無(wú)線資源管理

目錄
·無(wú)線資源管理概述
·功率控制技術(shù)
·信道分配
·調(diào)度技術(shù)
·切換技術(shù)
·呼叫準(zhǔn)入控制
·端到端QoS保障






   

無(wú)線資源管理概述
      
        無(wú)線資源管理（Radio Resource Management，RRM）的目標(biāo)是在有限帶寬的條件下，為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無(wú)線用戶終端提供業(yè)務(wù)質(zhì)量保障，其基本出發(fā)點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)話務(wù)量分布不均勻、信道特性因信道衰弱和干擾而起伏變化等情況下，靈活分配和動(dòng)態(tài)調(diào)整無(wú)線傳輸部分和網(wǎng)絡(luò)的可用資源，最大程度地提高無(wú)線頻譜利用率，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞和保持盡可能小的信令負(fù)荷。無(wú)線資源管理(RRM)的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分：功率控制、信道分配、調(diào)度、切換、接入控制、負(fù)載控制、端到端的QoS和自適應(yīng)編碼調(diào)制等。
       依據(jù)對(duì)象的不同，無(wú)線資源管理可以有兩種不同的劃分：
　�。�1）面向連接的RRM。確保該連接的QoS，并使該條連接占用的無(wú)線資源最少。這時(shí)要考慮信道配置、功率控制、切換。對(duì)于每條連接，根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)實(shí)例專門處理本連接的資源配置。
　�。�2）面向小區(qū)的RRM。在確保該小區(qū)穩(wěn)定的前提下，能接入更多的用戶，提高整個(gè)系統(tǒng)的容量。這時(shí)要考慮碼資源管理、負(fù)載控制。為每一個(gè)小區(qū)創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，專門處理該小區(qū)的資源管理。
　　而實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源管理或控制的基本流程是：測(cè)量控制→測(cè)量UE（用戶設(shè)備）、NodeB（節(jié)點(diǎn)B）、RNC（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制）→測(cè)量報(bào)告→判決、決策→資源的控制和執(zhí)行。
　　RRM要做的就是能夠保證CN（核心網(wǎng)）所請(qǐng)求的QoS，增強(qiáng)系統(tǒng)的覆蓋，提高系統(tǒng)的容量。要達(dá)到RRM的目的，具體要做以下各項(xiàng)：信道配置、功率控制、切換控制、負(fù)載控制。

功率控制技術(shù)
　　在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，近地強(qiáng)信號(hào)抑制遠(yuǎn)地弱信號(hào)產(chǎn)生“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。系統(tǒng)的信道容量主要受限于其他系統(tǒng)的同頻干擾或系統(tǒng)內(nèi)其他用戶干擾。

　　在不影響通信質(zhì)量的情況下，進(jìn)行功率控制盡量減少發(fā)射信號(hào)的功率，可以提高信道容量和增加用戶終端的電池待機(jī)時(shí)間。傳統(tǒng)的功率控制技術(shù)是以語(yǔ)音服務(wù)為主，這方面的研究已經(jīng)相當(dāng)多，主要涉及到集中式與分布式功率控制、開環(huán)與閉環(huán)功率控制、基于恒定接收與基于質(zhì)量功率控制。目前功率控制的研究集中在數(shù)據(jù)服務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)方面，多為綜合進(jìn)行功率控制和速率控制研究。功率控制和速率控制兩者的目標(biāo)基本上是互相抵觸的，功率控制的目標(biāo)是讓更多的用戶同時(shí)享有共同的服務(wù)，而速率控制則是以增加系統(tǒng)吞吐量為目標(biāo)，使得個(gè)別用戶或業(yè)務(wù)具有更高的傳輸速率。如何滿足用戶間不同的QoS要求和傳輸速率，同時(shí)達(dá)到公平性和高吞吐量的雙重目標(biāo)，是目前較為熱門的課題。

　　用在電路交換網(wǎng)絡(luò)的功率控制技術(shù)已不能適應(yīng)IP傳輸和復(fù)雜的無(wú)線物理信道控制，當(dāng)IP網(wǎng)絡(luò)成為核心網(wǎng)絡(luò)，如何在分組交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功率控制就成為功率控制研究的主要內(nèi)容。針對(duì)基于突發(fā)模式(Burst-mode)功率控制的通信網(wǎng)絡(luò)的研究和連續(xù)突發(fā)模式(Burst-by-burst)的通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已引起很大的注意。結(jié)合功率控制和其他新技術(shù)，如智能天線、多用戶檢測(cè)技術(shù)、差錯(cuò)控制編碼技術(shù)、自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)、子載波分配技術(shù)等方面的聯(lián)合研究，提高系統(tǒng)容量也是比較熱門的研究課題。
　　

信道分配
　　在無(wú)線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，信道分配技術(shù)主要有3類：固定信道分配(FCA)、動(dòng)態(tài)信道分配(DCA)以及隨機(jī)信道分配(RCA)。

　　FCA的優(yōu)點(diǎn)是信道管理容易，信道間干擾易于控制；缺點(diǎn)是信道無(wú)法最佳化使用，頻譜信道效率低，而且各接入系統(tǒng)間的流量無(wú)法統(tǒng)一控制從而會(huì)造成頻譜浪費(fèi)，因此有必要使用動(dòng)態(tài)信道分配，并配合各系統(tǒng)間做流量整合控制，以提高頻譜信道使用效率。FCA算法為使蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以隨流量的變化而變化提出了信道借用方案(Channel borrowing scheme)，如信道預(yù)定借用(BCO)和方向信道鎖定借用(BDCL)。信道借用算法的思想是將鄰居蜂窩不用的信道用到本蜂窩中，以達(dá)到資源的最大利用。
　　DCA根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為不同的分配算法。通常將DCA算法分為兩類：集中式DCA和分布式DCA。集中式DCA一般位于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的高層無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)，由RNC收集基站(BS)和移動(dòng)站(MS)的信道分配信息；分布式DCA則由本地決定信道資源的分配，這樣可以大大減少RNC控制的復(fù)雜性，該算法需要對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)有很好的了解。根據(jù)DCA的不同特點(diǎn)可以將DCA算法分為以下3種：流量自適應(yīng)信道分配、再用劃分信道分配以及基于干擾動(dòng)態(tài)信道分配算法等。DCA算法還有基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的DCA和基于時(shí)隙打分(Time slot scoring)的DCA。最大打包(MP)算法是不同于FCA和DCA算法的另一類信道分配算法。DCA算法動(dòng)態(tài)為新的呼叫分配信道，但是當(dāng)信道用完時(shí)，新的呼叫將阻塞。而MP算法的思想是：假設(shè)在不相鄰蜂窩內(nèi)已經(jīng)為新呼叫分配了信道，且此時(shí)信道已經(jīng)用完，倘若這時(shí)有新呼叫請(qǐng)求信道時(shí)，MP算法(MPA)可以將兩個(gè)不相鄰蜂窩內(nèi)正在進(jìn)行的呼叫打包到一個(gè)信道內(nèi)，從而把剩下的另一個(gè)信道分配給新到呼叫。

　　RCA是為減輕靜態(tài)信道中較差的信道環(huán)境(深衰落)而隨機(jī)改變呼叫的信道，因此每信道改變的干擾可以獨(dú)立考慮。為使糾錯(cuò)編碼和交織技術(shù)取得所需得QoS，需要通過(guò)不斷地改變信道以獲得足夠高的信噪比。

調(diào)度技術(shù)
　　未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要特征之一是存在大量的非實(shí)時(shí)性的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因?yàn)椴煌�用戶有不同速率，一個(gè)基站內(nèi)所有用戶速率總和往往會(huì)超過(guò)基站擁有頻帶所能傳輸?shù)男诺廊萘�，因此必須要有調(diào)度器(Scheduler)在基站內(nèi)根據(jù)用戶QoS要求，判斷該業(yè)務(wù)的類型以便分配信道資源給不同的用戶。

　　最近調(diào)度技術(shù)開始與其他技術(shù)相結(jié)合，如調(diào)度技術(shù)和功率控制整合，調(diào)度技術(shù)和軟切換技術(shù)相結(jié)合，軟切換技術(shù)和呼叫準(zhǔn)入控制技術(shù)相結(jié)合等，且調(diào)度技術(shù)也擴(kuò)展至實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)(Real-time data) ，提出了新的應(yīng)用。另外，為了在Internet中提供QoS，如IntServ或DiffServ服務(wù)，調(diào)度技術(shù)也起重要的作用。
　

切換技術(shù)
　　切換技術(shù)是指移動(dòng)用戶終端在通話過(guò)程中從一個(gè)基站覆蓋區(qū)內(nèi)移動(dòng)到另一個(gè)基站覆蓋區(qū)內(nèi)或者脫離一個(gè)移動(dòng)交換中心(MSC)的服務(wù)區(qū)進(jìn)入另一個(gè)MSC服務(wù)區(qū)內(nèi)，以維持移動(dòng)用戶通話不中斷。有效的切換算法可以提高蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量和QoS。切換技術(shù)一般分為硬切換、軟切換、更軟切換、頻率間切換和系統(tǒng)間切換。切換技術(shù)主要是以網(wǎng)絡(luò)信息信號(hào)質(zhì)量的好壞、用戶的移動(dòng)速度等信息作為參考來(lái)判斷是否應(yīng)執(zhí)行切換操作。除了以上給出的切換技術(shù)以外，正在研究的切換技術(shù)基于信道借用和基于用戶位置的切換。

　　未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中切換技術(shù)與移動(dòng)性管理結(jié)合得越來(lái)越緊密，由于未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)為IP網(wǎng)，這勢(shì)必會(huì)給移動(dòng)用戶的切換帶來(lái)新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)�，F(xiàn)有的切換算法針對(duì)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而Internet協(xié)議開始并不是針對(duì)無(wú)線通信環(huán)境所設(shè)計(jì)，要使得未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中切換技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，就必須對(duì)現(xiàn)有的切換技術(shù)進(jìn)行修改。IETF在移動(dòng)性管理方面做了許多工作，提出并制訂了一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：如宏移動(dòng)(Macro-mobility)和微移動(dòng)(Micro-mobility) 的標(biāo)準(zhǔn)。
　

呼叫準(zhǔn)入控制
　　以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主的呼叫準(zhǔn)入控制決定是否接受新用戶呼叫是相當(dāng)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，在基站有可用的資源時(shí)即可滿足用戶的要求。在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，使用軟容量的概念，每個(gè)新呼叫的產(chǎn)生都會(huì)增加所有其他現(xiàn)有呼叫的干擾電平，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的容量和呼叫質(zhì)量。因此以適當(dāng)?shù)姆椒�控制接入網(wǎng)絡(luò)的呼叫顯得比較重要。第3代及未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)要求支持低速話音、高速數(shù)據(jù)和視頻等多媒體業(yè)務(wù)，因此呼叫準(zhǔn)入控制也就變得較為復(fù)雜。
　　未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中呼叫準(zhǔn)入控制的要求是：在判決過(guò)程中，使用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃和干擾測(cè)量的門限，任何新的連接不應(yīng)該影響覆蓋范圍和現(xiàn)有連接的質(zhì)量(整個(gè)連接期間)，當(dāng)新連接產(chǎn)生時(shí)，呼叫準(zhǔn)入控制利用來(lái)自負(fù)荷控制和功率控制的負(fù)荷信息估計(jì)上、下行鏈路負(fù)荷的增加，負(fù)荷的改變依賴于流量和質(zhì)量等參數(shù)，若超過(guò)上行或下行鏈路的門限值，則不允許接入新的呼叫。呼叫準(zhǔn)入控制算法給出傳送比特速率、處理增益、無(wú)線鏈路發(fā)起質(zhì)量參數(shù)、誤碼率(BER)、 信噪比(Eb/No)和信干比(SIR)。呼叫準(zhǔn)入控制管理承載映射、發(fā)起強(qiáng)制呼叫釋放、強(qiáng)制頻率間或系統(tǒng)間的切換等功能。
　　目前正在研究的呼叫準(zhǔn)入控制算法主要有以下幾類：基于QoS的呼叫準(zhǔn)入控制算法，該算法對(duì)接入的呼叫業(yè)務(wù)進(jìn)行分類，如分為實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，然后再分別對(duì)其執(zhí)行不同的呼叫連接；交互式呼叫準(zhǔn)入控制算法；基于等效帶寬的呼叫準(zhǔn)入控制算法；基于容量的呼叫準(zhǔn)入控制算法；基于功率的呼叫準(zhǔn)入控制算法；分布式呼叫準(zhǔn)入控制算法等。
　　隨著未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多媒體業(yè)務(wù)的支持，其業(yè)務(wù)的傳輸速率也越來(lái)越高，這就要求研究新的適合于高速移動(dòng)通信系統(tǒng)的呼叫準(zhǔn)入控制算法。此外，在考慮移動(dòng)通信系統(tǒng)的呼叫準(zhǔn)入控制時(shí)，擁塞控制策略也是通常需要考慮的一個(gè)方面，因此常將呼叫準(zhǔn)入控制與擁塞控制進(jìn)行結(jié)合研究。

端到端QoS保障
　　傳統(tǒng)的Internet網(wǎng)絡(luò)提供是“盡力而為”(Best effort)服務(wù)，IP層無(wú)法保證業(yè)務(wù)的QoS要求，端到端QoS保障要通過(guò)傳輸控制協(xié)議(TCP)層來(lái)實(shí)現(xiàn)。盡管TCP層可以保障一定的QoS，如減少分組丟失率，但是仍無(wú)法滿足高實(shí)時(shí)性要求的圖像、視頻等多媒體業(yè)務(wù)在無(wú)線系統(tǒng)中傳輸?shù)亩说蕉薗oS要求。而且未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)將是基于IP的網(wǎng)絡(luò)，這就給如何在移動(dòng)Internet網(wǎng)絡(luò)上為未來(lái)高速多媒體業(yè)務(wù)提供可靠的端到端QoS要求提出了新的問(wèn)題。
　　目前對(duì)移動(dòng)IP業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的保證方法，大多沒(méi)有考慮到端到端QoS保證。下一代高速無(wú)線/移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)要求能夠接入Internet、支持各種多媒體應(yīng)用并保證業(yè)務(wù)的 QoS。但由于用戶的移動(dòng)性和無(wú)線信道的不可靠性，使得QoS保證問(wèn)題比有線網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜。傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)無(wú)法保證用戶業(yè)務(wù)的QoS，這已經(jīng)成為Internet向前發(fā)展的巨大障礙，為此IETF為增強(qiáng)現(xiàn)有IP的QoS性能提出了兩種典型的保障機(jī)制即：綜合業(yè)務(wù)/資源預(yù)約協(xié)議(InterServ/RSVP)和區(qū)分業(yè)務(wù)(DiffServ)。

　　在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)的流量控制并不適應(yīng)用來(lái)提供QoS 保證，因?yàn)闀?huì)把無(wú)線信道傳輸過(guò)程中的分組丟失當(dāng)作網(wǎng)絡(luò)擁塞來(lái)處理。UMTS定義了4類QoS類型，即對(duì)最大傳輸遲延有嚴(yán)格的要求的會(huì)話類別，對(duì)端到端數(shù)據(jù)流的遲延抖動(dòng)有一定要求的流類別，對(duì)往返延遲時(shí)間有要求的交互式類別，對(duì)延遲敏感性要求很低的后臺(tái)類別。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同QoS類型的業(yè)務(wù)分別為其分配不同信道資源。此外還有其他幾種解決QoS的算法，如無(wú)線鏈路層解決方案、TCP連接分離方法、TCP迭加解決方案、套接口/網(wǎng)關(guān)解決方案等。

　　有關(guān)自適應(yīng)編碼調(diào)制、無(wú)線資源預(yù)留等其他無(wú)線資源管理方面的研究?jī)?nèi)容也在進(jìn)一步的研究和探討中。





   

• 通信詞典解釋