TD-LTE基站承載準(zhǔn)入控制設(shè)計(jì)

劉寧

摘要：LTE基站承載準(zhǔn)入控制是LTE系統(tǒng)重要技術(shù)之一，涉及多個(gè)方面因素的處理。介紹了基站承栽準(zhǔn)入控制總體機(jī)制，詳細(xì)說(shuō)明GBR和NGBR承載準(zhǔn)入算法。搭建了測(cè)試環(huán)境，對(duì)承載準(zhǔn)入數(shù)量進(jìn)行測(cè)試并分析，結(jié)果證明設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的合理性及有效性。依據(jù)該設(shè)計(jì)，針對(duì)不同的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可以制定出合理的承栽準(zhǔn)入配置。

關(guān)鍵詞：TD-LTE;承載;QoS;準(zhǔn)入控制

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-1739（ 2021 ）09-59-4

Design on Bearer Admission Controlin TD-LTE Base Station

LIU Ning

（Hebei Far-East Communication System Engineering Co， Ltd.， Shijiazhuang 050200， China）

Abatract： As one of the most important technology in the TD-LTE system， the bearer admission control involves the treatment ofmany factors. The overall mechanism of bearer admission control is introduced. and the GBR and NGBR bearer admission algorithms aredescribed in detail. At the meanwhile. the test environment is established in order to test the admission number of bearer in differentscenario s. and the test results prove the rationality and effectiveness of this design. According to this design， a reasonable bearer admissionconfiguration can be made for different LTE network planning.

Keywurds： TD-LTE; bearer; QoS; admission control

0引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展以及智慧城市的大規(guī)模建設(shè)，寬帶化成為無(wú)線通信技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)。無(wú)線通信系統(tǒng)也向著組網(wǎng)IP化、業(yè)務(wù)多樣化、數(shù)據(jù)寬帶化的方向發(fā)展[1-3]。隨著LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和智能終端的出現(xiàn)，4G業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)趨勢(shì)。為了更好地保障用戶體驗(yàn)，需要根據(jù)業(yè)務(wù)特性和用戶使用習(xí)慣進(jìn)行差異化調(diào)度控制，因此LTE標(biāo)準(zhǔn)引入了QoS技術(shù)[4-5]。

QoS技術(shù)通過(guò)不同特性的承載實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)差異性控制[6-7]，大量的QoS技術(shù)研究集中在資源調(diào)度機(jī)制方面[9-10]，對(duì)于承載準(zhǔn)入控制機(jī)制研究很少。承載準(zhǔn)入算法的性能對(duì)于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源利用率最大化和業(yè)務(wù)差異性控制最優(yōu)化是非常重要的一環(huán)。承載準(zhǔn)入需要根據(jù)LTE系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)和小區(qū)資源狀態(tài)綜合考慮。

本文介紹了LTE系統(tǒng)基站承載準(zhǔn)入控制的原理和算法，針對(duì)LTE實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求給出了準(zhǔn)入條件的制定方法，可供從事LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的相關(guān)人員參考。

1 LTE系統(tǒng)承載

LTE系統(tǒng)的承載用來(lái)匯聚傳輸多個(gè)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流，分為默認(rèn)承載和專用承載，共有9種QCI配置。其中，專用承載包括NGBR承載和GBR承載2種。NGBR承載是非保證比特速率承載，在網(wǎng)絡(luò)擁擠的情況下，業(yè)務(wù)的需求速率難以保證，有可能被降低。GBR承載是保證比特速率承載，在網(wǎng)絡(luò)資源緊張的情況下，系統(tǒng)能優(yōu)先保證業(yè)務(wù)所需的最小比特速率。

GBR承載的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有QCI，GBR，MBR。GBR是承載需要保證的預(yù)期比特速率值，MBR是該承載提供的比特速率上限。

NGBR承載的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有QCI和AMBR.AMBR是共享AMBR的所有承載提供總速率的最大值。

ARP是承載搶占參數(shù)，Priority Level是搶占優(yōu)先級(jí)，取值1-15，值越小則優(yōu)先級(jí)越高;Pre-emption Capability指示搶占能力，取值O不能搶占，取值1可以搶占;Pre-emptionVulnerability指示被搶占能力，取值O不能被搶占，取值1可以被搶占。QCI標(biāo)準(zhǔn)屬性如表l所示。

2基站承載準(zhǔn)入控制設(shè)計(jì)

LTE基站的承載控制主要由基站的RRM模塊完成。終端接入基站包括無(wú)線準(zhǔn)入控制和承載準(zhǔn)入控制兩部分。無(wú)線準(zhǔn)入控制是判斷接收一個(gè)用戶空口準(zhǔn)入還是拒絕，承載準(zhǔn)入控制是判斷一個(gè)用戶新建立的QoS承載準(zhǔn)入還是拒絕。

2.1基站承載準(zhǔn)入控制總體設(shè)計(jì)

承載準(zhǔn)入控制主要是對(duì)終端承載建立請(qǐng)求的準(zhǔn)入或拒絕決策，決定了承載能否建立成功、能否提供服務(wù)。承載準(zhǔn)入控制包含NGBR承載和GBR承載的處理，總體控制機(jī)制如圖1所示（Le為小區(qū)已占用的容量，Lnc為承載請(qǐng)求需要的容量;C為小區(qū)總?cè)萘浚?/p>

①進(jìn)行小區(qū)負(fù)載判斷，小區(qū)負(fù)載處于過(guò)載等級(jí)則拒絕此次請(qǐng)求，否則執(zhí)行下一步?jīng)Q策。

②進(jìn)行小區(qū)容量判斷，新增加容量與已存在容量之和大于小區(qū)容量門限則拒絕此次請(qǐng)求，否則執(zhí)行下一步。其中，由于默認(rèn)承載的數(shù)據(jù)是不保障的，所以小區(qū)容量只計(jì)算GBR專載的速率。

③進(jìn)行終端承載建立數(shù)量判斷，承載數(shù)量大于承載最大值則拒絕此次請(qǐng)求，否則執(zhí)行下一步。

④根據(jù)承載類型進(jìn)行準(zhǔn)人判斷，未通過(guò)則拒絕此次請(qǐng)求，否則接受承載準(zhǔn)入請(qǐng)求。

2.2基站承載準(zhǔn)入算法

承載準(zhǔn)入控制機(jī)制需要基站的每一個(gè)小區(qū)設(shè)置4個(gè)參數(shù)，小區(qū)PRB資源分配說(shuō)明如圖2所示，參數(shù)含義如下：

①小區(qū)PRB容量：由小區(qū)帶寬決定，20 MB帶寬的PRB數(shù)量100個(gè)。

②NGBR承載預(yù)留PRB資源：小區(qū)為準(zhǔn)入NGBR承載設(shè)置的預(yù)留PRB數(shù)量，只準(zhǔn)許NGBR承載準(zhǔn)入。

⑧GBR承載預(yù)留PRB資源：小區(qū)為準(zhǔn)入GBR承載設(shè)置的預(yù)留PRB數(shù)量，只準(zhǔn)許GBR承載準(zhǔn)入。

④NGBR/GBR承載公共PRB資源：NGBR和GBR承載準(zhǔn)入時(shí)均可以考慮該部分PRB數(shù)量。

（1） GBR承載準(zhǔn)入算法

根據(jù)圖3所示的GBR承載準(zhǔn)入算法，GBR承載準(zhǔn)入的前提是必須滿足以下條件：

①小區(qū)未過(guò)載;

②已準(zhǔn)入ERB≤ERB max;

⑧已準(zhǔn)入的GBR≤GBR_ ERB max;

④準(zhǔn)入新承載后小區(qū)總數(shù)據(jù)速率≤小區(qū)設(shè)置的數(shù)據(jù)容量;

⑤準(zhǔn)入新承載后的GBR承載PRB占用個(gè)數(shù)（上行/下行）≤小區(qū)配置的GBR占用PRB個(gè)數(shù)（上行/下行）;

⑥準(zhǔn)入新承載后的PRB占用個(gè)數(shù)（上行/下行）≤小區(qū)最大PRB個(gè)數(shù)（上行/下行）。

滿足①～④條件的基礎(chǔ)上，如果同時(shí)滿足條件⑤和⑥，則準(zhǔn)入GBR承載;如果條件⑤和⑥任何一個(gè)不滿足，則執(zhí)行承載搶占機(jī)制，搶占成功則準(zhǔn)入該承載請(qǐng)求，搶占失敗則拒絕該承載請(qǐng)求。

GBR承載準(zhǔn)入的PRB計(jì)算方法如下：

PRBam=（ GBRRate/lO6）×PRBSnT/3，

（1）式中，GBRR表示GBR承載的保障比特速率;PRBSnr表示不同信道質(zhì)量情況下傳輸1 Mbps時(shí)需要的PRB數(shù)量，取值0/1/2，當(dāng)取值O時(shí)，則PRB—-1。

（2） NGBR承載準(zhǔn)入算法

根據(jù)圖4所示的NGBR承載準(zhǔn)入算法，NGBR承載準(zhǔn)入必須滿足以下條件：

①小區(qū)未過(guò)載;

②ERB≤ERB max;

③NGBR≤NGBR_ DRB max;

④準(zhǔn)入新承載后小區(qū)總數(shù)據(jù)速率≤小區(qū)設(shè)置的數(shù)據(jù)容量：

⑤準(zhǔn)入新承載后的NGBR承載PRB占用個(gè)數(shù)（上行/下行）≤小區(qū)配置的NGBR占用PRB個(gè)數(shù)（上行/下行）;

⑥準(zhǔn)入新承載后的PRB占用個(gè)數(shù)（上行/下行）≤小區(qū)最大PRB個(gè)數(shù)（上行/下行）。

滿足①～④條件的基礎(chǔ)上，如果請(qǐng)求準(zhǔn)入的承載是默認(rèn)承載，則直接接受準(zhǔn)入請(qǐng)求，否則執(zhí)行條件⑤和⑥判斷。如果同時(shí)滿足條件⑤和⑥，則準(zhǔn)入NGBR承載請(qǐng)求;如果條件⑤和⑥任何一個(gè)不滿足，則執(zhí)行承載搶占機(jī)制，搶占成功則準(zhǔn)入該承載請(qǐng)求，搶占失敗則拒絕該承載請(qǐng)求。

NGBR承載準(zhǔn)入需要的PRB個(gè)數(shù)計(jì)算如下：

PRBnmr-（ NGBRR Il 06）×PRBs 13，

（2）

NGBRRa=max（C1×AA/IBRG），

（3）式中，c1表示配置的速率權(quán)值，取值O或者1;AMBR表示終端的所有NGBR承載使用的聚合最大比特速率;c2表示NGRB承載需要的最小的比特速率值，根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)置。

3基站承載準(zhǔn)入機(jī)制測(cè)試驗(yàn)證

3.1測(cè)試環(huán)境搭建

終端準(zhǔn)入測(cè)試環(huán)境拓?fù)淙鐖D5所示，OMC是LTE的操作維護(hù)網(wǎng)管中心，BBU是LTE的基帶處理單元，RRU是LTE的射頻處理單元，UE是LTE終端設(shè)備。采用該環(huán)境進(jìn)行終端GBR承載準(zhǔn)入控制、NGRB承載準(zhǔn)入控制測(cè)試驗(yàn)證，環(huán)境的主要配置參數(shù)如表2所示。

3.2測(cè)試結(jié)果

根據(jù)表2的配置參數(shù)，執(zhí)行終端的承載準(zhǔn)入測(cè)試，分別進(jìn)行了單終端承載數(shù)量測(cè)試，小區(qū)總?cè)萘繙?zhǔn)入承載測(cè)試，PRB資源準(zhǔn)入承載測(cè)試，PRB資源不足承載搶占測(cè)試。根據(jù)表3和表4測(cè)試結(jié)果表明承載準(zhǔn)入過(guò)程和結(jié)果與設(shè)計(jì)算法一致。

根據(jù)式（1）～（3）和表2參數(shù)值，計(jì)算得出準(zhǔn)入GBR專載需PRBnmr=3，NGBR專載需PRBmm=1。承載的ARP優(yōu)先級(jí)均設(shè)置為1，PRB資源承載準(zhǔn)入測(cè)試結(jié)果如表5所示，測(cè)試結(jié)果顯示與算法一致。

為了驗(yàn)證承載ARP搶占功能，設(shè)置QCIl/2/3的ARP優(yōu)先級(jí)為14，QCI4的ARP優(yōu)先級(jí)設(shè)置為1，Pre-emptionCapability均取值1，Pre-emption Vulnerability均取值1。PRB資源不足時(shí)承載搶占測(cè)試結(jié)果如表6所示，終端UEI先注冊(cè)，4條專載均準(zhǔn)入成功;然后UE2注冊(cè)，QCIl/2準(zhǔn)入成功，QCI3準(zhǔn)入失敗，QCI4準(zhǔn)入成功時(shí)UE1的QCII被釋放。測(cè)試結(jié)果表明UE2的高優(yōu)先級(jí)QCI4搶占了UEI的低優(yōu)先級(jí)QCII的PRB資源，與算法一致。

4結(jié)束語(yǔ)

詳述了TD-LTE基站承載準(zhǔn)入控制原理和算法，搭建實(shí)際環(huán)境測(cè)試承載準(zhǔn)入算法中重要的參數(shù)并進(jìn)行了測(cè)試結(jié)果分析和說(shuō)明，驗(yàn)證了算法的合理性，為不同場(chǎng)景的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供了依據(jù)。

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