03_WCDMA Gerenciamento Dos Recursos de Rádio

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OWA200004 WCDMA Gerenciamento

dos recursos de rdio (RRM)ISSUE 1.0

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CapCaptulo 1 Introdutulo 1 Introduo ao RRMo ao RRM

CapCaptulo 2 Configuratulo 2 Configurao de canaiso de canais

CapCaptulo 3 controle de potnciatulo 3 controle de potncia

CapCaptulo 4 Gerenciamento de Mobilidadetulo 4 Gerenciamento de Mobilidade

CapCaptulo 5 Controle de Cargatulo 5 Controle de Carga

CapCaptulo 6 Controle do modo AMRtulo 6 Controle do modo AMR



Introduo ao RRM

l RRM: Radio Resource Management

l RRM responsvel pelo suprimento de cobertura tima, oferecendo a mxima capacidade planejada, garantindo a qualidade de servio (QoS) necessria e assegurando eficiente uso dos recursos de fsicos e de transporte.

l Potncia o recurso de rdio mais importante. A melhor forma de se utilizar este recurso o controle de potncia de consumo estrito.

[Aumentar a potncia de transmisso para melhorar a QoS de um certo usurio.

[Entretanto, devido a auto-interferncia, este aumento deve resultar em maior interferncia em outros usurios e conseqentemente reduzir a QoS.



Algoritmo RRM no fluxo de chamadas (1)

CNCN

RNCRNC

Iu

RAB ASSIGNMENT QoS)

RAB ASSIGNMENT QoS)

QoS mappingQoS mapping

Admission controlAdmission control

Request ofcode resourceRequest of

code resource

Configurationof access layerConfiguration

of access layer

Configurao dos canais-- configurao

Dos canais fundamentais

Controle de carga--access control

Configurao dos canais --Gerenciamento dos recursos

de cdigos

Controle de carga--balanceamento de carga



Algoritmo RRM no fluxo de chamadas (2)Channel setup and

call initiatedChannel setup and

call initiated

Power controlPower control

Change ofservice rateChange ofservice rate

HandoverHandover

Call endCall end

Resource releaseResource release

End

Controle de potnciaLoop fechado

Controle de potnciaLoop aberto

Configurao de canais--DCCC AMRC

Configurao de canaisGerenciamento de recursos

de cdigos

Controle de carga--balanceamento

de cargaGerenciamento de mobilidade



Classificao do RRM

l Baseado em diferentes objetivos, RRM classificado como:

l Orientado conexo RRM, que garante QoS da conexo e minimiza os recursos de rdio alocados a uma conexo.

[Configurao dos canais, controle de potncia, handover

[Uma entidade dedicada criada para gerenciar a configurao dos recursos de cada conexo.

l Orientada a clula RRM, o qual maximiza os usurios em uma clula e assim aumenta a capacidade garantindo a estabilidade da clula.

[Gerenciamento dos recursos de cdigos, controle de carga

[Uma entidade dedicada criada para cada clula para o gerenciamento de seus recursos.



Procedimento RRM

l Procedimento fundamental do gerenciamento dos recursos de radio

l Controle de medidas

l medidas

[UE, NodeB, RNC

l Relatrio de medidas

l Decises

l A implementao do controle de recursos





CapCaptulo 3 controle de potnciatulo 3 controle de potncia






CapCaptulo 2 Configuratulo 2 Configurao dos canaiso dos canais

2.1 Configura2.1 Configurao fundamental de canal o fundamental de canal

2.2 Configura2.2 Configurao dinmica de canalo dinmica de canal



Configurao fundamental de canalConfigurao fundamental de canal

l A configurao fundamental de canal mapeia as facilidades de QoS RAB requisitadas pelo CN nos parmetros correspondentes e modo de configurao em cada camada AS

l QoS requisitada pelo CN

[Classes de trfego

Conversao

Streaming

Interativo

Background

[Demanda de taxa

[Demanda de QualidadeBLER

[Atraso (time delay)



Mapeamento de QoSMapeamento de QoS

DPDCH DPCCH

RAB

RB RB

DTCH DTCH DCCH

TrCHTrCH TrCH

CCTrCH

RLC entity

Mac-d Mac-c

Coding& RM&Mux

Radio Bearers

RLC SublayerLogical Channels

MAC SublayerChansport Channels

Physical Layer

DTCH

RB

Coding& RM&Mux

TrCH Transport channels



Configurao de Parmetros de RB e RLC

l Parmetros RB

[Nmero RB

l Parmetros RLC

[Diferentes modos de transferncia RLC

Modo transparente(TM - Transparente mode )

Modo sem reconhecimento (UM - Unacknowledged mode )

Modo com reconhecimento (AM - Acknowledged mode )

[Diferentes parmetros de canais lgicos



Configurao dos parmetros MAC

l Parmetros MAC

l A relao de mapeamento/multiplexagem entre canais lgicos e de transporte

[Diferentes tipos e parmetros dos canais de transporte

Canais dedicados (dedicated channel)

Canais comuns (common channel)

[Diferentes configuraes da entidade MAC

MAC-d/MAC-c

[Configurao de prioridades da sub-camada MAC

[Configurao TFCS



Configurao de parmetros PHY

l Parmetros PHY

[Relao de mapeamento dos canais de transporte para os canais fsicos

[Esquema de codificao

Cdigo convolucional

Cdigo Turbo

Sem codificao

[Comprimento do interleaving

[Atributos de adequao de taxas

[Fator de espalhamento (SF - Spreading factor)

[Offset de potncia

[Outros parmetros de camada fsica, tais como modo de diversidade.



CapCaptulo 2 Configuratulo 2 Configurao dos canaiso dos canais

2.1 Configura2.1 Configurao fundamental de canalo fundamental de canal

2.2 Configura2.2 Configurao dinmica de canalo dinmica de canal



Servios BE (Best Effort)Servios BE (Best Effort)

l DCCC: Dynamic Channel Configuration Control

l Objeto do DCCC: servio melhor esforo (BE)

l Facilidades dos servios BE

[A taxa dos recursos do servio 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 memria RLC.



Configurao dinmica de canaisConfigurao dinmica de canais

MAC-d

DL TransportChannel TrafficVolume

Threshold

Configuration in L2

RLC

Signalingbearer

DCH1

RLC

TFC Select

DCH2

Channel Switching

DCCH DTCH

l Objetivo do DCCC

[Atender as necessidades de bandwidth dos usurios com o maior grau possvel

[Otimizar o uso dos recursos da interface area

[Atender s flutuaes necessrias para taxa de dados

[Salvar a codificao dos recursos de canais de downlink (cdigo OVSF)

Alcanar bandwidth on demand



Deciso do DCCC

l Deciso do DCCC

[Reporte de medidas do volume de trfego na memria RLC

[Decidir se deve alterar a bandwidth usada por um UE dinamicamente em funo dos resultados de medies.

[Considerar se existe limitaes na interface ar durante a deciso de reconfigurao. Isto executado medindo-se a potncia de transmisso do UE tanto no downlink quanto uplink.

As decises de uplink & downlink DCCC so as mesmas, mas executadas respectivamente.



Implementao do DCCC

l Implementao do DCCC

[Reconfigurao dos canais de transporte RB

Cell-FACH-->Cell-DCH

Cell-DCH-->Cell-DCH, incluindo reduo/incremento de bandwidth

Cell-DCH-->Cell-FACH

l DCCC tambm restringe a seleo do TF na camada MAC baseado na requisio de controle de congestionamento



Efeito do DCCC

l Alocao de Bandwidth sob demanda

Capacidade do sistema

Configurao tradicional de canais

Taxa da fonte de servio

DCCC





CapCaptulo 3 Controle de potnciatulo 3 Controle de potncia






Efeito perto-longe (near-far) no CDMAEfeito perto-longe (near-far) no CDMA

A B

w

P(w)

w

P(w)

w

P(w)

w

P(w)

Prx de um usurio A

w

P(w)

De-espalhamento

Ptx do usurio A

Potncia recebida pelo

NodeB

O usurio comunica com sucesso

O usurio B submergido devido forte interferncia do usurio A

Prx de um usurio B

Ptx do usurio B



Classificao do controle de potncia

l Controle de potncia[Controle de potncia de uplink

Controle de potncia de loop aberto Controle de potncia de loop fechado

Inner loop power control Outer loop power control

[Controle de potncia de downlink Controle de potncia de loop aberto Controle de potncia de loop fechado

Inner loop power control Outer loop power control



Controle de potncia de Loop aberto para DPCH

l Precisamente calcula a potncia de transmisso inicial do inner loopnecessrio para diminuir o tempo de convergncia

l Reduz o impacto na carga do sistema

Convergncia innerloop power control

tempo

Potncia

tempo

Potncia



NodeB UERACH

BCH: potncia do canal CPICHnvel de interferncia de UL

Controle de potncia de loopaberto utilizado para decidir a potncia inicial do prembulo PRACH de acordo com a perda na propagao.

A perda no percurso definida de acordo com a potncia de transmisso do CPICH e potncia recebida.

Controle de potncia de Loop aberto para PRACH



Controle de potncia de loop aberto de UplinkControle de potncia de loop aberto de Uplink

NodeB UE

Transmit TPC

meidr&comparar SIR do sinal recebido

Inner loop

Set SIRtar

Dados de trfego com BLER estvel pode ser conseguido

Medir a BLER do canal de transporte

Outer loop

RNC

Medir&comparar a BLER dos dados recebidos

Set BLERtar

10-100Hz



BLER--SIRl O objetivo do algoritmo de PC de loop aberto manter a

qualidade da conexo a nveis definidos pela qualidade necessria ao servio bearer (QOS).

l De acordo com princpios de comunicaes wireless, BLER pode ser alterada com o ambiente wireless com SIR fixo.

SIR

BLER

Curvas diferentes correspondentes com diferentes ambientes mltiplos percursos.



Controle de potncia de downlink

NodeB

Set SIRtar

Transmit TPC

Medir e comparar a BLER

Outerloop

Inner loop UE physical layer

UE Layer 3

Controle de potncia de loop aberto e fechado de downlink

10-100Hz1500Hz

Medir e comparar a SIR



Modos e estados de operao do UE

l O UE no tem relao com o UTRAN, e somente com o CN. Para a transferncia de dados, uma conexo de sinalizao deve ser estabelecida

l UE fica acampado em uma dada clula

[O UE fica recebendo informaes do sistema da PLMN

[UE pode receber mensagens de "paging" dos canais de controle da clula.

[Possibilita que o UE receba servios de broadcasting na clula.

Idle Mode



l Modo ativo (active state)

l Comunicao atravs de canais dedicados

l UTRAN sabe em qual clula o UE est.

Cell-DCH

Cell-FACHl Modo ativo (active state)

l Pequeno volume de dados a serem transferidos no uplink e no downlink. No h a necessidade de alocao de canais de dados dedicados para esta comunicao.

l O downlink utiliza FACH e o uplink utiliza RACH.

l UE necessita monitorar o FACH para informaes relacionadas a este.

l UTRAN sabe em qual clula o UE se encontra.





l Nenhum dado a ser transmitido ou recebido. (conexo RRC existente)

l Monitora PICH, para recepo de paging (DRX).

l Diminui o consumo de potncia do UE.

l UTRAN sabe em qual clula o UE se encontra.

l UTRAN deve atualizar as informaes de clula do UE quando este se desloca para outra clula

Cell-PCH




l Nenhum dado a ser transmitido ou recebido.

l Monitora PICH (DRX).

l UTRAN somente sabe em qual URA (UTRAN RegistrationArea) que o UE est.

l UTRAN atualiza as informaes do UE somente aps o UE ter deslocado para outra URA.

l Esta uma forma de diminuir a ocupao dos recursos e transmisso de sinalizao

URA-PCH



Classificao do Handover

Hard handover

Soft handover

Intra-frequency hard handover

Inter-frequency hard handover

Inter-system handover Softer handover



UE move-seBS alvoBS servidora

tempo

Dados recebidos/enviados do/pelo

UE

Hard handoverHard handover




tempo


UE

GAP de comunicao

Hard handoverHard handover

l Caractersticas do hard handover:

[HHO causa uma desconexo temporria em servios de tempo real (RT) e no provoca perdas em servios que no so de tempo real.

[O UE deve ser equipado com dois receptores ou suportar modo comprimido (compressed mode) para efetuar medidas entre sistemas.




tempo


UE

Soft handoverSoft handover



Soft Handover

l Caractersticas do soft handover

[ Seamless handover: no h desconexo do radio access bearer.

[ Para permitir um nvel de recepo suficiente para manter a comunicao, os sinais recebidos de mltiplas clulas devem ser combinados a nvel de smbolo quando o UE mover-se em reas de bordas entre clulas.

[ O ganho de macro diversidade alcanado pela combinao de sinais recebidos no NodeB (softer handover) ou no RNC (soft handover) melhora a qualidade de sinal de uplink , diminuindo a potncia de transmisso do UE.


tempo


UE

Nenhum GAP

de comunicao



Softer Handover

l Para o soft handover, a combinao de mltiplos RL utiliza maximum ratio combination (RAKE combination) no downlink e selection combination no uplink.

l Quando duas clulas envolvidas no soft handover pertencentes a um mesmo NodeB, maximum ratio combinationpode ser utilizado no uplink. Neste caso o handover softerhandover.

l Softer handover possui alta prioridade nos esquemas de handover pois maximum ratio combination possui um maior ganho em relao selection combination.



Soft Handover

l Active set

[ Inclui todas as clulas participantes em uma conexo SHO de um terminal.

l Monitored Set

[Este conjunto inclui todas as clulas que so continuamente monitoradas/medidas pelo UE e que no estejam includas no active set.

l Detected Set



Soft Handover



Aplicaes de Hard Handover no 3G

l Intra-frequency hard handover

[Quando inter-RNC SHO no pode ser executado ou no permitido.

l Inter-frequency hard handover

[Necessrio em certas clulas devido ao planejamento de rede

[Balanceamento de carga entre portadoras

l Inter-system handover

[Evoluo gradativa 2G-3G

[rea de cobertura finita na fase inicial do 3G



Introduo ao modo comprimido (Compressed Mode)

l Compressed Mode

[Clulas vizinhas intra-frequency podem ser medidas simultaneamente com a transmisso normal do UE utilizando receptor RAKE.

[Medidas de vizinhas Inter-frequency ou inter-systemnecessita que o UE execute medidas em diferentes portadoras, o que pode ser feito por mltiplos receptores ou no modo comprimido.

[No CM, a transmisso e a recepo normal so interrompidas por um certo perodo de tempo, permitindo que o UE mea outras portadoras.



Compressed Mode

Objetivo do modo comprimido: UE realiza medidas e sincronizao com uma clula alvo quando handover inter-frequency e inter-system necessrio.



Classificao do modo Comprimido

l Downlink compressed mode

[Para derivar intervalos para que o UEs mea e sincronize com outras clulas, existem trs esquemas opcionais:

SF/2

rate matching/puncturing

higher layer scheduling

l Uplink compressed mode

[Para evitar interferncia nas medidas e sincronismo de downlink quando o UE estiver medindo uma determinada clula.

[As capacidades do UE so quem decidem se o modo comprimido necessrio, Apresenta 2 esquemas opcionais

SF/2

higher layer scheduling.



Caractersticas do modo comprimido (Compressed Mode)

[Todos os parmetros do modo comprimido so determinados pelo UTRAN.

[A sua utilizao deve reduzir a performance do sistema.

Algoritmos complexos so necessrios para deciso de quando entrar e quais parmetros so necessrios no modo comprimido.



Realocao SRNS(C)

l Vantagens

[Reduz fluxo de dados na interface Iur

[Melhora a adaptabilidade do sistema.

[Reduz atrasos

l Problemas

[Grande volume de sinalizao necessrio para a iterao

CN

SRNS DRNS

CN

RNS SRNS



Classificao do controle de carga

l Classificao tcnica:

[Controle de admisso de chamadas (Call Admission Control)

[Balanceamento de carga entre clulas (Load balance)

[Controle de congestionamento (Congestion control)



Admission Control (AC)

l AC utilizado na deciso se um novo RAB admitido ou um RAB atual pode ser modificado.

l Admission control (AC) executado no uplink e downlink separadamente.

l A estratgia tal que um novo bearer admitido somente se a carga total aps a admisso permanea abaixo de um limiar estabelecido pelo RNP.



Load Balance

l Load balance entre clulas

[Load balance entre intra-frequency cells

Cell breathing

[Load balance entre inter-frequency cells

Inter-frequency load balance

[Controle de usurios potenciais



Cell BreathingCRNC

O objetivo o compartilhamento de

carga de certas clulas hot com clulas

limtrofes, aumentando assim o uso da

capacidade do sistema

cell breathing



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 idlemode ou non-DCH connected mode acamparem clulas com baixa carga a priori.

[Para alcanar este objetivo, a mudana dos parmetros de seleo e re-seleo de clula dinmicos.

[Potential user control executado pelo uso de mensagens do sistema.



Congestion Control

l As medidas que permitem o uso completo da capacidade do controlede admisso dos recursos do sistema, load balance entre clulas, packet scheduling no so suficientes para garantir estabilidade absoluta, e conseqentemente tecnologias de controle de congestionamento devem ser introduzidas.

l Objetivo

[Assegurar que a carga do sistema esteja abaixo de um limiar estvel absoluto.

l Mtodos de controle de congestionamento

[Reduz temporariamente a QoS dos trficos com baixa prioridade

[Reduz temporariamente a QoS do trfego CS em condies extremas



Codificao AMRCodificao AMR

l O sistema WCDMA utiliza codificador de voz Adaptive Multi-Rate (AMR), que uma linear prediction coding.

Rate no.

Sub-flow 1 block sizebit



Combination block sizebit

ratekbps

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



MOS e CIR



AMR Speech

l Caractersticas do AMR speech:

[Em certos nveis de carga (que correspondem com o CIR do UE), o Mean Opinion Score (MOS) experimentados pelos usurios no aumenta linearmente com a taxa de voz que o UE utiliza. Ou seja, em certos nveis de carga, a mais apropriada taxa AMR de voz utilizada para se conseguir o mais alto MOS. Isto no se refere taxa mais alta, mas sim uma taxa intermediria apropriada.

[Limitaes da potncia mxima de transmisso do UEs 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 UEs.



Controle do modo AMR(AMR Mode Control)

l AMR mode control deve balancear o nvel de carga, e:

[Reduzir a taxa AMR em condies de alto trfego, e assim reduzir a carga do sistema e melhorar a qualidade de conversao relativa.

[Aumentar a taxa AMR em condies 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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