítulo 2 Configura
tulo 2 Configuraç
ção de canais
ão de canais
Cap
Capí
Cap
Capí
Cap
Capí
Cap
Capí

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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

All rights reserved
l Modo ativo (active state)
l Comunicação através de canais dedicados
l UTRAN sabe em qual célula o UE está.
Cell-DCH
Cell-FACH
l 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.

All rights reserved
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

All rights reserved
l Nenhum dado a ser transmitido ou recebido.
l Monitora PICH (DRX).
l UTRAN somente sabe em qual URA (UTRAN Registration
Area) 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

All rights reserved
Classificação do Handover
Hard handover
Soft handover
•Intra-frequency
hard handover
•Inter-frequency
hard handover
•Inter-system
handover Softer handover

All rights reserved
UE move-se
BS alvo
BS servidora
tempo
Dados
recebidos/env
iados do/pelo
UE
Hard handover
Hard handover

All rights reserved
UE move-se
BS alvo
BS servidora
tempo
Dados
recebidos/env
iados do/pelo
UE
“GAP” de comunicação
Hard handover
Hard 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.

All rights reserved
UE move-se
BS alvo
BS servidora
tempo
Dados
recebidos/env
iados do/pelo
UE
Soft handover
Soft handover

All rights reserved
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.
UE move-se
BS alvo
BS servidora
tempo
Dados
recebidos/env
iados do/pelo
UE
Nenhum “GAP”
de comunicação

All rights reserved
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 combination
pode ser utilizado no uplink. Neste caso o handover é softer
handover.
l Softer handover possui alta prioridade nos esquemas de
handover pois maximum ratio combination possui um maior
ganho em relação selection combination.

All rights reserved
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

All rights reserved
Soft Handover

All rights reserved
Aplicações de Hard Handover no 3G
l Intra-frequency hard handover
[Quando inter-RNC SHO não pode ser executado ou não é
permitido.
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

All rights reserved
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-system
necessita 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.

All rights reserved
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.

All rights reserved
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.

All rights reserved
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

All rights reserved
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)

All rights reserved
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.

All rights reserved
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

All rights reserved
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 idle
mode 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.

All rights reserved
Congestion Control
l As medidas que permitem o uso completo da capacidade do controle
de 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

All rights reserved
Codificação AMR
Codificação 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）
Sub-flow 2
block size
（bit）
Sub-flow 3
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

All rights reserved
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.

All rights reserved
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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