WCDMA无线资源管理RRM(一)：资源管理与负载控制

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。

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_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。

WCDMA 系统中的无线资源管理(UMTS FDD -RRM)1无线资源管理内容Ø功率控制(Power Control)Ø呼叫接纳控制(Call Admission Control—CAC)Ø负荷控制(Load Control/Congestion Control)Ø码资源规划与管理(Code Resource Scheduling)Ø切换控制(Handoff Control) L 3c o n t r o lc o n t r o lc o n t r o lc o n t r o lLogical ChannelsTransport ChannelsC-plane signallingU-plane informationPHYL2/MACL 1RLCD CN tGCL2/RLCMACRLCRLCR L CRLCRLCRLCR L CDuplication avoidance UuS boundaryBMCL2/B M CcontrolPDCPPDCPL2/PDCPDCNtGCRadio BearersRRC (R R M )无线资源管理（RRM ）是WCDMA 系统中系统控制的灵魂，包括功率控制、码资源管理与分配、接纳控制、负荷控制、传输格式组合方法、切换控制等几个方面。

在3GPP 标准中，对物理层的定义基本不变，但是对无线资源控制算法却没有明确的规定，靠设备制造商充分施展技术，研究相应的控制算法，根据信令流程传递参数，进行系统控制。

CDMA 系统是一个自干扰系统，存在特有的功率攀升现象，即多址干扰引起码道之间的互相干扰，使信噪比降低，在闭环功率控制下，各条码道提高功率，这样就引起功率攀升。

无线资源管理概述CDMA 是码分多址，与时分多址TDMA 和频分多址FDMA不同，FDMA 在第一代移动通信系统采用的技术，一个信道占用一个频带，通过滤波器分开；TDMA 是第二代移动通信系统采用的技术，一个信道占用一个时隙（时间段），用定时器扳开关来分开；CDMA 技术在第二、三代移动通信系统中采用，尤其第三代系统以CDMA 技术为主。

在移动通信流程中无线资源管理(RRM)涵盖了整个过程；无线资源管理具体包括:功率控制、调度、小区搜索、小区重选、切换、无线链路或连接监控以及连接建立和重建。

其中重点部分包括以下内容:一、无线承载控制(RBC)是指无线承载的建立、维护和释放涉及与其相关的无线资源的配置。

就是当为服务建立无线承载时，eNB中的无线承载控制(RBC)会考虑站点的整体资源情况、包括正在进行会话QoS 以及新服务的QoS要求。

RBC还将关注由于移动性(切换)或其他原因导致无线资源情况发生变化对正在进行会话的无线承载维护。

期间涉及会话终止、切换或其他场合释放与无线承载相关的无线资源。

二、无线接入控制(RAC)的任务是准入或拒绝新无线承载的建立请求。

为了做到这一点RAC综合考虑E-UTRAN中的整体资源状况、QoS要求、优先级和正在进行的会话所提供的QoS以及新无线承载请求的QoS要求。

RAC位于eNB中，其目标是确保高无线资源利用率(只要无线资源可用就接受无线承载请求)，同时确保正在进行会话有适当的QoS(在无法容纳无线承载请求时拒绝无线承载请求)。

三、连接移动性控制(CMC)其位于eNB中涉及与空闲或连接模式移动性相关的无线资源管理。

•在空闲模式下小区重选算法通过设置参数(阈值和滞后值)来控制，这些参数定义最佳小区和/或确定UE何时应选择新小区。

••在连接模式下必须支持无线连接的移动性，由E-UTRAN广播配置终端(UE)测量和报告过程的参数；切换决策可以基于UE和eNB测量。

此外切换决策可以考虑其他输入如相邻小区负载、流量分布、传输和硬件资源以及运营商定义的策略。

•四、动态资源分配(DRA)/数据包调度(PS)的任务是向用户和控制平面数据包分配和取消分配资源(包括缓冲区和处理资源以及资源块)。

DRA 涉及多个子任务，包括选择要调度其数据包的无线承载以及管理必要的资源(例如功率级别或使用的特定资源块)。

PS通常考虑与无线承载相关联的QoS要求、UE 的信道质量信息、缓冲器状态、干扰情况等。

目录1概述 (2)2从UE的角度看RRM (2)2.1UE移动性流程概述 (2)2.2小区搜索 (5)2.3测量 (5)2.4RRC_IDLE状态下的小区重选 (8)2.5RRC_CONNECTED状态下的小区切换 (8)2.6小结 (10)3从E-UTRAN的角度看RRM (10)3.1无线承载控制Radio Bearer Control (RBC) (12)3.2无线准入控制Radio Admission Control (RAC) (12)3.3连接移动性控制Connection Mobility Control (CMC) (13)3.4动态资源分配Dynamic Resource Allocation (DRA) (13)3.5跨基站干扰协调Inter-cell Interference Coordination (ICIC) 153.6负载平衡Loading Balancing (LB) (15)3.7异网无线资源管理Inter-RAT Radio Resource Management154参考文档 (16)1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2从UE的角度看RRM2.1UE移动性流程概述蜂窝无线系统中，RRM（Radio Resource Management）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（影响成本、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。

密集无线网络的认知协同与网络容量优化在高密度环境下，信道数目非常有限，同信道干扰严重，但传统技术都只是把调整载波侦听门限设为一个比较保守的固定值，没有充分达到空间复用。

更进一步地，随着无线局域网使用环境的密集化，高密度无线局域网中的隐藏终端现象逐渐增多，对性能带来的影响也在增大。

本实验室的主要学术方向将面向IMT-Advanced移动通信系统及其后续演进技术，研究集中和分布式协作基站资源分配、传输与基带处理的新方法，达到以低成本提高MIMO蜂窝系统频谱效率和覆盖能力的目标，为未来移动通信系统的实现和标准化提供理论基础和技术支撑。

具体地，我们将考虑干扰突发特性时集中和分布式基站协作进行多基站多用户调度、信道分配、功率分配、存取控制等方法，考虑语音、数据、流媒体等典型业务在传输速率、时延限制和公平性方面各自的特点，考虑小区内采用单基站多用户/单用户MIMO预编码、小区间进行基站协作调度和功率分配，研究基于业务特性和混合业务的跨层资源分配优化方法。

研究当动态资源分配周期不同时，考虑信令开销后相对于静态和准静态干扰协调技术性能的增益等等。

研究方向③：密集无线网络的协作资源分配与优化调度近年来随着无线通信技术的飞速发展，无线网络的部署密度增大，用户在空间环境中可以感知到多种无线网络的同时存在。

在现阶段，不同的无线网络由不同的营运商运营，终端通常只选择其中的一个接入。

然而，随着部署的密集，单一网络的干扰问题日益严重，网络资源越来越无法满足业务增长的需求。

随着全IP网络的实现和软件无线电技术的发展，现有终端可以同时配置多种网络的适配器，并根据网络探测实时地选择最佳的无线网络提供接入服务，使得异构网络的资源得到充分的利用，进而达到更好的网路覆盖，更好的服务质量，以及网络之间的负载均衡，获得网络级的分集增益，具有很强的理论价值。

为了实现异构网络的联合资源管理和优化，我们必须首先优化同构网络下的资源与性能。

前人的工作主要是通过建立信道模型和网络节点间的模型，对单个小区的无线网络性能进行描述，并通过调整模型中的各个参数，如业务量、速率、功率等，来达到资源的最大化利用和最佳的服务质量。