LTE语音解决方案--VOLTE调度机制的研究 5.24 - 图文(4)

2019-04-15 11:29

通网元是过渡网关(TrGW:Transition Gateway),互通协议采用RTP 协议。因此,也可以说,VoLTE 业务的互通要求其实就是IMS 网间的互通要求。

(2) VoLTE 与SRVCC 业务互通

如果一侧用户网络采用VoLTE 业务,而另一侧用户的网络采用SRVCC 技术,那么,SRVCC 用户语音发生切换前,两侧均为VoLTE 业务,只是SRVCC侧的网络架构中多了访问转移控制功能(ATCF)/ 访问转移网管(ATGW)功能实体,但这两个功能实体不是网间互通实体。因此,这种场景下的网络互通模式和互通要求与上述VoLTE 业务间的互通场景一致。

切换后,SRVCC 侧用户的接入从LTE 切换到2G/3G 系统,UE 通过BSC/RNC 接入到MSCServer/MGW,信令面,随后接入到ATCF,媒体面接入到ATGW,依然会通过统一的业务集中和连续性(SCC:Service Centralization and Continuity)应用服务器(AS)控制呼叫的接续。因此,可以说用户切换后只有接入网络部分发生了改变,业务控制和互通模式、互通要求也未变化。

(3) VoLTE 与CSFB 业务互通

如果一侧用户采用VoLTE 业务,而另一侧用户采用CSFB 业务, 那么CSFB 的语音业务将是在2G/3G 系统完成的,因此两者的业务互通将是IMS 网络与2G/3G 电路域间网元的互通。其中,信令面的互通网元是IMS 侧的媒体网关控制功能(MGCF:Media Gateway Control Function)和2G/3G 侧的网关移动交换中心(GMSC:Gateway Mobile Switching Center)服务器(Server),互通协议可为ISUP/BICC/SIP-I 协议;媒体面的互通网元是IMS 侧的IMS-MGW 和2G/3G 侧的MGW, 互通协议是RTP 协议。

第三章 LTE语音业务性能改进的研究

在对LTE及VoLTE规范进行研究后,我们发现LTE网络主要在无线侧上做了变革,对于无线资源合理利用的规范尚不完全,也确定了我们研究的重点在于无线侧MAC层对于无线资源的管理,所以本章针对LTE的MAC层以及其上无线资源分配方案进行深入研究。

3.1 LTE MAC层概述

MAC子层在LTE协议栈中的位置如图所示,主要负责完成信道映射、无线资源调度Scheduling、混合冗余重传HARQ过程等工作。

图3-1 M;1C层位置示意图

在UE和eNB中的MAC层功能不完全相同,信道映射、复用解复用、HARQ 纠错都是二者共有的功能,无线资源管理则是由eNB负责,UE只需要了解信道状况如路损、信噪比等,并将之通过报告通知eNB。具体的功能如下表所示[5]:

表3-1 MAC层功能

MAC function逻辑信道和传输信道之间的映射复用解复用通过HARQ的纠错传输格式选择UE间的优先级管理及无线资源分配同一个UE不同逻辑信道间的优先级管理逻辑信道优先级排序UE信息报告UE×××××××××××××××××××××××××××eNB×Downlink××Uplink×××

通过对MAC层功能的了解,我们发现对于无线资源的利用有两点需要深入研究,一是LTE的MAC层信道映射方式,是否仍和3G时代的空中接口相同,二是LTE的基站eNB是如何对无线资源进行管理和分配的,这其中用到了什么样的策略,方案是否能够完善。

3.2 MAC信道特点

LTE沿用了UMTS (Universal Mobile Telecommunications System,通用移动通信系统)里面的信道划分:逻辑信道,传输信道,物理信道。从无线接口的协议栈来看,物理信道是物理层所包含的,传输信道是物理层和MAC层之间抽象出的信道,逻辑信道则是位于MAC层和RLC层之间的抽象信道概念[4]:

(l)逻辑信道主要负责具体传输什么内容,是信道中最高层的,也是最接近我们普通逻辑思维分类的,例如BCCH C Broadcast Control Channel,广播信道),那么就是用来收发广播控制消息的,对应的下层传输信道会负责如何传输这个消息。

(2)传输信道主要的任务是说明怎样传,例如DL-SCH ( Downlink Shared Channel,下行共享信道),业务数据或控制消息使用此信道的时候,说明它们通过共享的下行空中资源来传输。传输信道都会有对应的物理信道,传输信道会指定空间复用等方式,告诉物理层如何去传消息。

(3)物理信道是最底层的实际传输信道,是信号在空中传输的承载,比如PBCH ( Physical Broadcast Channel,物理广播信道),也就是在实际的物理位置上采用特定的编码调制方式来真正传输广播消息。

跟MAC层相关的信道是逻辑信道和传输信道。MAC实体负责上行逻辑信道到上行传输信道的映射,如下图3-2, 3-3所示。相对于UMTS的传输信道,LTE最大的变化在于取消了信令专用通道和数据专用通道,比如针对业务数据,不再设置专用传输信道与专用控制信道,而使用了共享信道这一概念。上下行主要的无线资源都被设置为共享的信道DL-SCH ,UL-SCH,除了特定的一小部分资源用于系统广播消息和上下行信道控制信息外,其他的资源对所有用户来说都是共享的,进行统一调度[5]。如果对UMTS与LTE的传输信道进行一下对比,就会会发现LTE的传输信道要少,功能都并入共享信道,这样的传输信道设置,和WiMAX对资源管理的方式接近,这样做的目的是整合无线资源,减少信令和数据信道的空闲概率,使无线资源达到更高的利用率。

由于无线资源都变为共享,那么MAC层在调度方面的工作就变得更加重要起来,既要做到考虑业务优先级,又要从公平性的角度保证大部分用户的利益;既要保证信令的及时传输,又要考虑数据的及时调度。所以如何是无线资源高效使用对MAC的无线资源调度设计提出了比较高的要求。不同设备商的基站性能跟其在MAC层选择采用何种调度息息相关。

CCCHDCCHDTCH上行逻辑信道下行传输信道RACHUL-SCH

图3-2上行逻辑信道映射图

PCCHBCCHCCCHDCCHDTCH上行逻辑信道下行传输信道PCHBCHDL-SCH

图3-3下行逻辑信道映射图

3.3 MAC层调度技术研究

3.3.1调度概述

在前面提到LTE系统的共享信道,无线资源是以共享的方式存在,那么对无线资源块进行分配的调度方案的设计的要求自然就有更高的要求。

调度一般表示的是对事物先后次序的安排,这里针对LTE所提到的无线资源调度,是由于LTE无线资源被数据和信令共享的特性,需要将无线资源划分为较小的单位并合理分配给所有正在竞争资源的用户。在3GPP中,资源调度的定义为:基站调度器动态地控制时/频资源的分配,完成在一定时间内对某一用户特定资源的分配。对LTE系统而言,时间和频率是系统调度的两类主要资源[6]。

调度方案的好坏对于系统的性能影响很大,对于LTE同时能够支持多少用户并发十分重要。最好的分配时频资源给所有的用户终端,除了满足业务的服务质量外,还必须保证系统的容量,否则一个系统只能支持少数用户的高质量服务也没有意义,要想设计良好的调度方法,首先需要了解一下可以被LTE调度的资源是什么。

3.3.2资源调度的基本单位

LTE的资源基本单位有两种划分方式FDD (Frequency Division Duplexing,频分双工)与TDD (Time Division Duplexing,时分双工)。在中国主要的LTE相关研究都是基于TDD方式的,因为虽然TDD系统的覆盖范围相对半径要小,但TDD技术有一个明显的优势就是灵活的带宽配比,使用TDD技术可以灵活的设置规范中各种不同的上行和下行配比以及转换时刻,对于实现上下行不对称的互联网业务有着明显的优势。而且因为其上下行由时间来区别,TDD还可以使用


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