无线准入控制(Radio Admission Control,简称RAC)是基站对用户设备(UE)发起的无线承载请求进行审批管理的一种机制。当UE或基站当前状态不满足特定条件时,系统将拒绝建立新的无线承载;只有在各项指标达标的情况下,才允许承载建立。
该机制属于准入控制(AC)的一部分,主要目的是防止网络系统因过载而性能下降,同时保障GBR( Guaranteed Bit Rate)类业务的传输稳定性和可靠性。AC通过评估现有资源是否足以支持新增服务请求,来决定是否接纳该请求。其核心职责在于判断新业务能否被安全接入,在确保已接入用户服务质量的前提下,最大化资源利用效率。
5G网络中的主要准入控制技术概述
在5G系统架构中,存在多种类型的准入控制技术,各自作用于不同层级与领域,共同保障端到端的服务质量。以下是几种关键的准入控制方式及其功能特点:
| 控制类型 |
英文全称与缩写 |
控制领域与层级 |
核心功能与目标 |
| 无线准入控制 (RAC) |
Radio Admission Control |
无线接入网 (RAN) |
负责空口资源管理,依据小区负载、UE能力、剩余功率等无线侧因素,决定是否允许新的用户接入或承载建立,避免无线网络过载。 |
| 资源与准入控制功能 (RACF) |
Resource and Admission Control Function |
核心网 (CN) |
实现跨传输层的集中式策略控制,基于用户档案、SLA及运营商策略,执行端到端资源预留、准入决策和门控,确保特定业务流的QoS。 |
| 网络准入控制 (NAC) |
Network Admission Control |
企业网/园区网 |
在网络边界对接入终端进行身份认证、安全状态检测和权限分配,仅允许合法且符合安全标准的设备访问网络资源。 |
RAC的工作流程与触发时机
可以将RAC视为无线网络的“调度中枢”,它在多个关键阶段发挥作用:
- 准入触发时机:主要包括RRC连接建立(UE由空闲态转入连接态)、PDU会话建立(用于创建数据承载DRB),以及UE切换至新小区时。
- 决策依据维度:RAC采用多维度综合评估模型,主要考虑以下几类因素:
决策参考因素分类
- 负载类:包括基站L1/L2层的处理负荷、物理层PRB资源使用率。
- 容量类:涉及小区或小区组内激活用户的数量、RRC连接用户总数、各类DRB承载的数量限制。
- 能力类:检查UE自身是否具备支持所请求业务的能力,例如是否支持URLLC等低时延业务。
- 功率类:评估基站当前可用的发射功率是否足够支撑新增连接。
无线准入控制的层级结构
为了实现精细化资源管理,RAC在多个逻辑层级上实施控制:
- 小区级别:设定单个小区内的最大RRC连接数和DRB承载数上限。
- 小区组级别:适用于载波聚合等场景,统一管理多个小区组成的组别内的用户与承载总量。
- DU级别:受限于基带单元(DU)的硬件处理能力,防止因计算资源不足导致服务异常。
- DRB级别:针对GBR业务,单独校验上下行保障速率是否可满足。
影响RAC判断的关键条件
当UE发起RRC连接或无线承载建立请求时,这些操作会消耗无线侧资源,因此基站必须根据实时运行状况做出准入决策。以下为RAC判断所需满足的主要条件:
- UE自身的业务支持能力,如是否支持URLLC等特殊业务类型。
- 基站本身所支持的业务种类和功能。
- 基站L1/L2层的负载情况。
- CPU使用率。
- 基站当前剩余的发射功率。
- 小区或小区组中已存在的UE数量:
- 若激活用户数超过预设阈值,则禁止新用户接入。
- 监控处于RRC连接状态的UE总数。
- 各类DRB承载的数量限制:
- 主小区non-GBR DRB数量
- 从小区non-GBR DRB数量
- 主小区GBR DRB数量
- 从小区GBR DRB数量
- Voice over NR对应的GBR DRB数量
- 小区间切换的准入门限设置。
- 载波聚合场景下的接入门限:
- 主小区中已接入的UE数量
- 从小区中已接入的UE数量
- 物理层PRB资源的可用数量。
- 其他未列明但影响资源分配的因素。
其他相关准入控制机制
除无线侧的RAC外,完整的端到端通信保障还需依赖以下几类准入控制技术:
- 传输层准入控制 (CAC):部署于基站与核心网之间的回传链路,主要用于监测接口总带宽占用情况和队列状态,防止有线传输资源被过度占用。
- 平台层准入控制:关注网络设备(如基站、服务器)自身的硬件资源状态,包括CPU和内存利用率,避免因计算资源枯竭引发服务中断。
- 策略与计费控制 (PCC):作为5G核心网的重要组成部分,PCC能够感知业务类型并动态调整QoS策略与计费规则。例如,当检测到视频流启动时,可根据用户套餐自动提升带宽优先级。
面临的挑战与设计权衡
尽管准入控制对于维护网络稳定性至关重要,但在实际部署中仍面临诸多挑战:
- 核心平衡难题:RAC的核心任务是在资源利用率最大化与服务质量稳定性之间寻找最优平衡点。若准入策略过于宽松,易引发网络拥塞,影响全体用户体验;若过于严格,则会造成无线资源闲置浪费。
- 主要技术难点:
- 资源预测不确定性:无线环境具有高度动态性,准确预判可用资源存在天然困难。
- 多业务策略协调复杂:eMBB、URLLC、mMTC等不同业务对QoS的需求差异显著,制定一套能兼顾各类需求的统一准入策略极具挑战性。
在系统功能的协同运作中,准入控制与负载均衡、移动性管理等机制存在密切关联。例如,在执行切换流程时,若要确保过程顺利完成,通常需要目标小区已通过准入控制的评估与验证。
