Administração de Redes LTE_Acessibilidade

Administração de redes LTE

Rev. 4

Rio de Janeiro, 17 Janeiro 2015.

Escrito por: Leonardo de Carvalho Camilo

1

Versão apenas com indicadores de Acessibilidade

1) Evolução das Redes e Arquitetura

• Evolução das Redes

• Arquitetura de Rede

2) Categorias Funcionais dos Indicadores

• Indicadores de Acessibilidade

• Indicadores de Utilização

• Indicadores de Integridade

• Indicadores de Retenção

• Indicadores de Mobilidade

• Indicadores de Disponibilidade

Sumário

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Categorias Funcionais dos Indicadores

3

1) Procedimentos de Acessibilidade

2) Canais Físicos, de Transporte e Lógicos

3) Parâmetros de Qos

4) Fórmulas

Indicadores de Acessibilidade

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Indicadores de Acessibilidade - Procedimentos de Acessibilidade

Elementos envolvidos nos Procedimentos de Conexão na Rede LTE

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Ref.: 3GPP TS 36.300


Comparativo com a Rede UMTS

RL (Radio Link) e RB (Radio Bearer) – Devido a eNB no LTE desempenhar também as funções

do RNC, o RL e RB do UMTS passam a corresponder ao Radio Bearer no LTE.

RAB – Por se tratar de um procedimento que necessita de registro, seu equivalente no LTE é o

EPS Bearer. No LTE ainda temos o E-RAB adicional que pode ou não ser estabelecido no mesmo

momento do E-RAB inicial. 6

Ref.: RNO/RNP (Radio Network Optimization e Radio Network Planning) WCDMA – Huawei


Principais Procedimentos de Acessibilidade no LTE

ERRC – Conexão entre o UE e o eNB (Via interface Uu). Tem início na mensagem “RRC Connection

Request”. Seu sucesso ocorre com a mensagem “RRC Connection Setup Complete”. No 3G este

procedimento se chama RRC e corresponde à conexão entre o UE e o RNC.

S1 Signalling Setup – Conexão entre o eNB e o MME (Via interface S1-MME). Tem início na mensagem

“INITIAL UE MESSAGE”. Seu sucesso ocorre quando o eNB recebe a primeira “S1 Interface Message”

que o MME envia (MMEeNB) após o “INITIAL UE MESSAGE” (eNBMME). No 3G este procedimento

se chama “Iu Signalling Setup”, que significa uma conexão entre o RNC e o Core (CS ou PS) via

interface Iu.

E-RAB – Existem dois procedimentos de E-RAB, Inicial e Adicional. O primeiro corresponde ao

procedimento de attach (registro), envolvendo os elementos eNB, MME, PDN-GW, PCRF e HSS e

estabelecendo um default EPS Bearer. O default EPS bearer é um Non-GBR bearer e é “always-on”, ou

seja, a conexão é liberada (release) apenas quando o UE se desconecta (detach) do PDN. Tem como

triggers as mensagens “Initial UE Context Setup Request” (tentativa) e “Initial UE Context Setup

Response” (sucesso). O E-RAB Adicional corresponde a uma conexão adicional entre o UE e o SGW,

não passa pelo HSS porque o processo de registro já ocorreu durante o E-RAB Inicial. O E-RAB

adicional pode ser GBR ou Non-GBR bearer e tem como triggers as mensagens, “ERAB Setup Request”

(tentativa) e “ERAB Setup Response” (sucesso).

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Indicadores de Acessibilidade - Canais Físicos, de Transporte e Lógicos

Canais Físicos, de Transporte e Lógicos no LTE

A camada física trafega (através dos canais físicos) os canais de transporte fornecidos pela camada

MAC. Para a camada RLC a MAC disponibiliza os canais lógicos, que caracterizam o tipo de dados a

serem transmitidos. Acima da camada RLC existe a camada PDCP, no LTE utilizada tanto para control

plane quanto para user plane, em contraste com o WCDMA onde é utilizada apenas para user plane. O

layer 2 fornece os Radio Bearers para a camada superior. 8

Ref.: LTE RAN and EPC System Description - Nokia


Canais Físicos do Downlink no LTE

Physical Broadcast Channel (PBCH) - O PBCH transporta as informações do Master Information Block (MIB),

que é transmitido em um intervalo de 40ms. O FEC (Forward Error Correction) proteje o MIB de tal maneira que

quatro blocos de tamanhos iguais são criados. É possivel decodificar cada bloco individualmente e recuperar

todas as informações no MIB. Cada bloco é transmitido nos recursos PBCH em cada frame de rádio, portanto,

o MIB é decodificável a cada 10ms.

Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH) - Informa ao UE o número de símbolos utilizados para

os PDCCHs e é transmitido no primeiro símbolo OFDM de cada subframe.

Physical Downlink Control Channel (PDCCH) - Informa ao UE sobre a alocação de recursos e informações

de Hybrid-ARQ. Também contém subsídios para o uplink scheduling.

Physical downlink shared channel (PDSCH) - Transporta o Downlink Shared Channel (DL-SCH) e o canal de

Paging (PCH).

Physical Hybrid ARQ Iindicator Channel (PHICH) - O PHICH transporta as informações de HARQ feedback

no DL para os UEs. Em outras palavras, é o ACK ou NACK referente à transmissão anterior no UL.

Synchronization channels (Primary SCH e Secondary SCH)

• P-SCH - Transporta o código primário com valor 0...2. Isso indica o cell-id dentro de um grupo de cell-ids. A

sequência transmitida no primary syncronization channel para um dos cell-ids é gerada a partir de uma

sequência do domínio de frequência Zadoff-Chu, que resulta em 3 indicadores base, um para cada 3 cell-

ids;

• S-SCH - Transporta o código secundário com valor de 0...167. Isso indica o grupo de cell-id, um de 168 possíveis.

9


Canais Físicos do Uplink no LTE

Physical Uplink Control Channel (PUCCH) - Transporta o ACK/NACK em resposta a transmissão do

downlink bem como os CQI reports e requisições de scheduling (SR) para transmissões no uplink.

Physical Uplink Shared Channel (PUSCH) - O PUSCH é um canal físico que cursa o canal de transporte UL-

SCH. A transmissão de dados no UL é semelhante ao downlink (DL-SCH), também sendo feita através de um

canal compartilhado.

Physical Random Access Channel (PRACH) - No WCDMA o RACH é usado principalmente para acesso

inicial a rede e transmissão de short messages. No LTE o RACH também é utilizado para acesso inicial a rede,

mas o RACH no LTE não pode cursar quaisquer dados do usuário, que são exclusivamente enviados via

Physical Uplink Shared Channel (PUSCH). O RACH no LTE é usado para conseguir o time synchronization no

UL para o UE, que ainda não conseguiu ou perdeu o sincronismo no uplink.

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Canais Físicos, de Transporte e Lógicos na rede UMTS

No LTE os canais dedicados de downlink e uplink na camada física são o “PDSCH” e o “PUSCH”,

em substituição aos canais “DPDCH” e “HS-PDSCH” (DL) e “DPDCH” e “EPDCH” (UL).

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Indicadores de Acessibilidade – Parâmetros de Qos

Parâmetros de Qos

O perfil de Qos do EPS bearer inclui os parâmetros QCI, ARP, GBR e MBR. Os EPS Bearer Non-GBR

estão associados aos parâmetros QCI e ARP, enquanto que os EPS Bearer GBR estão associados

adicionalmente aos parâmetros GBR e MBR.

Os nós da rede usam o QCI como referência, para identificar os parâmetros que controlam a forma na

qual os pacotes daquele fluxo de dados serão transmitidos. Como por exemplo, pesos de scheduling e

thresholds de gerenciamento de queue.

Alguns valores de QCI foram padronizados e estão associados com parâmetros de qualidade de serviço.

Os parâmetros de Qos não são obrigatórios. Em vez disso, eles são diretrizes que as operadoras de rede

podem usar para trabalhar os parâmetros específicos do nó como indicado na tabela abaixo:

12 Ref.: De acordo com o 3GPP TS 23.203


• QCI: Qos Class Identifier padrão. Outros valores podem ser definidos pelo operador da rede;

• Bearer: Definição de onde o bearer tem ou não uma taxa de bits garantida;

• Priority: Afeta o scheduling nos nós da rede. 1 é a maior prioridade;

• Delay: Limite máximo (com 98% de confiabilidade) para o delay que um pacote pode experimentar

entre o UE e o P-GW;

• Packet Error Loss Rate (PELR): Limite máximo para a proporção de pacotes que são perdidos.

No LTE os serviços podem ser definidos por QCI. Em uma analogia ao UMTS, os serviços são definidos

em classes (Conversational, Interactive, Background e Streaming).

Para analisarmos separadamente os serviços, os indicadores devem ser abertos por QCI. Obviamente

aplicável apenas quando temos mais de um QCI definido na rede.

Observação: Nas interfaces rádio e S1, cada PDU (ex.: RLC PDU ou GTP-U) está indiretamente associado a um

QCI através da identificação da portadora (bearer) transportada no cabeçalho do PDU. O mesmo se aplica as

interfaces S5 e S8 quando baseados em GTP.

Parâmetros de Qos

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Parâmetros de Qos

O ARP deverá conter informações sobre o nível de prioridade (Priority, que é escalar), o Pre-emption

Capability Indicator (PCI, que é um flag “True / False”) e o Pre-emption Vulnerability Indicator (PVI, que é um

flag “True / False”). O objetivo principal do ARP é decidir se uma requisição de estabelecimento /

modificação de um bearer pode ser aceita ou deve ser rejeitada devido a limitação de recursos. A

informação de nível de prioridade no ARP é usado nesta decisão para assegurar que a requisição do bearer

com maior prioridade seja o prioritário.

O PCI define quando um bearer de menor prioridade deve ser desconectado para permitir que bearers de

maior prioridade sejam estabelecidos quando os recursos disponíveis estão escassos, por exemplo quando

a utilização de recursos encontra-se acima do limite de admissão. Sem o PCI novos acessos ou bearers

seriam rejeitados quando o limite de admissão fosse excedido e nenhuma priorização fosse possível. Um

bearer que é "capaz" pode fazer pré-empção de qualquer bearer que é "vulnerável" desde que tenha maior

prioridade.

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Indicadores de Acessibilidade - Fórmulas

Fórmulas de Acessibilidade – Acessibilidade ERRC

Acessibilidade ERRC Máximo nível de drill na hierarquia de NEs: Célula MO Class Ericsson: EUtranCellFDD Granularidade de medição: hora Unidade: % Este indicador apresenta a taxa de sucesso (%) na conexão RRC, utilizada para acessar serviços

(GBR e Non-GBR) na rede.

Trigger: Envio da mensagem de “RRC Connection Request” e recebimento da mensagem “RRC

Connection Setup Complete”.

Fórmula:

ACC_ERRC = 100* (pmRrcConnEstabSucc / (pmRrcConnEstabAtt – pmRrcConnEstabAttReatt))

Um ponto importante é a análise das falhas de acessibilidade ERRC devido a licença de número máximo de usuários

conectados. Essas falhas podem ser monitoradas através do contador descrito abaixo:

pmRrcConnEstabFailLic

The total number of failed RRC Connection Establishments due to lack of connected users license.

15

Indicadores de Acessibilidade – Fórmulas

Fórmulas de Acessibilidade – Acessibilidade ERRC

Fluxo de mensagens do procedimento de setup ERRC no LTE.

Os contadores de tentativa incrementam no ponto 1 e os contadores de sucesso incrementam no

ponto 3.

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Ref.: 3900 Series LTE eNodeB Product Documentation – HED (Huawei)


Fórmulas de Acessibilidade – Acessibilidade RRC (UMTS)

Fluxo de mensagens do procedimento de setup RRC no UMTS.

No LTE não temos o RNC, ou seja, no procedimento de RRC setup ocorre entre o UE e o eNB.

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Fórmulas de Acessibilidade – S1 Signalling Setup

S1 Signalling Setup Máximo nível de drill na hierarquia de NEs: Célula MO Class Ericsson: EUtranCellFDD Granularidade de medição: hora Unidade: % Taxa de sucesso de Setup na interface S1.

Trigger: O procedimento de sinalização S1 tem como tentativa a mensagem “Initial UE Message”

(eNBMME), quando esta mensagem esta associada a um procedimento de Initial E-RAB, o MME irá

responder com a mensagem “Initial Context Setup Request”. Nos casos de SMS, o MME irá responder

com a mensagem “Downlink NAS Transport”.

Fórmula: S1_SUCC = 100* (pmS1SigConnEstabSucc / pmRrcConnEstabSucc)

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Fórmulas de Acessibilidade – S1 Signalling Setup

Fluxo de mensagens do procedimento de S1 Signalling Setup

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Ref.: 3900 Series LTE eNodeB Product Documentation – HED (Huawei)


Fórmulas de Acessibilidade – IU PS Signalling Setup

Procedimento de sinalização na interface Iu PS (3G).

No 3G temos o Core CS e PS, ou seja, temos o Iu-Cs Signalling Setup e o Iu-PS signalling

Setup. No LTE onde todas as chamadas são PS, temos apenas o S1 Signalling Setup.

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Fórmulas de Acessibilidade – E-RAB Inicial

Acessibilidade E-RAB Inicial Máximo nível de drill na hierarquia de NEs: Célula MO Class Ericsson: EUtranCellFDD Granularidade de medição: hora Unidade: % Taxa de sucesso no procedimento de attach (registro), envolvendo os elementos PDN GW, PCRF e

HSS e estabelecendo um default EPS Bearer.

Trigger: Envio da mensagem “Initial UE Context Setup Request” (tentativa) e “Initial UE Context Setup

Response” (sucesso).

Fórmula: ACC_ERAB_INI = 100* (pmErabEstabSuccInit / pmErabEstabAttInit)

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Fórmulas de Acessibilidade – E-RAB Inicial

Fluxo de mensagens do procedimento

E-RAB Inicial (Procedimento de attach -

3GPP TS 23.401)

22 Ref.: 3GPP TS 23.401


Fórmulas de Acessibilidade – RAB Setup UMTS

Fluxo de mensagens do procedimento RAB Setup no UMTS

No LTE o procedimento de E-RAB inicial é o que mais se assemelha ao RAB Setup do 3G, pois em

ambos os casos o UE precisa se registrar na rede (CN). 23



Fórmulas de Acessibilidade – Acessibilidade Total

Acessibilidade Máximo nível de drill na hierarquia de NEs: Célula MO Class Ericsson: EUtranCellFDD Granularidade de medição: hora Unidade: % Este indicador apresenta a taxa de sucesso (%) no procedimento de setup do default EPS Bearer,

considerando os processos de estabelecimento da conexão RRC, sinalização na Interface S1 e

estabelecimento do Initial E-RAB.

Trigger: RRC: Envio da mensagem de “RRC CONNECTION REQUEST” e recebimento da mensagem

“RRC CONNECTION SETUP COMPLETE”; S1: O procedimento de sinalização S1 tem como tentativa

a mensagem “Initial UE Message” (eNBMME), quando esta mensagem esta associada a um

procedimento de Initial E-RAB, o MME irá responder com a mensagem “Initial Context Setup Request”.

Nos casos de SMS, o MME irá responder com a mensagem “Downlink NAS Transport”; EPS Bearer:

Envio da mensagem de “Initial UE Context Setup Request” (tentativa) e “Initial UE Context Setup

Response” (sucesso).

A fórmula de acessibilidade é derivada dos indicadores ACC_ERRC, S1_SUCC e ACC_ERAB_INI.

Fórmula:

ACESSIBILIDADE = ACC_ERRC * S1_SUCC * ACC_ERAB_INI

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Fórmulas de Acessibilidade – E-RAB Adicional

Acessibilidade E-RAB Adicional Máximo nível de drill na hierarquia de NEs: Célula MO Class Ericsson: EUtranCellFDD Granularidade de medição: hora Unidade: % Taxa de sucesso no estabelecimento de um E-RAB adicional. O E-RAB Adicional corresponde a uma

conexão adicional entre o UE e o SGW, não passa pelo HSS porque o processo de registro já ocorreu

durante o E-RAB Inicial. O E-RAB adicional pode ser GBR ou Non-GBR bearer.

Trigger: “ERAB Setup Request” (tentativa) e “ERAB Setup Response” (sucesso). Fórmula:

ACC_ERAB_ADD = 100* (pmErabEstabSuccAdded / pmErabEstabAttAdded)

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Fórmulas de Acessibilidade – E-RAB Adicional

Fluxo de mensagens do procedimento E-RAB Adicional

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Ref.: 3GPP TS 23.401


Fórmulas de Acessibilidade E–RAB (Inicial + Adicional)

Acessibilidade E-RAB (Inicial + Adional) Máximo nível de drill na hierarquia de NEs: Célula MO Class Ericsson: EUtranCellFDD Granularidade de medição: hora Unidade: % Taxa de sucesso no estabelecimento de uma conexão E-RAB Inicial + Adicional.

Trigger: “Initial UE Context Setup Request” (tentativa) e “Initial UE Context Setup Response” (sucesso)

ou “ERAB Setup Request” (tentativa) e “ERAB Setup Response” (sucesso).

Fórmula:

ACC_ERAB = 100* ((pmErabEstabSuccInit + pmErabEstabSuccAdded) / (pmErabEstabAttInit +

pmErabEstabAttAdded))

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Abreviações

28

Abreviações

3GPP 3rd Generation Partnership Project

ARP Allocation and Retention Priority

BLER Block Error Rate

CE Channel Element

CN Core Network

CP Cyclic Prefix

CPU Central Processing Unit

CS Circuit Switch

DCH Dedicated Channel

DL Downlink

E-DCH Enhanced uplink Dedicated CHannel

eNB E-UTRAN NodeB

EPS Evolved Packet System

E-RAB E-UTRAN Radio Access Bearer

E-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network

FACH Forward Access CHannel

FFT Fast Fourrier Transformation

GBR Guaranteed Bit Rate

GTP-U GPRS Tunneling Protocol - user data tunneling

GUTI Globally Unique Temporary UE Identity

HHO Hard Handover

HO Handover

HSDPA High Speed Downlink Packet Access

HS-DSCH High Speed Downlink Shared Channel

HS-SCCH High Speed Shared Control Channel

HSUPA High-Speed Uplink Packet Access

IE Information Element

INC Incoming

KPI Key Performance Indicator

LA Location Area

LTE Long Term Evolution

MAC Media Access Control

MME Mobility Management Entity

MR Measurement Report

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Abreviações

Non-GBR Non-Guaranteed Bit Rate

NRT Non Real Time

OUT Outgoing

PCRF Policy Control and Charging Rules Function

PDCP Packet Data Convergence Protocol

PDN Packet Data Network

PDU Protocol Data Unit

PELR Packet Error Loss Rate

PGW Packet Data Network Gateway

PS Packet Switch

P-TMSI PS Temporary Mobile Subscriber Identity

QoS Quality of Service

RAB Radio Access Bearer

RAT Radio Access Technology

RB Radio Berarer

RL Radio Link

RLC Radio Link Control

RNC Radio Network Controller

RRC Radio Resourse Control

RT Real Time

SCCP Signalling Connection Control Part

SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access

SDU Service Data Unit

SGW Serving Gateway

TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity

TN Transport Network

T-PDU Transport Protocol Data Unit

UDP User Datagram Protocol

UE User Equipment

UL Uplink

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

URA UTRAN Registration Area

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network

VLAN Virtual Local Area Network

30

Referências

31

Abreviações

[1] Alex – LTE FDD L12B

[2] 3GPP TS 36.413

[3] 3GPP TS 23.401

[4] 3GPP TS 32450

[5] 3GPP TS 32.425

[6] 3GPP TS 25.413

[7] 3GPP TS 36.413

[8] 3GPP TS 25.214

[9] 3GPP TS 23.272

[10] 3GPP TS 24.301

[11] 3GPP TS 25.331

[12] 3GPP TS 29.060

[13] 3GPP TS 36.331

[14] UMTS Networks Architecture, Mobility and Services – John Wiley & SONS, LTD

[15] Nokia LTE RAN and EPC System Description

[16] Hed Lite - 3900 Series LTE eNodeB Product Documentation

[17] LTE for UMTS OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access - Harri Holma Antti Toskala

[18] LTE L12 Radio Network Functionality – Ericsson

[19] Oi LTE Workshop – Ericsson

[20] UMTS Signalling Flow Diagrams - Core Network Development Technology Group

32

Obrigado!!!

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