切换控制优化方案说课讲解.docx

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切换控制优化方案说课讲解

切换控制优化方案

项目名称

RNCV2.1RRM

文档编号

DTM6.506.752SJ

版本号

V1.0.0

作者

王玲王定伟李勇

版权所有

大唐移动通信设备有限公司

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文档更新记录

日期

更新人

版本

备注

2005-12-1

王玲

V0.1.0

创建

2005-12-30

王玲

V1.0.0

评审后修改

1引言

1.1编写目的

优化RRM切换算法，添加具备分层结构网络中层间小区的切换功能。

为切换算法进一步开发提供指导。

1.2预期读者和阅读建议

与RRM相关的所有研究、开发、测试人员。

1.3参考资料

[1]3GPPTS 25.331V4.17.0"RadioResourceControl（RRC）"

[2]3GPPTS 25.304V4.6.0"UEProceduresinIdleModeandProceduresforCellReselectioninConnectedMode"

[3]《RRM模块概要设计报告》V4.0.1大唐移动内部文档

[4]《分层小区切换研究报告》V1.0.0大唐移动内部文档

[5]“GSMHierarchicalCellStructures”LucentTechnologies

[6]《华为无线网络规划-网络规划技术专题－GSM和CDMA无线网络规划优化方法探讨》

1.4缩写术语

RRMRadioResourceManagement

HCHandoverControl

RLSRadioLinkSupervise

LCCLoadCongestionControl

HCSHierarchicalCellStructure

GSMGlobalSystemforMobilecommunications

TATimingAdvance

PBGTPowerBudGeT

2概述

切换控制能够保持UE在穿越不同的蜂窝小区时通信的连续性，降低掉话率、拥塞率，并保证无线链路的通信质量和网络的服务质量。

切换算法是网络移动性管理的重要内容，本文在原有切换算法基础上加入了具有分层小区结构通信网络的层间切换机制。

目前的GSM通信网络是比较成熟稳定的通信系统，通过对GSM切换算法的介绍，可以看出目前RRM研究的切换算法功能是否完善。

第3节对GSM系统中切换算法和目前TD-SCDMA中RRM切换算法研究进行简要介绍。

第4节对进入的层间切换准则、目标小区排序方法、算法流程等等方面做了描述。

在附录中给出了一种实际分层小区结构的覆盖示例。

3现有切换算法介绍

通过对GSM切换算法和现阶段RRM切换算法的介绍，可以看出RRM切换算法是否完善和需要优化方面。

3.1GSM切换算法

以往的GSM切换算法主要包括以下几个方面，这里参考了华为的一些算法设计方案：

1）紧急切换：

包括TA过大紧急切换、质量差紧急切换、快速电平下降紧急切换、干扰切换。

2）负荷切换

当服务小区的负荷高于负荷切换启动门限时触发。

小区划分一个切换带，范围是边缘切换门限～边缘切换门限＋负荷切换带宽。

切换带内均分多个切换步长，依次由低向高把落在切换步长中MS切换到邻近小区。

当服务小区的负荷降低（低于负荷切换启动门限）或邻近小区的负荷增高到一定程度（大于负荷切换接收门限），切换停止。

3）正常切换：

包括边缘切换、分层分级切换、PBGT切换。

✓边缘切换

服务小区接收导频功率已低于边缘切换门限，目标小区存在，则满足边缘切换条件。

✓分层分级切换

不同层的邻小区电平值高于层间切换门限＋磁滞，对服务小区电平值没有要求，触发更好小区切换。

该触发原因下只允许从低优先级小区向高优先级小区的层间切换。

✓PBGT切换

是基于路径损耗的切换，寻找一个路径损耗更小、并且满足要求的目标小区。

PBGT切换带来好处：

降低小区边缘上行干扰；可以提供控制小区的话务量的手段。

它和其他切换算法的最大区别在于以路径损耗而不是接收功率作为切换的触发条件，且只在同层同级的小区之间进行。

4）速度敏感性切换

在快速移动小区统计个数中，快速移动时间门限里达到快速移动小区实际个数当认为是快速移动时就会切换到宏小区。

5）同心圆切换

同心圆技术是现阶段GSM系统中采用的一种提高频率复用率的技术，其基本原理就是将普通的蜂窝小区分为内层和外层（又称底层和顶层），所有载波信道被分为两组，一组用于外层，一组用于内层，主要是通过对内层采用更紧密的复用方式达到容量的提高。

切换算法每隔0.5秒（1个测量报告时间）启动一次切换判决，判决时按照流程：

紧急切换判决、负荷切换判决、正常切换判决、快速移动切换判决、同心圆切换判决。

3.2目前RRM切换算法

目前RRM研究、仿真和开发的切换算法从切换准则上考虑大致包括三个方面：

1）基于接收导频功率的切换准则，采用事件测量上报，包括1G、2A、3A；

2）基于无线链路质量的切换准则，由RLS算法监测到链路恶化时触发；

3）基于负荷的切换准则，由LCC算法判决小区拥塞时触发。

3.3切换算法比较

从采用的测量上报方式来看：

GSM测量控制大多采用周期的测量报告方式，这样可以保证BSC接收到测量报告后统一进行判决处理。

由于考虑到TD-SCDMA系统信令开销，目前RRM对于UE端的测量都采用事件的测量报告方式。

从实现的基本功能上看：

GSM的PBGT切换、边缘切换类似于RRM中的1G、2A事件触发的切换；GSM紧急切换中的质量差紧急切换类似于RLS算法监测到链路恶化时触发的切换；GSM的负荷切换类似于LCC算法触发的切换。

GSM中考虑的TA过大紧急切换、快速电平下降紧急切换过于复杂，而分层分级切换和同心圆切换是可以供RRM参考的。

目前RRM实现的切换算法功能上缺少分层小区结构的层间切换。

而从网络规划布网方式上看，具有分层小区结构的网络对于覆盖和话务的满足更为灵活，所以从长远看应该支持。

4本次切换算法优化方面

4.1分层小区概念的引入

蜂窝网络可以由宏小区、微小区和微微小区等多元小区形成分层小区结构，用以解决网络内盲点的覆盖和热点容量的提升。

在一个分层小区结构中，不同尺寸的小区相互重叠，不同发射功率的基站紧密相邻，整个通信网络呈现出多层次的结构。

每一层分配不同的频率，以保证各层之间不会相互干扰。

三层分级蜂窝结构包括宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝。

一般来说，宏蜂窝用于处理快速移动车辆的业务，微蜂窝处理慢速移动，微微蜂窝用于覆盖商场和办公区等室内区域。

这样分工与网络管理和系统容量有关系，因为高速移动的用户在微蜂窝间会产生频繁切换，加重网络的负担，因此需要转移到宏蜂窝；而慢速移动的行人或车辆产生切换频率较小，因此可以保持在微蜂窝中。

为了保证高话务量地区需求，让微蜂窝和微微蜂窝尽可能吸纳更多的用户。

图1宏小区和微小区的示意图

图1是宏小区和微小区的示意图。

宏小区用来覆盖高速公路、公路干道等用户密集程度相对低或移动性强的地域。

微小区用来覆盖街区、办公楼、停车场等高密集用户区域。

如果微小区仍然无法满足楼中覆盖和容量要求，则需要进一步在室内规划微微小区。

一般来说，宏小区（大区制）的小区半径为1km～30km，宏小区（小区制）的小区半径为0.5～3km，微小区的小区半径为100m～1km，微微小区的小区半径为10m～100m，最多500m。

附录A给出了一个两层小区结构的实际覆盖示例。

本次切换优化约定最多三层结构，宏小区、微小区和微微小区，且不同层的小区采用的频率互不相同。

文中小区的优先级用HCS_PRIO表示，其中HCS_PRIO＝0代表宏小区，HCS_PRIO＝1代表微小区，HCS_PRIO＝2代表微微小区，同层小区是指HCS_PRIO相同的小区，低层小区是指HCS_PRIO更低的小区，高层小区是指HCS_PRIO更高的小区。

4.2层间切换准则

层间切换准则可以有多种，本次优化主要考虑：

基于导频强度和基于快速移动这两个方面。

其中基于导频强度的层间切换是引入分层小区结构时必须的功能，而基于快速移动的层间切换准则是在前者基础上增加的功能。

✓基于导频强度的层间切换准则

主要应用场景：

不连续的覆盖区域，或者更好高优先级小区覆盖（N/T准则不满足）。

具体准则描述：

UE异频测量2A事件或者2B事件，并附加其它切换测量报告，例如同频、系统间测量等。

由于实际布网的复杂性，建议同时采用2B事件测量控制，这样可以避免频繁触发。

向同优先级或者高优先级小区发起2A事件测量控制，向低优级小区发起2B事件测量控制。

2B事件：

使用频率上的PCCPCHRSCP低于一定门限，而未用频率上的PCCPCHRSCP高于一定门限时触发

当公式1和公式2在"Timetotrigger"指定时间内持续同时满足，且未使用频率不包含在TRIGGERED_2B_EVENT中，则UE将该未用频率存入TRIGGERED_2B_EVENT，并触发上报2b事件。

如果TRIGGERED_2B_EVENT中的未用频率满足公式3，则从TRIGGERED_2B_EVENT中删除该未用频率。

如果使用频率满足公式4，则清空TRIGGERED_2B_EVENT。

公式1：

公式2：

公式3：

公式4：

其中，QNonused是未使用频率上的测量量PCCPCHRSCP，TNonused2B是未使用频率上的绝对门限，QUsed是使用频率上的测量量PCCPCHRSCP，TUsed2B是使用频率上的绝对门限，H2b是2B事件的回差参数。

✓基于快速移动的层间切换准则（N/T准则）

主要应用场景：

车载高速移动用户在微蜂窝中频繁切换（仅微蜂窝支持）。

具体准则描述：

在微蜂窝中，如果成功切换次数达到N次，时间T<时间门限，则会将该用户切换到宏蜂窝中。

（可以采用滑动的方法，在每次触发切换的时判断，如果切换次数累计满足N，则根据T门限值判决。

）

当有用户接入时，系统根据所测得的接收导频强度和各蜂窝的容量为某一呼叫选择恰当的蜂窝（宏蜂窝、微蜂窝或微微蜂窝）。

层间切换与普通的层内切换一样，切换点由系统决定，切换过程还可以取决于当时各级的容量，如果微蜂窝和微微蜂窝已饱和，用户将被切换至更高层的蜂窝。

4.3目标小区的形成

在RNC收到UE切换测量报告并进行切换判决时，需要进行目标小区排序，如果目标小区列表不为空，则可以执行切换。

在分层小区结构的网络中目标小区排序相对会复杂，因此可以采用多Bit位排序的方法，见图2。

图2比特位分配

第1～3比特定义为接收导频强度排序位，用于表征各邻小区导频强度的排列顺序。

PCCPCHRSCP最大的小区记为000，次之的小区记为001，依次类推，直到111。

最多可排8个目标小区。

如果存在GSM系统的小区，则会将GSM目标小区始终置于TD-SCDMA小区之后。

第4～6比特定义为层信息位，用于表征优先切入层的排序信息，与小区HCS_PRIO有关系。

假定小区的HCS_PRIO＝0代表宏小区，HCS_PRIO＝1代表微小区，HCS_PRIO＝2代表微微小区。

由于系统信息广播中HCS_PRIO为Integer（0..7），因此这里选用3个bit位。

第7比特定义为同RNC指示位，用于表征目标小区是否与服务小区属于同一RNC。

如果是相同RNC置0，否则置1。

第8比特定义为负荷指示位，用于表征小区是否拥塞，如果拥塞则置1，否则置0。

重定位过程中如果无法获得负荷的信息，则默认配置为0。

第9比特定义为系统间指示位，用于表征小区是否属于TD-SCDMA系统。

目前系统间切换只考虑到TD-SCDMA系统向GSM系统的切换。

如果是TD-SCDMA小区则置0，否则置1。

每个目标小区对应上述9Bit结果，数值越小该目标小区切换的优先级越高，排序越靠前。

也就是说除了按照接收的导频强度排序外，还需要遵循层信息位、负荷指示、同RNC指示和系统间指示综合的排序。

4.4优化后的切换算法流程

优化后的切换算法流程总体不变，但是目标小区列表形成方式做了改动，另外还增加了层间小区的测量和层间目标小区的门限值AddTHhcs，另外需要根据配置的N、T取值确定快速移动的UE。

也就是说，层间切换和层内切换的门限值可以不同，而且是采用层间切换还是层内切换均由目标小区排序方式决定。

无论采用哪种层间切换的准则，不同的是目标小区的排序存在区别，或者说区别于层信息位的填写。

9Bit排序中层信息位的填写如下：

1）在UE初始接入时，如果服务小区拥塞或者资源不足，并且能够通过RACH测量报告获得服务小区和邻小区的PCCPCHRSCP，则可以选择其它的邻小区或者层间小区接入，称之为Directedretry。

目标小区的排列方式同4.3节，其中层信息位＝2-HCS_PRIO，尽可能从HCS_PRIO高的小区寻找接入资源。

目前R4、R5协议RACH测量报告中不支持上报异频PCCPCHRSCP，因此该功能的支持有待协议的进一步更新。

2）如果是1G/2A/2B/3A事件上报触发切换算法，且N/T准则不满足，切换判决过程中的目标小区排序同4.3节，层信息位与HCS_PRIO对应关系如下：

服务小区HCS_PRIO=0（宏小区）时，切换层的优先选择顺序为：

（宏小区，微小区，微微小区），对应目标小区为宏小区时，层信息位＝0，目标小区为微小区时，层信息位＝1，目标小区为微微小区时，层信息位＝2；

服务小区HCS_PRIO=1（微小区）时，切换层的优先选择顺序为：

（微小区，微微小区，宏小区），对应目标小区为微小区时，层信息位＝0，目标小区为微微小区时，层信息位＝1，目标小区为宏小区时，层信息位＝2；

服务小区HCS_PRIO=2（微微小区）时，切换层的优先选择顺序为：

（微微小区，微小区，宏小区），对应目标小区为微微小区时，层位信息＝0，目标小区为微小区时，层位信息＝1，目标小区为宏小区时，层位信息＝2。

切换层的优先选择顺序最好能够灵活配置。

3）在微小区中，如果N/T准则满足且切换测量上报或者附加上报，并触发切换算法，则目标小区排序同4.3节，切换层的优先选择顺序为：

（宏小区，微小区，微微小区），层信息位＝目标小区HCS_PRIO。

若某UE由于N/T准则满足而成功切换到宏小区时，当RRM收到UE切换成功响应后，起定时器Tfast，直到超时后才允许切换到低优先级小区，这样避免层间回切。

目前主要考虑第2）和第3）种情况，优化后的切换算法流程见图3。

图3优化的切换算法流程

切换算法由1G/2A/2B/3A事件测量报告触发，或者由RLS触发，切换算法会从测量报告中分别根据公式1～4选取符合要求的目标小区。

然后根据第2）和第3）种情况，填写层信息位，并根据每个目标小区的9Bit结果，按照数值越小切换的优先级越高，排序越靠前的原则形成目标小区列表。

如果目标小区列表不为空，则执行切换过程。

5遗留问题

本文只考虑三层蜂窝结构，需要进一步优化。

附录A

参考资料【5】这里给出了一个GSM分层结构小区的覆盖示意图，见附图1。

其中红色区域和绿色区域分别表示室外和室内微蜂窝的覆盖范围，而天蓝色区域为宏蜂窝的覆盖范围。

可以看出宏蜂窝起到一个伞状保护作用，微蜂窝覆盖不到的地方由宏蜂窝来覆盖。

而从附图2和附表1中看出微小区对宏小区覆盖又是一个补充。

附图1覆盖示意图

附图2测试选点示意图

附表1测试点接收导频强度