LTE切换详解.docx

LTE切换详解.docx

《LTE切换详解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LTE切换详解.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

LTE切换详解

换是指UE在连接状态下，由于在不同的小区间移动时，UE需要通过一些列信令过程从而完成UE上下文的倒换和更新过程。

切换的目的往往有两类，比如基于覆盖的切换，和基于负荷的切换。

基于覆盖的切换往往是为了解决用户在移动的过程中业务的连续性。

而基于负载的切换往往是基于负载状况触发的切换，以保证整个系统的性能最优。

而对于LTE网络，系统内的切换，我们往往又分为三种：

站内切换：

连接态的UE从某基站的一个小区切换至另一个小区。

也即切换过程封闭在一个基站内。

X2切换（站内）：

连接态的UE从某基站的一个小区切换至另一个基站的一个小区，这两个基站存在并配置了X2接口。

S1切换（站间）：

连接态的UE从某基站的一个小区切换至另一个基站的一个小区，这两个基站未配置X2接口。

切换包括切换测量、切换判决、切换执行三个阶段：

测量阶段，UE根据eNodeB下发的测量配置消息（RRC重配）进行相关测量，并将测量结果上报给eNodeB。

判决阶段，eNodeB根据UE上报的测量结果进行评估，决定是否触发切换。

执行阶段，eNodeB根据决策结果，控制UE切换到目标小区，并最终由UE完成切换。

LTE中整个切换流程采用UE辅助网络控制的设计思路：

基站下发测量控制；UE进行测量上报；基站执行切换判决、资源准备、切换执行和原有资源释放。

即，当UE在CONNECTED模式下时，eNodeB可以根据UE上报的测量信息来判决是否需要执行切换，如果需要切换，则发送切换命令给UE，UE执行切换动作并切换至目标小区。

当然，根据频率属性，LTE系统内切换又分同频切换和异频切换。

（一） 站内切换流程与信令解析站内切换流程解析对于eNodeB站内小区切换：

●

切换只是更新Uu口资源，源小区和目标小区的资源申请和资源释放都通过eNodeB内部消息实现；

●

没有eNodeB间的数据转发，同时也没有UE的随机接入过程，也不需要与核心网有信令交互。

站内小区间切换流程和信令流程如下图所示。

流程解析

站内小区间切换基本思路是，当eNodeB源小区收到UE的测量上报，并判决UE向目标小区切换时，eNodeB自行调配资源，完成目标小区的资源准备，之后通过空口的重配消息通知UE向目标小区切换，在切换成功后，eNodeB通知源小区释放原来小区的无线资源。

详细流程解析如下：

1、MeasurementReports

方向：

UE ——>eNodeB

解析：

UE在执行测量过程中，如果发现测量环境满足MeasurementControl中描述的事件时，则通过MeasurementReport消息上报给eNodeB。

2、HandoverCommand

方向：

eNodeB ——>UE

解析：

eNodeB接收到测量报告后，开始决策是否需要下发切换命令，如果确定要切换的话，就开始准备目标小区的准入和无线资源准备，然后通过RRCConnectionReconfiguration 消息向UE下发切换命令。

当eNodeB给UE发送携带mobilityControlInfo 的“RRC连接重配置”消息（RRCConnectionReconfiguration）时，触发eNB内小区间（同频/异频）切换出准备成功次数进行采样统计。

RRC连接重配有5种作用，见前博文描述。

3、HandoverConfirm

方向：

UE ——>eNodeB

解析：

UE接收到切换命令后，根据命令指示与目标小区完成同步，回复RRCConnectionReconfigurationComplete到目标切换小区告知HandoverConfirm，并接入目标小区，释放源小区资源。

站内切换信令要点解析

信令消息

信令解析

RRCConnectionReconfiguration信令reportConfigToAddModList消息携带的重要IE有：

reportConfigId，报告配置标识。

该参数用于标识一个测量报告配置，下面的reportConfigEUTRA即为其内容，描述触发一个EUTRA 测量报告事件的标准，EUTRA测量报告事件标记为AN\BN，其中N等于1~6。

triggerType，触发类型。

该参数标识触发测量报告类型，t=0为周期触发，示例中t=1为事件触发，其详细描述对应下面的event消息。

eventId，触发事件ID。

该参数为触发报告的 EUTRA事件索引，示例中t=3表示为A3事件，其详细描述对应下面的eventA3消息。

a3_Offset，A3偏移。

该参数表示A3事件所使用的偏移，实际值=IEvalue*0.5dB，示例中a3_Offset=3，则实际值为1.5dB。

reportOnLeave，离开报告。

该参数表示cellsTriggeredList 中的一个小区满足离开条件时，UE是否初始化测量上报过程，TURE表示需要初始化测量上报过程，示例中FALSE表示不需要。

hysteresis，滞后值。

表示该事件的滞后值，实际值 =IEValue*0.5dB，示例中hysteresis=3，则实际值为1.5dB。

timeToTrigger，触发时间。

该参数为触发测量报告的事件需要满足特定条件的持续时间，取值范围为{ms0,ms40,ms64,ms80,ms100,ms128,ms160,ms256,ms320,ms480,ms512,ms640,ms1024,ms1280,ms2560,ms5120}，示例中timeToTrigger=ms320表示320ms。

triggerQuantity，触发量。

该参数描述用于评估事件触发条件的量，其值rsrp和rsrq 分别对应参考信号接收功率（RSRP）和参考信号接收质量（RSRQ）。

reportQuantity，报告量。

该参数表示测量报告中包含的量，示例中both表示测量报告中既包含rsrp 量，也包含rsrq 量。

  maxReportCells，最大报告小区数。

该参数表示测量报告中上报最大小区数量。

reportInterval，报告间隔。

该参数表示周期报告间的间隔，取值范围为{ms120,ms240,ms480,ms640,ms1024,ms2048,ms5120,ms10240,min1,min6,min12,min30,min60,spare3,spare2,spare1}。

如果UE执行周期性上报（即当reportAmount超过1时），该reportInterval适用于triggerType 为‘event’以及 triggerType 为‘periodical’的情形。

示例中值为ms1024 对应为1024ms，如果是min6 则对应6min等。

reportAmount，报告数量。

该参数表示适用于触发类型为事件以及周期的测量报告数量，取值范围为{r1,r2,r4,r8,r16,r32,r64,infinity}。

RRCConnectionReconfiguration信令measIdToAddModList消息包含要添加或修改的测量标识列表，其中每个条目都有measId（用于识别一个测量配置，即测量目标的连接以及报告的配置），相关的 measObjectId（用于标识一个测量对象配置） 以及相关的reportConfigId（用于标识一个测量报告配置

信令解析

RRCConnectionReconfiguration信令measObjectToAddModList消息，主要描述要添加或修改的测量对象列表、本小区与其他系统的邻区信息。

其携带的重要IE有：

measObjectId，测量对象ID。

该参数表示从下面的measObject中选择其中一组，示例中，measObjectId=1说明选择了measObject中t=1的一组。

carrierFreq，E-UTRAN承载频率。

该参数表示测量小区的E_UTRA 载频，通常以EARFCN（E-UTRAAbsoluteRadioFrequencyChannelNumber）标识，取值范围0~65535，计算公式为（以下行为例，TDD上下行同频）：

      NDL=10*（FDL–  FDL_low）+  NOffs-DL

  其中NDL为EARFCN标识，FDL为实际中心频点（MHz），FDL_low为频点所在频段的下限，NOffs-DL为偏置起始值，相关取值如下表。

也可通过NDL反推FDL，计算公式为：

      FDL=FDL_low+0.1（NDL–NOffs-DL）

  示例中，NDL=38350，查下表可以得知属于39频段，同时得出FDL_low=1880，NOffs-DL=38250，因此可以计算得出小区中心频点FDL=1880+0.1（38350-38250）=1900MHz。

allowedMeasBandwidt，允许测量带宽。

用于描述参数传输带宽配置载频上所允许的最大测量带宽，取值范围为{0：

mbw6,:

1：

mbw15,:

2：

mbw25,:

3：

mbw50,:

4：

mbw75,:

5：

mbw100}，分别表示 6,15,25,50,75 以及100资源块，对应1.4、3、5、10、15、20MHz的系统带宽。

presenceAntennaPort1，当前天线端口1属性。

该参数用于表示目标小区是否都使用AntennaPort1，当设置为TRUE时，UE可以认为该小区中至少使用两个小区专用的天线端口，示例中为FALSE则表示该小区只有一个天线端口。

neighCellConfig，相邻小区配置。

该参数用于提供MBSFN和邻区上/下行配置相关信息，为2bit的二进制数，对于TDD，00\10\01仅仅用于与服务小区相同的上行/下行分配场景，11用于与服务小区不同的上行/下行分配场景，具体含义为：

   00：

表示不是所有的邻区都有与服务小区相同的MBSFN子帧分配

   10：

表示所有邻区的MBSFN子帧分配是与服务小区相同或者是其子集

   01：

表示在所有邻区中没有MBSFN子帧

   11：

与服务小区相比较，在邻区中有不同的TDD上行/下行分配

offsetFreq，承载频率的偏移值。

表示适用于载频的偏移值。

该参数用于调整异频邻区的频率优先级。

小区偏移量---CellIndividualOffset：

CELL级别（dBm）

cellsToAddModList，相邻小区添加或修改列表。

包含cellIndex（邻区列表索引）、physCellID（物理小区标识）和cellIndivedualOffset（适用于特定邻区的小区各自偏移）三个参数。

MeasurementReports信令解析

信令解析

当UE完成测量后，会依照测量报告配置对报告条件进行评估，当设定条件满足时，UE会将测量结果填入MeasurementReport消息，发送给eNodeB。

该消息携带主要IE如下：

measID，测量标识。

每个measId对应一个measObjectId和一个reportConfigId。

其中，measId是数据库测量配置条目索引；measObjectId是测量对象标识，对应一个测量对象配置项；reportConfigId是测量报告标识，对应一个测量报告配置项。

measResultPCell，服务小区测量结果：

rsrpResult，RSRP测量结果。

 RSRP（ReferenceSingnalReceivedPower）参考信号接收功率，定义为在考察的测量带宽内，承载小区专有参考信号的资源粒子的功率贡献的线性平均值。

取值范围为0~97，实际值=取值-140dBm，示例中取值为43，则实际RSRP值为-97dBm。

rsrqResult，RSRQ测量结果。

 RSRQ（ReferenceSingnalReceivedQuanity）参考信号接收质量，定义为比值NxRSRP/（E-UTRAcarrierRSSI），其中N表示E-UTRAcarrierRSSI测量带宽中的RB的数量，E-UTRA 载波接收信号场强指示（E-UTRACarrierRSSI）表示由UE从所有源上观察到的总的接收功率（以W为单位）的线性平均，包括公共信道服务和非服务小区，邻仅信道干扰，热噪声等。

RSRQ比值中分子和分母应该在相同的资源上获得。

取值范围为0-34，实际值=（取值-40）/2dB，示例中取值为28，则实际RSRQ值为-6dB。

measResultListEUTRA，eUTRA邻小区测量结果：

     physCellId，物理小区ID。

测量目标邻小区的PCI。

     rsrpResult，测量目标邻小区的RSRP测量结果。

    rsrqResult，测量目标邻小区的RSRQ测量结果。

经验总结：

测试过程中会看到大量的测量报告，要看测量报告是由哪个事件、怎么样的参数触发时，需从测量报告的measID->找到上次切换完成的RRC重配消息的对应的measID->对应的ReportConfigID->对应的事件及参数配置。

HandoverCommand信令解析HandoverCommand消息包含在RRCConnectionReconfiguration信令中的，见上描述。

但RRC重配不一定就是切换命令，有5种作用。

HandoverConfirm信令解析HandoverConfirm消息包含在RRCConnectionReconfigurationComplete信令中。

当UE的SRB2建立完成后，UE给eNodeB发送rrcConnectionReconfigurationComplete消息，该消息可以看做是UE对RRCConnectionReconfiguration消息的响应消息，并无实质性内容。

（一） X2口切换流程与信令解析X2口切换流程解析X2口切换，由A3（或A4/A5）触发事件上报。

当目标小区和源小区分别属于两个eNodeB时，且有X2链路时，此时会引发eNodeB间的X2切换。

前提是2个eNodeB之间配置了X2关系，且X2切换使能。

X2口切换流程和信令流程如下图所示。

流程解析

X2口切换的基本思路是，当源eNodeB收到UE的测量上报，并判决UE向目标eNodeB切换时，会直接通过X2接口向目标eNodeB申请资源，完成目标小区的资源准备，之后通过空口的重配消息通知UE向目标小区切换，在切换成功后，目标eNodeB通知源eNodeB释放原来小区的无线资源。

此外还要将源eNodeB未发送的数据转发给目标eNodeB，并更新用户平面和控制平面的节点关系。

详细流程解析如下：

1、MeasurementReports

  方向：

UE ——>SourceeNodeB

  解析：

UE在执行测量过程中，如果发现测量环境满足MeasurementControl中描述的事件时，则通过MeasurementReports消息上报给eNodeB。

2、HandoverRequest

  方向：

SourceeNodeB ——>TargeteNodeB

  解析：

源eNodeB参考UE上报的测量结果，根据自身切换算法，进行切换判决。

判决切换后，向目标eNodeB发送切换请求HandoverRequest。

触发eNB间X2口小区间（同频/异频）切换出准备请求次数进行采样统计。

3、HandoverRequestACK

  方向：

TargeteNodeB——>SourceeNodeB

  解析：

目标eNodeB接收到HandoverRequest后，开始进行L1/L2的切换准备，同时向源eNodeB发送切换请求ACK消息。

4、HandoverCommand

  方向：

SourceeNodeB ——>UE

  解析：

源eNodeB收到目标eNodeB的切换请求ACK后，通过RRCConnectionReconfiguration 消息向UE下发切换命令，携带了移动性控制信息的RRC连接重配置消息。

触发eNB间X2口小区间同频（异频）切换出准备成功次数进行采样统计。

5、SNStatusTransfer

  方向：

SourceeNodeB ——>TargeteNodeB

  解析：

源eNodeB发送序列号（SN，SequenceNumber）状态传输消息到目标eNodeB。

6、HandoverConfirm

  方向：

UE ——>TargeteNodeB

  解析：

UE接到切换命令后，从源eNodeB中去附着，并执行与目标小区的同步。

（与eNodeB内切换相同，如果在切换命令中配置了随机接入专用Preamble码，则使用非竞争随机接入流程接入目标小区，如果没有配置专用Preamble码，则使用竞争随机接入流程接入目标小区）。

UE通过L1/L2消息获取目标eNodeB提供的相关上行资源分配和定时提前TimeAdvance信息后，开始发送RRCConnectionReconfigurationComplete消息，向目标eNodeB确认切换过程完成。

7、PathSwitchRequest

  方向：

TargeteNodeB ——>MME

  解析：

HandoverConfirm步骤完成后，目标eNodeB开始将上行数据发送给SGW。

但此时目标eNodeB并不知道此次切换是否要进行SGW的Relocation，只是将上行数据转发给从源eNodeB获取的SGW，此时由于到目标eNodeB的下行隧道尚未建立，因而下行的数据仍然要通过源eNodeB转发到目标eNodeB，从而，需要MME和SGW之间进行路径确认。

因此，目标eNodeB向MME发送一个路径转换请求消息来告知其UE更换了小区。

此时空口已经切换完成。

8、UserPlaneUpdateRequest

  方向：

MME ——>S-GW

  解析：

MME根据PathSwitchRequest消息向S-GW发送用户平面更新请求消UserPlaneUpdateRequest，相当于ModifyBearerRequest。

9、UserPlaneUpdateResponse

  方向：

S-GW ——>MME

  解析：

S-GW收到UserPlaneUpdateRequest消息后，不再向源eNodeB发送UE的用户面数据，将下行数据路径切换到目标eNodeB侧（由于SGW保持不变，因此不需要SGW与PGW之间的信令交互）。

S-GW在旧路径上发送一个或多个“endmarker包”到源eNodeB，EndMarker数据包不含有任何数据，在GTP的头部表明是EndMarker数据包，指示对应的是GTPTunnel上的数据传输结束。

随后，S-GW就释放源eNodeB的用户平面资源，并发送UserPlaneUpdateResponse消息给MME，表示用户平面更新的响应，即ModifyBearerResponse。

10、PathSwitchRequestAck

  方向：

MME ——>TargeteNodeB

  解析：

MME发送PathSwitchACK消息给目标eNodeB，告知路径转换完成。

11、ReleaseResource

  方向：

TargeteNodeB——>SourceeNodeB

  解析：

目标eNodeB接收到从MME发回的路径转换ACK消息后，马上发送UEContextRelease消息给源eNodeB，通知其切换成功并触发源eNodeB的资源释放（ReleaseResource）。

几个要点：

  1. 步骤8到11完成了路径转换过程，该过程的目的是将用户平面的数据路径从源eNodeB转移到目标eNodeB上。

在S-GW转换了下行路径之后，前转路径和新路径的下行包在目标eNodeB可能会交替到达，目标eNodeB应该先传递所有的前转数据包给UE，然后再传递从新路径接收到的数据包。

在目标eNodeB使用这一方法可以强制性保证正确的传输顺序。

为了辅助在目标eNodeB的重排功能，S-GW在E-RAB转换路径后，立即在旧路径发送一个或多个“EndMarker数据包”。

“EndMarker数据包”内不包含用户数据，由GTP头部指示其为EndMarker包。

在完成发送含有标识符的包以后，S-GW不应该在旧路径发送任何数据包。

在收到“EndMarker包”以后，如果前转对这个承载是激活的，源eNodeB应该将此包转发给目标eNodeB。

在察觉了“EndMark包”以后，目标eNodeB应该丢弃“EndMarker包”并发起任何必要的流程来维持用户数据的按序递交，这些数据是通过X2口前转的或者路径转换后从S-GW通过S1接收的。

  2.  源eNodeB收到UE上下文资源释放消息后，释放无线承载和与UE上下文相关的控制平面资源。

不过，任何正在进行的数据前转将继续进行，直到完成。

  3.  切换完成后，目标eNodeB重新下发测量控制信令（RRCConnectionReconfiguration）给UE，包含measConfig内容，UE也需回复RRCConnectionReconfigurationComplete消息给eNodeB。