03 wcdma gerenciamento dos recursos de rádio by Emerson Eduardo Rodrigues

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OWA200004 WCDMA Gerenciamento dos recursos de rรกdio (RRM) ISSUE 1.0

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Capítulo 1 Introdução ao RRM Capítulo 2 Configuração de canais Capítulo 3 controle de potência Capítulo 4 Gerenciamento de Mobilidade Capítulo 5 Controle de Carga Capítulo 6 Controle do modo AMR

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Introdução ao RRM l RRM: Radio Resource Management l RRM é responsável pelo suprimento de cobertura ótima,

oferecendo a máxima capacidade planejada, garantindo a qualidade de serviço (QoS) necessária e assegurando eficiente uso dos recursos de físicos e de transporte. l Potência é o recurso de rádio mais importante. A melhor forma

de se utilizar este recurso é o controle de potência de consumo estrito. [ Aumentar a potência de transmissão para melhorar a QoS de um certo usuário. [ Entretanto, devido a auto-interferência, este aumento deve resultar em maior interferência em outros usuários e conseqüentemente reduzir a QoS.

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Algoritmo RRM no fluxo de chamadas (1) RABASSIGNMENT ASSIGNMENT RAB （QoS) （QoS) CN CN QoSmapping mapping QoS Iu

Configuração dos canais -- configuração Dos canais fundamentais

RNC RNC

Admissioncontrol control Admission

Controle de carga --access control

Controle de carga --balanceamento de carga

Requestof of Request coderesource resource code

Configuração dos canais -Gerenciamento dos recursos de códigos

Configuration Configuration ofaccess accesslayer layer of HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

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Algoritmo RRM no fluxo de chamadas (2)

Controle de carga --balanceamento de carga

Channelsetup setupand and Channel callinitiated initiated call

Controle de potência Loop aberto

Powercontrol control Power

Controle de potência Loop fechado

Changeof of Change servicerate rate service Handover Handover

Configuração de canais --DCCC AMRC

Gerenciamento de mobilidade

Callend end Call Resourcerelease release Resource

Configuração de canais Gerenciamento de recursos de códigos

End HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

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Classificação do RRM l Baseado em diferentes objetivos, RRM é classificado como: l Orientado à conexão RRM, que garante QoS da conexão e

minimiza os recursos de rádio alocados a uma conexão. [ Configuração dos canais, controle de potência, handover [ Uma entidade dedicada é criada para gerenciar a configuração dos recursos de cada conexão. l Orientada a célula RRM, o qual maximiza os usuários em uma

célula e assim aumenta a capacidade garantindo a estabilidade da célula. [ Gerenciamento dos recursos de códigos, controle de carga [ Uma entidade dedicada é criada para cada célula para o gerenciamento de seus recursos.

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Procedimento RRM

l Procedimento fundamental do gerenciamento dos

recursos de radio l Controle de medidas l medidas

[ UE, NodeB, RNC l Relatório de medidas l Decisões l A implementação do controle de recursos

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Capítulo 2 Configuração dos canais 2.1 Configuração fundamental de canal 2.2 Configuração dinâmica de canal

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Configuração fundamental de canal l A configuração fundamental de canal mapeia as facilidades de QoS RAB

requisitadas pelo CN nos parâmetros correspondentes e modo de configuração em cada camada AS l QoS requisitada pelo CN

[ Classes de tráfego − Conversação − Streaming − Interativo − Background [ Demanda de taxa [ Demanda de Qualidade（BLER） [ Atraso (time delay) HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

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Mapeamento de QoS RAB

Radio Bearers

RLC entity

RLC Sublayer

¡£¡£¡£ RB

DTCH

DCCH

Mac-d TrCH

TrCH

Coding& RM&Mux

Coding& RM&Mux CCTrCH

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Logical Channels

MAC Sublayer Transport Channels channels Chansport

Mac-c

TrCH

DPDCH

DTCH

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Physical Layer

Configuração de Parâmetros de RB e RLC l Parâmetros RB

[ Número RB

l Parâmetros RLC

[ Diferentes modos de transferência RLC − Modo transparente(TM - Transparente mode ) − Modo sem reconhecimento (UM - Unacknowledged mode ) − Modo com reconhecimento (AM - Acknowledged mode ) [ Diferentes parâmetros de canais lógicos

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Configuração dos parâmetros MAC l Parâmetros MAC l A relação de mapeamento/multiplexagem entre canais lógicos

e de transporte [ Diferentes tipos e parâmetros dos canais de transporte − Canais dedicados (dedicated channel) − Canais comuns (common channel) [ Diferentes configurações da entidade MAC − MAC-d/MAC-c [ Configuração de prioridades da sub-camada MAC [ Configuração TFCS

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Configuração de parâmetros PHY l Parâmetros PHY

[ Relação de mapeamento dos canais de transporte para os canais físicos [ Esquema de codificação − Código convolucional − Código Turbo − Sem codificação [ Comprimento do interleaving [ Atributos de adequação de taxas [ Fator de espalhamento (SF - Spreading factor) [ Offset de potência [ Outros parâmetros de camada física, tais como modo de diversidade. HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

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Capítulo 2 Configuração dos canais 2.1 Configuração fundamental de canal 2.2 Configuração dinâmica de canal

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Serviços BE (Best Effort) l DCCC: Dynamic Channel Configuration Control

l Objeto do DCCC: serviço melhor esforço (BE)

l Facilidades dos serviços BE

[ A taxa dos recursos do serviço varia grandemente [ Menor demanda quanto a atrasos [ Maior demanda na taxa de erros de bits [ RLC utiliza modo com reconhecimento (AM), assim todos os dados devem ser armazenados na memória RLC.

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Configuração dinâmica de canais DL Transport Channel Traffic Volume

l Objetivo do DCCC

[ Atender as necessidades de bandwidth dos usuários com o maior grau possível [ Otimizar o uso dos recursos da interface aérea

Configuration in L2 Signaling bearer

Threshold RLC MAC-d DCCH

[ Salvar a codificação dos recursos de canais de downlink (código OVSF)

TFC Select

DCH1

Alcançar “bandwidth on demand”

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DTCH

Channel Switching

[ Atender às flutuações necessárias para taxa de dados

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RLC

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DCH2

Decisão do DCCC l Decisão do DCCC

[ Reporte de medidas do volume de tráfego na memória RLC [ Decidir se deve alterar a bandwidth usada por um UE dinamicamente em função dos resultados de medições. [ Considerar se existe limitações na interface ar durante a decisão de reconfiguração. Isto é executado medindo-se a potência de transmissão do UE tanto no downlink quanto uplink. As decisões de uplink & downlink DCCC são as mesmas, mas executadas respectivamente.

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Implementação do DCCC l Implementação do DCCC

[ Reconfiguração dos canais de transporte RB − Cell-FACH-->Cell-DCH − Cell-DCH-->Cell-DCH, incluindo redução/incremento de bandwidth − Cell-DCH-->Cell-FACH l DCCC também restringe a seleção do TF na camada

MAC baseado na requisição de controle de congestionamento

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Efeito do DCCC l Alocação de Bandwidth sob demanda

Capacidade do sistema Configuração tradicional de canais

Taxa da fonte de serviço DCCC

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Capítulo 1 Introdução ao RRM Capítulo 2 Configuração de canais Capítulo 3 Controle de potência Capítulo 4 Gerenciamento de Mobilidade Capítulo 5 Controle de Carga Capítulo 6 Controle do modo AMR

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Efeito perto-longe (near-far) no CDMA

Prx de um usuário A

Prx de um usuário B

P(ω)

Potência recebida pelo NodeB

P(ω)

De-espalhamento

Ptx do usuário B P(ω)

Ptx do usuário A P(ω)

ω O usuário comunica com sucesso

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ω O usuário B é submergido devido à forte interferência do usuário A

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Classificação do controle de potência l Controle de potência

[ Controle de potência de uplink − Controle de potência de loop aberto − Controle de potência de loop fechado ▪ Inner loop power control ▪ Outer loop power control

[Controle de potência de downlink − Controle de potência de loop aberto − Controle de potência de loop fechado ▪ Inner loop power control ▪ Outer loop power control

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Controle de potência de Loop aberto para DPCH Potência

Convergência inner loop power control

tempo

l Precisamente calcula a

potência de transmissão inicial do inner loop necessário para diminuir o tempo de convergência

Potência

l Reduz o impacto na carga

do sistema

tempo HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

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Controle de potência de Loop aberto para PRACH BCH: potência do canal CPICH nível de interferência de UL

RACH

NodeB

UE Controle de potência de loop aberto é utilizado para decidir a potência inicial do preâmbulo PRACH de acordo com a perda na propagação.

A perda no percurso é definida de acordo com a potência de transmissão do CPICH e potência recebida.

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Controle de potência de loop aberto de Uplink Medir a BLER do canal de transporte Dados de tráfego com BLER estável pode ser conseguido

Medir&comparar a BLER dos dados recebidos

meidr&comparar SIR do sinal recebido

Inner loop

Outer loop Set BLERtar

Transmit TPC

Set SIRtar RNC

10-100Hz

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NodeB

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BLER--SIR l O objetivo do algoritmo de PC de loop aberto é manter a

qualidade da conexão a níveis definidos pela qualidade necessária ao serviço bearer (QOS). l De acordo com princípios de comunicações wireless, BLER

pode ser alterada com o ambiente wireless com SIR fixo. Curvas diferentes correspondentes com diferentes ambientes múltiplos percursos.

BLER

SIR

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Controle de potência de downlink Medir e comparar a BLER UE Layer 3 1500Hz

10-100Hz Outer loop Set SIRtar Transmit TPC Inner loop

UE physical layer

Medir e comparar a SIR NodeB Controle de potência de loop aberto e fechado de downlink

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Modos e estados de operação do UE Idle Mode l O UE não tem relação com o UTRAN, e somente com o CN. Para a

transferência de dados, uma conexão de sinalização deve ser estabelecida l UE fica acampado em uma dada célula

[ O UE fica recebendo informações do sistema da PLMN [ UE pode receber mensagens de "paging" dos canais de controle da célula. [ Possibilita que o UE receba serviços de broadcasting na célula.

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Modos e estados de operação do UE Cell-DCH l Modo ativo (active state) l Comunicação através de canais dedicados l UTRAN sabe em qual célula o UE está.

Cell-FACH l Modo ativo (active state) l Pequeno volume de dados a serem transferidos no uplink e no

downlink. Não há a necessidade de alocação de canais de dados dedicados para esta comunicação. l O downlink utiliza FACH e o uplink utiliza RACH. l UE necessita monitorar o FACH para informações relacionadas a

este. l UTRAN sabe em qual célula o UE se encontra.

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Modos e estados de operação do UE

Cell-PCH l Nenhum dado a ser transmitido ou recebido. (conexão RRC

existente) l Monitora PICH, para recepção de “paging” (DRX). l Diminui o consumo de potência do UE. l UTRAN sabe em qual célula o UE se encontra. l UTRAN deve atualizar as informações de célula do UE quando

este se desloca para outra célula

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Modos e estados de operação do UE URA-PCH l Nenhum dado a ser transmitido ou recebido. l Monitora PICH (DRX). l UTRAN somente sabe em qual URA (UTRAN Registration

Area) que o UE está. l UTRAN atualiza as informações do UE somente após o UE ter

deslocado para outra URA. l Esta é uma forma de diminuir a ocupação dos recursos e

transmissão de sinalização

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Classificação do Handover

Hard handover •Intra-frequency hard handover •Inter-frequency hard handover

Soft handover

•Inter-system Softer handover

handover

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Hard handover Dados recebidos/env iados do/pelo UE

BS servidora

BS alvo

UE move-se

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tempo

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Hard handover Dados recebidos/env iados do/pelo UE

BS servidora

“GAP” de comunicação

BS alvo

UE move-se

tempo

l Características do hard handover:

[ HHO causa uma desconexão temporária em serviços de tempo real (RT) e não provoca perdas em serviços que não são de tempo real. [ O UE deve ser equipado com dois receptores ou suportar modo comprimido (compressed mode) para efetuar medidas entre sistemas. HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

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Soft handover Dados recebidos/env iados do/pelo UE

BS servidora

BS alvo

UE move-se

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tempo

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Soft Handover Dados recebidos/env iados do/pelo UE

BS servidora

Nenhum “GAP” de comunicação

BS alvo

UE move-se

tempo

l Características do soft handover

[ Seamless handover: não há desconexão do radio access bearer. [ Para permitir um nível de recepção suficiente para manter a comunicação, os sinais recebidos de múltiplas células devem ser combinados a nível de símbolo quando o UE mover-se em áreas de bordas entre células. [ O ganho de macro diversidade alcançado pela combinação de sinais recebidos no NodeB (softer handover) ou no RNC (soft handover) melhora a qualidade de sinal de uplink , diminuindo a potência de transmissão do UE. HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

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Softer Handover l Para o soft handover, a combinação de múltiplos RL utiliza

maximum ratio combination (RAKE combination) no downlink e selection combination no uplink.

l Quando duas células envolvidas no soft handover

pertencentes a um mesmo NodeB, maximum ratio combination pode ser utilizado no uplink. Neste caso o handover é softer handover.

l Softer handover possui alta prioridade nos esquemas de

handover pois maximum ratio combination possui um maior ganho em relação selection combination.

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Soft Handover l Active set

[ Inclui todas as células participantes em uma conexão SHO de um terminal.

l Monitored Set

[ Este conjunto inclui todas as células que são continuamente monitoradas/medidas pelo UE e que não estejam incluídas no active set.

l Detected Set

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Soft Handover

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Aplicações de Hard Handover no 3G l Intra-frequency hard handover

[ Quando inter-RNC SHO não pode ser executado ou não é permitido.

l Inter-frequency hard handover

[ Necessário em certas células devido ao planejamento de rede [ Balanceamento de carga entre portadoras

l Inter-system handover

[ Evolução gradativa 2G-3G [ Área de cobertura finita na fase inicial do 3G

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Introdução ao modo comprimido (Compressed Mode) l Compressed Mode

[ Células vizinhas intra-frequency podem ser medidas simultaneamente com a transmissão normal do UE utilizando receptor RAKE. [ Medidas de vizinhas Inter-frequency ou inter-system necessita que o UE execute medidas em diferentes portadoras, o que pode ser feito por múltiplos receptores ou no modo comprimido. [ No CM, a transmissão e a recepção normal são interrompidas por um certo período de tempo, permitindo que o UE meça outras portadoras.

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Compressed Mode

Objetivo do modo comprimido: UE realiza medidas e sincronização com uma célula alvo quando handover inter-frequency e inter-system é necessário.

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Classificação do modo Comprimido l Downlink compressed mode

[ Para derivar intervalos para que o UE’s meça e sincronize com outras células, existem três esquemas opcionais: − SF/2 − rate matching/puncturing − higher layer scheduling l Uplink compressed mode

[ Para evitar interferência nas medidas e sincronismo de downlink quando o UE estiver medindo uma determinada célula. [ As capacidades do UE são quem decidem se o modo comprimido é necessário, Apresenta 2 esquemas opcionais − SF/2 − higher layer scheduling.

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Características do modo comprimido (Compressed Mode)

[ Todos os parâmetros do modo comprimido são determinados pelo UTRAN. [ A sua utilização deve reduzir a performance do sistema.

Algoritmos complexos são necessários para decisão de quando entrar e quais parâmetros são necessários no modo comprimido.

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Realocação SRNS(C) CN SRNS

CN DRNS

RNS

SRNS

l Vantagens

[ Reduz fluxo de dados na interface Iur [ Melhora a adaptabilidade do sistema. [ Reduz atrasos l Problemas

[ Grande volume de sinalização é necessário para a iteração HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

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Classificação do controle de carga

l Classificação técnica:

[ Controle de admissão de chamadas (Call Admission Control)

[ Balanceamento de carga entre células (Load balance)

[ Controle de congestionamento (Congestion control)

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Admission Control (AC)

l AC é utilizado na decisão se um novo RAB é admitido ou um

RAB atual pode ser modificado.

l Admission control (AC) é executado no uplink e downlink

separadamente.

l A estratégia é tal que um novo bearer é admitido somente se a

carga total após a admissão permaneça abaixo de um limiar estabelecido pelo RNP.

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Load Balance

l Load balance entre células

[ Load balance entre intra-frequency cells − Cell breathing

[ Load balance entre inter-frequency cells − Inter-frequency load balance

[ Controle de usuários potenciais

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Cell Breathing CRNC

O objetivo é o compartilhamento de carga de certas células “hot” com células limítrofes, aumentando assim o uso da capacidade do sistema

cell breathing HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.

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Potential User Control l Potential user control

[ Evita o desbalanceamento de carga quando UEs entram no estado de dados (DCH state). Faz com que UEs no idle mode ou non-DCH connected mode acamparem células com baixa carga a priori.

[ Para alcançar este objetivo, a mudança dos parâmetros de seleção e re-seleção de célula dinâmicos.

[ Potential user control é executado pelo uso de mensagens do sistema.

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Congestion Control l As medidas que permitem o uso completo da capacidade do controle

de admissão dos recursos do sistema, load balance entre células, packet scheduling não são suficientes para garantir estabilidade absoluta, e conseqüentemente tecnologias de controle de congestionamento devem ser introduzidas. l Objetivo

[ Assegurar que a carga do sistema esteja abaixo de um limiar estável absoluto. l Métodos de controle de congestionamento

[ Reduz temporariamente a QoS dos tráficos com baixa prioridade [ Reduz temporariamente a QoS do tráfego CS em condições extremas

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Codificação AMR l O sistema WCDMA utiliza codificador de voz Adaptive Multi-

Rate (AMR), que é uma linear prediction coding.

Rate Sub-flow 1 Sub-flow 2 Sub-flow 3 Combination rate no. block size block size block size block size （kbps）（bit）（bit）（bit）（bit） 0 0 0 0 0 No data 1 39 0 0 39 SID 2 42 53 0 95 4.75 3 49 54 0 103 5.15 4 55 63 0 118 5.9 5 58 76 0 134 6.7 6 61 87 0 148 7.4 7 75 84 0 159 7.95 8 65 99 40 204 10.2 9 81 103 60 244 12.2

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MOS e CIR

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AMR Speech l Características do AMR speech:

[ Em certos níveis de carga (que correspondem com o CIR do UE), o Mean Opinion Score (MOS) experimentados pelos usuários não aumenta linearmente com a taxa de voz que o UE utiliza. Ou seja, em certos níveis de carga, a mais apropriada taxa AMR de voz é utilizada para se conseguir o mais alto MOS. Isto não se refere à taxa mais alta, mas sim uma taxa intermediária apropriada.

[ Limitações da potência máxima de transmissão do UE’s restringe a cobertura de uplink AMR speech. Para aumentar esta cobertura de uplink do AMR, a taxa de uplink deve ser reduzida sem degradar a qualidade de voz do UE’s.

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Controle do modo AMR (AMR Mode Control) l AMR mode control deve balancear o nível de carga, e:

[ Reduzir a taxa AMR em condições de alto tráfego, e assim reduzir a carga do sistema e melhorar a qualidade de conversação relativa. [ Aumentar a taxa AMR em condições de carga leve, aumentando-se a QoS.

l O controle do modo AMR pode ser executado a cada 20ms!

l Reduzir a taxa do AMR com efetivamente aumentar a

cobertura de uplink.

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Obrigado www.huawei.com

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