La planification des transmissions de données est une partie très importante des réseaux mobiles, les performances du débit de données d'un réseau dépendant des algorithmes de planification. Ceux-ci sont propriétaires, non spécifiés dans aucune norme, mais un planificateur « intelligent » est essentiel pour tout produit réseau réussi.

Le planificateur de données existe dans la station de base (gNB), au niveau de la couche MAC. Il coordonne les transmissions de données sur les liaisons montantes et descendantes pour tous les UE dans sa plage de cellules. Il est comme un chef d'orchestre en charge d'un orchestre d'UE - décidant quel UE joue, quand et pendant combien de temps. Le planificateur alloue les ressources de la couche physique séparément pour la liaison descendante et pour la liaison montante.

Afin d'exécuter un algorithme de planification efficace, le gNB doit collecter des données de mesure à partir des UE. Il doit connaître l'état de la mémoire tampon de données pour chaque UE, ainsi que les exigences de qualité de service. Par exemple, il peut y avoir des données sensibles au délai qui auront une priorité plus élevée que certaines données de téléchargement en masse.

Les conditions radio sont également un facteur important. Un UE peut avoir beaucoup de données dans sa mémoire tampon de transmission, mais être soumis à des conditions radio faibles, de sorte que peu de données passeront quelle que soit la quantité de ressources radio allouées à l'UE. Le planificateur de données décide du type de schéma de modulation utilisé pour les données à transmettre. De bonnes conditions radio permettent une modulation d'ordre élevé, ce qui signifie plus de données par bloc de ressources.
· Le planificateur de données fonctionne en prenant en compte l'état de la mémoire tampon de l'UE et les exigences de qualité de service (QoS) de chaque UE et des porteurs radio associés, le planificateur attribue des ressources entre les UE.
· Les planificateurs peuvent attribuer des ressources en tenant compte des conditions radio au niveau de l'UE identifiées par des mesures effectuées au niveau du gNB et signalées par l'UE.
· L'attribution de ressources se compose de ressources radio (blocs de ressources).
· Les UE sont informées des ressources allouées via un canal de planification (attribution de ressources).
· Les rapports d'état de la mémoire tampon de liaison montante (mesurant les données mises en mémoire tampon dans les files d'attente de canaux logiques dans l'UE) sont utilisés pour fournir une prise en charge de la planification des paquets prenant en compte la qualité de service (QoS).
· Les rapports de marge de puissance (mesurant la différence entre la puissance de transmission maximale nominale de l'UE et la puissance estimée pour la transmission en liaison montante) sont utilisés pour prendre en charge la planification des paquets prenant en compte la puissance.

Mesures
Des rapports de mesure sont nécessaires pour permettre au planificateur de fonctionner à la fois en liaison montante et en liaison descendante. Ceux-ci incluent l'état du tampon de transmission et les mesures de l'environnement radio d'un UE. En cas de liaison descendante, le gNB connaîtra l'état du tampon pour chaque UE car ces tampons sont situés dans le gNB. De plus, le gNB connaîtra les conditions radio de liaison montante car il peut mesurer la liaison montante elle-même. Pour les conditions radio de liaison descendante, l'UE doit effectuer les mesures et les signaler au gNB.

Les rapports d'état du tampon de liaison montante (BSR) sont nécessaires pour prendre en charge la planification des paquets prenant en compte la qualité de service. Les rapports d'état du tampon de liaison montante sont transmis à l'aide de la signalisation MAC. Lorsqu'un BSR est déclenché (par exemple lorsque de nouvelles données arrivent dans les tampons de transmission de l'UE), une demande de planification (SR) peut être transmise par l'UE (par exemple lorsqu'aucune autre ressource n'est disponible pour transmettre le BSR).

Les rapports de marge de puissance (PHR) sont nécessaires pour prendre en charge la planification des paquets en fonction de la puissance. Ils sont utilisés par l'UE pour signaler la puissance TX utilisée dans les transmissions en liaison montante. L'UE peut modifier sa puissance d'émission en fonction des conditions radio, mais il existe évidemment une limite supérieure à la puissance d'émission. De plus, il existe des limites définies pour l'exposition RF du corps humain.

Les rapports de marge de puissance sont également transmis à l'aide de la signalisation MAC.

Planification de liaison descendante
Dans la liaison descendante, le gNB peut allouer dynamiquement des ressources aux UE via le C-RNTI sur les PDCCH. Un UE surveille toujours le ou les PDCCH afin de trouver des affectations possibles lorsque sa réception en liaison descendante est activée.

Le gNB peut arrêter une transmission PDSCH en cours vers un UE si dans les tampons gNB il existe des données critiques en termes de latence vers un autre UE, et à la place planifier immédiatement la transmission de ces données critiques en termes de latence.

L'affectation de ressources en liaison descendante peut également être périodique ; l'affectation en liaison descendante peut être réutilisée selon la périodicité définie par RRC, jusqu'à ce qu'elle soit désactivée. Cependant, la réception en liaison descendante allouée dynamiquement remplace l'affectation périodique en liaison descendante dans la même cellule de desserte, si elles se chevauchent dans le temps. Sinon, une réception en liaison descendante selon l'affectation en liaison descendante configurée est supposée.

Planification de liaison montante
Dans la liaison montante, les principes de planification des données sont les mêmes que dans la liaison descendante. La différence est que, tandis que dans la liaison descendante, le planificateur dispose de la plupart des informations facilement disponibles, telles que les occupations de tampon de données, dans la liaison montante, il doit s'appuyer sur les rapports envoyés par les UE.

Dans la liaison montante, le gNB peut allouer dynamiquement des ressources aux UE via le C-RNTI sur les PDCCH. Un UE surveille toujours les PDCCH afin de trouver des subventions possibles pour la transmission en liaison montante lorsque sa réception en liaison descendante est activée. Il s'agit du même processus que dans la liaison descendante.

En cas de transmissions critiques en termes de latence, le gNB peut annuler une transmission « ordinaire » non critique en termes de latence en envoyant une indication de transmission annulée sur un PDCCH. Lorsqu'il reçoit une telle indication, l'UE annule sa transmission PUSCH en cours afin qu'elle ne chevauche pas la transmission critique en termes de latence d'un autre UE.

De même que dans la liaison descendante, le gNB peut allouer des ressources de liaison montante périodiques. Cela se fait avec des subventions configurées. Il existe deux types de subventions de liaison montante configurées :
· Type 1 : RRC fournit la subvention de liaison montante configurée, y compris sa périodicité.
· Type 2 : RRC définit la périodicité de la subvention de liaison montante, mais la subvention est activée (et désactivée) via la signalisation PDCCH.
La transmission de liaison montante allouée dynamiquement remplace la subvention de liaison montante configurée dans la même cellule de service, si elles se chevauchent dans le temps.

Contrôle du débit - Liaison descendante Le contrôle du débit fait également partie du planificateur de données. Le planificateur doit s'assurer que les limitations de débit binaire convenues sont respectées. Par exemple, il doit s'assurer qu'un support UE obtient son débit binaire garanti (GBR) puisque le service fourni sur ce support l'exige. De même, le planificateur doit s'assurer que les débits maximum ne sont pas dépassés, car cela pourrait entraîner une congestion du réseau ou, dans certains cas, dépasser la capacité de l'UE. Dans la liaison descendante, le contrôle du débit est plus facile à réaliser puisque le gNB contrôle tous les porteurs de liaison descendante et connaît facilement les débits de données qui leur sont alloués, les occupations de tampon de données et d'autres variables pertinentes, et peut gérer les porteurs de manière à ce que les débits binaires restent dans leurs plages définies.

Contrôle du débit - Liaison montante
L'UE dispose d'une fonction de contrôle du débit de liaison montante qui gère le partage des ressources de liaison montante entre les canaux logiques. Le RRC contrôle la fonction de contrôle du débit de liaison montante en attribuant à chaque canal logique une priorité, un débit binaire prioritaire (PBR) et une durée de taille de mémoire tampon (BSD).

Par la suite, la fonction de contrôle du débit de liaison montante garantit que l'UE dessert les canaux logiques dans la séquence suivante :

1. Tous les canaux logiques pertinents dans l'ordre de priorité décroissante jusqu'à leur PBR ;
2. Tous les canaux logiques pertinents dans l'ordre de priorité décroissante pour les ressources restantes attribuées par l'octroi.

Autrement dit, les débits binaires prioritaires sont servis en premier, puis la capacité restante est partagée entre les canaux logiques restants dans leur ordre de priorité.

Cette disposition garantit également que les débits binaires maximum définis ne sont pas dépassés.

Mécanisme d'activation/désactivation Pour permettre une consommation raisonnable de la batterie de l'UE lorsque l'agrégation de porteuses est configurée, un mécanisme d'activation/désactivation des cellules est pris en charge. Lorsqu'une SCell est désactivée, l'UE n'a pas besoin de recevoir le PDCCH ou le PDSCH correspondant, ne peut pas transmettre sur la liaison montante correspondante et n'est pas tenu d'effectuer des mesures CQI.

Pour permettre une consommation raisonnable de la batterie de l'UE lorsque l'adaptation de bande est configurée, une seule partie de bande passante UL (BWP) pour chaque porteuse de liaison montante et une seule BWP DL ou une seule paire BWP DL/UL peuvent être actives à la fois dans une cellule de service active, toutes les autres BWP avec lesquelles l'UE est configuré sont désactivées. Sur les BWP désactivées, l'UE ne surveille pas le PDCCH, ne transmet pas sur PUCCH, PRACH et UL-SCH.

Planification inter-porteuses
Il est possible dans certains cas qu'une cellule de service planifie les ressources de transmission d'une autre cellule de service. C'est ce qu'on appelle la planification inter-porteuses. En particulier, si la planification inter-porteuses est définie, le PDCCH de la cellule secondaire (SCell) peut également planifier les transmissions de données de la cellule primaire (PCell) sur son PDSCH et son PUSCH. Même dans ce cas, la PCell peut toujours gérer sa propre planification des données.

Si une SCell n'est pas configurée avec un PDCCH, le PDSCH et le PUSCH de cette cellule sont toujours planifiés par un PDCCH sur une autre cellule de desserte.

Conclusion
Dans l'ensemble, il faut souligner à nouveau que la planification des données elle-même n'est pas spécifiée dans les normes 3GPP. Les normes définissent des processus qui peuvent être utilisés pour aider l'algorithme de planification, comme la collecte de mesures (tampons de données, conditions radio), mais la manière dont ces données sont utilisées par l'algorithme de planification n'est pas définie. Il appartient au fournisseur gNB de définir un algorithme qui maximise le débit de données dans une cellule tout en prenant en compte les priorités telles que la livraison de données à faible latence.

Source : https://www.3gpp.org/technologies/scheduling