RRM — управление передачей обслуживания

Управление передачей обслуживания (хэндовер) — является одной из самых важных функций, которые гарантируют абоненту мобильность в сети связи. Обслуживание вызовов при движении абонента стало возможным благодаря организации эстафетной передачи обслуживания. Основная идея достаточно проста: при передвижении абонента из зоны покрытия одной соты в другую соту должно быть установлено новое соединение с ячейкой, в которую он направляется, а соединение со старой, прежней ячейкой может быть прекращено. В сетях со­товой связи, в частности CDMA, управление механизмом передачи обслужи­вания представляет достаточно сложную задачу, которая добавляет некото­рые запутанные составляющие.

5.3.1.1.1. Причины передачи обслуживания

Для активизации процедуры передачи обслуживания существует достаточ­но много причин. Основная причина передачи обслуживания проявляется при отказе радиоинтерфейса выполнять установленные критерии качества,  в результате чего оборудование абонента UE или сеть UTRAN предприни­мают действия по повышению качества связи. В сети WCDMA для вызовов с коммутацией каналов используется режим передачи обслуживания «на лету». При вызовах с коммутацией пакетов переход в режим передачи обслу­живания происходит при отсутствии в сети или у абонента UE пакета для передачи.

Безотносительно от вида системы передачи обслуживания они имеют общий знаменатель: неприемлемое иди неоптимальное качество QoS в те­кущем соединении. Логика, по которой выясняется необходимость пере­дачи обслуживания, также общая. Критерии выполнения операций по пе­редаче обслуживания в основном зависят от стратегии, реализованной в системе. Однако большинство из этих критериев основывается на качест­ве сигнала, мобильности абонента, распределении трафика, полосе частот и т. д.

Критерий качества сигнала. Переход в режим передачи обслуживания инициируется при снижении качества или напряженности радиосигнала ниже определенных значений, установленных контроллером RNC. Ухудше­ние сигнала определяется по результатам постоянных измерений в оборудо­вании абонента UE и на БС. Критерий качества сигнала для режима переда­чи обслуживания может использоваться как в нисходящем, так и в восходя­щем направлениях каналов.

Критерий нагрузки (трафика). Переход в режим передачи обслужива­ния инициируется, если пропускная способность соты достигла максиму­ма или превосходит ее. В этом случае большая часть абонентской нагрузки у границ соты может быть передана соседней соте с меньшей загрузкой. При использовании режима передачи обслуживания такого рода нагрузка в системе может быть распределена более равномерно и можно достигнуть более эффективного распределения покрытия и емкости системы, адапти­ровав их к требованиям абонентской нагрузки. Передача обслуживания по критерию трафика может выполняться по приоритетам или по числу по­вторных попыток.

Число операций передачи обслуживания непосредственно зависит от уровня мобильности абонентов UE. Если мы предположим, что UE поддерживают движение в одном направлении, то можно будет сказать, что чем быстрее движется UE, тем больше операций передачи обслуживания должна выполнять сеть UTRAN. Чтобы избежать ненужных передач обслуживания UE, двигающихся с высокой скоростью, обслуживание таких UE можно пе­редать, например, из микросоты в макросоту. В то же время когда абонент UE двигается медленно или вообще стоит, то он может быть передан на об­служивание из макросоты в микросоту, чтобы повысить уровень сигнала и снизить расход энергии батареи.

Решение о выполнении передачи обслуживания всегда принимает конт­роллер RNC, который в данный момент обслуживает абонента, за исключением передачи обслуживания по соображениям трафика. В последнем случае решение может принимать также коммутационный центр мобильной связи MSC. В дополнение к сказанному выше может быть и много других причин для проведения операции по передаче обслуживания, например изменение услуг.

 

5.3.1.1.2. Процесс передачи обслуживания

Ни рис. 5.13 показан процесс выполнения передачи обслуживания, состоя­щий из трех основных фаз: измерения, принятия решения и исполнения. Обсуждаемый здесь процесс передачи обслуживания относится в основном к системе WCDMA. Однако поскольку рассматриваются основные принципы, то они верны для любого вида сотовой связи.

Упрощенный процесс передачи обслуживания

Проведение измерений для передачи обслуживания занимает центральное место с позиций характеристик системы. Во-первых, из-за суще­ствования зависимости между состоянием в соте и мобильностью абонен­та (напряжение сигнала в радиоканале из-за замираний и затухания в тракте прохождения может радикально изменяться). Во-вторых, повышение числа сообщений об измерениях UE или об операциях выполнения сетью передачи обслуживания повышает общий объем сигнализации, что нежелательно.

Для целей передачи обслуживания и в течение соединения UE непрерыв­но измеряет напряженность сигнала соседних сот, а результаты сообщает сети (контроллеру радиосети) во многом тем же способом, как это делает контроллер RNC в системе WCDMA.

В соответствии с техническими условиями TS 25.331 3GPP измерения, проводимые UE, можно сгруппировать различным образом в зависимости oт того, что должно быть измерено. Перечень видов измерений следующий:

•     Одночастотные измерения, включающие измерения напряженности в физических нисходящих каналах для сигналов на одной и той же час­тоте.

•     Межчастотные (двухчастотные) измерения, включающие измерения напряженности в физических нисходящих каналах для сигналов на разных частотах.

•     Межсистемные измерения, охватывающие измерения напряженности в физических нисходящих каналах, которые принадлежат к другим сис­темам доступа (не UTRAN), например GSM.

•     Измерения величины исходящего (восходящего) трафика абонента.

•     Измерения качества, включающие измерения параметров качества, на­пример коэффициент ошибок блоков нисходящей линии.

•     Внутренние измерения - измерения уровня мощности передачи UE и уровня сигнала, принимаемого UE.

Но измерения могут быть последовательно распределены по следующим критериям:

•     изменения лучшей соты;

•     изменения уровня сигнала в первичном совмещенном контрольном ка­нале CPICH?

•     изменения уровня сигнала в первичном физическом канале управления Р-ССРСН;

•     изменения уровня защищенности, т. е. отношения сигнал-помеха SIR1;

•     изменения уровня мощности сигнала ISCP (Interface Signal Code Power);

•     периодичности отчетов;

•     времени переключения.

Таким образом, технические требования WCDMA содержат различные критерии измерений для обеспечения механизма передачи обслуживания. Для улучшения характеристик системы ключевым моментом является выбор наиболее подходящей процедуры измерений и соответствующего критерия, а также интервалов фильтрации для использования в процессе передачи об­служивания. Нагрузка на сигнализацию при передаче обслуживания может быть оптимизирована нахождением компромисса при согласовании крите­рия передачи обслуживания, выполняемых измерений и модели трафика, используемой при планировании сети.

Фаза принятия решения включает обобщенное оценивание соединения по критериям качества QoS и сравнение его с нормируемыми значениями качества QoS, а также с оценками соседних сот. В зависимости от результатов этих сравнений может быть принято решение о том, передавать или не передавать обслуживание.

Обслуживающий контроллер радиосети SRNC проверяет, подходят ли значения, указанные в протоколе измерений, под критерий переключения. Если они соответствуют, то это разрешает проведение передачи обслуживания.

При принятии решения о передаче обслуживания используется два основных подхода:

•        переключение на основе оценки сети NEHO (Network Evaluated Handover);

•        переключение на основе оценки абонента МЕНО (Mobile Evaluated Handover).

В случае оценки сети (NEHO) решение принимает обслуживающий контроллер радиосети SNRC, при оценке абонента (МЕНО) решение принимает­ся в основном оборудованием абонента UE. При комбинированном принятии решений по критериям NEHO и МЕНО решение принимается совместно SNRC и UE.

Заметьте, что даже при использовании критерия МЕНО, окончательное решение о проведении передачи обслуживания делается контроллером SNRC. Причина кроется в том, что контроллер RNC отвечает за всю систему управ­ления радиоресурсами RRM, и поэтому он осведомлен обо всей нагрузке в сети и владеет другой необходимой для выполнения передачи обслуживания информацией.

Принятие решения о переключении основывается на протоколе измере­ний, проводимых абонентским оборудованием UE и базовой станцией БС, а также на наборе критериев, установленных алгоритмом передачи обслужива­ния. Алгоритмы передачи обслуживания (переключения) как таковые не со­ставляют предмет стандартизации, а, скорее всего, представляют аспекты, зависящие от реализации системы. Поэтому преимущества алгоритмов пере­дачи обслуживания используются произвольно, основываясь на достигнутых параметрах, с учетом измерительных возможностей элементов сети, распре­деления нагрузки в сети, аспектов планирования, сетевой инфраструктуры в целом и общей стратегии оператора в отношении трафика.

Общие принципы, подведенные под фундамент алгоритмов передачи об­служивания, представлены на рис. 5.14. В данном примере предполагается, что критерии принятия решения основываются на напряженности контроль­ного сигнала, сообщаемой абонентским терминалом UE. В примере исполь­зуются следующие понятия и параметры:

•     Верхний порог: уровень, при котором напряженность сигнала при со­единении достигает максимального допустимого значения в отношении требований качества QoS.

•     Нижний порог: уровень, при котором напряженность сигнала при со­единении находится на минимальном допустимом уровне с точки зрения удовлетворения требований к качеству QoS. Следовательно, уро­вень сигнала на должен опускаться ниже данного значения.

•     Гарантийный запас: заранее определенный параметр, который устанав­ливается для точки, в которой уровень напряженности сигнала сосед­ней соты В начинает превышать напряженность сигнала данной соты А на определенную величину и/или в течение определенного времени.

•     Список активации («боевой набор»): перечень ответвлений сигнала (сот), по которым мобильный терминал UE одновременно соединен с сетью UTRAN.

Основной принцип, положенный в основу алгоритма передачи обслуживания

Предположим, что мобильный терминал UE, находящийся в соте А, дви­жется в направлении соты В. Так как UE движется в направлении В, то уро­вень контрольного сигнала соты А, в которой находится UE, ухудшается, приближаясь к нижнему порогу, показанному на рис. 5.14. Это может приве­сти к переключению обслуживания по следующим этапам:

•     Напряженность сигнала А становится равной заданной величине ниж­него порога. В то же время по результатам измерений абонентского терминала UE, контроллер RNC знает, что уже присутствует сигнал соты В (см. рис. 5.14) с приемлемой величиной напряженности, спо­собной улучшить качество соединения. Поэтому RNC добавляет сиг­нал В в список активации. С этого момента UE располагает двумя од­новременно действующими соединениями с UTRAN и, таким образом, извлекает преимущества суммарного сигнала, состоящего из сигналов А и В.

•     С этого момента качество сигнала В превосходит качество сигнала А. Поэтому контроллер RNC сохраняет эту точку в качестве исходной для расчета запаса по передаче обслуживания.

•      Если напряженность сигнала В становится равной или лучше заданно­го нижнего порога, то сигнал способен удовлетворять требованиям со­единения к качеству QoS. В то же время напряженность суммарного сигнала превышает заданный верхний порог, что вызывает дополнительные помехи в системе. Тогда контроллер RNC изымает сигал А из списка активации.

Заметьте, что размер списка активации может изменяться, но обычно он содержит от 1 до 3 сигналов. В данном примере размер списка равен 2, в пе­риод времени между 1-м и 3-м этапами.

Так как направление движения абонента UE изменяется случайным об­разом, то возможно его возвращение в ячейку А сразу же после первого пе­реключения обслуживания. Это влечет так называемый эффект «пинг-понга», который плохо влияет на систему в смысле ее пропускной способности и общих характеристик. Использование гарантийного запаса или пара­метров гистерезиса представляет лучшее средство защиты от нежелательных передач обслуживания, которые приводят к появлению дополнительной на­грузки сигнализации в сети UTRAN.

 

5.3.1.1.3. Виды передачи обслуживания

В зависимости от используемых механизмов передача обслуживания может быть трех видов: жесткая, мягкая и очень мягкая (незаметная). Жесткая пе­редача обслуживания в дальнейшем может быть разделена па одночастотную и двухчастотную. В системе UMTS поддерживаются все эти методы.

Если во время переключения старое соединение отбрасывается перед со­зданием нового соединения, то такой тип переключения называется жесткой передачей обслуживания. При этом сигналы одновременно не присутствуют, и, кроме того, образуется очень короткий провал связи, незаметный боль­шинству пользователей.

При двухчастотном жестком переключении несущая частота в новой соте отличается от старой частоты, на которой работало оборудование абонента UE. Если же значение новой частоты остается прежним, равным старой не­сущей частоте, то такое переключение называется одночастотным переключением.

На рис. 5.15 и 5.16 показаны ситуации с переключением, в которых со­седние БС могут передавать тс же самые или различные частоты соответст­венно.

Одночастотная жесткая передача обслуживанияНа рис. 5.15 соседние контроллеры RNC из-за стратегии сетевого планирования или особенностей передачи не связаны с интерфейсом Iur и, следо­вательно, плавное переключение невозможно. При таких обстоятельствах для поддержания безобрывного соединения и мобильности абонента при пе­реходе от одной БС к другой используется только одночастотное переключе­ние. Фактически это приводит к двухчастотной схеме переключения, при ко­торой задействуется также коммутационный центр мобильной связи MSC.

Вообще-то в WCDMA повторно используются те же частоты (коэффици­ент повторного использования частот равен единице), т.е. все базовые стан­ции передают одни и те же частоты и все рассматриваемые абонентские устройства UE совместно используют тот же частотный ресурс сети. Но это не означает, что повторное использование частот не может использоваться в WCDMA вообще. Поэтому если в сотах из каких-либо соображений исполь­зуются различные несущие частоты, то для обеспечения тракта переключе­ния из одной соты в другую в пределах группы сот требуется двухчастотный режим.

Двухчастотный режим передачи обслуживания применяется также в сети с иерархической структурой ячеек HSC (Hierarchical Cell Structure) между ее различными уровнями, на­пример макросотами и микросотами, использующими в одной зоне покрытия различные несущие частоты. В этом случае двухчастотный режим пере­ключения используется не только потому, что иначе оборудование UE поте­ряло бы соединение с сетью, но также для того, чтобы улучшить системные показатели в смысле повышения пропускной способности и показателей ка­чества обслуживания QoS. Двухчастотный режим передачи обслуживания всегда реализуется на основе оценки сети NEHO.

Двухчастотная жесткая передача обслуживания, межсистемная передача обслуживания

Кроме того, двухчастотное переключение может происходить между дву­мя разными радиосетями доступа RAN, например между различными систе­мами GSM и WCDMA. В этом смысле используется понятие «межсистемной передачи обслуживания» (рис. 5.17). Межсистемная передача обслужива­ния это всегда разновидность двухчастотного переключения, поскольку в различных системах используются различные частоты.

Возможность выполнения межсистемной передачи обслуживания под­держивается системой WCDMA благодаря специальному режиму функционирования — режиму компрессии, известному также как режим выделе­ния интервалов времени. С точки зрения системы WCDMA величина коэффициента расширения SF в канале может быть снижена, если терминал UE находится в режиме выделения интервалов времени. Как следствие, соеди­нение на радиоинтерфейсе использует только часть пространства в цикле канальных интервалов WCDMA. Остав­шиеся канальные интервалы могут ис­пользоваться оборудованием UE для других целей, например для измерения сигналов соседних сот GSM. Другими словами, этот механизм представляет собой способ взаимодействия между GSM и UMTS, необходимый в услови­ях сети доступа UTRAN. Кроме того, режим выделения интервалов времени может быть получен при снижении скорости передачи данных с использованием верхних уровней управления и снижением скорости следования символов совместно с мультиплексирова­нием на физическом уровне. Когда оборудование UE использует интер­фейс Uu в этом режиме, то содержание кадра WCDMA немного «сжимает­ся», создавая временное окно, через которое терминал UE может видеть и декодировать информацию вещательного канала управления (ВССН) GSM. Дополнительно системы RAN WCDMA и BSS GSM могут передавать друг другу идентификационную информацию по каналам ВССН, и таким обра­зом UE может получить эту информацию самостоятельно.

Межсистемная передача обслуживания между WCDMA и GSM применя­ется в районах сосуществования этих систем. Межсистемное переключение требуется также для взаимного дополнения зон покрытия. Кроме того, оно может быть использовано для управления нагрузкой между системами WCDMA и GSM, когда радиопокрытие этих систем совпадает. Могут быть и другие соображения в пользу межсистемной передачи обслуживания, напри­мер запросы UE определенных услуг и абонентская подписка.

Межсистемная передача обслуживания проводится на основе оценки сети — NEHO. Однако абонентский аппарат UE должен уметь полностью поддерживать процедуру межсистемной передачи обслуживания. Возмож­ность межсистемного переключения обслуживания контроллер RNC опреде­ляет по конфигурации радиосети, по данным соседних сот и другим контро­лируемым параметрам. То же относится к контроллеру BSC со стороны GSM.

Если новое соединение устанавливается прежде, чем разрушается старое соединение, то такой режим в отличие от жесткого режима переключения называется мягким или плавным. В системе WCDMA основной тип переда­чи обслуживания представляет одночастотный мягкий режим. Как видно из рис. 5.18, соседняя станция БС привлекается в мягкий режим передачи об­служивания на той же частоте.

Одночастотная мягкая передача обслуживанияМягкая передача обслуживания между двумя сотами, принадлежащими разным БС, не обязательно выполняется одним и тем же контроллером. В любом случае контроллер RNC, проводящий мягкое переключение, должен координировать исполнение мягких переключений на интерфейсах Iur. При мягком переключении и исходная, и адресуемая соты работают на одной и той же частоте. При вызовах с коммутацией ка­налов абонентский аппарат фактически почти все время выполняет мягкие переклю­чения, если окружающая ра­диосеть состоит из сот малого размера. Есть две разно­видности мягкого режима пе­редачи обслуживания: очень мягкий (плавный) и плав­ный-плавный.

При очень плавном режи­ме передачи обслуживания новый сигнал добавляется, или исключается из списка активации, или заме­щается более сильным сигналом другого сектора, который находится под контролем той же базовой станции (см. рис. 5.19).

При очень плавном режиме БС ведет передачу в один сектор, а прием ве­дет из нескольких секторов. В этом случае аппарат абонента UE располагает активной радиосвязью в сети через несколько секторов данной БС.

Одночастотная очень плавная передача обслуживанияКогда плавный и очень плавный режимы переключений происходят од­новременно, то говорят о мягком-мягком или плавном-плавном режиме пе­реключения. Плавный-плавный режим может наступить, например, при проведении переключения между контроллерами RNC, когда в это же время при добавлении сигнала из другой соты в список активации UE этот же но­вый сигнал добавляется через соседнюю ячейку, контролируемую дру­гим RNC.

С точки зрения плавного режима передачи обслуживания и списка акти­вации для описания составляющих многолучевого тракта используют два по­нятия: микро- и макроразнесение каналов в соте.

Микроразнесение означает такое положение, при котором составляющие многолучевого распространения объединяются в базовой станции так, как по­казано на рис. 5.20. В системе WCDMA используется многолучевое распро­странение сигналов. Это означает, что приемник RAKE на БС, который уже был представлен в разделе 5.2.3, может обнаружить, выделить и объединить сигналы, принятые по радиотрактам. На практике сигнал, посланный в радиотракт, отражается от земли, воды, домов и т.д. и на приемном конце можно «видеть» несколько копий, которые поступают в приемник с небольшой раз­ницей по фазе и времени. Микроразнесение на уровне БС функционально объединяет сигналы, поступившие по различным трактам одной соты, а в слу­чае БС со многими секторами сигналы, поступающие от различных секторов, также можно отнести к мягкому режиму передачи обслуживания.

Микроразнесение на уровне базовой станции БС

Так как абонентский аппарат UE может работать с сотами различных БС и даже различных контроллеров радиосети RNC, то на уровне RNC сущест­вует функция макроразнесения. Поскольку на RNC отсутствует приемник RAKE, то средства объединения сигналов в данном случае будут отличаться от используемых на уровне БС. При макроразнесении используется другой подход, основанный на качестве потока данных, при котором объединяются или выбираются необходимые потоки. На рис. 5.21 показан случай, когда абонентский аппарат UE использует список активации из трех сот, одна из которых связана с другим RNC. Сначала базовые станции БС объединяют сигналы собственной зоны покрытия, а затем происходит объединение циф­ровых потоков на уровне RNC.

Основная идея плавного и очень плавного режима передачи обслужива­ния состоит в том, что субъективное качество вызова будет лучше при фор­мировании «окончательного» сигнала из нескольких сигналов, образованных при многолучевом распространении. В системе GSM качество сигнала зави­сит от используемой мощности сигнала на передаче; грубо говоря, чем боль­ше мощность, тем выше качество. В системе WCDMA передаваемая мощ­ность аппарата не может быть существенно больше, так как слишком высо­кий уровень мощности будет блокировать работу других абонентов, поэтому лучший способ повысить субъективное качество вызова дает использование многолучевого распространения.

Макроразнесение на уровне RNC

В заключение можно констатировать: из-за того, что в мягком и очень мягком режиме передачи обслуживания терминал UE использует более од­ной радиолинии на интерфейсе Uu, то пропускная способность сети радио­доступа расходуется расточительно. В то же время при разумном использова­нии мягкого и очень мягкого режимов передачи обслуживания возрастает добавленная емкость, полученная из-за снижения помех и, следовательно, пропускная способность системы фактически увеличивается. Еще один заслуживающий внимания момент относительно мягкого и очень мягкого режимов состоит в том, что при очень мягком режиме пропускная способность транспортной сети используется лучше, чем при мягком режиме передачи обслуживания. Когда суммирование выполняется на уровне БС и макроразнесение не используется, система использует преимущества многолучево­го распространения и одновременно минимизирует транспортные ресурсы. Из этих соображений БС WCDMA, как правило, сначала всегда расширяется за счет разбиения на секторы. Если разбиение на секторы больше невозмож­но, то вводятся новые несущие сигналы WCDMA на новых частотах.

Сеть UMTS с позиций системной организации обеспечивает следующие режимы передачи обслуживания:

•     внутри БС и между сотами (очень мягкий режим);

•     между БС, включая жесткий и мягкий режимы;

•     между RNC, включая жесткий, плавный и плавный-плавный режимы;

•     между MSC;

•     между SGSN (часть узла поддержки GPRS);

•     межсистемный.

 

Поиск по сайту

Регистрация / Вход

Голосование

Какому вендору 3G оборудования Вы больше доверяете

Все права защищены.
По всем вопросам обращаться по e-mail: poshtax@yandex.ru