ПТСМС / Planirovanie_radiosetei(2)

Внутричастотный жесткий хэндовер

Внутричастотный жесткий хэндовер выполняется, когда невозможен мягкий хэндовер. Внутричастотный жесткий хэндовер используется, например, когда невозможно выполнить мягкий хэндовер между контроллерами радиосети. Это происходит, если не реализован интерфейс Iur.

Решение о выполнении внутричастотного жесткого хэндовера принимается RNC. Для соседней ячейки определяется запас по порогу хэндовера (threshold margin). Для выполнения внутричастотного жесткого хэндовера необходимо, чтобы отношение Ес/I0 в соседней ячейке было лучше, чем отношение Ес/I0 в обслуживающей ячейке, по меньшей мере на величину запаса по порогу хэндовера. Запас используется для предотвращения эффекта«пинг-понга», когда UE постоянно переключается между двумя ячейками. Кроме того, запас по порогу хэндовера был определен таким образом, чтобы UE сперва пыталось выполнить мягкий хэндовер.

Внутричастотный жесткий хэндовер вызывает временное отключение при использовании канала радиодоступа реального времени. В случае использования канала радиодоступа нереального времени, разъединение прозрачно для пользователя.

Межчастотный хэндовер и межсистемный хэндовер WCDMA→GSM

Все межчастотные и межсистемные (или между технологиями радиодоступа, inter-RAT) хэндоверы – это жесткие хэндоверы. Механизмы межчастотного и межсистемного хэндовера имеют одинаковую схему. Решение о начале измерений для межчастотного/RAT хэндовера принимается сетью. Оба этих жестких хэндовера называются хэндоверами,

оцениваемые сетью (network evaluated handover, NEHO).

Процедура хэндовера оцениваемого сетью состоит из трех этапов: критерий запуска измерений определяет, когда начать измерения для межчастотного/RAT хэндовера; RNC передает параметры измерений в UE, командуя как выполнять измерения; UE выполняет измерения и шлет отчеты в соответствии с критериями отправки отчетности об измерениях. И наконец, RNC шлет команды передачи обслуживания при выполнении критериев передачи обслуживания.

Критерии начала измерений

Реализация в сети различных критериев начала измерений зависит от конкретного производителя. Несколько возможных критериев начала измерения:

∙RSCP лучшего активного радиоканала (отчет об измерениях от UE)

∙Ес/N0 лучшего активного радирканала (отчет об измерениях от UE)

∙качество восходящего канала DCH (измеряет RNC)

∙качество нисходящего канала DCH (отчет об измерениях от UE)

∙нагрузка в ячейке (измеряет RNC)

∙расстояние

151

∙мощность TX в восходящем направлении (отчет об измерениях от UE)

∙мощность TX в нисходящем направлении (измеряет BTS)

RNC может отправить команду на выполнение измерений, необходимых для межчастотного/RAT хэндовера, при наступлении следующих событий:

∙Событие 1F. RSCP или Ес/N0 лучшего активного радиоканала падает ниже установленного порога.

∙Событие 5А. Качество нисходящего выделенного физического канала (DPCH) падает ниже установленного порога.

∙События 6A, 6C. Мощность передачи UE выше установленного порога для максимума передаваемой мощности.

Порог для каждого инициирующего события может быть

сконфигурирован двумя параметрами: порогом и интервалом времени, гарантирующим наступление события.

Управление измерениями

Управлением измерениями занимается RNC. Он передает параметры измерений в UE, командуя как выполнять измерения. UE выполняет измерения и сообщает о них в соответствии с заданными критериями. Управление измерениями для выполнения межчастотного и межсистемного хэндовера организовано аналогично. Для каждого типа хэндовера определены свои параметры, но условия начала измерений и алгоритм управления измерениями одинаковые. Измерения для межчастотного и межсистемного хэндовера требуют сжатого режима, т.е. измерения на соседней несущей выполняются во время пауз в передаче на основной несущей. Параметры управления измерениями включают интервал отчетности, количество измерений и время ожидания после неудачной попытки выполнить межчастотный хэндовер (IFHO) или межсистемный хэндовер (ISHO).

Критерии принятия решения о хэндовере

RNC дает команды на выполнение хэндовера при выполнении критерия принятия решения о хэндовере. Процедура принятия решения зависит от критерия. Например, критерий – это наилучшее отношение Ес/I0. Решение о хэндовере принимается, если отношение Ес/I0 обслуживающей ячейки хуже отношения Ес/I0 в измеряемой ячейке, т.е. рейтинг измеряемой становится выше обслуживающей ячейки. Другой критерий – минимальный уровень RSCP. Хендовер выполняется, если RSCP обслуживающей ячейки становится ниже заданного значения и есть ячейка с более высоким RSCP.

Режим соединения

152

Управление мощностью

Мощность передачи является одним из ограничивающих ресурсов системы WCDMA. Общие каналы (CCHS) передаются с фиксированной выходной мощностью, а для минимизации мощности передачи выделенных каналов используются алгоритмы управления мощностью. Общие каналы передаются с фиксированной выходной мощностью и потребляют фиксированное количество ресурсов мощности передачи. Из примера на рисунке 2.44 видно, что общие каналы могут иметь максимальную мощность передачи 6 Вт из разрешенных 20 Вт на WBTS.

Рисунок 2.44 – Суммарная мощность общих каналов

Алгоритмы управления мощностью

Алгоритмы управления мощностью минимизирую мощность передачи выделенных каналов. Для регулирования мощности передачи используется алгоритм управления мощностью с обратной связью.

Быстрое управление мощностью с обратной связью

Алгоритм управления мощностью передачи с обратной связью (closed loop power control) регулирует мощность передачи 1500 раз в секунду для сохранения мощности на минимальном требуемом уровне. Регулирование мощности передачи основано на отношении сигнал/помеха (signal-to- interference ratio, SIR). Отношение SIR измеряется независимо для каждого соединения и мощность передачи определяется для каждого временного интервала. Измеренное SIR сравнивается с заданным SIR. Если заданное значение не достигнуто, то мощность передачи увеличивается; в противном случае мощность передачи уменьшается.

В нисходящем направлении все узлы B, участвующие в соединениях мягкого хэндовера, измеряют SIR и определить свои команды управления

153

мощностью. Они независимо регулируют свою мощность передачи в соответствии с командами управления мощностью (TPC), полученными от

UE.

Для определения команды управления мощностью в восходящем направлении для каждого активного радиоканала на UE задано значение SIR.

Управление мощностью с внешней обратной связью

Алгоритм управления мощностью с внешней обратной связью (outer loop power control) регулирует целевое значение для отношения сигнал/помеха (SIR). Целевое SIR используется при управлении мощностью с обратной связью в качестве опорного значения для регулирования мощности передачи. Управление мощностью с внешней обратной связью измеряет частоту ошибочных блоков (block error rate, BLER), которая показывает качество транспортного канала. Для каждого транспортного канала устанавливаются индивидуальные целевые значения BLER. Если целевое значение BLER не достигается, по крайней мере, для одного из транспортных каналов, то управление мощностью с внешней обратной связью увеличивает целевое значение SIR для выделенных физических каналов. Регулирование целевого значения SIR приведет к регулированию мощности передачи выделенных физических каналов алгоритмом управления мощностью с обратной связью.

Алгоритм управления мощностью с внешней обратной связью используется в обоих направления передачи. Алгоритм управления мощностью с внешней обратной связью в UE получает целевое значение BLER, начальное целевое значение SIR и минимальные и максимальные значения для целевого SIR в сообщении о конфигурации радиоканала.

Соединения для передачи пакетных данных

Передача пакетных данных являются одним из примеров услуг нереального времени. Приложения, использующие пакетную передачу данных, очень различны, поэтому для каждой службы передачи пакетов устанавливается соединение. В зависимости от требований (QoS) службы ей выделяются соответствующие физические ресурсы. В отличие от услуг реального времени, передача пакетных данных, как услуга нереального времени, допускает кратковременное снижение скорости передачи. В случае низкой загрузки служба передачи пакетных данных может использовать общие каналы (Cell_FACH) для передачи небольших объемов данных. В случае бездействия служба может использовать режим ожидания, а также состояния передачи (cell_PCH или URA_PCH), в которых данные не передаются.

Снижение битовой скорости для соединения пакетной передачи происходит в случае высокой нагрузки на сеть, когда ресурсы, используемые службой нереального времени, необходимы для пользователей в режиме

154

реального времени или услуг нереального времени с более высоким приоритетом.

Рисунок 2.45 – Состояния передачи пакетных данных

Пороги допустимой нагрузки (load target) и перегрузки (overload) определяют функционирование планировщика пакетных данных – функциональных средств управления радиоресурсами (RRM), которые управляют выделением битрейта для пакетных данных. В случае перегрузки битрейт, доступный для передачи пакетных данных, снижается до тех пор, пока измеренная нагрузка не достигнет допустимого значения. Если нагрузка находится в зоне предельных нагрузок, то никаких действий не предпринимается, т.к. увеличить битрейт для пакетных данных нельзя, а снижать нет необходимости. В зоне допустимых нагрузок битрейт для службы передачи пакетных данных может быть увеличен в случае, если есть запросы пропускной способности от одной или нескольких служб нереального времени.

Рисунок 2.44 показывает различные состояния передачи пакетов. В состоянии IDLE обслуживание отсутствует, и радиоканалы не задействуются. В состоянии cell_DCH данные передаются по выделенному физическому каналу, и пропускная способность может изменяться в зависимости от выделенных ресурсов. В состоянии cell_FACH общие каналы (FACH в нисходящем направлении и RACH в восходящем направлении) используются для передачи небольшого количества данных. При появлении данных для передачи UE переходит в состояние cell_DCH. Если в течение некоторого интервала времени в обоих направлениях нет передачи данных, то выделенный канал освобождается и UE переходит в состояние cell_FACH. При появлении данных и передаче запроса на выделение пропускной способности UE переходит из состояния cell_FACH обратно в состояние cell_DCH. Если сработал таймер длительного бездействия, то UE переходит из состояния cell_FACH в состояние cell_PCH или URA_PCH. Переход в состояние URA_PCH происходит, если мобильная станция в течение периода

155

обновления местоположения сменила несколько ячеек, а если оставалась в одной ячейке, то в состояние cell_PCH. В состоянии Cell_PCH UE находится в зоне одной ячейки и информирует с помощью сообщения обновления ячейки о появлении данных или смене ячейки. В состоянии URA_PCH UE находится в пределах зоны URA (UTRAN routing area) и только отправляет сообщения обновления, если изменяется URA или появились данные для передачи. В обоих состояниях (Cell_PCH и URA_PCH) при появлении данных для передачи сеть информирует об этом UE передачей сообщения поискового вызова, что приводит к переходу UE в состояние cell_FACH.

Нагрузка и контроль доступа (Admission Control, AC)

В каждом узле B (Node B) функциональные средства управления нагрузкой измеряет текущую нагрузку. В системах фирмы Nokia измерение нагрузки – это измерение суммарного уровня принимаемых помех в восходящем направлении и общей передаваемой мощности в нисходящем направлении. Функциональные средства управления нагрузкой в WBTS передают информацию о нагрузке в RNC. Частота передачи базовой станцией информации о нагрузке определяется периодом информирования о состоянии радиоресурсов (radio resource indication (RRI) period). Нагрузка в восходящем направлении – это общая принимаемая мощность, а нагрузка в нисходящем направлении – передаваемая мощность. Функциональные средства контроля доступа предназначены для гарантирования качества обслуживания для существующих пользователей за счет отказа в обслуживании новым пользователям, попадающим в ячейку. В случае ограниченности ресурсов AC предотвращает вход в ячейку новых пользователей. Контроль доступа работает независимо в восходящем и нисходящем направлении связи. Кроме нагрузки радиоинтерфейса управление доступом оценивает доступные коды, аппаратные каналы и ресурсы транспортной сети. В случае нехватки любых ресурсов управление доступом принимает превентивные меры.

Наиболее важными параметрами, связанными с нагрузкой и функциональными средствами управления доступом, являются пороги нагрузки, которые определяют когда выполняется управление доступом. Подход к нагрузке на основе мощности широкополосного сигнала определяет суммарную мощность принимаемых сигналов как нагрузку в восходящем направлении, а общая мощность передачи базовой станции является нагрузкой в нисходящем направлении.

Допустимая нагрузка в восходящем направлении определяется как разница между измеренной мощностью и уровнем шума. Уровень шума в восходящем направлении – измеренная мощность интерферирующих сигналов, при которой система считается незагруженной. Увеличение шума

– количество помех, создаваемое нагрузкой. Например, если допустимая нагрузка в восходящем направлении равна 4 дБ, то мощность

156

интерферирующих сигналов восходящем направлении может увеличиться на 4 дБ по сравнению с ненагруженной ситуацией, пока не начнется процесс по управлению нагрузкой. Кроме допустимой нагрузки также определяется порог перегрузки. Порог перегрузки – это допустимая нагрузка + максимальное превышение нагрузки.

Допустимая нагрузка для нисходящего направления определяется как мощность передачи базовой станции. Например, если суммарная мощность передачи базовой станции 43 дБ, то допустимая нагрузка может быть определена как 41 дБ; после превышения порога стартует процесс управления нагрузкой. Пороговое значение перегрузки определяется и для нисходящего направления.

Пороги нагрузки разделяют трафик на четыре класса в обоих направлениях связи. Зону ниже порога допустимой нагрузки называют допустимой нагрузкой, которая может быть дополнительно разделена на две зоны допустимых нагрузок. Зона выше порога нагрузки, но ниже зоны перегрузки называется зоной предельных нагрузок. Зона перегрузки находится выше порога перегрузки. Пятый класс трафика определен как случай, когда сеть считается ненагруженной, и могут быть выполнены измерения для настройки уровня шума в восходящем направлении.

Классы трафика

∙Без нагрузки (сеть ненагружена)

∙Допустимая нагрузка 1 (ниже чем (порог допустимой нагрузки – допустимое превышение нагрузки))

∙Допустимая нагрузка 2 (ниже порога допустимой нагрузки)

∙Предельная нагрузка (выше порога допустимой нагрузки)

∙Перегрузка (выше чем (порог допустимой нагрузки + допустимое превышение нагрузки))

Управление доступом

Управление доступом управляет входом новых пользователей в ячейку. В случае ограниченности ресурсов блокируется вход новых пользователей в ячейку. Это может быть пользователь, запрашивающий установление соединения, или пользователь, попадающий в ячейку при хэндовере. Обслуживание существующих пользователей считается более важным, чем подключение новых пользователей в ячейке. Если управление доступом не используется, то подключение новых пользователей приведет к отключению существующих пользователей на краю ячейки. Функциональные средства управления доступом необходимы для управления ресурсами в организованном порядке.

Функциональные средства управления доступом играют центральную роль в управлении радио ресурсами: они контролируют вход новых пользователей, предоставляет начальные допустимые значения нагрузки, и

157

обновляют оценку нагрузки для функциональных средств управления нагрузкой.

Процесс контроля доступа

∙Получение требований к качеству радиоканала

∙Оценка увеличения нагрузки (мощность)

∙Решение о разрешении доступа

∙Информирование функциональных средств управления нагрузкой о вероятной нагрузке

∙Создание радиоканала

Требования к качеству радиоканала

UE запрашивает услугу с определенным профилем качества обслуживания (QoS). RNC передает запрос к базовой сети, которая проверяет разрешенные профили QoS пользователя. Профиль QoS хранится в HLR. Если пользователю может быть предоставлена такая услуга, то RNC использует таблицы преобразования для получения необходимой BLER для запрашиваемой услуги.

Оценка увеличения нагрузки (мощности)

При оценке нагрузки на основе мощности широкополосного сигнала, значение принимаемого шума в восходящем направлении рассматривается как нагрузка восходящего направления, а общая передаваемая мощность рассматривается как нагрузка нисходящего направления. Функциональные средства контроля доступа оценивают увеличение нагрузки, и на основе увеличения нагрузки и текущей нагрузки они разрешают или не разрешают создание нового радиоканала. Это делается независимо для восходящего и нисходящего направления связи.

Увеличение нагрузки в восходящем направлении

Увеличение нагрузки в восходящем направлении оценивается с использованием проприетарных алгоритмов оценки. Изменение коэффициента нагрузки вычисляется функциональными средствами управления доступом на основе требований к Eb/N0 для нового канала. Увеличение нагрузки приводит к соответствующему увеличению шума, вызванному неконтролируемой нагрузкой. Увеличение шума вычисляется с помощью графика зависимости мощности от нагрузки, приведенного на рисунке 2.46.

158

Рисунок 2.46 – Кривая зависимости мощности от нагрузки

Увеличение нагрузки в нисходящем направлении

В нисходящем направлении измерения мобильной станции могут быть использованы для вычисления требуемой мощности передачи нового радиоканала. Требуемая мощность рассчитывается по следующей формуле:

где

Р = Eb/N0, необходимое Eb/N0 для соединения

Pc = Ес/I0, отношение сигнал/помеха для чипов на канале CPICH, измеренное

UE

W = чиповая скорость

R = скорость передачи (битрейт)

Ptx_total – мощность передачи базовой станции

Ptx, CPICH = мощность канала CPICH (определяется PtxPrimaryCPICH) α = коэффициент ортогональности

Решение о разрешении доступа

Решение о доступе принимается независимо для восходящего и нисходящего направления. Алгоритм управления доступом имеет два условия, которые должны быть выполнены для разрешения нового канала:

1.Текущая нагрузка не должен быть в зоне перегрузки

2.Неконтролируемая нагрузка должна быть в зоне допустимой

нагрузки.

Неконтролируемая нагрузка – это нагрузка, которая не связана с контролируемыми пользователями пакетной передачи данных.

159

Нерегулируемая нагрузка рассчитывается функциональными средствами управления нагрузкой. Неконтролируемая нагрузка = общая измеренная нагрузка – нагрузка контролируемых пользователей пакетных данных.

Если создание радиоканала было разрешено, то функциональные средства управления доступом сообщают функциональным средствам управления нагрузкой вероятную нагрузку и устанавливается радиоканал. Управление доступом устанавливает начальное значение SIR и минимальные и максимальные значения SIR для управления мощностью с внешней обратной связью. Управление доступом также устанавливает начальную мощность передачи. Также определяется допустимая конфигурация комбинаций транспортных форматов (Transport Format Combination Sets, TFCS), используемая планировщиком пакетов

Контрольные вопросы

1.Как может быть организован процесс проектирования радиосети с точки зрения участия в нем сторонних организаций?

2.Назовите основные этапы процесса развертывания радиосети?

3.Какие подразделения сетевого оператора взаимодействуют при развертывании сети?

4.Приведите основные критерии сетевого планирования.

5.Назовите основные этапы процесса планирования радиосети. Сформулируйте исходные данные и результаты каждого этапа.

6.Назовите основные критерии качества планирования сетей GSM, GPRS, EDGE, WCDMA.

7.Приведите основные характеристики макро, микро и пико сот.

8.Для чего рассчитывают энергетический бюджет линии? Какие

параметры оборудования необходимы для его расчета?

9.Для чего на базовой станции используется Mast Head Amplifier и

booster?

10.Объясните разницу между EIRP и ERP.

11.Как оценивается нагрузка на сеть GSM? Какая формула используется для расчета необходимого числа каналов?

12.С чем связано затухание радиоволн при распространении в

вакууме?

13.Какие явления наблюдаются при распространении радиоволн в реальных условиях? К чему это приводит?

14.Какие модели используются для оценки размеров соты?

15.Какие потери учитывает модель Окумура-Хата? Для расчета каких ячеек она используется?

16.Какие потери учитывает модель Уолфиш-Икегами? Для расчета каких ячеек она используется?

160