数字校园共用无线网络控制的管理研究

数字校园共用无线网络控制的管理研究
王喜媛;叶明
【摘要】TD-SCDMA与WCDMA在第三代移动通信系统的不同之处主要存在于无线接入网络部分,而在核心网中无太大的差别.因此,对应的无线网络控制部分在协议过程处理上大部分是相同的,只有几个区别,所以无线网络控制的共用是必要的且可行的.如果在数字校园应用中实现无线网络控制设备共用,将非常有效地减少网络建设成本、提高频谱资源利用效率,并为网络管理、网络规划和网络优化提供新的处理思路.
【期刊名称】《科技管理研究》
【年(卷),期】2010(030)006
【总页数】3页(P234-235,256)
【关键词】无线网络控制器;时分同步码分多址接入;宽带码分多工接入;通用移动通信系统
【作者】王喜媛;叶明
【作者单位】西安电子科技大学,陕西西安,710071;西安电子科技大学,陕西西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】F224.33
根据 3GPP协议的规定,与 RNC设备相关的标准接口包括 O接口、Iu接口、Iub 接口、Iur接口和Uu接口。

通过分析每个接口上所定义的协议过程和消息参数,可
以发现从RNC设备的角度来看,WCDMA FDD、1.28 Mcps TDD和3.84 Mcps TDD三种无线接入技术在Iu接口上没有区别,在Iub/Iur/Uu接口上与物理层直接相关的处理有所区别,在O接口上针对不同无线接入技术的管理信息有所不同,但总的处理机制是非常相似的。

因此,RNC设备完全可以采用相同的硬件平台和软件平台来提供对三种无线接入技术的支持,只需要针对控制面、用户面和操作维护的应
用程序来分别考虑三种无线接入技术共用 RNC设备时的实现方法。

(1)压缩模式控制
压缩模式是WCDMA特有的一种模式,很多过程都与压缩模式相关,如无线链路建
立与无线链路增加,同步与非同步无线链路重配,同步无线链路准备取消等。

(2)共享信道的管理
TDD与 FDD有所不同,WCDMA特有的传输信道为公共分组信道(CPCH),TD-SCDMA特有的传输信道上行共享信道(USCH),D S C H两者都有但使用上有区别;另外,与W C D M A相比,TD-SCDMA去掉了CPCH数据帧,增加了USCH数据帧。

(3)同步区别
由于 TD-SCDMA系统和WCDMA系统在Node B间同步与无线接口同步方面的差异,使得以下小区同步过程为 TDD所特有:Cell Synchronization Initiation、Cell Synchronization Reconfiguration和Cell Synchronization Adjustment。

(4)过程区别
TDD特有过程包括 Physical shared channel allocation、PUSCH capacity request和Uplink Physical Channel Control;FDD特有过程包括 Active set update和Assistance data delivery。

(5)物理信道管理使用的区别
WCDMA主要分配的无线资源包括频率、扩频因子、信道化码和扰码等,而 TD-SCDMA主要分配的无线资源主要包括频率、时隙、扩频因子、信道化码和
midanble码等。

此外,TD-SCDMA中特殊的物理信道还有UpPCH、DwPCH、FPACH和PUSCH等。

由于 TDD和FDD在物理层的差异导致在信令过程和消息参数等方面存在差异,在RNC中用不同的CCSS单板分别承担对 TDD和FDD的处理,然后利用他们的相似性共用底层进行传输。

TD-SCDMA与 WCDMA的UTRA在Iu接口上无差别。

假设 TDD和FDD共用RNC,当需要进行系统间切换时即从TDD切换到FDD(或从 FDD切换到TDD),支
持切换控制的是 Iu接口的RANAP信令和核心网内部的MAP、GTP信令,RANAP、MAP、GTP信令是不区分 TDD和FDD的,因此,核心网中对切换的处理与同一接
入模式 RNC间的切换处理是一样的,同时系统间切换也变成了RNC内的切换,处理流程和机制都大大简化。

当双模终端从一个 TD-SCDMA UTRAN的覆盖区漫游到WCDMA UTRAN的覆
盖区(或相反),将发生位置更新和路由区更新过程,这些过程由 RANAP、MAP、无
线接口层三信令支持。

如前所述,我们知道 RANAP、MAP、无线接口层三信令是
独立于接入网的,可以实现此种情况下的无缝漫游。

移动通信系统中无线资源管理(RRM)算法的作用大体相同,都是要通过分配、使用
与调整空中接口资源来达到保证系统的服务质量(QoS)、获得规划的覆盖区域和提高容量的目的。

由于 FDD和TDD物理层的区别直接导致了RRM算法上的差异,
物理层帧结构、资源单元使用、同步方式以及智能天线等不同所造成的,差别最主
要体现在DCA上,包括快速DCA以及慢速动态信道分配(Slow DCA)是 TD-SCDMA系统特有的功能。

另外,切换控制功能 TD-SCDMA没有软切换,有更高性
能的接力切换;而WCDMA有软切换没有接力切换。

其他如功率控制、接入控制、小区选择等由于考虑智能天线的应用在算法和策略上也有一定程度的不同。

对于接入控制来说,WCDMA系统典型的策略是基于宽带功率(干扰电平)或者基于
吞吐量;LCR TDD系统典型的策略是基于码资源或者是基于码资源 +功率/干扰。

对于功率控制来说,WCDMA系统上下行链路均支持频率为 1.5kHz的快速功率控制,并通过外环功率控制为快速功率控制设定目标 SIR值,例如对上行链路外环功率控制,RNC的处理是在进行宏分集合并后检测上行链路质量,然后为各Node B设置SIR目标值;在LCR TDD系统中,虽然总的功率控制思路是相同的,但由于智能天线的引入和波束赋形的使用,功率控制相对简单一些,甚至可以设置一个固定的SIR目标值。

对于切换控制来说,WCDMA系统支持宏分集、软切换,而LCR TDD系统支持接力切换,两者的处理有很大不同;而且对于硬切换或者系统间切换,由于无线资源参数的不同,处理的方式也是不一样的。

对于码资源管理、动态信道分配、负载控制和分组调度来说,两个系统的主要区别在于需要针对各自的无线资源模型来考虑具体的处理。

在各个模块中针对不同模式进行单独的处理,处理是根据 RRM算法进行调度的,所以可以将 RRM算法划分为资源分配和资源优化两大部分。

另外,WCDMA系统允许使用异步基站,而 LCR TDD系统需要基站间严格同步,这也是RRM算法设计时需要考虑的一个问题。

在3G的对称语音业务和多媒体业务方面,上行链路和下行链路产生一个对称双工业务量负载。

FDD的操作模式,由于上行链路和下行链路的业务负载的对称性,对称业务将在成对对称无线频谱上呈现出最佳的频谱利用率。

在3G的非对称包交换业务和互联网业务方面,人们看到所有不对称双工业务的典型特征是上行链路和下行链路中的业务量负载的不对称性,负载的大小取决于不同的业务类型。

为了达到最佳频谱利用率,非对称业务要求每种业务都可灵活地利用频谱资源。

然而,在一个固定的上/下行链路进行频谱分配,想运用灵活的方法理想地实现频谱资源的有效利用是不可能的。

因此,对对称频带上的FDD模式,实现对称
业务和非对称的上/下行链路业务并不是一个最佳的解决方案。

TDD模式是基于在无线信道时域里周期地重复 TDMA帧结构实现的。

帧结构再被分为几个时隙,时分双工模式可以再同一帧结构的不同时隙中发送上行业务或下行
业务。

也就是说,根据传输数据的类型不同,上、下行链路上的频谱可以被灵活地分配。

码分多址接入技术(CDMA)的特性是在同一时间里同一各传输信道中可支持多个用户,所传输的信号分布在整个带宽上,从而更有效地利用现有的频谱资源,这种灵活性使数据的传输速率可达 2Mbit/s。

TD-SCDMA结合了TDD和CDMA的优势,能够满足非对称业务的要求。

将TDD和FDD有效地结合,合理地进行资源分配,利用各自的频率规划提高频普利用率和业务类型的需要。

两种模式根据业务和资源情况进行切换:
(1)TDD:适用于高密度用户地区的局部覆盖。

无线传输技术不需要成对频谱,频谱安排灵活,适合对称和不对称即语音和移动数据(或 IP)业务。

(2)FDD:适用于大区域的全国系统,适合对称业务如话音、交互式实时数据业务等。

为了提供全球的无缝覆盖,第三代移动通信系统必需能适合工作于多种通信环境,比
如公众电话网、蜂窝移动网、无绳电话网、分组数据网和卫星移动通信网等。

因此,面对这样复杂的综合系统,为保证移动终端跨网络通信、进行漫游和切换,第三代移
动通信除了依靠软切换与用户位置跟踪等技术外,还需要解决移动用户的管理问题,
这就必须涉及到号码编号和寻址技术。

由于大量的用户信息及业务信息存储于业务控制点的数据库内,而且对它们的访问存取和查询修改都十分频繁,所以,实现高效、易操作、易维护的操作维护系统,就是要建立科学规划的数据库和分布式数据库网络,以及研究快速有效的寻址方式,均是实现共用RNC必需要解决的关键技术难题。

智能网技术与移动网相结合,可为 RNC移动性管理和多样化业务服务提供主体框架结构,将网络划分为传输功能和业务控制功能,使呼叫处理过程同呼叫业务种类无关,而且同呼叫处理的具体实施细节也无关。

因此,随着 RNC功能增强,智能网可灵活
地添加和修改所提供的业务种类,达到平滑升级的目的。

比如,先利用智能网技术对现有配置做些修改,然后过渡到智能网中的数据库和第三代移动通信网中的多种数据库实现有机的结合,构成统一的分布式数据库网络,以提供多种智能业务。

在TDD和FDD两种模式下共用 RNC设备带来的直接好处是:可以减少网络建设的投资成本,加速网络的覆盖进度,为网络管理、网络优化和提高频谱利用率都提供了新的途径;由于 TDD和FDD在核心网无大的差别,所以系统间的切换可以在一个RNC内完成,对 Iu接口没有特别的影响,同时对实现无缝漫游也提供了良好的解决途径。

此外,还能够对站址共享、核心网共享和全网共享等提供很好的示范和辅助作用,为运营商提供了更多、更合理的3G组网方式。

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