ПТСМС / Planirovanie_radiosetei(2)
.pdfесли хотя бы одна GSM ячейка участвует в рейтинге, то R-критерии всегда оценивается с помощью измерения уровня сигнала; для WCDMA ячеек – RSCP, а для GSM ячеек – RX. Оценка качества (Ес/N0) основе значений гистерезиса и индивидуальных смещений не может быть использована; вместо этого для оценки уровня сигнала используется гистерезис уровня (Qhyst1) и индивидуальные смещения для ячеек(Qoffset1).
Требования к измерениям
UE оценивает S-критерий для обслуживающей соты, по крайней мере, каждый DRX цикл. Если UE не находит подходящую ячейку в списке соседних ячеек, то оно начнет процедуру выбора PLMN через 12 секунд после того, как обслуживающая ячейка перестает отвечать S-критерию. Если критерий начала измерений (Sintrasearch, Sintersearch, SsearchRAT)
выполняется, то соседние ячейки измеряются на основе TmeasureFDD и TmeasureGSM параметров. Частота измерений различна для разных типов соседних ячеек:
Соседние ячейки с такой же несущей: через интервал TmeasureFDD Соседние ячейки с другими несущими: через интервал (Ncarrier-1) * TmeasureFDD
Соседние ячейки GSM: через интервал TmeasureGSM
UE оценивает критерии повторного выбора ячейки для всех ячеек, которые имеют новые доступные результаты измерений.
Системная информация
После того, как мобильная станция декодирует канал PCPICH, она может декодировать канал PCCPCH, который является физическим каналом, который переносит данные канала BCCH. В канале BCCH сетевая информация передается в блоках системной информации (system information blocks, SIBs). Различные блоки системной информации переносят различные информационные элементы. Например, блок системной информации 7 (SIB7) несет информацию о ситуации с помехами в восходящем направлении, которая необходима для оценки мощности передачи при управлении мощностью без обратной связи. В связи с тем, что радиосреда постоянно изменяется, SIB7 должен передаваться часто. Другой пример, SIB11 несет информацию о соседних ячейках, которая необходима для повторного выбора ячейки и хэндовера.
Главный информационный блок (master information block, MIB)
переносит информацию, связанную со ссылками и планированием всех SIB; разные SIB имеют различные характеристики, определяющие их частоту повторения и требования к ним. В MIBе также указывается, изменилась ли информация в одном из SIB и в этом случае мобильной станции необходимо снова прочитать SIB для обновления информационного элемента.
141
Установление соединения
Процедура случайного доступа
Процедура случайного доступа используется для установления RRCсоединения, когда мобильная станция хочет перейти из режима простоя в режим соединения, или для передачи информации в восходящем направлении, если мобильная станция находится в режиме соединения. В процедуре PRACH участвуют каналы PRACH и AICH.
В процедуре случайного доступа UE сперва осуществляет пробную передачу, называемую преамбулой (рисунок 2.42). Мощность передачи преамбулы рассчитывается приблизительно, используя управление мощностью без обратной связи. Если мобильная станция не получает информацию от BTS о получении преамбулы, то мобильная станция увеличивает мощность передачи и передает преамбулу еще раз. Шаг увеличения мощности – конфигурируемый параметр. Только после получения подтверждения на канале AICH того, что BTS получила преамбулу, мобильная станция отправляет информационную часть RACH. Мощность передачи информационной части еще увеличивается, чтобы гарантировать прием сообщения. Поскольку сообщение RACH короткое, то управление мощностью не используется. Мобильная станция посылает преамбулу заданное число раз, с каждым разом наращивая мощность. Если мобильная станция, увеличивая мощность заданное число раз, не получает подтверждения от базовой станции, то она начинает эту последовательность с начала и повторяет ее, но только заданное число раз. UE завершает процедуру случайного доступа, если оно не получает ответа от базовой станции до того, как процедура увеличения мощности передачи будет выполнена максимально допустимое число раз.
Рисунок 2.42 – Процесс увеличения мощности передачи
142
Каналы PRACH и AICH структурированы с помощью кадров длительностью 20 мс и 15 слотами доступа. PRACH кадр состоит из двух групп слотов доступа: слоты доступа с 0 по 7 – первая группа, и слоты доступа с 8 по 14 – вторая.
Процедура случайного доступа: преамбула и информационная часть
Преамбула имеет длину 4096 чипов. Она состоит из 256 повторений сигнатуры, имеющей длину 16 чипов. В каждой ячейке доступно 16 сигнатур. Скремблирующий код ячейки в восходящем направлении выбирают из 16 выделенных кодов.
Сообщение RACH состоит из одного или двух радио кадров (10-20 мс). Для скремблирования преамбулы и информационной части используется один скремблирующий код. Информационная часть может иметь разные коэффициенты расширения. Коэффициент расширения связан с выбранной сигнатурой и может принимать значения между 256 и 32.
Процедура случайного доступа: канал AICH
В одном cлоте канала индикаторов получения (AICH) передается индикатор получения для одной сигнатуры (всего 16). Индикация получения имеет три различных значения:
∙0, нет индикации → BTS не получила эту сигнатуру;
∙1, положительная индикация → UE может передавать сообщение;
∙–1, отрицательная индикация → UE должно выйти из процедуры
RACH.
Каждый слот содержит 32 символа, которые скремблируются первичным скремблирующим кодом ячейки.
Процедура случайного доступа: информация, необходимая UE
Скремблирующий код преамбулы зависит от параметра, передаваемого на канале BCCH (SIB5). Допустимые сигнатуры выбираются на основе данных канала BCCH (SIB5) и класса доступных услуг (Access Service Class, ASC) UE. Для каждого преамбулы одна из разрешенных сигнатур выбирается случайным образом. UE может передавать преамбулу в слотах доступа канала PRACH на основе информации канала BCCH (SIB5) и ASC UE. Для первой передачи преамбулы случайным образом выбирается один из разрешенных слотов доступа в следующем группе слотов (1 или 2). Для повторной передачи выбирается первый разрешенный слот доступа.
Процедура поискового вызова
Процедура поискового вызова использует два физических канала. Индикаторы поискового вызова (PI) передается по каналу индикаторов поискового вызова (PICH). Индикатор поискового вызова показывает, что UE
143
должно прочитать соответствующее сообщение на вторичном общем физическом канале управления (SCCPCH).
Процедура поискового вызова требуется для того, чтобы сеть могла связаться с UE в режиме простоя или в режиме соединения в состояниях Cell_PCH и URA_PCH. В режиме простоя UE будет вызываться во всей местонахождения (LA) в случае CS поискового вызова или зоны маршрутизации (RА) в случае PS поискового вызова. Это означает, что в режиме простоя индикатор поискового вызова и сообщение посылается во всех ячейках, относящихся к LA или RA. В режиме соединения UE будет вызываться в одной отдельной ячейке, если UE находится в состоянии Cell_PCH или в зоне регистрации UTRAN, если UE находится в состоянии
URA_PCH.
Начать процедуру поискового вызова могут:
∙базовая сеть с коммутацией каналов, если UE зарегистрировано, но не подключено;
∙базовая сеть с коммутацией пакетов, если UE зарегистрировано, но не подключено;
∙RNC в случае, когда UE находится в состояниях Cell_PCH и URA_PCH.
Процедура поискового вызова состоит из двух фаз: UE обнаруживает
индикатор на канале PICH и UE декодирует сообщение поискового вызова на канале SCCPCH и проверяет, адресовано ли сообщение данному UE. Ячейки могут иметь конфигурацию с одним или несколькими каналами SCCPCH. В этом случае один SCCPCH выделяется для передачи сообщений поискового вызова.
Канал PICH
PICH является физическим каналом с фиксированной скоростью и с коэффициентом расширения спектра равным 256. Он используется для переноса индикаторов поискового вызова. Один радиокадр канала PICH имеет длительность 10 мс и состоит из 300 битов. Из этих 300 бит 288 бит используются для передачи индикаторов поискового вызова. В режиме прерывистой передачи остальные 12 бит не передаются. В каждом PICH кадре передаются Np индикаторов поискового вызова, где Np = 18, 36, 72 или 144; Np является параметром радиосети.
UE проверяет PI на канале PICH в каждом цикле прерывистого приема (DRX). Длина DRX цикла равна 2k кадрам радиоинтерфейса, где k – самый маленький из определенных коэффициентов длины цикла DRX. Коэффициент k может быть определен для базовой сети CS (kCS), для базовой сети PS (kPS), а также в режиме соединения для UTRAN (kRAN).
UE должен проверить PI на PICH в каждом случае передачи поискового вызова. Моменты передачи поискового вызова вычисляется по следующей формуле:
144
(IMSI div К) mod (длина цикла DRX), где IMSI – идентификатор абонента и К
– число каналов SCCPCH, сконфигурированных для поискового вызова. Индикация поискового вызова для одного конкретного UE рассчитывается как: (IMSI mod 8192) mod Np.
Канал SCCPCH
Конфигурации каналов PICH и SCCPCH передается в SIB5. Процедура поискового вызова имеет две фаз. UE обнаруживает индикатор на канале PICH и затем декодирует сообщение поискового вызова на канале SCCPCH и проверяет адресата сообщения. Ячейки могут иметь конфигурацию с одним или несколькими каналами SCCPCH. В случае нескольких каналов SCCPCH один выделяется для передачи сообщений поискового вызова.
Управление хэндовером
Сети WCDMA сравнению с сетями GSM имеют большое число различных типов хэндоверов [2, 3]. Отличительной особенностью системы WCDMA является мягкая передача обслуживания/мягкий хэндовер (soft handover, SHO) – ситуация, когда UE подключено к двум или более секторам одновременно. Особым случаем мягкого хэндовера является мягчайший хэндовер (softer handover), когда UE подключено к двум или более секторам одной Node В.
На одной частоте (intrafrequency) также возможен жесткий хэндовер в случае, когда не возможен мягкий хэндовер. Обычно внутричастотный хэндовер используется как "последний шанс" в том случае, когда не возможен SHO. Если критерии мягкого хэндовера или внутрисистемного жесткого хэндовера не выполняются, но отчеты измерений подтверждают, что отношение Ес/I0 в соседней соте больше чем в обслуживающей соте, то происходит принудительное RRC соединение.
В случае отсутствия покрытия WCDMA, плохого Ес/I0, сообщений об ухудшении качества от внешней функции управления мощностью с обратной связью или высокой мощности передачи на UE или WBTS происходит межчастотный или межсистемного хэндовер. В межчастотный и межсистемный хэндовер требует измерений в другой полосе частот. Если UE не имеет двух приемников, то необходимо выполнять измерения в сжатом режиме. В сжатом режиме передача в WCDMA прерывается и выполняются измерения в другой полосе частот. Если соседняя ячейка найдена, и выполняется критерий межчастотного или межсистемного хэндовера, то он выполняется.
Также возможны FDD (frequency division duplex)/TDD (time division duplex), TDD/FDD и TDD/TDD хэндоверы.
Типы WCDMA хэндоверов
∙FDD мягкий/мягчайший (внутрисистемный внутричастотный хэндовер)
∙FDD межчастотный (внутрисистемный межчастотный хэндовер)
145
∙FDD/TDD (межсистемный хэндовер)
∙TDD/FDD
∙TDD/TDD
∙WCDMA–GSM ( межсистемный хэндовер)
∙GSM–WCDMA ( межсистемный хэндовер)
Особая ситуация мягкого хэндовера – пересечение границы обслуживания RNC. В этом случае в «новом» RNC должны быть выделены ресурсы для обслуживания UE.
Мягкий хэндовер
Мягкий хэндовер (SHO) – это ситуация, когда UE подключено к двум или более секторам одновременно. Различие между мягким и мягчайшим хэндовером заключается в том, что мягкий хэндовер происходит в случае, когда UE одновременно подключено к двум или более секторам разных базовых станций (Узел В, Node B). Узлы B, участвующие в мягком хэндовере, не обязательно должны находится под управлением одного RNC.
SHO – необходимая и снижающая помехи функция системы WCDMA. Однако если зона SHO составляет более 40% от зоны доминирования, то это приводит к использованию большого количества пропускной способности интерфейса Iub, кодов и ресурсов базовых станций, и, следовательно, она должна быть ограничена. С другой стороны, если разделение ячеек выполнить без большого перекрытия и зона SHO меньше 30% зоны доминирования ячейки, то увеличивается риск получения пробелов в покрытии. Недостаток перекрытия ячеек приводит к увеличению мощности передачи, когда UE находится близко к границе ячейки. А в ситуации, когда мобильная станция подключена к двум ячейкам, то усиление от SHO позволяет уменьшить передаваемую мощность. Третьей проблемой, связанной с небольшой зоной SHO, является риск неудачного выполнения SHO. Если отношение Ес/I0 в обслуживающей соте уменьшается очень быстро, а новая ячейка только появилась в отчетах об измерениях, то существует риск сбоя мягкого хэндовера. Риск связан с потерей обслуживающей линии так быстро, что сообщение об измерениях UE не будет получено WBTS и команда обновления списка активных радиоканалов (Active Set) не будет получена UE. Общая рекомендация – зона SHO должна быть около 30-40% зоны доминирования ячейки.
Мягкий хэндовер происходит, когда мобильная станция движется в сети, и изменяются условия распространения радиоволн. Мобильная станция измеряет и оценивает ситуацию в соответствии с информацией, управляющей измерениями. Мобильной станции сообщается об измерениях, которые должны быть выполнены, и условиях, при которых она должна сообщить о ситуации в сети. Если условия выполняются, то мобильная станция передает в сеть отчет об измерениях.
146
В SIB11/12 или в сообщении управления измерениями сеть передает информацию, необходимую для измерения соседних ячеек. Если условия отправки отчета выполняются, то мобильная станция передает отчет об измерениях, запрашивая обновление списка активных радиоканалов. Сообщение управления измерениями содержит два различных типа информации. Во-первых, сеть может изменить перечень измерений и критерии отправки отчетов. Во-вторых, список соседних ячеек. Список соседних ячеек для SHO может состоять из нескольких списков соседних ячеек.
UE оценивает качество сети (Ес/I0) для определения, должен ли быть выполнен хэндовер. Если условия распространения радиоволн изменились, и выполняются условия передачи обслуживания, то UE посылает в сеть событие. Событие говорит о том, что наступили условия, которые вызвали хэндовер. Когда вызывающие условия выполняются, UE посылает события через регулярные промежутки времени; это называется периодической отчетностью об измерениях. Если UE посылает только информацию, что определенное условие, вызывающее измерения, истинно, то это называется отчетность об измерениях на основе событий.
Так как условия выполнения SHO оцениваются мобильной станцией, и запрашивается SHO мобильной станцией, то мягкий хэндовер – это хэндовер оцениваемый мобильной станцией (mobile evaluated handover, MEHO).
Отчеты измерений UE передаются в RNC, и решение относительно хэндовера принимает RNC. Если функция управления доступом или управления ресурсами RNC подтверждают наличие ресурсов для добавления еще одной радиоканала, то RNC выделяет мобильной станции новый радиоканал в запрашиваемой соседней ячейке. Необходимо наличие свободных ресурсов и в интерфейс Iub (BTS–RNC). При наличии ресурсов RNC передает команду обновления списка активных каналов к UE, используя существующий радиоканал. UE подтверждает получение команды и начинает прием на новом радиоканале. Так как появилась новая обслуживающая ячейка, то сеть посылает UE новый комбинированный список мониторинга соседних ячеек. Список соседних ячеек определяет возможные ячейки, с которыми мобильная станция может попытаться сделать мягкий хэндовер.
Преимущества применения мягкого хэндовера:
∙Оптимально быстрое регулирование мощности передачи с обратной связью, так как терминал всегда подключен к лучшие ячейке;
∙«бесшовный» хэндовер без отключения канала радиодоступа (radio access bearer, RAB);
∙Выигрыш от разнесения путем объединения сигналов, полученных из разных секторов;
∙Лучше покрытие;
∙Требуется меньшая мощность передачи;
147
∙Поддерживается радиодоступ реального времени (real time, RT) и радиодоступ нереального времени (nonreal time, NRT);
∙Внутричастотный хэндовер делится на мягкой хэндовер (SHO), и мягчайший хэндовер (SfHO), которые могут выполняться одновременно.
Мягчайший хэндовер (Softer handover, SfHO)
Особым случаем мягкой хэндовера является мягчайший хэндовер, когда UE подключено к двум или более секторам одной WBTS. Для каждой нисходящего радиоканала передачи используются разные скремблирующие коды. В восходящем направлении используется RAKE-приемник для объединения сигналов от двух секторов, т.е. должны быть выделены дополнительные каналы в RAKE-приемнике. Дополнительная передача по интерфейсу Iub (WBTS-RNC) не требуется, т.к. объединяет сигналы WBTS. Однако в нисходящем направлении передают несколько секторов и мобильной станции необходимо выделить ресурсы для каждого радиоканала.
Функция управления мощностью в случае мягкого хэндовера имеет только одну активную линию обратной связи. Одна команда управления мощностью передается во всех радиоканалах мягчайшего хэнждовера. Это является отличием от SHO, где каждый нисходящий радиоканал (DPCCH) передает команды управления мощностью самостоятельно. SfHO требует дополнительных каналообразующих кодов, а также дополнительную мощность передачи в нисходящем направлении.
Мягчайший хэндовер происходит в 5-15% зоны покрытия сети. Инструментарий планирования легко определяет зоны мягчайшего хэндовера, поэтому он также легко может определить четкие зоны доминирования секторов в пределах одного узла B. Если зоны SHO визуализированы, то зоны между секторами – это зоны SfHO.
Процесс SHO
Процесс мягкого хэндовера – выделение/удаление радиоканала мобильной станции. Эти действия происходят при выполнении определенных условий. Эти условия связаны с измеренным значением отношения Ес/I0. Для каждого условия определено пороговое значение, при превышении которого в сеть отправляется сообщение. Для отправки сообщения также необходимо, чтобы условие выполнялось в течение заданного интервала времени. Этот механизм называется «Time to Trigger». В сообщении, отправляемом в сеть, указывается ячейка, для которой выполняется определенное условие. Также в этом сообщении передаются результаты измерения для других ячеек. Это сообщение принимает RNC. При наличии необходимых ресурсов RNC выделяет/удаляет радиоканалы для мягкого хэндовера и отправляет сообщение к UE об обновлении списка активных радиоканалов. UE подтверждает получение этого сообщения.
Разница между измеренным значением и эталонным значением отношения Ес/I0, при достижении которой, формируется сообщение к RNC,
148
называется «reporting range». Эталоном может быть Ес/I0 наилучшего активного радиоканала или всех активных каналов. Используемый вариант задается параметром ActiveSetWeightingCoefficient.
Пример алгоритма мягкого хэндовера представлен на рисунке 2.43.
Рисунок 2.43 – Пример алгоритма мягкого хэндовера
В алгоритме определено несколько событий, вызывающих отправку сообщений к RNC:
Событие 1А наступает, если измеренное значение в соседней ячейке становится лучше чем (Best_Ss - As_Th + As_Th_Hyst) в течение времени ∆T и списке активных каналов есть свободные места. К RNC отправляется запрос на создание радиоканала с этой ячейкой.
Событие 1B наступает, если измеренное значение для активного канала становится хуже чем (Best_Ss - As_Th - As_Th_Hyst) в течение времени ∆T. К RNC отправляется запрос на удаление этого радиоканала.
Событие 1С наступает, если список активных каналов заполнен и измеренное значение в одной из соседних ячеек становится лучше чем
(Worst_Old_Ss + As_Rep_Hyst) в течение времени ∆T. К RNC отправляется запрос на замену худшего активного радиоканала на радиоканал с новой ячейкой, для которой выполняется это условие.
Событие 1D наступает при изменении лучшего активного радиоканала. Относительно лучшего активного канала определяются интервалы добавления и удаления каналов. Событие 1D вызывает отправку информирующего сообщения к RNC.
В алгоритме используются следующие обозначения:
Best_Ss – измеренное значение лучшего активного радиоканала, Worst_Old_Ss – измеренное значение худшего активного радиоканала,
149
AS_Th – порог для добавления/удаления радиоканала (reporting range), As_Th_Hyst – гистерезис для вышеуказанного порога,
AS_Rep_Hyst – гистерезис для замещения каналов,
∆T – «Time to Trigger»,
AS_Max_Size – максимальный размер списка активных каналов. На рисунке 2.43 AS_Max_Size равно 2.
Параметры для оптимизации SHO
Разница в качестве измеренных сигналов, определяющая добавление/удаление радиоканалов, сильно влияет на размеры зоны мягкого хэндовера. Интервал, при котором радиоканал добавляется, определяет момент начала мягкого хэндовера. При маленьком значении этого интервала добавление радиоканала произойдет при очень близком значении Ес/I0 к значению в лучшем активном радиоканале. Интервал освобождения канала определяет условие освобождения канала. При большом значении этого интервала радиоканал будет сохраняться при значительном удалении от этой ячейки. Относительная разница между этими интервалами определяет размер зоны мягкого хэндовера.
Для того чтобы ограничить зону мягкого хэндовера для конкретной соседней ячейки может быть использован параметр AdjsEcNoOffset, определяющий изменение интервала SHO для конкретной ячейки. С положительным смещением (интервал увеличивается) мягкий хэндовер происходит раньше, а с отрицательным смещением – позднее.
Мягкий хэндовер между ячейками разных RNC
Вслучае, когда мобильная станция пересекает границу RNC, ей
необходимо выполнить хэндовера между RNC. Если линия Iur существует между контроллерами радиосети, то возможен мягкий хэндовер, а в случае
отсутствия линии Iur мобильная станция выполняет внутричастотный жесткий хэндовер.
Вслучае меж-контроллерного мягкого хэндовера мобильной станцией управляет обслуживающий RNC (serving RNC, SRNC). Контроллер радиосети, выделяющий ресурсы, но не принимающий решения называется DRNC (Drift RNC – т.е. контроллер, в зону действия которого перемещается мобильная станция). Когда мобильная станция пересекает границу между контроллерами радиосети, то DRNC становится обслуживающим RNC. Этот процесс называется перемещением (re-location) обслуживающего RNC. Если функция перемещения обслуживающего RNC не поддерживается, то исходный SRNC управляет ресурсами DRNC даже после того, как UE пересекло границу между RNC и UE не имеет активных радиоканалов с ячейками SRNC. Этот процесс не перераспределения ресурсов RNC называется «anchoring» (бросать якорь), т.е. закреплением за определенным
RNC.
150