摘要：RRM相關(guān)功能是LTE的E-UTRAN系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。通過逐個(gè)分析LTE的E-UTRAN系統(tǒng)中的RRM功能，給出了LTE系統(tǒng)中RRM的一種較優(yōu)的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，對于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)RRM功能的架構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)具有很好的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：LTE；RRM；集中式；分布式

0 引言
    RRM即無線資源管理，提供空中接口的無線資源管理的功能，目的是能夠提供一些機(jī)制保證空中接口無線資源的有效利用，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的資源使用率，從而滿足系統(tǒng)所定義的無線資源相關(guān)需求。在LTE的E-UTRAN系統(tǒng)中，RRM功能的定義參考了現(xiàn)有3G系統(tǒng)RRM的基本功能，并基于LTE的E-UTRAN架構(gòu)和需求特性對RRM功能進(jìn)行了擴(kuò)展。
    目前，LTE的E-UTRAN系統(tǒng)中RRM管理部分涉及到如下幾個(gè)功能：接納控制、負(fù)荷管理、移動(dòng)性管理、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)、無線承載控制。

1 總體論述
    RRM架構(gòu)的設(shè)計(jì)是為了支持RRM的功能，因此如何將RRM功能分配到LTE系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)上是定義RRM架構(gòu)的基礎(chǔ)。在3G系統(tǒng)中，由于存在RNC這一UTRAN集中控制點(diǎn)，RRM的各項(xiàng)功能以及相關(guān)測量信息的處理主要在RNC上實(shí)現(xiàn)。LTE系統(tǒng)中E-UTRAN不存在集中控制點(diǎn)，并且由于LTE系統(tǒng)產(chǎn)生的新的RRM功能需求，因此需要重新考慮RRM的架構(gòu)以更好地實(shí)現(xiàn)LTE系統(tǒng)中的RRM功能。
    由于LTE的RRM功能不但涉及單小區(qū)無線資源管理，還涉及多小區(qū)的無線資源管理，因此在LTE系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)RRM功能實(shí)現(xiàn)機(jī)制的不同，可考慮集中式和分布式兩種架構(gòu)，不同的架構(gòu)也需要不同的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來支持。
    集中式管理的RRM架構(gòu)中，存在一個(gè)用于掌握多小區(qū)拓?fù)湫畔⒑投嘈^(qū)實(shí)時(shí)資源／干擾／負(fù)載信息的額外功能節(jié)點(diǎn)，來輔助多小區(qū)RRM相關(guān)過程的決策，比如OMC。分布式管理的RRM架構(gòu)不存在額外的RRM功能節(jié)點(diǎn)，RRM所有功能位于eNB中來實(shí)現(xiàn)。集中式和分布式架構(gòu)圖分別如圖1，圖2所示。

2 RRM功能架構(gòu)分析
2．1 接納控制
    接納控制功能用于在請求建立新的無線承載時(shí)判斷允許接入或拒絕接入。為得到合理、可靠的判決結(jié)果，在進(jìn)行接納判決時(shí)，接納控制需要考慮E-UTRAN中無線資源狀態(tài)的整體情況(包括資源的已使用情況和剩余情況)、正在進(jìn)行中的會(huì)話的QoS情況以及該請求新建無線承載的QoS需求。接納控制的目標(biāo)是在無線資源許可的情況下，在保證已接入承載的QoS的同時(shí)，盡可能多的接入承載，并保證接入承載的QoS，提高系統(tǒng)的容量和資源利用率。
    一般來說，建立新的無線承載發(fā)生在RRC連接建立／重建、初始上下文建立、E-RAB建立以及切換等場景下。而這些場景，都對應(yīng)UE的整個(gè)接入流程，具體到網(wǎng)元上，都分布于各個(gè)eNB上的無線網(wǎng)絡(luò)層。因此分布式架構(gòu)更適合于接納控制功能。
    假設(shè)以集中式架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)接納控制功能，則在UE的接入或切換流程中，當(dāng)需要進(jìn)行資源接納時(shí)，勢必存在eNB和該集中網(wǎng)元之間的消息交互，并且對于該集中網(wǎng)元來說，還需要事先和eNB交互以獲取對應(yīng)小區(qū)的資源并保存和處理接入的UE的相關(guān)信息，這不但增加了整個(gè)資源接納過程的時(shí)延，并增加了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和處理的復(fù)雜度。
2．2 負(fù)荷管理
    負(fù)荷管理的作用是在系統(tǒng)發(fā)生過載的情況下，采取措施使系統(tǒng)的負(fù)荷盡快恢復(fù)正常，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。其中，負(fù)荷過載是指系統(tǒng)的上行或下行負(fù)荷超過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)設(shè)置的負(fù)荷過載門限，此時(shí)系統(tǒng)容量接近于極限，系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要采取措施降低系統(tǒng)負(fù)荷。解決負(fù)荷過載的方法有很多，一般都涉及到和其他功能、流程的交互。比如和接納控制、移動(dòng)性管理的交互等。
    負(fù)荷管理功能的實(shí)現(xiàn)需要實(shí)時(shí)測量各小區(qū)的負(fù)荷信息并在各鄰區(qū)之間交互這些負(fù)荷信息，以供負(fù)荷管理功能選擇負(fù)荷解決措施時(shí)使用。負(fù)荷管理功能如以集中式來實(shí)現(xiàn)，需要各個(gè)eNB把關(guān)于小區(qū)的負(fù)荷信息集中報(bào)給該集中網(wǎng)元，而這些負(fù)荷信息的測量是周期性的并且一般都比較頻繁，大量的頻繁的網(wǎng)元之間信息上報(bào)會(huì)給接口帶來極大沖擊和壓力并帶來處理上的時(shí)延增加。而負(fù)荷管理的處理一般以小區(qū)為單位，以分布式架構(gòu)反而能很好的實(shí)現(xiàn)，并且分屬不同eNB上鄰區(qū)之間信息的交互通過eNB之間的X2口交互即可完成。由此可知，負(fù)荷管理功能的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)基于分布式更合適一些。
2．3 移動(dòng)性管理
    移動(dòng)性管理用于對空閑模式及連接模式下的無線資源進(jìn)行管理。在空閑模式下，為小區(qū)重選提供一系列參數(shù)以確定最好的小區(qū)，使得UE能夠選擇新的服務(wù)小區(qū)。在連接模式下，支持無線連接的移動(dòng)性，基于UE與eNB的測量結(jié)果進(jìn)行切換判決，將連接從一個(gè)服務(wù)小區(qū)切換到另一個(gè)小區(qū)。切換決策還需要依據(jù)其他方面的信息，如小區(qū)負(fù)荷狀況、業(yè)務(wù)量分布情況、UE的移動(dòng)速度等。移動(dòng)性管理還包括無線接入技術(shù)之間的連接移動(dòng)性管理，即無線接入技術(shù)之間的切換，也涉及基于覆蓋、基于負(fù)荷和基于業(yè)務(wù)等的切換。
    對于空閑模式而言，移動(dòng)性管理主要涉及廣播參數(shù)的配置下發(fā)，而這些廣播參數(shù)，都是以小區(qū)為單位的，并且需要通過空口發(fā)給UE，很自然的就依從小區(qū)分布于各個(gè)eNB處理。如果以集中式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，反而會(huì)增加處理的復(fù)雜度。
    對于連接模式而言，移動(dòng)性管理以UE為單位，對于基于覆蓋的切換，移動(dòng)性管理分析和處理UE的測量報(bào)告并作出切換的決策。由于在LTE系統(tǒng)中，eNB得不到UE的IMSI，所以在eNB內(nèi)部對于UE的識(shí)別只能是一個(gè)臨時(shí)的識(shí)別并且在eNB內(nèi)部是惟一的。如果以集中式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性管理，則存在集中網(wǎng)元對于不同eNB上UE臨時(shí)識(shí)別值相同的兩個(gè)UE如何識(shí)別的問題(見圖3)。如果為了做這個(gè)識(shí)別而限制各個(gè)eNB之間UE臨時(shí)識(shí)別值的分段限制，又增加了各個(gè)eNB之間的耦合并帶來極大的復(fù)雜度。對于基于業(yè)務(wù)、移動(dòng)速度、負(fù)荷的切換，也同樣存在問題。其次，移動(dòng)性決策的效率也影響切換的時(shí)延，對于集中式而言，由于RRC存在于eNB，則會(huì)導(dǎo)致切換時(shí)存在各個(gè)eNB和集中處理網(wǎng)元之間的交互，會(huì)在很大程度上增加切換的時(shí)延。而移動(dòng)性管理如果分布于eNB，則這些問題都可以很容易解決。

2．4 小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)
    小區(qū)間干擾是蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)固有問題。在LTE系統(tǒng)中，OFDM技術(shù)保證了小區(qū)內(nèi)用戶之間的正交性，比CDMA技術(shù)更好地解決了小區(qū)內(nèi)干擾的問題，但在同頻組網(wǎng)場景下，小區(qū)間干擾依然存在，小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)用于降低小區(qū)間干擾對于用戶的影響，保證用戶的QoS。小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)功能的基本思想就是通過小區(qū)間協(xié)調(diào)的方式對用戶資源的使用進(jìn)行限制，包括限制那些時(shí)頻資源可用，或在一定的時(shí)頻資源上限制其發(fā)射功率，從而達(dá)到避免和降低干擾、保證邊緣覆蓋速率的目的。小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)本質(zhì)上是一種多小區(qū)無線資源管理功能，它需要同時(shí)考慮來自多個(gè)小區(qū)的資源使用狀態(tài)信息和業(yè)務(wù)負(fù)載狀態(tài)信息。
    ICIC功能除了需要在小區(qū)之間傳遞HI，OI指示相關(guān)信息外，對于RRM來說，需要能根據(jù)UE的測量報(bào)告識(shí)別出UE的位置并將該位置告知底層調(diào)度。因此同負(fù)荷管理及移動(dòng)性管理功能的分析，ICIC功能適合以分布式架構(gòu)存在于eNB中。
2．5 無線承載控制
    無線承載控制包括無線承載的建立、保持、釋放，是對無線承載相關(guān)的資源進(jìn)行配置。當(dāng)為一個(gè)服務(wù)連接建立無線承載時(shí)，無線承載控制需要綜合考慮eNB中無線資源的整體狀況、正在進(jìn)行中的業(yè)務(wù)的QoS需求無線承載控制還需要對正在進(jìn)行中的會(huì)話的無線承載進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。無線承載控制還需要處理會(huì)話結(jié)束、切換以及與無線承載相關(guān)的無線資源的釋放。具體體現(xiàn)在對于UE和eNB的各種協(xié)議實(shí)體(如PHY，MAC，RLC等)進(jìn)行合理的配置。其中也包括用于不同承載控制的控制信道的配置。
    在LTE架構(gòu)中，所有用戶面的無線接入層面處理都位于eNB，這樣為了完成無線承載的配置與重配置，無線承載控制功能很自然的應(yīng)該放到eNB中，配置信令可以直接從eNB發(fā)給UE。同時(shí)，由于這種操作方式，無線承載和操作實(shí)體如PHY，MAC，RLC等位于同一個(gè)網(wǎng)元eNB中，因此可以有效降低信令交互的復(fù)雜性和降低時(shí)延。

3 結(jié)論
    本文分析了LTE中RRM功能的具體需求及架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合分析可知，基于目前的RRM功能，分布式的RRM架構(gòu)(將RRM功能放在eNB)能更好地滿足RRM功能的實(shí)現(xiàn)并能減少信令交互、降低設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度并獲得較低的時(shí)延和更好的QoS需求，從而能有效提升整個(gè)系統(tǒng)的性能。