LTE動態資源分配

動態資源分配或包調度的目的是為用戶分配控制和用戶面的包數據。動態資源分配功能主要包括無線承載的選擇和調度資源的管理等。包調度主要考慮無線承載相關的QoS要求，如信道質量信息、快取狀態、干擾情況等。動態資源分配還需要考慮由於小區間干擾協調相關的可用資源塊或資源塊集的限制等信息。

基本介紹

• 中文名：動態資源分配和包調度
• 外文名：Dynamic resource allocation of LTE
• 套用學科：通信
• 特點：分配，調度

QOS

QoS（Quality of Service，服務質量）指一個網路能夠利用各種基礎技術，為指定的網路通信提供更好的服務能力, 是網路的一種安全機制， 是用來解決網路延遲和阻塞等問題的一種技術。在正常情況下，如果網路只用於特定的無時間限制的套用系統，並不需要QoS，比如Web套用，或E-mail設定等。但是對關鍵套用和多媒體套用就十分必要。當網路過載或擁塞時，QoS 能確保重要業務量不受延遲或丟棄，同時保證網路的高效運行。在RFC3644上有對QoS的說明。

參數詳細介紹

承載級QoS參數包括QCI、ARP、GBR和AMBR等。每個EPS承載（GBR和Non-GBR承載）都與以下承載級QoS參數相關。

– QoS分類標識（QCI）：QCI參數可同時套用於GBR和Non-GBR承載，用於指定訪問節點內定義的控制承載等級的分組包轉發方式，如調度權重、接入門限、佇列管理門限、鏈路層協定配置等。QCI參數可以由運營商預先配置。使用QCI參數可以有效減小QoS參數傳輸時的數據量，也便於不同廠商間產品的互連互通。表1所示是3GPP標準中定義的標準QCI屬性，其中包括不同的QCI對應的資源類型、優先權以及時延和誤碼率要求，同時還有不同QCI值下建議的業務類型。

表1 QCI參數表

QCI	資源類型	優先權	包延遲預算	分組丟失率	業務示例
1	GBR	2	100ms	10	語音電話
2		4	150ms	10	視頻電話
3		3	50ms	10	實時遊戲
4		5	300ms	10	非互動視頻（緩衝流媒體）
5	Non-GBR	1	100ms	10	IMS信令
6		6	300ms	10	視頻（緩衝流媒體）; 基於TCP的業務
7		7	100ms	10	語音; 視頻（實時流媒體）; 互動類遊戲
8		8	300ms	10	視頻（緩衝流媒體）; 基於TCP的業務
9		9

– 分配和保持優先權（ARP）：ARP參數可同時套用於GBR和Non-GBR承載，其主要目的是用於決定一個承載建立或承載修改的請求是否能夠被接受，也可以用於決定一個承載建立或承載修改的請求因為系統資源受限而被拒絕。另外，eNode B還可以使用ARP參數來決定當系統處於資源受限時哪個承載可以被釋放。一個承載的ARP參數僅在承載建立成功之前起作用，當承載建立成功後對承載特性的修改僅限於QCI、GBR、MBR以及AMBR等參數。

每個GBR承載同時還與以下承載級QoS參數相關。

– 保證比特速率（Guaranteed Bit Rate，GBR）：一個GBR承載能夠保證提供的比特速率。

– 最大比特速率（Maximum Bit Rate，MBR）：一個GBR承載能夠提供的最大比特速率，可用於限制業務的數據傳輸速率。MBR參數一般大於或等於GBR參數取值。

為了提高系統頻寬的利用率，EPS系統引入了匯聚的概念。對於每個APN接入，每個終端與下面的承載級QoS參數相關。

– 每APN最大匯聚比特速率（per APN Aggregation Maximum Bit Rate）：該參數存儲在HSS中，每個APN可以有不同的設定，主要用於限制一個APN下所有Non-GBR承載以及所有PDN連線所能提供的最大數據業務速率，超過這個參數規定的速率時，系統可以通過一定速率控制功能進行限制。

對於每個處於EMM-REGISTERED狀態的終端與下面的承載級QoS參數相關。

– 每終端最大匯聚比特速率（Per UE Aggregation Maximum Bit Rate）：該參數存儲在HSS中，用於限制每個終端所有Non-GBR承載所能提供的最大數據業務速率，超過這個參數規定的速率同樣可以通過速率控制功能進行限制。

QoS參數會影響基站調度器對不同等級用戶、不同等級業務的調度算法和策略。實際實現時，基站會結合上述的QoS參數以及其他核心網參數，在無線側生成一張混合的SPI（Scheduling Priority Index，調度優先權索引）表，用於指導無線側的資源分配。此外，運營商也可以通過擴展的自定義QCI參數實現更多的業務屬性和優先權定義。

LTE中QOS概述

LTE系統具有更高的傳輸速率、更靈活的頻寬配置，全IP化、扁平化的網路架構，可以提供多樣化的多媒體業務，因此需要端到端的QoS控制機制來保證不同業務的服務質量。同UMTS系統相比，LTE系統的QoS機制繼承了UMTS系統分層次、分區域的QoS體系構架和思想。同時考慮到LTE系統自身的特點，如扁平化網路架構、用戶永遠線上等，對LTE系統中的QoS機制進行了一定的簡化和部分內容的增強。

EPS系統中QoS控制的基本顆粒度是EPS承載，相同的EPS承載上的數據流享受相同的QoS保障，如調度策略、佇列管理策略、速率調整策略、RLC配置等。根據QoS參數不同，EPS承載可以分為GBR承載和Non-GBR承載兩類。GBR承載是指專用的網路資源在承載建立/修改的時候被永久分配，即使在網路資源緊張時也可以使用保證速率。而Non-GBR承載正相反，是沒有保證速率的承載，在網路資源緊張時業務速率可以被降速。

當終端連線到一個PDN時即建立了一個EPS承載，並且在PDN連線的整個期間，該EPS承載都將被保留，也就是為終端提供了到PDN的持續IP連線，這個承載就是LTE系統中引入的默認承載。通過默認承載實現了用戶的“永遠線上”功能，減小了業務建立的時延，有效改善了用戶的使用感受。通常情況下默認承載是Non-GBR類型承載，這樣不會長時間占用固定資源。默認承載的初始承載級QoS參數由網路側分配，基於用戶的簽約數據。終端在同一PDN上建立的其他EPS承載稱為專用承載，專用承載可以是GBR承載，也可以是Non-GBR承載。決定建立或修改一個專用承載的功能僅能由EPC執行，並且該承載級QoS參數由EPC分配。當終端同時和多個PDN連線時，終端可以同時有多個默認承載和IP位址。

LTE

LTE概念

LTE（Long Term Evolution，長期演進)，又稱E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2 UMB合稱E3G（Evolved 3G）

LTE是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作夥伴計畫）組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統）技術標準的長期演進，於2004年12月在3GPP多倫多TSG RAN#26會議上正式立項並啟動。LTE系統引入了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）和MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多輸入多輸出）等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率（20M頻寬2X2MIMO在64QAM情況下，理論下行最大傳輸速率為201Mbps，除去信令開銷後大概為140Mbps，但根據實際組網以及終端能力限制，一般認為下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps），並支持多種頻寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段，因而頻譜分配更加靈活，系統容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統網路架構更加扁平化簡單化，減少了網路節點和系統複雜度，從而減小了系統時延，也降低了網路部署和維護成本。LTE系統支持與其他3GPP系統互操作。LTE系統有兩種制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統，二者技術的主要區別在於空中接口的物理層上（像幀結構、時分設計、同步等）。FDD-LTE系統空口上下行傳輸採用一對對稱的頻段接收和傳送數據，而TDD-LTE系統上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸，相對於FDD雙工方式，TDD有著較高的頻譜利用率。

圖1 3GPP非漫遊架構—S-GW與P-GW分設

LTE系統結構

LTE採用由eNB構成的單層結構，這種結構有利於簡化網路和減小延遲，實現低時延、低複雜度和低成本的要求。與3G接入網相比，LTE減少了RNC節點。名義上LTE是對3G的演進，但事實上它對3GPP的整個體系架構作了革命性的改變，逐步趨近於典型的IP寬頻網路結構。

LTE的架構也叫E-UTRAN架構。E-UTRAN主要由eNB構成。同UTRAN網路相比，eNB不僅具有Node B的功能，還能完成RNC的大部分功能，包括物理層、MAC層、RRC、調度、接入控制、承載控制、接入移動性管理和Inter-cell RRM 等。eNodeB和eNodeB之間採用X2接口方式直接互連，eNB通過S1接口連線到EPC。具體地講，eNB通過S1-MME連線到MME，通過S1-U連線到S-GW。S1接口支持MME/S-GW和eNB之間的多對多連線，即一個eNB可以和多個MME/S-GW連線，多個eNB也可以同時連線到同一個MME/S-GW。

圖2 LTE整體結構