LTE-RRM介绍(UE-RRM功能和基站RRM功能)

目录1概述22从UE的角度看RRM22.1UE移动性流程概述22.2小区搜索52.3测量52.4RRC_IDLE状态下的小区重选82.5RRC_CONNECTED状态下的小区切换82.6小结103从E-UTRAN的角度看RRM103.1无线承载控制RadioBearerControl(RBC)123.2无线准入控制RadioAdmissionControl(RAC)123.3连接移动性控制ConnectionMobilityControl(CMC)133.4动态资源分配DynamicResourceAllocation(DRA)133.5跨基站干扰协调Inter-cellInterferenceCoordination(ICIC)153.6负载平衡LoadingBalancing(LB)153.7异网无线资源管理Inter-RATRadioResourceManagement154参考文档16概述接口协议是看得见的，而RRM是看不见摸不着的，因为RRM是E-UTRAN和UE内部的功能模块，其实现取决于设备商的内部设计。不要把RRM和RRC相混淆。RRC是AS中的一个协议层，而RRM的范围要广泛得多，包括无线承载控制、无线准入控制、无线移动性控制、调度和动态资源分配，等等从UE的角度看RRMUE移动性流程概述蜂窝无线系统中，RRM〔RadioResourceManagement〕的目的是满足用户的移动体验——UE和网络彼此配合，无缝实现移动性管理，不需要用户的干预。要实现无线资源管理完全对用户透明，必然给系统设计带来额外的复杂性，包括UE的设计、接入网络的设计和LTE网络整体的设计，在UE复杂性〔影响本钱、功耗〕、网络复杂性〔影响无线接口资源消耗、网络拓扑〕和系统性能之间必然有一个平衡。从UE的角度来看，支撑无缝移动所需要的RRM工作包括：小区搜索测量切换小区重选择为了保证UE移动时的业务连续性，UE不仅要和效劳小区保持稳定的通信联系，还需要时时监控相邻小区的状态。无线传播环境的变化是非常快的，这一刻和下一刻的信噪比指标往往相差非常大，因此对相关小区的监控是实时持续的。一旦效劳小区的信号质量衰退到某个阀值以下，UE的RRM模块就必须迅速做出决定：切换或者小区重选。可以切换或者重选到现有LTE频段、其它LTE频段或者3G/3.5G网络。如果切换/重选到其它RAT网络，可能这个UE只能使用根本的通信效劳。决定切换/重选的性能的是一些具体的参数和步骤，比方如何搜索适宜的小区、测量精度、测量周期、切换时延等等。UE功耗和UE本钱也是影响切换/重选性能的重要因素。具体包括：效劳小区的移动制式RATUE在效劳LTE小区中的状态：RRC_CONNECTED还是RRC_IDLE目标小区的移动制式RAT对于3GPPRAT来说，有些是UE在切换/重选过程中必须考虑的共同因素，包括：效劳小区质量检测和评估。对效劳小区质量检测和评估是周期性进行的。如果效劳小区的信号质量令人满意〔比方高于网络设定的一个门限〕，就不需要采取任何行动。但是如果效劳小区的信号质量降至一个门限的下方，就必须开始下一个步骤。周期性地发起相邻小区搜索过程。小区搜索过程必须周期性地重复，因为新的小区可能在任何时刻出现或者消失。因此，即便一个UE已经成功锁定了目标邻小区，它仍然需要继续小区搜索过程，除非效劳小区的信号质量恢复到令人满意的水平，或者UE转移到另一个效劳小区。如果目标邻小区被锁定，那么要开始下一个步骤。邻小区测量。在这个步骤中，被锁定的邻小区的信号将被周期性地测量〔因为信号的强度和质量可能会变化〕，直到效劳小区的信号质量恢复到令人满意的水平，或者UE转移到另一个效劳小区。为了防止短期波动的影响〔比方信号快衰落〕，信号测量结果是测量周期内一系列均匀分布的测量取样的平均值。测量周期由相关无线场景的性能需求决定，比方同频LTERSRP测量的周期要求是200ms。一旦测量正常启动，就开始下一个步骤。移动性评估。在这个步骤，必须决定UE是否移动到另一个效劳小区。在LTE，eNodeB决定激活态时的小区切换，而UE决定空闲态时的小区重选。一旦小区移动流程被启动，那么UE就迁移到一个更好的小区。目标小区可以是相同RAT小区，也可以是不同RAT小区。小区搜索小区搜索指的是UE发现相邻小区的过程，这些相邻小区可能属于LTE网络〔同频或者异频〕，也可能属于其它RAT。LTE小区搜索过程包括：PSS信号侦测：通过解码PSS信号，UE获得小区组内ID〔0,1,2〕和时隙同步；SSS信号侦测：通过解码SSS信号，UE获得CP长度、小区组号和帧同步；PBCH信道侦测：通过解码PBCH信道，UE获得了重要的系统信息。如果是新小区识别过程，PBCH解码是不需要的，但是可能会做参考信号RS的解码，目的是获得新小区的RSRP和RSRQ，以便能上报网络。测量大局部的UE测量的需要一定程度的相干解调和信号处理，因此，只有UE和目标小区实现同步，并且了解了物理层相关参数〔用于执行相干处理，比方时隙时间、帧时间和扰码〕之后，这些测量才可以执行。另一方面，一些和载频有关的信号强度测量不需要与信号相干同步，比方LTERSSI测量。UE采集到的测量采样值在时域〔测量周期〕和频域〔测量带宽〕中是均匀分布〔uniformlydistributed〕的，UE将计算得到这些测量采样值的平均值，并通过RRC消息上报给eNodeB。LTE的测量模式类似UMTS，有4个参考点：参考点A、参考点B、参考点C、参考点D。参考点A：参考点A的测量位于物理层，它是上层应用的根底。参考点A测量的一个例子是在一个很短的时间内〔比方1ms〕完成LTERSRP的测量。参考点B：参考点B的测量是可以通过层3信令RRC处理和上报的测量，之前这些测量已经通过了层1协议的过滤处理。参考点C：参考点C的测量是经过RRC的过滤处理。RRC的过滤参数的配置由RRC负责。参考点D：在参考点D，可以看到UE通过RRC信令发送给eNodeB的测量报告。LTERSRP提供了一个度量特定小区的信号强度的标准。RSRP测量可以用来给候选小区做排名，这些小区的信号强度将成为切换或小区重选决定的输入参数。RSRP被定义为测量带宽内，所有携带小区特定RS信号的资源粒RE的功率〔单位是W〕的线性平均值。计算RSRP时，通常只考虑第一个天线端口的RS信号，但是如果UE能够识别第二个天线端口的RS信号，那么在计算RSRP时也可以考虑进来。如果UE使用了接收分集，那么RSRP应该是所有分集分支的线性平均值。LTE载频RSSI〔ReceivedSignalStrengthIndicator〕是UE能观察到的所有不同来源的功率的总和，包括测量带宽内同信道的效劳小区和非效劳小区的信号、相邻信道的干扰信号、热噪声，等等。LTE不会单独报告CarrierRSSI值，RSSI值是计算RSRQ时用到的输入参数。LTERSRQ〔ReferenceSignalReceivedQuality〕的目的是获得一个小区特定的信号质量标准。和RSRP类似，这个度量标准通过比拟候选小区的信号质量来给它们排名。RSRQ是决定小区切换和小区重选的主要依据，特别是在依据RSRP参数无法做出准确判断的情况下。RSRQ=(N*RSRP)/(carrierRSSI)，其中N是carrierRSSI测量所占用的LTE带宽所对应资源块〔RB〕数量，因此分子和分母对应的资源块RB数量是一样的。RSRP代表了所需要的信号的强度，而RSRQ那么兼顾了干扰水平，因为RSRQ公式中有RSSI参数。因此RSRQ既考虑到有用信号，又考虑到干扰信号，能更好地为小区切换/重选提供决策依据。RRC_IDLE状态下的小区重选在RRC_IDLE状态下，所有和移动性有关的流程都是UE自动完成的，这有两个好处：1，能够尽量减少空闲态UE对无线传输资源的占用，事实上在空闲态，UE只有在位置区发生变化时才会占用空中接口；2，减少功耗。LTE标准没有过多涉及在RRC_IDLE状态下UE如何完成小区重选和信号测量，这都由设备商自行开发，只要到达标准规定的UE性能指标即可。RRC_IDLE状态下UE的主要目标是能够在归属的效劳小区稳定地收到寻呼消息，从而确保不会错过语音呼入。根据要求，UE被严格要求定期解码寻呼信道，确保不会错过来电寻呼消息和系统消息寻呼消息。这也是RRC_IDLE状态下UE的主要工作。为了降低功耗，不要求UE过多地检测相邻小区的信号质量，除非效劳小区的信号质量恶化到一定程度。RRC_CONNECTED状态下的小区切换而在RRC_CONNECTED状态，对相邻小区的信号质量的检测频率那么要高得多，这是因为，在RRC_CONNECTED状态，UE和网络建立了活泼的信道来交换数据，因此必须确保这条信道保持稳定，而对功耗的顾虑那么变得次要了。在RRC_CONNECTED状态，小区搜索和信号测量工作都是由eNodeB主导。一旦发现比效劳小区更好的小区出现，eNodeB就会指引UE切换到这个小区。这种切换可以是同频率LTE小区之间的切换、不同频率LTE小区之间的切换，以及LTE小区和其它RAT小区之间的切换。根据网络配置，eNodeB会给UE下发小区搜索和信号测量配置数据，包括测量间隔、报告方式等等，帮助UE完成小区搜索和信号检测。如果是同频LTE邻区测量，那么UE接收天线可以同时完成用户数据传输和邻小区检测，不需要特殊的配置；如果是异频LTE邻区测量或者异RAT邻区测量，那么需要设定测量空隙(gap)，先暂停用户数据传输，等在测量间隙完成邻区测量后，再恢复用户数据传输。测量报告的上报方式分为两种：周期性上报和事件触发报告。一旦根据测量报告eNodeB决定发起切换，eNodeB就像UE发送RRC消息MobililtyFromE-UTRA，这条消息中含有目标小区的相关信息。根据这些信息，UE负责与目标小区建立无线连接。一个LTE同频小区切换的流程如下列图所示：小结能够实现无缝移动是LTE等移动通信系统区别其它通信系统的主要特征。这不仅包括相同频率LTE小区之间的无缝移动，还包括不同频率LTE小区之间的无缝移动，以及LTE小区和其它RAT小区之间的无缝移动。为了支持这个功能，LTE系统定义了很多信令流程和测试方法。当然，对无缝移动的支持必须平衡对其它用户体验的影响，比方UE的功耗和制造本钱。从E-UTRAN的角度看RRME-UTRAN中的RRM的目的是提高无线资源的利用效率，满足移动业务对无线资源的需求。E-UTRAN中的RRM不仅要考虑本小区的无线资源管理〔包括资源分配、重分配和释放〕，还要统筹兼顾其它小区的无线资源管理。RRM功能包括：无线承载控制RadioBearerControl(RBC)无线准入控制RadioAdmissionControl(RAC)连接移动性控制ConnectionMobilityControl(CMC)动态资源分配DynamicResourceAllocation(DRA)跨基站干扰协调Inter-cellInterferenceCoordination(ICIC)负载平衡LoadingBalancing(LB)异网无线资源管理Inter-RATRadioResourceManagement覆盖、容量、质量〔QoS〕是无线网络性能的三个支柱，既相互影响，又相互作用。无线资源管理的目的就是在保证效劳质量的同时，最大限度地增强覆盖和提高频谱利用效率，寻求覆盖、容量、质量三者之间的最正确工作平衡点。无线资源管理RRM管理的是什么资源呢？当然是物理层负责接入用户、保障业务正常进行的无线资源，如时间、频率、码道、空间、功率，如下表所示。RRM调度WCDMAHSDPALTEFDD时间资源每个帧10ms，分成2ms的5个短帧；用码片的数量度量时间每个帧10ms，分成10个子帧；用OFDM符号长度度量时间频率资源载波带宽固定为上下行各5MHz子载波可以灵活调整，每个子载波15KHz，支持的带宽为1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz码道资源正交码分多址，码道是一种资源无空间资源MIMO系统，7种天线模式功率资源主要是为了克服远近效应主要是为了抑制干扰调度周期2ms1ms在LTE系统中，主要采用的是分布式RRM，将大多数RRM功能终结在eNodeB中，无须高层设备的指示。资源调度算法终结在协议栈的MAC层，接纳控制、切换算法、干扰协调等那么安排在协议栈的RRC层。这样可以防止复杂的设备间的信令流程，eUTRAN可以获得较低的时延和更高的QoS。但由于MBMS本身的业务特点，也有可能采用集中式RRM处理。无线承载控制RadioBearerControl(RBC)建立、维护和释放无线承载〔RadioBearer〕包括为无线承载配置无线资源的过程。当为一项业务建立无线承载时，RBC要全盘考虑E-UTRAN的资源整体状况、正在进行中的会话的QoS需求，以及新业务的QoS需求。RBC也要关注当无线资源状况因移动性或其它原因而发生变化时，要维护好属于当前会话的无线承载。当会话中止、切换或其它场景中，RBC参与了与无线承载有关的无线资源的释放。RBC功能模块和底层协议〔RLC/MAC/PHY〕位于同一个eNodeB内，RBC的配置和重配置命令可以直接从eNodeB发给。与之相比，UMTS中，RBC模块位于RNC中，信令处理的时延明显比LTE大。建立无线承载〔RadioBearer〕之前，RRC连接必须建立完成，终端和核心网的一些NAS协商也必须完成。无线承载RB的配置和重配置消息包括新的MAC层的复用参数、RB使用的传输信道配置参数。无线准入控制RadioAdmissionControl(RAC)RAC的任务是准许或者拒绝一个新无线承载的建立要求。为了完成这个任务，RAC必须全盘考虑E-UTRAN内的资源整体状况、优先级别、当前会话的QoS需求，以及新业务的QoS需求。RAC的目标是达成无线资源的较高使用率〔只要有空余的无线资源，就尽可能地允许无线承载的建立〕，同时确保正确满足当前会话的QoS要求〔通过拒绝E-UTRAN无法容纳的无线承载请求〕。RAC只是作出是否允许的判断，而被允许后，真正建立RB的仍是RBC的工作。连接移动性控制ConnectionMobilityControl(CMC)连接移动性控制ConnectionMobilityControl(CMC)负责管理和IDLE态和CONNECTED态的移动性有关的无线资源。在IDLE态，CMC决定UE小区重选的算法，包括怎样定义好小区，怎样重选择一个新的小区；同时CMC还负责将测量配置和测量报告上报形式播送给UE。在CONNECTED态，CMC根据UE和E-UTRAN的测量报告做出切换决定。决定切换时，还需要考虑其它因素，比方邻小区负荷、流量分配、传输资源、基站硬件资源，以及运营商的其它策略。CMC功能模块在E-UTRAN内。动态资源分配DynamicResourceAllocation(DRA)动态资源分配DynamicResourceAllocation(DRA)的任务是为用户数据包和控制平面数据包分配资源，并在任务完成后释放资源。资源包括缓冲区、处理器资源和资源块〔ResourceBlock〕。DRA有几个子任务，比方决定为哪个数据包调度无线承载资源、功率资源管理、时间资源管理、频率资源管理、特定资源块的分配，等等。DRA需要考虑对某些资源块的优先使用或者限制使用，以及与ICIC管理有关的资源块的特殊处理。LTE资源调度的最小时间单元是1个TTI，即1ms，当然调度周期也可以是几个TTI；LTE资源调度的最小频率资源是一个物理资源块PRB的带宽，即180KHz，当然也可以一次性分配几个PRB。在LTE中，DRA模块位于eNodeB的MAC层。由于MAC层对下行共享信道的使用状况非常清楚，因此下行资源调度是以无线承载radiobearer为单位的。另一方面，由于UE可能同时使用多个业务，即同时建立几条无线承载radiobearer，而eNodeB不可能准确知道一个UE的所有RadioBearer的信息，因此上行资源调度那么是以用户为单位，即调度器给用户发一个调度命令，并不做业务的区分。下行资源调度器的指挥所在eNodeBMAC，而上行资源调度器的指挥所也在eNodeBMAC，就是说UE没有资源调度的权力，一切都要遵守eNodeB的指示行动。UE想要发送数据时，先把数据放进上行缓冲区，然后提交缓冲区状态报告，并且发送上行调度请求。eNodeB根据UE的上行调度请求和缓冲区状态报告，结合上行信道状况，决定给