摘要：RRM相關(guān)功能是LTE的E-UTRAN系統(tǒng)中的一個重要組成部分。通過逐個分析LTE的E-UTRAN系統(tǒng)中的RRM功能，給出了LTE系統(tǒng)中RRM的一種較優(yōu)的實現(xiàn)架構(gòu)，對于蜂窩移動通信系統(tǒng)RRM功能的架構(gòu)設(shè)計、實現(xiàn)具有很好的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：LTE；RRM；集中式；分布式
0 引言
RRM即無線資源管理，提供空中接口的無線資源管理的功能，目的是能夠提供一些機制保證空中接口無線資源的有效利用，實現(xiàn)最優(yōu)的資源使用率，從而滿足系統(tǒng)所定義的無線資源相關(guān)需求。在LTE的E-UTRAN系統(tǒng)中，RRM功能的定義參考了現(xiàn)有3G系統(tǒng)RRM的基本功能，并基于LTE的E-UTRAN架構(gòu)和需求特性對RRM功能進行了擴展。
目前，LTE的E-UTRAN系統(tǒng)中RRM管理部分涉及到如下幾個功能：接納控制、負荷管理、移動性管理、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)、無線承載控制。
1 總體論述
RRM架構(gòu)的設(shè)計是為了支持RRM的功能，因此如何將RRM功能分配到LTE系統(tǒng)的節(jié)點上是定義RRM架構(gòu)的基礎(chǔ)。在3G系統(tǒng)中，由于存在RNC這一UTRAN集中控制點，RRM的各項功能以及相關(guān)測量信息的處理主要在RNC上實現(xiàn)。LTE系統(tǒng)中E-UTRAN不存在集中控制點，并且由于LTE系統(tǒng)產(chǎn)生的新的RRM功能需求，因此需要重新考慮RRM的架構(gòu)以更好地實現(xiàn)LTE系統(tǒng)中的RRM功能。
由于LTE的RRM功能不但涉及單小區(qū)無線資源管理，還涉及多小區(qū)的無線資源管理，因此在LTE系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)RRM功能實現(xiàn)機制的不同，可考慮集中式和分布式兩種架構(gòu)，不同的架構(gòu)也需要不同的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來支持。
集中式管理的RRM架構(gòu)中，存在一個用于掌握多小區(qū)拓撲信息和多小區(qū)實時資源／干擾／負載信息的額外功能節(jié)點，來輔助多小區(qū)RRM相關(guān)過程的決策，比如OMC。分布式管理的RRM架構(gòu)不存在額外的RRM功能節(jié)點，RRM所有功能位于eNB中來實現(xiàn)。集中式和分布式架構(gòu)圖分別如圖1，圖2所示。
2 RRM功能架構(gòu)分析
2．1 接納控制
接納控制功能用于在請求建立新的無線承載時判斷允許接入或拒絕接入。為得到合理、可靠的判決結(jié)果，在進行接納判決時，接納控制需要考慮E-UTRAN中無線資源狀態(tài)的整體情況(包括資源的已使用情況和剩余情況)、正在進行中的會話的QoS情況以及該請求新建無線承載的QoS需求。接納控制的目標是在無線資源許可的情況下，在保證已接入承載的QoS的同時，盡可能多的接入承載，并保證接入承載的QoS，提高系統(tǒng)的容量和資源利用率。
一般來說，建立新的無線承載發(fā)生在RRC連接建立／重建、初始上下文建立、E-RAB建立以及切換等場景下。而這些場景，都對應(yīng)UE的整個接入流程，具體到網(wǎng)元上，都分布于各個eNB上的無線網(wǎng)絡(luò)層。因此分布式架構(gòu)更適合于接納控制功能。
假設(shè)以集中式架構(gòu)來實現(xiàn)接納控制功能，則在UE的接入或切換流程中，當需要進行資源接納時，勢必存在eNB和該集中網(wǎng)元之間的消息交互，并且對于該集中網(wǎng)元來說，還需要事先和eNB交互以獲取對應(yīng)小區(qū)的資源并保存和處理接入的UE的相關(guān)信息，這不但增加了整個資源接納過程的時延，并增加了系統(tǒng)實現(xiàn)和處理的復(fù)雜度。
2．2 負荷管理
負荷管理的作用是在系統(tǒng)發(fā)生過載的情況下，采取措施使系統(tǒng)的負荷盡快恢復(fù)正常，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。其中，負荷過載是指系統(tǒng)的上行或下行負荷超過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時設(shè)置的負荷過載門限，此時系統(tǒng)容量接近于極限，系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要采取措施降低系統(tǒng)負荷。解決負荷過載的方法有很多，一般都涉及到和其他功能、流程的交互。比如和接納控制、移動性管理的交互等。
負荷管理功能的實現(xiàn)需要實時測量各小區(qū)的負荷信息并在各鄰區(qū)之間交互這些負荷信息，以供負荷管理功能選擇負荷解決措施時使用。負荷管理功能如以集中式來實現(xiàn)，需要各個eNB把關(guān)于小區(qū)的負荷信息集中報給該集中網(wǎng)元，而這些負荷信息的測量是周期性的并且一般都比較頻繁，大量的頻繁的網(wǎng)元之間信息上報會給接口帶來極大沖擊和壓力并帶來處理上的時延增加。而負荷管理的處理一般以小區(qū)為單位，以分布式架構(gòu)反而能很好的實現(xiàn)，并且分屬不同eNB上鄰區(qū)之間信息的交互通過eNB之間的X2口交互即可完成。由此可知，負荷管理功能的實現(xiàn)架構(gòu)基于分布式更合適一些。
2．3 移動性管理
移動性管理用于對空閑模式及連接模式下的無線資源進行管理。在空閑模式下，為小區(qū)重選提供一系列參數(shù)以確定最好的小區(qū)，使得UE能夠選擇新的服務(wù)小區(qū)。在連接模式下，支持無線連接的移動性，基于UE與eNB的測量結(jié)果進行切換判決，將連接從一個服務(wù)小區(qū)切換到另一個小區(qū)。切換決策還需要依據(jù)其他方面的信息，如小區(qū)負荷狀況、業(yè)務(wù)量分布情況、UE的移動速度等。移動性管理還包括無線接入技術(shù)之間的連接移動性管理，即無線接入技術(shù)之間的切換，也涉及基于覆蓋、基于負荷和基于業(yè)務(wù)等的切換。
對于空閑模式而言，移動性管理主要涉及廣播參數(shù)的配置下發(fā)，而這些廣播參數(shù)，都是以小區(qū)為單位的，并且需要通過空口發(fā)給UE，很自然的就依從小區(qū)分布于各個eNB處理。如果以集中式架構(gòu)實現(xiàn)，反而會增加處理的復(fù)雜度。
對于連接模式而言，移動性管理以UE為單位，對于基于覆蓋的切換，移動性管理分析和處理UE的測量報告并作出切換的決策。由于在LTE系統(tǒng)中，eNB得不到UE的IMSI，所以在eNB內(nèi)部對于UE的識別只能是一個臨時的識別并且在eNB內(nèi)部是惟一的。如果以集中式架構(gòu)實現(xiàn)移動性管理，則存在集中網(wǎng)元對于不同eNB上UE臨時識別值相同的兩個UE如何識別的問題(見圖3)。如果為了做這個識別而限制各個eNB之間UE臨時識別值的分段限制，又增加了各個eNB之間的耦合并帶來極大的復(fù)雜度。對于基于業(yè)務(wù)、移動速度、負荷的切換，也同樣存在問題。其次，移動性決策的效率也影響切換的時延，對于集中式而言，由于RRC存在于eNB，則會導(dǎo)致切換時存在各個eNB和集中處理網(wǎng)元之間的交互，會在很大程度上增加切換的時延。而移動性管理如果分布于eNB，則這些問題都可以很容易解決。
2．4 小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)
小區(qū)間干擾是蜂窩移動通信系統(tǒng)的一個固有問題。在LTE系統(tǒng)中，OFDM技術(shù)保證了小區(qū)內(nèi)用戶之間的正交性，比CDMA技術(shù)更好地解決了小區(qū)內(nèi)干擾的問題，但在同頻組網(wǎng)場景下，小區(qū)間干擾依然存在，小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)用于降低小區(qū)間干擾對于用戶的影響，保證用戶的QoS。小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)功能的基本思想就是通過小區(qū)間協(xié)調(diào)的方式對用戶資源的使用進行限制，包括限制那些時頻資源可用，或在一定的時頻資源上限制其發(fā)射功率，從而達到避免和降低干擾、保證邊緣覆蓋速率的目的。小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)本質(zhì)上是一種多小區(qū)無線資源管理功能，它需要同時考慮來自多個小區(qū)的資源使用狀態(tài)信息和業(yè)務(wù)負載狀態(tài)信息。
ICIC功能除了需要在小區(qū)之間傳遞HI，OI指示相關(guān)信息外，對于RRM來說，需要能根據(jù)UE的測量報告識別出UE的位置并將該位置告知底層調(diào)度。因此同負荷管理及移動性管理功能的分析，ICIC功能適合以分布式架構(gòu)存在于eNB中。
2．5 無線承載控制
無線承載控制包括無線承載的建立、保持、釋放，是對無線承載相關(guān)的資源進行配置。當為一個服務(wù)連接建立無線承載時，無線承載控制需要綜合考慮eNB中無線資源的整體狀況、正在進行中的業(yè)務(wù)的QoS需求無線承載控制還需要對正在進行中的會話的無線承載進行動態(tài)管理。無線承載控制還需要處理會話結(jié)束、切換以及與無線承載相關(guān)的無線資源的釋放。具體體現(xiàn)在對于UE和eNB的各種協(xié)議實體(如PHY，MAC，RLC等)進行合理的配置。其中也包括用于不同承載控制的控制信道的配置。
在LTE架構(gòu)中，所有用戶面的無線接入層面處理都位于eNB，這樣為了完成無線承載的配置與重配置，無線承載控制功能很自然的應(yīng)該放到eNB中，配置信令可以直接從eNB發(fā)給UE。同時，由于這種操作方式，無線承載和操作實體如PHY，MAC，RLC等位于同一個網(wǎng)元eNB中，因此可以有效降低信令交互的復(fù)雜性和降低時延。
3 結(jié)論
本文分析了LTE中RRM功能的具體需求及架構(gòu)實現(xiàn)，結(jié)合分析可知，基于目前的RRM功能，分布式的RRM架構(gòu)(將RRM功能放在eNB)能更好地滿足RRM功能的實現(xiàn)并能減少信令交互、降低設(shè)計實現(xiàn)的復(fù)雜度并獲得較低的時延和更好的QoS需求，從而能有效提升整個系統(tǒng)的性能。
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