6. 无线资源管理技术
6.1 概述
- 无线资源管理（RRM）/无线资源控制（RRC）/无线资源分配（RRA）
- 通过一定的策略和手段进行管理、控制和调度，尽可能充分利用有限的无线网络资源，保障各类业务满足服务质量的要求，确保达到规划的覆盖区域，尽可能地提高系统容量和资源利用率
- 手段
- 以无线资源的分配和调整为基础
- 主要负责空中接口资源的利用
- 包括业务连接的建立、维持和释放
- 无线资源种类
- 频率资源-信道占用频段
- 时间资源-业务占用时隙
- 码资源-区分小区信道和用户
- 功率资源-CDMA系统中利用功率控制来动态分配功率
- 地理资源-覆盖区和小区的划分和接入
- 空间资源-用户和用户群的位置跟踪以及空间分集和复用
- 存储资源-空中接口或网络节点与交换机的存储处理能力
- 目的：
- 提高系统资源的有效利用，扩大通信容量
- 提高系统可靠性，保证通信QoS 性能
- 实现二者的和谐统一
- 管理内容：
- 接纳控制
- 负载控制
- 功率控制
- 切换控制
- 速率控制
- 信道分配
- 分组调度
- 不同的移动通信系统涉及管理内容不同
6.2 接纳控制
- 接纳控制是无线资源管理的重要组成部分，其目的是维持网络的稳定性，保证已建立链路的QoS
- 当发生以下三种情况时需要进行接纳控制
- UE的初始连接建立、无线承载建立
- UE发生越区切换
- 处于连接模式的UE需要增加业务
- 接纳控制动作模式
- 通过建立一个无线接入承载来接受或拒绝一个呼叫请求， 当无线承载建立或发生变化时接纳控制模块就需要执行接纳控制算法
- 用户接入条件
- 接纳控制模块位于无线网络控制器实体中，利用接纳控制算法，通过评估建立某个承载会引起负载的增加来判断是否接入某个用户。接入控制需要对上下行链路同时进负载增加评估， 只有当上下行都允许接入的情况下才允许用户接入系统
- 不同制式的接纳控制比较
- 接纳控制与其它管理功能关系
- 以TD -SCDMA 为例，当一个接入承载需要建立时
- 首先通过负载控制模块查询当前链路的负载
- 在确定最佳接入时隙后，需要向动态信道分配模块申请所需资源
- 当用户获得信道资源后，接纳控制模块需要和功率控制模块进行通信，以确定初始发射功率
- 无线承载建立后，切换控制模块会更新切换集信息
- 这时接纳控制模块在接入用户的过程中，会根据业务承载情况向切换控制模块发送切换请求
接纳控制算法
对于无线通信系统来说，无线信道数量有限， 是极为珍贵的资源，要提高系统容量就要对信道资源进行合理的分配，由此产生了信道分配技术
分配技术分类
- 固定信道分配FCA（Fixed Channel Allocation）
- 根据预先估计的覆盖区域内的业务负荷将信道资源分给若干个小区
- 相同的信道集合在间隔一定距离的小区内可以再次得到利用
- 优点：实现简单
- 缺点：频带利用率低，不能很好地根据网络中存在的变化即时改变网络的信道规划
- 动态信道分配DCA（Dynamic Channel Allocation）
- 信道资源不固定属于一个小区，所有的信道被集中分配
- 根据小区业务负荷，通过信道的通信质量、使用率和复用距离等选择信道，动态地分配给接入的业务
- 通过干扰信息收集和智能资源分配以极大提高系统的容量，智能就是根据小区负载大小动态调节资源
- 分为慢速动态信道分配和快速动态信道分配
- 混合信道分配HCA（Hybrid Channel Allocation）
6.4 负载控制
- 固定信道分配FCA（Fixed Channel Allocation）
确保系统不发生过载
- 一旦系统过载必然会使干扰增加、QoS 下降，系统的不稳定会使某些特殊用户的服务得不到保证
- 负载控制功能将使系统迅速并且可控地回到无线网络规划所定义的目标负载值
- 功能
- 负荷监测和评估：负荷估计可以基于功率，也可以基于吞吐量
- 拥塞处理：决定使用何种方式来处理当前的拥塞情况。较快降低系统负载
- 负载调整：根据用户QoS 调整用户所占用的资源，在CDMA系统中，上行链路容量主要受限于基站处的总干扰，下行链路容量受限于基站的发射功率
负载预测
分组调度的任务是根据系统资源和业务QoS 要求，对数据业务实施高效可靠的传输和调度控制的过程
- 在非实时业务的用户间分配可用空中接口资源，确保用户申请业务的QoS 要求，如传输时延、时延抖动、分组丢失率、系统吞吐量以及用户间公平性等
- 为每个用户的分组数据传输分配传输信道
- 监视分组分配以及网络负载，通过对数据速率的调整来对网络负载进行匹配
- 分组调度器位置和调度方式
- 通常分组调度器位于RNC（无线网络控制器）中
- 不仅可以进行多个小区的有效调度，还可以考虑到小区切换
- 移动台或基站给调度器提供空中接口负载的测量值，如果负载超过阈值，调度器通过减少分组用户的比特速率来降低接口负载
- 分组调度可分码分调度法和时分调度法
- 码分调度：大量用户同时占用有限的信道资源，信噪比要求高，传输速率低，传输时延长，空间接口的干扰水平稳定，对移动台的要求也比较低。多个用户可以同时以较低的比特率使用信道，当用户数增加时，每个用户的比特率会降低，但其传输时间可以比时分调度方式的长- 时分调度：每个调度周期将空间接口的可利用资源只分给一个或少数几个用户，对信噪比要求低，用户在很短的时间内以很高的速率进行传输，因此平均时延比码分方式小，但是随着用户数的增加，每个用户需要等待更长的时间才能传输
- 常用分组调度算法
- 轮询算法（RR）：“大锅饭”
- 用户按照确定顺序，循环占无线资源进行通信
- 优点：公平性，简单
- 缺点：没有考虑不同用户无线信道的具体情况，系统吞吐量低
- 具有公平性上界和算法性能下界
- 最大载干比算法（C/I）：“强者恒强”
- 对服务移动台依据其接收信号C/I 预测值进行排序，并按照从大到小的顺序进行发送
- 优点：整体小区吞吐量最大，效率最高，适用于服务用户集中在NodeB 附近的场景
- 缺点：小区边缘的用户的由于C/I 较低，将得不到服务机会，甚至出现所谓“饿死现象”
- 最大 C/I 算法所得到的系统吞吐量可以作为其它调度算法的上界
- 正比公平算法（PF）：“和谐社会”
- 根据用户的信道条件和其平均吞吐量进行优先权设置，兼顾系统“效率”与用户“公平”
- 轮询算法（RR）：“大锅饭”
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