TD-LTE基站承載準入控制設計

劉寧

摘要：LTE基站承載準入控制是LTE系統(tǒng)重要技術之一，涉及多個方面因素的處理。介紹了基站承栽準入控制總體機制，詳細說明GBR和NGBR承載準入算法。搭建了測試環(huán)境，對承載準入數(shù)量進行測試并分析，結(jié)果證明設計實現(xiàn)的合理性及有效性。依據(jù)該設計，針對不同的LTE網(wǎng)絡規(guī)劃可以制定出合理的承栽準入配置。

關鍵詞：TD-LTE;承載;QoS;準入控制

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A

文章編號：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

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展以及智慧城市的大規(guī)模建設，寬帶化成為無線通信技術的總體發(fā)展趨勢。無線通信系統(tǒng)也向著組網(wǎng)IP化、業(yè)務多樣化、數(shù)據(jù)寬帶化的方向發(fā)展[1-3]。隨著LTE網(wǎng)絡建設和智能終端的出現(xiàn)，4G業(yè)務需求呈現(xiàn)爆炸式增長趨勢。為了更好地保障用戶體驗，需要根據(jù)業(yè)務特性和用戶使用習慣進行差異化調(diào)度控制，因此LTE標準引入了QoS技術[4-5]。

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

本文介紹了LTE系統(tǒng)基站承載準入控制的原理和算法，針對LTE實際應用場景和業(yè)務需求給出了準入條件的制定方法，可供從事LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡優(yōu)化的相關人員參考。

1 LTE系統(tǒng)承載

LTE系統(tǒng)的承載用來匯聚傳輸多個業(yè)務的數(shù)據(jù)流，分為默認承載和專用承載，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)絡擁擠的情況下，業(yè)務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)絡資源緊張的情況下，系統(tǒng)能優(yōu)先保證業(yè)務所需的最小比特速率。

GBR承載的網(wǎng)絡參數(shù)有QCI，GBR，MBR。GBR是承載需要保證的預期比特速率值，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，取值1-15，值越小則優(yōu)先級越高;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標準屬性如表l所示。

2基站承載準入控制設計

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線準入控制和承載準入控制兩部分。無線準入控制是判斷接收一個用戶空口準入還是拒絕，承載準入控制是判斷一個用戶新建立的QoS承載準入還是拒絕。

2.1基站承載準入控制總體設計

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

①進行小區(qū)負載判斷，小區(qū)負載處于過載等級則拒絕此次請求，否則執(zhí)行下一步?jīng)Q策。

②進行小區(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求，否則執(zhí)行下一步。其中，由于默認承載的數(shù)據(jù)是不保障的，所以小區(qū)容量只計算GBR專載的速率。

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

④根據(jù)承載類型進行準人判斷，未通過則拒絕此次請求，否則接受承載準入請求。

2.2基站承載準入算法

承載準入控制機制需要基站的每一個小區(qū)設置4個參數(shù)，小區(qū)PRB資源分配說明如圖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。

②NGBR承載預留PRB資源：小區(qū)為準入NGBR承載設置的預留PRB數(shù)量，只準許NGBR承載準入。

⑧GBR承載預留PRB資源：小區(qū)為準入GBR承載設置的預留PRB數(shù)量，只準許GBR承載準入。

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

（1） GBR承載準入算法

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

①小區(qū)未過載;

②已準入ERB≤ERB max;

⑧已準入的GBR≤GBR_ ERB max;

④準入新承載后小區(qū)總數(shù)據(jù)速率≤小區(qū)設置的數(shù)據(jù)容量;

⑤準入新承載后的GBR承載PRB占用個數(shù)（上行/下行）≤小區(qū)配置的GBR占用PRB個數(shù)（上行/下行）;

⑥準入新承載后的PRB占用個數(shù)（上行/下行）≤小區(qū)最大PRB個數(shù)（上行/下行）。

滿足①～④條件的基礎上，如果同時滿足條件⑤和⑥，則準入GBR承載;如果條件⑤和⑥任何一個不滿足，則執(zhí)行承載搶占機制，搶占成功則準入該承載請求，搶占失敗則拒絕該承載請求。

GBR承載準入的PRB計算方法如下：

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時需要的PRB數(shù)量，取值0/1/2，當取值O時，則PRB—-1。

（2） NGBR承載準入算法

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

①小區(qū)未過載;

②ERB≤ERB max;

③NGBR≤NGBR_ DRB max;

④準入新承載后小區(qū)總數(shù)據(jù)速率≤小區(qū)設置的數(shù)據(jù)容量：

⑤準入新承載后的NGBR承載PRB占用個數(shù)（上行/下行）≤小區(qū)配置的NGBR占用PRB個數(shù)（上行/下行）;

⑥準入新承載后的PRB占用個數(shù)（上行/下行）≤小區(qū)最大PRB個數(shù)（上行/下行）。

滿足①～④條件的基礎上，如果請求準入的承載是默認承載，則直接接受準入請求，否則執(zhí)行條件⑤和⑥判斷。如果同時滿足條件⑤和⑥，則準入NGBR承載請求;如果條件⑤和⑥任何一個不滿足，則執(zhí)行承載搶占機制，搶占成功則準入該承載請求，搶占失敗則拒絕該承載請求。

NGBR承載準入需要的PRB個數(shù)計算如下：

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)具體應用場景設置。

3基站承載準入機制測試驗證

3.1測試環(huán)境搭建

終端準入測試環(huán)境拓撲如圖5所示，OMC是LTE的操作維護網(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終端設備。采用該環(huán)境進行終端GBR承載準入控制、NGRB承載準入控制測試驗證，環(huán)境的主要配置參數(shù)如表2所示。

3.2測試結(jié)果

根據(jù)表2的配置參數(shù)，執(zhí)行終端的承載準入測試，分別進行了單終端承載數(shù)量測試，小區(qū)總?cè)萘繙嗜氤休d測試，PRB資源準入承載測試，PRB資源不足承載搶占測試。根據(jù)表3和表4測試結(jié)果表明承載準入過程和結(jié)果與設計算法一致。

根據(jù)式（1）～（3）和表2參數(shù)值，計算得出準入GBR專載需PRBnmr=3，NGBR專載需PRBmm=1。承載的ARP優(yōu)先級均設置為1，PRB資源承載準入測試結(jié)果如表5所示，測試結(jié)果顯示與算法一致。

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

4結(jié)束語

詳述了TD-LTE基站承載準入控制原理和算法，搭建實際環(huán)境測試承載準入算法中重要的參數(shù)并進行了測試結(jié)果分析和說明，驗證了算法的合理性，為不同場景的LTE網(wǎng)絡規(guī)劃提供了依據(jù)。

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