LTE切换及互操作优化技术手册

1、LTE切换及互操作优化技术手册2015年3月目录1 概述22 LTE切换原理22.1 频内切换32.1.1 eNodeB内切换3 基于X2接口的切换4 基于S1接口的切换72.2 频间切换93 LTE互操作原理93.1 空闲态互操作原理93.1.1 LTE到2G/3G小区重选93.1.2 3G到LTE小区重选143.1.3 2G到LTE小区重选163.2 连接态PS业务互操作原理183.2.1 LTE到3G的切换183.2.2 LTE到2G的切换223.2.3 3G到LTE的切换243.2.4 2G到LTE的切换283.2.5 LTE到2G/3G的重定向303.2.6 2G/3G到LTE的重定

2、向333.3 CSFB语音业务互操作原理343.3.1 CSFB的技术原理343.3.2 CSFB的信令流程364 GUL互操作总体推荐策略404.1 空闲态414.2 PS连接态414.3 CSFB语音业务424.4 邻区配置原则431 概述本文主要从移动管理性出发，针对LTE的同频异频切换，及异系统的小区重选、重定向、切换进行分析，为LTE网络的切换、互操作优化提供方法与指导。GUL（GSM/UMTS/LET）互操作是LTE商用后面临的重点难点问题。特别是在LTE的布网初期，在LTE还没有达到整个网络全面覆盖的情况下，需要依赖现有的网络制式，实现多网协同，保证良好的用户感知。2 LTE切换

3、原理当正在使用网络服务的用户从一个小区移动到另一个小区，或由于无线传输业务负荷量调整、激活操作维护、设备故障等原因，为了保证通信的连续性和服务的质量，系统要将该用户与原小区的通信链路转移到新的小区上，这个过程就是切换。LTE的切换过程与WCDMA相同，包括测量、判决和执行三个过程，具体过程如下图所示：图1 LTE系统中的切换过程基站根据不同的需要利用移动性管理算法给UE下发不同种类的测量任务，UE收到消息后，对测量对象实施测量，并用测量上报标准进行结果评估，当评估测量结果满足上报标准后向基站发送相应的测量报告，基站通过终端上报的测量报告决策是否执行切换。E-UTRAN内切换根据服务小区与邻区的

4、频率差别，又分为频内切换和频间切换。2.1 频内切换2.1.1 eNodeB内切换当UE从当前所处的服务小区切换到同一eNodeB下的另一小区时，会发生Intra-eNodeB切换，其信令流程如下图所示：图2 Intra-eNodeB切换详细信令流程：（1）eNodeB给UE下发MeasurementControl消息。（2）UE向eNodeB发送MeasurementReport消息（其中包含MeasResults信元），以通知eNodeB当前无线链路已经变差且达到出发切换测量事件的条件。（3）eNodeB依据UE上报的测量结果，决定启动切换流程。（4）eNodeB向UE发送RRC Conn

5、ection Reconfiguration消息（消息中包含mobility ControlInfo），要求UE执行切换。（5）UE收到RRC Connection Reconfiguration消息后，通过基于竞争的随机接入过程或无竞争的随机接入过程发起向目标小区的上行同步。（6）eNodeB给UE发送上行定时指令。（8）当UE成功接入到目标小区后，给eNodeB返回RRC Connection Reconfiguration Complete。2.1.2 基于X2接口的切换当两个eNodeB之间存在X2接口时，UE从当前所驻留的服务小区切换到另一eNodeB时，可采用基于X2接口的切换。跨

6、站切换与同站切换的主要区别是切换请求通过X2口从源小区到目标小区，切换执行过程中，UE接入到目标小区后，源eNB与核心网的路径改为目标eNB与核心网之间。图3 基于X2接口的切换（1）eNodeB给UE下发MeasurementControl消息。（2）UE向源eNodeB发送MeasurementReports消息（其中包含MeasResults信元），以通知源eNodeB当前无线链路已经变差且达到触发切换测量事件的条件。（3）eNodeB依据UE上报的测量结果，决定启动切换流程。（4）源eNodeB向目标eNodeB发送HandoverRequest消息，以通知目标eNodeB准备切换时，

7、所需要的MMEUSE1APID、E-RABsToBeSetupList、RRCContext（其中包含HandoverPreparationInformation消息）等UE上下文信息。（5）目标eNodeB根据收到的E-RAB QoS信息来执行准入控制。（6）目标eNodeB准备好L1/L2切换所必须的资源，然后向源eNodeB发送HandoverRequestAcknowledge消息，其中包括E-RABAdmittedList、Target eNodeB To Source eNodeB Transparent Container（其中包含HandoverCommand消息，该消息由目标

8、eNodeB产生，通过X2接口传送给源eNodeB，最后由源eNodeB发给UE）等信元。（7）源eNodeB在接收到目标eNodeB发送的HandoverRequestAcknowledge消息后，向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息（消息中包含mobilityControlInfo），要求UE执行切换。（8）源eNodeB向目标eNodeB发送SN STATUS TRANSFER消息，以传递采用PDCP状态保留（即RLC AM）的E-RAB的上行链路PDCP SN接收机状态和下行链路PDCP SN发送机状态。（9）UE收到RRCConnectionReco

9、nfiguration消息后，通过基于竞争的随机接入过程或无竞争的随机接入过程发起向目标eNodeB的上行同步。（10）目标eNodeB给UE发送上行定时指令。（11）当UE成功接入到目标eNodeB后，给目标eNodeB返回RRCConnectionReconfigurationComplete消息，并开始与UE间的数据发送。（12）目标eNodeB发送PathSwitchRequest消息给MME，以通知MME，UE所在服务小区已发生变更。（13）MME发送UpdateUserPlaneRequest给Serving GW。（14）Serving GW将下行数据路径切换到目标eNodeB上

10、，然后向源eNodeB发送End Marker，随后源eNodeB发送End Marker给目标eNodeB，协助目标eNodeB重排序。（15）Serving GW发送UpdateUserPlaneResponse给MME。（16）MME发送PathSwitchRequestAcknowledge消息，确认Path Switch成功。（17）目标eNodeB发送UECentextRelease消息给源eNodeB，以通知源eNodeB切换成功，触发其释放资源。（18）源eNodeB释放其相关资源。2.1.3 基于S1接口的切换当两个eNodeB之间不存在X2接口，或X2接口不可用时，UE从当

11、前所驻留的服务小区切换到另一eNodeB时，可采用基于S1接口的切换。图4 基于S1接口的切换（1）源eNodeB给UE下发MeasurementControl消息。（2）UE向源eNodeB发送MeasurementReports消息（其中包含MeasResults信元），以通知源eNodeB当前无线链路已经变差且达到触发切换测量事件的条件。（3）eNodeB依据UE上报的测量结果，决定启动切换流程。（4）源eNodeB发送HandoverRequired消息给MME，发起切换流程，在该消息中包含MMEUE S1APID、eNodeB UE S1AP ID、Source to Target

12、Transparent Container等参数。（5）目标eNodeB收到MME发来的HandoverRequest消息后，创建UE上下文，包含承载信息、安全上下文等，然后返回HandoverRequestAcknowledge消息给MME。（7）MME发送一个HandoverCommand消息到源eNodeB，携带了用于数据转发的IP和TEID。（8）源eNodeB向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息（包含Mobility ControlInfo）。（9）当源eNodeB认为即将冻结传输端/接收端状态时，将停止向下行SDU分配PDCP SN，同时向MME发

13、送eNBStatusTransfer。（10）MME收到源eNodeB发来的eNBStatusTransfer后，向目标eNodeB发送MMEStatusTransfer，即实现从源eNodeB经由MME向目标eNodeB传输上行PDCP SN和HFN接收方状态，以及下行PDCP SN和HFN发送方状态的目的。（11）UE收到RRCConnectionReconfiguration消息后，通过基于竞争的随机接入过程或无竞争的随机接入过程发起向目标eNodeB的上行同步。（12）目标eNodeB给UE发送上行定时指令。（13）在UE成功同步到目标小区后，给目标eNodeB返回RRCConnect

14、ionReconfigurationComplete消息，切换上行路径到目标侧。（14）目标eNodeB将向MME发送HandoverNotify消息，通知MME，UE已经到达目标小区并完成切换。（15）MME发送ModifyBearerRequest消息给S-GW，携带目标eNodeB分配给S1-U的IP和TEID。（16）S-GW返回ModifyBearerResponse消息给MME，表明更新成功。（17）MME发送UEContextReleaseCommand消息给源eNodeB，通知eNodeB释放资源。（18）源eNodeB收到MME发来的UEContextReleaseComma

15、nd消息后，释放其资源并响应UEContextReleaseComplete消息。2.2 频间切换TDD与FDD的切换都是LTE系统内的切换，在FDD侧，切换的目标小区如果是TDD邻区，那么FDD会当作异频切换处理。当TDD和FDD两个eNodeB之间存在X2接口时，UE从当前所驻留的服务小区切换到另一eNodeB时，可采用基于X2接口的切换，切换信令跟章节2.1.2的信令流程一样。当TDD和FDD 两个eNodeB之间不存在X2接口，或X2接口不可用时，UE从当前所驻留的服务小区切换到另一eNodeB时，可采用基于S1接口的切换，切换信令跟章节2.1.3的信令流程一样。3 LTE互操作原理L

16、TE与2G、3G网络的互操作包含切换、重选、重定向三种模式。3.1 空闲态互操作原理3.1.1 LTE到2G/3G小区重选小区选择过程完成后，UE选择一个合适的E-UTRAN小区进行驻留，并开始小区重选评估过程。一旦UE所驻留的服务小区信号较弱时，UE将重选到信号更好的小区进行驻留。LTE与2G/3G之间的重选首先考虑邻区间的优先级高低。一般情况下，LTE小区的优先级设置为最高，其次是WCDMA邻区优先级，GSM邻区优先级设置最低。UE通过系统消息获得异频或异系统邻区的优先级。不同系统间小区不能设置为相同的优先级，在条件允许的情况下，UE会登录及驻留在高优先级无线系统。驻留在高优先级的小区，只

17、有当高优先级小区的信号低于某个设定的门限，且低优先级小区高于某个门限，UE才会转移到低优先级小区。UE仅在RRC_IDLE状态下执行小区重选。3.1.1.1 小区重选过程（1）重选优先级小区重选优先级是指E-UTRAN系统内不同频率之间的绝对优先级，以及不同系统间的绝对优先级，它是UE在进行小区重选时首先需要考虑的参数，由网络侧配置。小区重选优先级可以通过系统消息或RRC连接释放消息下发，也可以通过异系统小区选择（重选）从另一个RAT中继承过来。需要说明的是，如果是在专用信令中提供优先级，则UE应该忽略系统信息中提供的所有优先级。此外，重选优先级的划分是依据频率划分，而非小区划分，即同一频率下

18、的不同小区具有相同的优先级。（2）小区重选测量准则为了评估小区重选的目标小区，UE测量需遵循如下规则：n 同频小区测量准则 如果服务小区的接收功率Srxlex高于同频测量启动门线SintraSearchP，且信号质量Squal高于同频测量启动门限SintraSearchQ（门限值包含在系统消息SIB3中）时，UE可以不执行频内测量。 否则，UE应执行频内测量。n 异频/异系统小区测量准则 若E-UTRAN异频/异系统小区的重选优先级高于当前服务小区频率所对应的重选优先级时，则UE应进行更高优先级E-UTRAN异频/异系统小区测量。 若E-UTRAN异频小区的重选优先级和当前服务小区频率所对应的

19、重选优先级等同、更低，或异系统小区其重选优先级带有比当前E-UTRAN频率更低的优先级时：² 如果服务小区的接收功率Srxlev高于异频/异系统测量启动门限SnonintraSearchP，且信号质量Squal高于异频/一系统测量启动门限SnonintraSearchQ（门限值包含在系统消息SIB3中）时，则UE不执行异频或异系统测量。² 否则，UE应执行异频或异系统测量。（3）小区重选判别准则1）高优先级小区重选判别准则当系统消息SIB3中包含参数Threshserving，lowQ，且满足如下条件时，小区重选到比服务小区频率优先级更高的异频或者异系统小区上。n 更高优先

20、级的异频E-UTRAN小区或UTRAN小区在时间周期TreselectionRAT内，其信号质量Squal高于重选门限值ThreshX，HighQ；或者GERAN小区的接收功率Srxlex高于重选门限值ThreshX，HighP。n UE驻留到当前服务小区已超过1s。当上述条件不满足时，则对小区进行如下判断，如满足下述条件，则UE仍可以重选到高优先级的小区上。n 更高优先级的异频或异系统小区在时间周期TreselectionRAT内，其Srxlex高于重选门限值ThreshX，HighP。n UE驻留到当前服务小区已超过1s。2）同等优先级小区重选判别准则同等优先级的小区重选是指UE重选到与当

21、前服务小区所在频率具有相同优先级的小区上。但不同系统下小区的重选优先级各不相同。UE对所有满足小区选择准则S的小区进行排序。小区排序遵循R准则，其定义如下：Rs=Qmeas，s+QHystRn=Qmeas，n+Qoffset其中，-Rs代表服务小区。-Rn代表邻区。-Qmeas为小区重选中RSRP测量值。-Qoffset：Qoffset= Qoffsets,n+ Qoffsetfrequency，其中Qoffsets,n为被测邻小区的补偿值，该参数包含在SIB4及SIB5消息中，对应信元q-OffsetCell；Qoffsetfrequency为被测邻小区所在频率的补偿值，该参数包含在SIB5

22、消息中，对应信元q-OffsetFreq。因此，对于同频小区，如果系统消息中包含Qoffsets,n，则Qoffset= Qoffsets,n，否则Qoffset= 0；而对于异频小区，如果系统消息中包含Qoffsets,n，则Qoffset= Qoffsets,n+ Qoffsetfrequency，否则Qoffset= Qoffsetfrequency。R值最大的小区被认为是最优小区，如果该小区满足如下条件，则重选到该小区。n 在TreselectionRAT时间周期内，邻小区Rn大于服务小区Rs；n UE驻留到当前服务小区已超过1s。3）低优先级小区重选判别准则当高优先级小区及同等优先级

23、小区均不满足上述小区重选判别准则，且系统消息SIB3中包含参数Threshserving，lowQ时，则判别低优先级的小区是否满足如下条件，如条件满足，则UE重选到低优先级的小区。n 服务小区的信号质量Squal低于低优先级的重选门限值Threshserving，lowQ，且在TreselectionRAT时间周期内低优先级的E-UTRAN或UTRAN小区的信号质量Squal高于ThreshX，HighQ；或者在TreselectionRAT时间周期内低优先级的GERAN小区的接收功率Srxlex高于ThreshX，HighP。n UE驻留到当前服务小区已超过1s。当上述条件不满足时，则对小区

24、进行如下判断，如满足下述条件，则UE仍可以重选到低优先级的小区上。n 服务小区的接收功率Srxlev低于低优先级的重选门限值ThreshX，lowP，且在时间周期TreselectionRAT内低优先级小区的Srxlex高于ThreshX，lowP。n UE驻留到当前服务小区已超过1s。3.1.1.2 小区重选信令流程2G与3G系统共用一套核心网，LTE到2G/3G系统小区重选时，流程如下：图5 LTE向2G/3G重选信令流程如图5所示，当UE重选到2G/3G系统时，将首先发起路由区域RA的更新。RA更新请求中携带UE的临时标识GUTI、位置标识TAI。收到RA更新消息的SGSN向MME请求该

25、UE的移动性上下文、安全秘匙等必须的参数，并与UE执行所需要的鉴权认证过程。之后，SGSN 向HSS发起注册过程。当SGSN获得UE在MME中的参数后，SGSN向MME(还是P-GW)发起更新PDP的过程。当UE 在2G/3G系统中注册成功后，UE向SGSN发送路由区更新成功的信息，同时MME删除该UE在LTE中的会话。以下两图分别为LTE到3G和2G的小区重选过程的接入侧信令流程图：（a）2G接入网信令（b）3G接入网信令图6 LTE向2G/3G重选时，2G/3G接入网侧信令3.1.2 3G到LTE小区重选UTRAN下的重选同样基于优先级有不同的方式，判断方式也为S准则，因此在重选判决的基本

26、方法和流程上与LTE基本一致。3.1.2.1 小区重选过程（1）UMTS小区的优先级UMTS与LTE类似，为每一个小区设置一个绝对优先级，通过比较绝对优先级之间的高低情况，决定当前重选是高优先级重选还是低优先级重选。本小区和所配置的邻频点的优先级，均会在SIB19中下发。（2）测量启动标准异频/异系统小区测量启动的规则如下：n 若被异频/异系统小区优先级高于当前服务小区： 总是触发进行异系统小区测量。n 若被异频/异系统小区优先级低于或等于当前服务小区： 如果SrxlevServingCell<= Sprioritysearch1；或SqualServingCell<= Sprio

27、ritysearch2：则进行异频/异系统测量。 反之，若同时有SrxlevServingCell> Sprioritysearch1且SqualServingCell> Sprioritysearch2：则不进行异频/异系统测量。其中，Sprioritysearch1与Sprioritysearch2会在SIB19中下发。（3）小区重选标准判决小区重选的S准则与LTE中基本相同，其中Srxlev的测量值变为RSCP，Squal的测量值变为CPICH Ec/N0。判决准则也基本相同，如下：n 若为高优先级重选（LTE优先级高） Threshx,high2 或 Threshx,low

28、2未配置；² 有测量到LTE小区SrxlevnonServingCell,x > Threshx,high且持续时间T320;重选； 若同时配置了Threshx,high2和 Threshx,low2；² 有测量到LTE小区SqualnonServingCell,x> Threshx,high2且持续时间T320；重选；n 若为低优先级重选（LTE优先级低或等于UMTS优先级） Threshx,high2 或 Threshx,low2未配置；² 有SrxlevServingCell< Threshserving,low或 SqualServing

29、Cell<= 0，且相等或更低优先级的LTE邻区测量到SrxlevnonServingCell,x> Threshx,low且持续时间T320；重选； 若同时配置了Threshx,high2和 Threshx,low2；² 有SqualServingCell< Threshserving,low2或 SrxlevServingCell<= 0，且相等或更低优先级的LTE邻区测量到SqualnonServingCell,x> Threshx,low2且持续时间T320；重选；3.1.2.2 小区重选信令流程图7 3G到LTE小区重选信令流程图基站侧指导UE

30、对服务WCDMA小区和相邻LTE小区频点进行测量。终端根据测量结果，判决并决定从WCDMA小区重选进新的LTE小区驻留。如上图所示，当UE重选到LTE系统时，将发起跟踪区域更新TAU。3.1.3 2G到LTE小区重选GERAN小区选择和重选的基本原则与LTE中类似，也是LTE系统演进的雏形。因此，其重选的概念，流程以及优先级的约束条件均与LTE中的定义相仿，这里仅对其重选的原则与判断条件做简单的介绍。3.1.3.1 小区重选过程（1）GSM小区的优先级GSM下对于优先级的判断和作用于LTE/UMTS中类似，对于高优先级重选和低优先级重选有着不同的判断标准。GSM中进行IRAT重选时，为每一个小

31、区配置制式优先级，在配置GSM制式的优先级的同时配置UTRAN和EUTRAN制式的优先级。对于每一个EUTRAN邻区，也有一个邻区优先级，当邻区优先级配置为“无效”时，采用EUTRAN制式的优先级，当邻区优先级设置为一个有效的值时，则无视EUTRAN的制式优先级，直接使用小区配置的优先级进行重选判断。上述优先级信息会在GSM服务小区的SIB 2 quater系统消息中下发。优先级的使用方式与LTE中一致，当LTE优先级高于本GSM小区优先级时，则进行高优先级重选，反之，进行低优先级重选。（2）测量启动标准测量的启动根据优先级的不同有不同的条件，其判决规则如下：n 若THRESH_Priorit

32、y_Search配置为“总是测量”则总是启动测量。n 反之： 若为高优先级重选，则总是启动测量。 若为低优先级重选：² 当本小区接收电平RLA_C低于THRESH_Priority_Search时，触发测量。其中THRESH_Priority_Search参数通过SI 2quater消息下发。注，在GPRS模式下，原理相同，但是采用分组模式下EUTRAN小区搜索门限进行判断。（3）小区重选标准小区重选标准也依据优先级进行判断；n 若为高优先级重选： 若EUTRAN邻区测量C2高于门限THRESH_E-UTRAN_high ，² 触发重选；n 反之，若为低优先级重选： 若TH

33、RESH_GSM_low 配置为“总是”； 或，本小区及所有GSM邻区的RLA_C均低于THRESH_GSM_low：² 且有EUTRAN邻区测量C2高于门限THRESH_E-UTRAN_low，触发重选；上述参数均会通过SI 2 quarter消息广播给MS。3.1.3.2 小区重选信令流程2G到LTE小区重选与3G到LTE小区重选过程类似。首先，2G小区通过系统广播信息SYSTEM INFORMATION TYPE 2quater中的SI2quater Octets信息，或PACKET SYSTEM INFORMATION TYPE 3 quarter信息（PSI3 quater

34、），将LTE邻区信息、小区重选测量和控制参数等信息通知给UE。对于不支持E-UTRAN能力的UE，将忽略E-UTRAN相关的参数。当2G小区支持PBCCH信道时，2G小区通过PBCCH上的PSI3 quarter系统消息将LTE邻区重选的相关参数发送给UE，UE用于到LTE小区重选过程。当2G小区不支持或者没有配置PBCCH时，2G小区通过BCCH或扩展BCCH上的SI2 quater系统消息将LTE邻区重选的相关参数发送给UE，UE用于到LTE小区重选过程。当BSS支持PBCCH信道时，BSS通过PSI3 quarter系统消息将小区重选的相关参数下发给UE。UE将根据在系统消息SI2qua

35、ter收到的参数内容，在LTE邻接小区满足搜索条件的情况下，对LTE小区的信号质量进行测量,进行小区重选操作。3.2 连接态PS业务互操作原理3.2.1 LTE到3G的切换LTE到3G切换的典型场景如下：UE处于ECM-CONNECTED状态（E-UTRAN模式），与此同时，相邻WCDMA小区具有较好的信号质量。此时，源eNodeB决定将UE从LTE切换到相邻WCDMA小区，并发起切换流程。此时上、下行数据的传输路径为UE和源eNodeB间的承载；源eNodeB到S-GW和P-GW的GTP隧道。LTE到UTRAN的切换基本原理图如下：图8 LTE到UTRAN的切换基本原理图1eNodeB向MM

36、E发起切换请求，MME通知SGSN进行前向重定位。2SGSN通知RNC建立无线资源，并向MME发送重定位响应。3如果eNodeB和RNC之间没有直传链路，MME需要通知S-GW建立非直传链路。4MME通过eNodeB向UE发送切换命令。5eNodeB进行数据转发：如果有直传链路，eNodeB直接将数据转发到RNC；如果没有直传链路，eNodeB先将数据转发到S-GW，再由S-GW将数据转发到RNC。6UE完成切换并向RNC发送RRC重配置完成消息。7SGSN通知MME目标侧已完成重定位。8SGSN通知P-GW更新上下文信息。9MME通知S-GW删除会话，并通知eNodeB释放资源。根据3GPP

37、36.300，LTE到3G切换包括准备阶段、执行阶段，切换准备阶段的信令流程如下：图9 LTE 到3G切换，准备阶段信令在切换过程中的准备阶段，源eNodeB发送Handover Required消息传给源MME，告诉核心网该UE的切换目标RNC标识、源eNodeB标识，并请求核心网在目标RNC、SGSN和S-GW建立承载资源。这些将被用于数据转发的承载由目标SGSN确定。收到消息后，源MME向目标SGSN发送Forward Relocation Request消息，发起Handover resource allocation流程。之后，目标SGSN决定是否切换S-GW，如果需要切换，SGSN

38、将选择目标S-GW并发送Create Bear Request消息，目标S-GW将分配本地资源，并进行响应。随后，目标RNC将建立无线网络资源RAB，并将相应参数通知核心网侧目标SGSN。目标SGSN在请求目标S-GW创建数据转发承载请求并得到响应之后，目标SGSN指示源MME目标侧选择了新的S-GW，并告诉转发的目标侧地址等信息。切换准备阶段完成后，便进入切换执行阶段，切换执行阶段的信令流程如下：图10 LTE 到3G切换，执行阶段信令LTE 到3G切换的执行阶段，为保证切换时数据通信质量，源eNodeB继续接收上下行用户面PDU。首先，源MME发送Handover Command消息，通知

39、eNodeB切换准备阶段完成。之后，源eNodeB向UE发送切换到目标的指令HO from E-UTRAN Command并告知UE目标RNC的无线参数。在接收到Handover Command后，UE根据RNC的无线参数执行切换。当目标RNC和UE交互成功之后，目标RNC发送Relocation Complete消息通知目标SGSN UE从E-UTRAN到RNC的切换完成。收到消息后，SGSN准备从目标RNC接收数据，并将收到的数据包直接传递到S-GW。之后，SGSN通知源MME切换完成。同时，目标SGSN通知S-GW由目标SGSN开始管理UE所有的EPS承载上下文。在完成以上流程后，源MM

40、E将清除源eNodeB的所有与该UE相关的资源。最后，UE将触发路由区更新RAU过程，更新其在网络中的位置信息。3.2.2 LTE到2G的切换LTE到2G切换的典型场景如下：UE处于ECM-CONNECTED状态（E-UTRAN模式），与此同时，相邻GSM/GPRS小区具有较好的信号质量。此时，源eNodeB决定将UE从LTE切换到相邻GSM/GPRS小区，并发起切换流程。这时上、下行数据的传输路径为UE、源eNodeB间的承载；源eNodeB到S-GW和P-GW的GTP隧道。LTE到2G切换总流程如下图：图11 LTE 到GSM切换准备阶段信令流程图在切换准备阶段，源eNodeB向源MME发

41、送Handover Required消息，请求在目标BSS，SGSN和S-GW建立资源。源MME向目标SGSN发送Forward Relocation Request消息，转发源eNodeB的切换请求，之后，目标SGSN要求目标接入网BSS分配资源，并向目标SGSN返回应用的参数。当目标SGSN完成准备过程后，向目标BSS发送PS Handover Request消息请求目标BSS分配必需的资源（PFC）。之后，目标BSS分配资源并向SGSN发送PS Handover Request Acknowledge消息返回应用参数。当目标SGSN完成准备过程并回复Forward relocation

42、response之后，源MME向源eNodeB发送Handover Command，通知eNodeB切换准备阶段完成。此后，源eNodeB通过HO from E-UTRAN Command消息向UE发送切换到目标的指令。切换准备阶段目标BSS建立的无线参数在该消息中透传到UE，该消息还包含了的XID和IOV-UI参数。图12 LTE 到GSM切换执行阶段信令流程图随后，UE将保存的承载ID和响应的PFI根据NSAPI建立关联并暂停上行用户面数据的传输，UE移动到目标GSM/GPRS系统并根据HO from E-UTRAN Command消息中传递的参数执行切换。当发送XID响应消息后，UE为在

43、目标GSM/GPRS小区中分配了无线资源的NSAPI续传用户数据。收到UE第一个正确的RLC/MAC块后，目标BSS向目标SGSN发送PS Handover Complete消息，通知目标SGSN切换完成。目标SGSN在获知UE已经在目标接入后，向源MME发送Forward Relocation Complete Notification消息通知切换完成；同时，目标SGSN向S-GW发送Modify Bearer Request消息，通知S-GW目标SGSN开始管理UE所有的EPS承载上下文。在UE完成切换流程后，UE发送Routing Area Update Request消息通知目标SGS

44、N目前UE位于新的路由区。3.2.3 3G到LTE的切换3G到LTE切换的典型场景如下：UE接入WCDMA小区并进行着数据业务，与此同时，相邻LTE小区具有较好的信号质量。此时，网络侧根据UE上报的UTRAN RNC无线测量报告，作出决策将UE从WCDMA切换到相邻LTE小区，并发起切换流程。这时上行和下行的传输路径如下：UE和源RNC间的承载，源RNC，源SGSN，S-GW和P-GW间的GTP隧道。UTRAN到LTE的切换基本原理图如下：图13 UTRAN到LTE的切换基本原理图1UE激活态从UTRAN覆盖区移动到LTE和UTRAN重叠覆盖区，RNC向SGSN发起切换请求，SGSN通知MME

45、进行重定位。2MME通知eNodeB准备无线资源，通知S-GW建立会话，eNodeB和S-GW准备好资源后回送响应消息3如果RNC和eNodeB之间没有直传链路，MME需要通知S-GW建立非直传链路。4MME向SGSN确认目标侧已准备好资源，SGSN向RNC发送重定位命令。5RNC进行数据转发：如果有直传链路，直接将数据转发到eNodeB；如果没有，先将数据转发到S-GW，再转发到eNodeB。6RNC命令UE切换到eNodeB，UE完成切换，eNodeB向MME发送确认消息，MME紧接着向SGSN发送重定位完成消息。7MME通知S-GW/P-GW切换已完成，需要更新承载，如果已部署PCRF，

46、P-GW需要向PCRF上报RAT改变事件，以供决策。8SGSN通知RNC释放原有的无线资源，RNC释放后向SGSN回送响应消息。根据3GPP36.300，3G 到LTE切换包括准备阶段、执行阶段，切换准备阶段的信令流程如下：图14 3G到LTE切换，准备阶段信令在切换过程中的准备阶段，源RNC向源SGSN发送Relocation Required，告诉核心网该UE的切换目标eNodeB标识、源RNC标识，请求网络侧在目标eNodeB、MME、S-GW建立资源。收到消息后，源SGSN向目标MME发送Forward Relocation Request消息，发起Handover resource

47、allocation流程。之后，目标MME决定是否切换S-GW，如果需要切换，SGSN将选择目标S-GW并发送Create Bear Request消息，目标S-GW将分配本地资源，并进行响应。随后，目标MME发送Handover Request消息请求目标eNodeB建立承载。目标eNodeB将分配请求的资源，并将相应参数通知核心网侧目标MME。目标MME在请求目标S-GW创建数据转发隧道资源并得到响应之后，目标MME指示源SGSN目标侧选择了新的S-GW，并告诉转发的目标侧地址和隧道端点信息。切换准备阶段完成后，便进入切换执行阶段，切换执行阶段的信令流程如下：图15 3G到LTE切换，执行

48、阶段信令3G到LTE切换的执行阶段，为保证切换时数据通信质量，源RNC继续接收上下行用户面PDU。首先，源SGSN发送Relocation Command消息，通知RNC切换准备阶段完成。之后，源RNC向UE发送切换到目标的指令HO from UTRAN Command并告知UE目标eNodeB的无线参数。在接收到HO from UTRAN Command后，UE根据eNodeB的无线参数执行接入目标eNodeB的流程，并发送HO to E-UTRAN Complete通知eNodeB已经接入。当目标eNodeB和UE交互成功之后，目标eNodeB发送Handover Notify（TAI+E

49、CGI）消息通知MME UE已经接入eNodeB，MME紧接着通知SGSN、S-GW切换完成。与此同时，MME开始接管UE所有的承载上下文。在完成以上流程后，源SGSN将清除源RNC的所有与该UE相关的资源。最后，UE将触发跟踪区更新TAU过程，更新其在网络中的位置信息。3.2.4 2G到LTE的切换2G到LTE切换的典型场景如下：UE处于READY状态并进行数据业务，与此同时，相邻LTE小区具有较好的信号质量。此时，源BSS决定将UE从2G切换到相邻LTE小区，并发起切换流程。这时上、下行数据的传输路径为UE和源BSS间的承载，源BSS和SGSN间的BSSGP PFC隧道。源SGSN、S-G

50、W和P-GW间的GTP隧道。与2G 到LTE切换类似，2G 到LTE切换也包括准备阶段、执行阶段。其中，准备阶段的信令流程如下：图16 2G到LTE切换，准备阶段信令源BSS向源SGSN发送PS handover Required消息，请求核心网在目标eNodeB，MME和S-GW建立资源。源SGSN向目标MME发送Forward Relocation Request消息，转发源BSS的切换请求。此后，目标MME发送Handover Request消息请求目标eNodeB建立承载。之后，目标eNodeB分配请求的资源，并向目标MME发送Handover Request Acknowledge消

51、息用以返回应用参数。与此同时，目标eNodeB准备从S-GW接收已建承载上的GTP PDU。当目标MME完成准备过程并向源SGSN回复Forward Relocation Response之后，源SGSN发送PS HO Required Acknowledge消息通知源BSS切换准备阶段已经完成，进入切换执行阶段，切换执行阶段的信令流程如下：图17 2G到LTE切换，执行阶段信令在切换执行阶段，源BSS向UE发送PS Handover Command消息通知UE切换到目标eNodeB，并将eNodeB的无线参数透传到UE。之后，UE移动到E-UTRAN网络，并根据PS Handover Com

52、mand消息中传递的参数执行接入目标eNodeB的流程。随后，UE发送HO to E-UTRAN Complete通知eNodeB已经接入。收到该消息后，目标eNodeB 发送Handover Notify消息通知MME UE已经接入。UE接入目标侧后，MME发送Forward Relocation Complete Notification消息通知源SGSN切换完成。目标MME按照每个PDN连接逐一发送Modify Bearer Request消息通知S-GW：UE从2G接入网到LTE接入网的切换已经完成，MME开始接管UE所有的承载上下文。在UE完成切换流程后，UE发送Tracking A

53、rea Update Request消息通知目标MME目前UE位于新的跟踪区。3.2.5 LTE到2G/3G的重定向小区重定向，主要用于当前服务小区过载或者UE已经移动到小区边缘需要触发切换但是此时UE不支持PS切换。一般将重定向流程分为盲重定向和基于测量的重定向两种。盲重定向，指仅仅测量服务小区自身的信号强弱，而不去检测重定向目标小区的信号强度。所谓“盲”，指的是不会测量对方小区，无论对方小区信号有无/强弱，先重定向过去。基于测量的重定向，严格的叫法应该是走PSHO流程失败后的重定向。也就是说，执行PSHO时因为某种原因失败，从而进行的重定向流程。所谓“基于测量”的重定向，“测量”并非是重定

54、向的测量，而是用于PSHO的B2事件对目标小区的测量。（1）测量流程在重定向开关打开且满足UE支持目标异系统邻区的频带，被允许接入该邻区和支持测量时启动移动性测量流程，具体步骤如下：1）当开启IRAT测量的A2事件上报后，在下发IRAT切换测量的同时把A2门限改成重定向的A2门限一并下发；2）如果先收到切换测量事件，则判断网络侧和UE能力是否支持切换，如果支持则走正常切换流程，否则重定向到测量报告所在的频点（见基于测量的重定向目标频点选择流程）；3）如果先收到重定向的A2事件，则启动重定向目标频点选择流程。（2）基于测量的重定向目标频点选择流程测量报告的ID对应有一个频点，重定向即是到这个频点

55、，但是否同时带上小区的SI信息，取决与如下条件：1）当测量报告是GSM小区时，判断UE能力是否支持e-RedirectionGERAN，如果不支持则重定向只带频点即可，如果支持则选择RIM过程获取到SI信息的邻区和测量报告的小区的交集，带上这个交集的SI信息在重定向中发送给UE；2）当测量报告是UMTS小区时，判断UE能力是否支持e-RedirectionUTRA，如果不支持则重定向只带频点即可，如果支持则选择RIM过程获取到SI信息的邻区和测量报告的小区的交集，带上这个交集的SI信息在重定向中发送给UE。（3）盲重定向目标频点选择流程具体盲重定向目标频点选择流程描述如下：1）根据后台配置的R

56、AT Priority7，选择UE能力支持，且未受切换限制列表限制的最高优先级系统，作为重定向目标系统，进入下一步；2）根据后台配置的该系统下的频点优先级，选择UE能力支持，且未受Handover Restriction List限制的最高优先级频点，如果频点个数为1，则返回该频点，跳转到第6）步；否则进入下一步；3）如果频点个数大于1（存在相同优先级的频点），则随机选择一个，返回该频点，跳转到第6）步；否则进入下一步；4）如果频点个数为0，则排除该系统，根据RAT Priority7判断是否存在UE能力支持且未受切换限制列表限制的次高优先级系统，若存在，则选择次高优先级系统作为重定向目标系统

57、，跳转到第2）步；若不存在，则进入下一步；5）直接下发释放命令给UE，不携带重定向频点信息，进入下一步；6）流程结束。相对于LTE 到2G/3G 的切换，重定向的流程较为简单，没有复杂的LTE核心网与2G/3G核心网之间的准备阶段及相关信令交互。重定向时，根据用户的测量报告MR，核心网发起RRC connection release消息。之后，UE侧根据RRC connection release消息中所携带的频点或优先接入相邻小区的信息，进行测量并申请接入/路由区域更新。LTE 到2G的重定向流程图如图18所示。LTE 到3G的重定向流程图详见图19。图18 LTE到2G重定向信令流程图图19 LTE到3G重定向信令流程图相比于切换，由于源系统直接释放RRC，重定向造成的保持性能较差，容易出现PS业务掉线及丢包等情况。因此。除了重定向导致的用户面、控制面时延外，业务掉线、丢包也是重要重定向性能的评估指标。另外，由于重定向前后UE分别接入不同的接入网，业务方面的数据速率等因素也是评估方面之一。3.2.6 2G/3G到LTE的重定向LTE与GSM/UMTS间可以进行无线连接重定向，具体包括：n RNC在RRC release消息中指示E-UTRAN的频点，终端对该频点小区开始重选过程。n