TD-LTE基站承载准入控制设计

刘宁

摘要：LTE基站承载准入控制是LTE系统重要技术之一，涉及多个方面因素的处理。介绍了基站承栽准入控制总体机制，详细说明GBR和NGBR承载准入算法。搭建了测试环境，对承载准入数量进行测试并分析，结果证明设计实现的合理性及有效性。依据该设计，针对不同的LTE网络规划可以制定出合理的承栽准入配置。

关键词：TD-LTE;承载;QoS;准入控制

中图分类号：TN929.5 文献标志码：A

文章编号：1008-1739（ 2021 ）09-59-4

Design on Bearer Admission Controlin TD-LTE Base Station

LIU Ning

（Hebei Far-East Communication System Engineering Co， Ltd.， Shijiazhuang 050200， China）

Abatract： As one of the most important technology in the TD-LTE system， the bearer admission control involves the treatment ofmany factors. The overall mechanism of bearer admission control is introduced. and the GBR and NGBR bearer admission algorithms aredescribed in detail. At the meanwhile. the test environment is established in order to test the admission number of bearer in differentscenario s. and the test results prove the rationality and effectiveness of this design. According to this design， a reasonable bearer admissionconfiguration can be made for different LTE network planning.

Keywurds： TD-LTE; bearer; QoS; admission control

0引言

随着移动互联网的飞速发展以及智慧城市的大规模建设，宽带化成为无线通信技术的总体发展趋势。无线通信系统也向着组网IP化、业务多样化、数据宽带化的方向发展[1-3]。随着LTE网络建设和智能终端的出现，4G业务需求呈现爆炸式增长趋势。为了更好地保障用户体验，需要根据业务特性和用户使用习惯进行差异化调度控制，因此LTE标准引入了QoS技术[4-5]。

QoS技术通过不同特性的承载实现业务差异性控制[6-7]，大量的QoS技术研究集中在资源调度机制方面[9-10]，对于承载准入控制机制研究很少。承载准入算法的性能对于系统实现资源利用率最大化和业务差异性控制最优化是非常重要的一环。承载准入需要根据LTE系统的业务特点和小区资源状态综合考虑。

本文介绍了LTE系统基站承载准入控制的原理和算法，针对LTE实际应用场景和业务需求给出了准入条件的制定方法，可供从事LTE系统网络优化的相关人员参考。

1 LTE系统承载

LTE系统的承载用来汇聚传输多个业务的数据流，分为默认承载和专用承载，共有9种QCI配置。其中，专用承载包括NGBR承载和GBR承載2种。NGBR承载是非保证比特速率承载，在网络拥挤的情况下，业务的需求速率难以保证，有可能被降低。GBR承载是保证比特速率承载，在网络资源紧张的情况下，系统能优先保证业务所需的最小比特速率。

GBR承载的网络参数有QCI，GBR，MBR。GBR是承载需要保证的预期比特速率值，MBR是该承载提供的比特速率上限。

NGBR承载的网络参数有QCI和AMBR.AMBR是共享AMBR的所有承载提供总速率的最大值。

ARP是承载抢占参数，Priority Level是抢占优先级，取值1-15，值越小则优先级越高;Pre-emption Capability指示抢占能力，取值O不能抢占，取值1可以抢占;Pre-emptionVulnerability指示被抢占能力，取值O不能被抢占，取值1可以被抢占。QCI标准属性如表l所示。

2基站承载准入控制设计

LTE基站的承载控制主要由基站的RRM模块完成。终端接入基站包括无线准入控制和承载准入控制两部分。无线准入控制是判断接收一个用户空口准入还是拒绝，承载准入控制是判断一个用户新建立的QoS承载准入还是拒绝。

2.1基站承载准入控制总体设计

承载准入控制主要是对终端承载建立请求的准入或拒绝决策，决定了承载能否建立成功、能否提供服务。承载准入控制包含NGBR承载和GBR承载的处理，总体控制机制如图1所示（Le为小区已占用的容量，Lnc为承载请求需要的容量;C为小区总容量）。

①进行小区负载判断，小区负载处于过载等级则拒绝此次请求，否则执行下一步决策。

②进行小区容量判断，新增加容量与已存在容量之和大于小区容量门限则拒绝此次请求，否则执行下一步。其中，由于默认承载的数据是不保障的，所以小区容量只计算GBR专载的速率。

③进行终端承载建立数量判断，承载数量大于承载最大值则拒绝此次请求，否则执行下一步。

④根据承载类型进行准人判断，未通过则拒绝此次请求，否则接受承载准入请求。

2.2基站承载准入算法

承载准入控制机制需要基站的每一个小区设置4个参数，小区PRB资源分配说明如图2所示，参数含义如下：

①小区PRB容量：由小区带宽决定，20 MB带宽的PRB数量100个。

②NGBR承载预留PRB资源：小区为准入NGBR承载设置的预留PRB数量，只准许NGBR承载准入。

⑧GBR承载预留PRB资源：小区为准入GBR承载设置的预留PRB数量，只准许GBR承载准入。

④NGBR/GBR承载公共PRB资源：NGBR和GBR承载准入时均可以考虑该部分PRB数量。

（1） GBR承载准入算法

根据图3所示的GBR承载准入算法，GBR承载准入的前提是必须满足以下条件：

①小区未过载;

②已准入ERB≤ERB max;

⑧已准入的GBR≤GBR_ ERB max;

④准入新承载后小区总数据速率≤小区设置的数据容量;

⑤准入新承载后的GBR承载PRB占用个数（上行/下行）≤小区配置的GBR占用PRB个数（上行/下行）;

⑥准入新承载后的PRB占用个数（上行/下行）≤小区最大PRB个数（上行/下行）。

满足①～④条件的基础上，如果同时满足条件⑤和⑥，则准入GBR承载;如果条件⑤和⑥任何一个不满足，则执行承载抢占机制，抢占成功则准入该承载请求，抢占失败则拒绝该承载请求。

GBR承载准入的PRB计算方法如下：

PRBam=（ GBRRate/lO6）×PRBSnT/3，

（1）式中，GBRR表示GBR承载的保障比特速率;PRBSnr表示不同信道质量情况下传输1 Mbps时需要的PRB数量，取值0/1/2，当取值O时，则PRB—-1。

（2） NGBR承载准入算法

根据图4所示的NGBR承载准入算法，NGBR承载准入必须满足以下条件：

①小区未过载;

②ERB≤ERB max;

③NGBR≤NGBR_ DRB max;

④准入新承载后小区总数据速率≤小区设置的数据容量：

⑤准入新承载后的NGBR承载PRB占用个数（上行/下行）≤小区配置的NGBR占用PRB个数（上行/下行）;

⑥准入新承载后的PRB占用个数（上行/下行）≤小区最大PRB个数（上行/下行）。

满足①～④条件的基础上，如果请求准入的承载是默认承载，则直接接受准入请求，否则执行条件⑤和⑥判断。如果同时满足条件⑤和⑥，则准入NGBR承载请求;如果条件⑤和⑥任何一个不满足，则执行承载抢占机制，抢占成功则准入该承载请求，抢占失败则拒绝该承载请求。

NGBR承载准入需要的PRB个数计算如下：

PRBnmr-（ NGBRR Il 06）×PRBs 13，

（2）

NGBRRa=max（C1×AA/IBRG），

（3）式中，c1表示配置的速率权值，取值O或者1;AMBR表示终端的所有NGBR承载使用的聚合最大比特速率;c2表示NGRB承载需要的最小的比特速率值，根据具体应用场景设置。

3基站承载准入机制测试验证

3.1测试环境搭建

终端准入测试环境拓扑如图5所示，OMC是LTE的操作维护网管中心，BBU是LTE的基带处理单元，RRU是LTE的射频处理单元，UE是LTE终端设备。采用该环境进行终端GBR承载准入控制、NGRB承载准入控制测试验证，环境的主要配置参数如表2所示。

3.2测试结果

根据表2的配置参数，执行终端的承载准入测试，分别进行了单终端承载数量测试，小区总容量准入承载测试，PRB资源准入承载测试，PRB资源不足承载抢占测试。根据表3和表4测试结果表明承载准入过程和结果与设计算法一致。

根据式（1）～（3）和表2参数值，计算得出准入GBR专载需PRBnmr=3，NGBR专载需PRBmm=1。承载的ARP优先级均设置为1，PRB资源承载准入测试结果如表5所示，测试結果显示与算法一致。

为了验证承载ARP抢占功能，设置QCIl/2/3的ARP优先级为14，QCI4的ARP优先级设置为1，Pre-emptionCapability均取值1，Pre-emption Vulnerability均取值1。PRB资源不足时承载抢占测试结果如表6所示，终端UEI先注册，4条专载均准入成功;然后UE2注册，QCIl/2准入成功，QCI3准入失败，QCI4准入成功时UE1的QCII被释放。测试结果表明UE2的高优先级QCI4抢占了UEI的低优先级QCII的PRB资源，与算法一致。

4结束语

详述了TD-LTE基站承载准入控制原理和算法，搭建实际环境测试承载准入算法中重要的参数并进行了测试结果分析和说明，验证了算法的合理性，为不同场景的LTE网络规划提供了依据。

参考文献

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