Diapositiva 1 - Universidad del Cauca

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Electiva: 3G-WCDMA
Electiva: 3G-WCDMA
Gestión de Recursos Radio
Gestión de Recursos Radio(RRM)
• Gestión de recursos radio basados en
interferencia
– Eficiente utilización recursos red radio.
– RRM es necesario para garantizar QoS,
mantener el área de cobertura planeada, y
ofrecer alta capacidad.
VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
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• Algoritmos RRM(2)
• Algoritmos RRM
– Control handover.
– Basados en Hardware.
• Manejo de la movilidad de MS en los limites de la celda.
– Control de potencia.
• Mantiene los niveles de interferencia al mínimo en la interfaz
radio.
– Control de admisión.
– Control de carga.
– Funcionalidades de planificación de paquetes.
• Maximizar el throughput para diferentes velocidades
transmisión de datos, servicios y requerimientos de calidad.
• Hardware limita la capacidad.
• Bloqueo duro.
– Basados en la interferencia en la interfaz radio.
• Estimación de la carga de la interfaz.
• Mayor capacidad.
• Bloqueo suave.
de
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• Control de potencia.
• Algoritmos RRM(3)
– Control rápido de potencia (FPC).
• 1500 comandos por segundo• UL & DL.
• GSM. 2 comados por segundo.
– Control de potencia en lazo externo.
• Fija el (Eb/No) objetivo para FPC que garantice la
calidad requerida.
– Resultados de simulaciones.
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• Control de potencia (2).
– Control rápido de potencia (FPC).
– Control rápido de potencia (FPC). (2)
• Servicio 8 kbps, BLER=1% y entrelazado 10 ms.
• Simulaciones con control de potencia lento. Compensación del
desvanecimiento lento (sombra) y las pérdidas de trayecto.
• Simulaciones con control de potencia rápido. Compensación del
desvanecimiento lento, perdidas de trayecto y desvanecimiento
rápido.
• Se asume en el nodo b diversidad en recepción (2 ramas).
• Canal vehicular ITU A. Canal con cinco trayectos.
• Canal transeúnte ITU A. Canal con dos trayectos, donde el
segundo trayecto es muy débil.
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• Ganancia del control rápido de potencia.
– Para bajas velocidades de desplazamiento de MS que para altas
velocidades.
– Menor Eb/No.
– Menores potencias de transmisión.
• RLB (UL) → Margen de ganancia con
desvanecimiento rápido → para mantener un
adecuado FPC en bajas velocidades de móviles →
(2-5)dB.
• Diversidad y control de potencia.
– Para bajas velocidades de desplazamiento de MS, el FPC
compensa el desvanecimiento del canal y mantiene el nivel
de potencia recibido aparentemente constante.
– Imprecisiones debido a inexactitudes en estimación SIR,
errores de señalización de control de potencia, retardo en el
lazo de control de potencia.
– Diversidad reduce las variaciones de potencia → la potencia
promedio requerida es menor.
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• Diversidad y control de potencia (2).
– Control rápido de potencia (FPC) (6).
– Incremento de potencia (power rise): relación entre las potencias
promedio de transmisión requeridas en un canal con
desvanecimiento con respecto a un canal sin desvanecimiento.
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– Tabla. Canal (0dB-(-12.5dB)).
– DL. La capacidad de la interfaz radio se determina
directamente de la potencia de transmisión requerida, lo que
determina la interferencia transmitida.
– Para maximizar la capacidad en el DL, la potencia de
transmisión necesaria para un enlace debe ser minimizada.
– En el DL, el nivel de potencia recibido por el móvil no afecta
la capacidad.
– UL. La potencia de transmisión determina la cantidad de
interferencia a las celdas adyacentes, y la potencia recibida
determina la cantidad de interferencia a otras MS en la
misma celda.
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– Control de potencia en SHO.
• Dos aspectos importantes
– Variaciones de potencia o deterioro (power
drifting) de las potencias de las BS en el DL.
– Detección de los comandos de control de potencia
UL en la MS.
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– Control de potencia en SHO(2).
• DL. Power Drifting.
• Figura. Verificación de disponibilidad de comandos de control de
potencia UL.
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• Mejoramiento de la calidad de señalización de control
de potencia.
– DL. Potencia DPCCH > Potencia DPDCH.
– Reducción de la potencia de transmisión UL en 0.5 dB. (mejor
señalización).
– Control de potencia lazo externo
• Mantener la calidad de la comunicación en el nivel
requerido fijando el objetivo del control de potencia.
• UL & DL.
• El control de potencia en el lazo externo es localizado
en el UL en el RNC y en el DL en la MS.
• UL. Combinación macrodiversidad en el RNC. SIR
objetivo es enviado a la BS.
• Frecuencia de control de potencia en lazo externo
(10-100)Hz.
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– Control de potencia lazo externo(2)
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• Ganancia del control de potencia en lazo externo.
– Resultados de simulaciones de control de potencia lazo externo.
– Servicio de voz. AMR.
– BLER=1%.
• Ganancia del control de potencia en lazo externo (2).
– Si se selecciona un (Eb/No) fijo de 5.3dB→El BLER se incrementa
en un canal con un alto desvanecimiento y se degrada la calidad
de la voz.
– Si se selecciona un (Eb/No) fijo de 7.1dB→la calidad sería muy
buena pero innecesaria. Altas potencias serían utilizadas en la
mayoria de los casos.
– Existe una necesidad de ajustar el valor objetivo del control de
potencia rápido en lazo cerrado por el control de potencia en lazo
externo.
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• Estimación de la calidad recibida.
• Estimación de la calidad recibida(2).
– Forma más sencilla es utilizar el resultado de la
detección de errores (CRC).
– Parámetros de información suave para servicios
de alta calidad.
» Servicios de datos en tiempo no real → BLER=(10-20)%.
(antes de retransmisiones).
» Servicio de voz → BLER=1%.
» Voz (AMR). Profundidad de entrelazado 20ms. BLER=1%. →
1 error en promedio cada dos segundos.
» BER antes del decodificador de canal (raw BER o BER del
canal físico).
» Información del decodificador de Viterbi (codificación
convolucional).
» Información del decodificador Turbo.
» (Eb/No) recibido.
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• Estimación de la calidad recibida(3).
• Algoritmo de Control de potencia de lazo externo(4).
– Figura servicio de voz (AMR). Canal ITU A Transeunte. BLER=1%. Medida
de paso=0.5 dB. Velocidad 3Km/h.
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• Servicios de alta calidad
– BLER<10-3(0.1%).
– Profundidad de entrelazado 40ms→un error sucede en promedio
cada 40s.
– Análisis de calidad con la BLER es bastante lento.
– Se prefiere el uso de la información suave.
• Limitación de la dinámica del control de potencia.
– MS en el limite de la celda con máxima potencia.
– BLER>(BLER)deseado
– Se incrementa el (Eb/No) objetivo. BS envía comandos de control
de potencia (incremento) a la MS, sin mejorar la calidad.
– (Eb/No) objetivo llega a ser innecesariamente alto.
– Cuando la MS se encuentra cerca de la BS, la calidad de la
conexión en el UL es innecesariamente alta, hasta que el control
de potencia de lazo externo reduzca el (Eb/No) objetivo a un valor
optimo.
– Solución. Fijando limites para el (Eb/No) objetivo o algoritmos de
control de potencia de lazo externo inteligentes.
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• Limitación de la dinámica del control de potencia (2).
• Multiservicios
– WCDMA tiene la capacidad de multiplexar varios servicios en una sola conexión fìsica.
– Todos los servicios tienen un FPC comun y este debe ser seleccionado acorde al
servicio con el más alto requerimiento (Eb/No) objetivo.
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– Control de potencia lazo externo DL
• Funciona en la MS.
• Inicialmente la red fija la calidad objetivo para cada conexión en
el DL.
• El valor objetivo puede ser modificado durante la conexión.
• La BS no necesita incrementar la potencia en el DL de una
conexión así la MS envie comandos para incrementar la
potencia.
• La BS puede controlar la calidad de las diferentes conexiones.
• Cuando existe sobrecarga se reduce la potencia de las
conexiones que tienen menor prioridad (servicios background o
best effort).
• Traspaso (HO)
– HO Intrafrecuencia
• Utiliza medida CPICH (Ec/Io), la cual es reportada al
RNC por medio de señalización nivel 3.
• Conjunto activo (Active set): Las celdas que tienen
conexión para SHO con la MS.
• Conjunto vecino/conjunto monitoreado: lista de celdas
que la MS continuamente mide pero cuyo Ec/Io piloto
no son lo suficientemente altos para ser adicionados
al conjunto activo.
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• Traspaso (HO) (2)
– HO Intrafrecuencia(2)
– Procedimiento de medida de HO.
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– Ganancia de enlaces SHO
• SHO provee traspasos perfectos (seamless) y
adiciona robustez al sistema.
– Ganancia
de
macro-diversidad:
ganancia
sobre
desvanecimiento lento y caidas repentinas en el nivel de la
señal.
– Ganancia de micro-diversidad: ganancia sobre el
desvanecimiento rápido.
– Compartición de carga DL: Una MS en SHO recibe señales
de multiples BS. Cobertura mejorada.
– Ganancia de enlaces SHO(2)
• Simulación. Voz. 8 kbps. Canal ITU A transeunte. 3Km/h. Móvil
conectado a dos BS.
• Ganancia relativa a una sola conexión.
• Figura. UL. Diversidad de recepción en BS.
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• Figura. DL. No diversidad de Tx o RX.
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– Ganancia de capacidad de la red
• Depende del SHO overhead (SHOO).
• Medida de la actividad de MS en SHO.
– HO entre sistemas WCDMA y GSM
• Por razones de cobertura y balance de carga.
• En el inicio del despliegue de redes WCDMA,
garantiza continuidad en la cobertura.
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– HO interfrecuencias WCDMA.
– HO interfrecuencias WCDMA(2).
• La mayoria de los operadores tienen dos o tres
frecuencias FDD disponibles.
• La operación puede iniciar utilizando una frecuencia y
la segunda y tercera frecuencia se utilizan cuando se
necesita una mayor capacidad.
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– HO interfrecuencias WCDMA(3).
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– Resumen
• Medida de carga en la interfaz radio
– Carga en UL.
• Metodos.
– Basado en la potencia de banda ancha recibida.
– Basado en el throughput.
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• Medida de carga en la interfaz radio (2)
– Carga en UL (2).
• Basado en la potencia de banda ancha recibida.
I total
I own
I oth
Pn
Noise _ Rise
I total
Pn
1
UL
UL
1
1
• Basado en el throughput.
N
UL
1 i
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1 i
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j 1
UL
Pn
I total
1
1
W
Eb
No
v j Rj
j
Noise _ Rise 1
Noise _ Rise
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• La estimación de carga basado en potencia en banda
ancha mantiene la cobertura dentro de los límites
planeados y la capacidad entregada depende de la
carga en las celdas adyacentes (capacidad suave).
• El problema con este método es que la potencia de
banda ancha medida puede incluir interferencia de
frecuencias adyacentes (sobreestimación de la
carga).
• En caso de interferencia se reduce la velocidad
efectiva de transmisión de datos (throughtput).
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– Carga en DL.
• El método de estimación de carga basado en el
throughput no tiene en cuenta de manera directa la
interferencia de celdas o frecuencias adyacentes.
• Esté método mantiene la velocidad efectiva
(throughput) de la celda en el nivel planeado. Si la
carga en celdas adyacentes es alto, esto afecta la
cobertura de la celda.
• Estimación de la carga basado en potencia.
DL
Ptotal
Pmáx
– No información muy precisa acerca del polo de capacidad.
– La misma Pmax corresponde a una mayor carga en la
interfaz radio en una celda pequeña que en una celda
grande.
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– Carga en DL(2).
• Estimación de la carga basado en el throughput
N
Rj
j 1
DL
N
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DL
j 1
R max
Eb
No
W
Rj
j
1
i
• Control de admisión
– Si la carga de la interfaz radio se incrementa
excesivamente → Menor cobertura, afectada QoS.
– Antes de admitir un nuevo MS en conexión se debe
verificar que su conexión no afecte la cobertura o el QoS
de conexiones existentes.
– El control de admisión acepta o rechaza el
establecimiento de una nueva conexión.
– La funcionalidad localizada en el RNC.
– Diferentes propuestas.
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• Control de congestión (control de carga)
– Control de carga rápido DL: Rechazar comandos de
incremento de potencia en el DL recibidos de la MS.
– Control de carga rápido UL: Reduce el (Eb/No)UL
objetivo utilizado por el control de potencia rápido.
– Reduciendo la velocidad efectiva de transmisión de
paquetes de datos.
– Traspaso (Handover) a otra portadora WCDMA.
– Traspaso a GSM.
– Reduciendo la velocidad de transmisión de datos de
MSs con servicios en tiempo real (Codificador voz AMR).
– Cancelación de las llamadas de baja prioridad.
Lecturas Recomendadas
• http://en.wikipedia.org/wiki/Overhead_inform
ation
• http://en.wikipedia.org/wiki/Throughput
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