LTE切换详解-04181

1、LTE切换过程详解切换是指UE在连接状态下，由于在不同小区间移动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。一、LTE网络系统内切换分类（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。整个切换过程全部封闭在一个基站内。X2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

2、切换至另一个基站的一个小区，这两个基站未配置X2接口。二、切换三个阶段（准备、执行和完成）：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：a. 基站下发测量控制；b. UE进行测量上报；c. 基站执行切换判决、资源准备、切换执行和原有资源释放。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

3、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。根据频率属性，LTE系统内切换又分同频切换和异频切换。三、站内切换流程与信令解析eNodeB站内小区切换（站内切换流程解析）：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。SourceCdlUEHandoverContirmpacked.dLiBuffffpacketsfrartiMME曲云亍RestridticnPFmi而/sygirwiz

4、it:i予Uallccatii口*TAfpcXJEidndcsierto苛厅1KffedsurenicntControl-tpacketdataULdloCKion2MeasurementRepcrt>DLaflocati&n3HatdewerCommandD站chfQEoldc>filianUsynUinprwz电to停轉11J注ri-tdCFlushDLbdSef,.ersrttinus'ideliveringinjjgn“t口史曲5_Jpark:xdjt-1.pJKPTHOdeosiM)HandlerCommandKfleacjmi?nt-Reppitedat

5、aUsignalingj=-*L1L2Legendaqrallinq卓LlerDatagetCfeiFjServingGatewayUEIIel>JB1、MeasurementreportRR.CConnectionReconfiguraiion3rrrcConnectionReconfigurationComplete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。ULalloc

6、ation（定义ULinformationTransfer将BearerresourceallocationRequest（格式及内容）传递给eNB。（也可以是发送Bearerresourcemodificationrequest消息）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，

7、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mobilityControllnf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）。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RRCConnectionReconfigurationComple

8、te到目标切换小区告矢口HandoverConfirm，¥匚21f世P&f+CorkfigT&Ad-3MoaiListID二if厂HE“m【0DDDDDySlntfrtiiiit=0并接入目标小区，释放源小区资源。站内切换信令要点解析jrejiortCen?iglASjTcJreportConfigD(=1?0VOrtportConficEUISA96=i*iu*8tforHQ_r9Fr(Sfltit=0rxtiinebdffT-sriQdic：il_r9Freaent=0includeLgcationlxifsrluParsent=UreportAddIT已lghM

9、e：狂s_:rl(3Fr已旨Eikt=uevent匚寸triggerlyiiflDt=1h口口0IZ»3Offstt=3h/it-iiriiis=3春石工作至信令字段解析RRCConnectionReconfiguration信令reportConfigToAddModList消息携带的重要IE有：reportConfigl,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E-UTRA测量报告事件的标准，E-UTRA测量报告事件标记为ANBN，其中N等于16。triggerType触发类型。该参数标识触发测量报告类型，t=

10、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。eventld触发事件ID。该参数为触发报告的E-UTRA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_0ffset,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cellsTriggeredLis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

11、的滞后值，实际值=IEValue*0.5d,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,msl00,msl28,msl60,ms256,ms320,ms480,ms512,ms640,msl024,msl280,ms2560,ms5120，示例中timeToTrigger二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（R

12、SRQ）。reportQuantit，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msl20,ms240,ms480,ms640,msl024,ms204&ms5120,msl0240,minl,min6,minl2,min30,min60,spare3,spare2,sparel女口果UE执行周期性上报（即当reportAmount超过1时），该reportInterv

13、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,r&r16,r32,r64,。infinityRRCConnectionReconfiguration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measObj

14、ectld（用于标识一个测量对象配置）以及相关的reportConfigI（用于标识一个测量报告配置）。信令消息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：measObjectld，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=l说明选择了measObject中t=l的一组。carrierFreqE-UTRAN承载频率。该参数表示测量小区的E_UTRA载频，通常以EARFCN（E-UTRAA

15、bsoluteRadioFrequencyChannelNumber）标识，取值范围065535，计算公式为（以下行为例，TDD上下行同频）：NDL=10*（FDL一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，查下表可得知属于39频段，同时得出FDL_low=1880N0ffs-DL=38250，因此可以计算得出小区中心频点FDL=1880+

16、0.1(38350-38250)=1900MHzE-UTR4频带EARFChi帰羞索引E-UTRADownlinkUplfnk-OperatingBanckFdLJowMHzpRangeofNql*1FuL_law(MHz-1Ncfls-uu'RangeofNul*3甘即伽血t)-如19201ieooomOC-15599*户“33“諭肿3CQOO-3619*1900p360003G00D-36帕34+20伽3&釦歸36200-36349P2010*-'癥血3&2O0-36349*血1050*136350*36350-369JSr1850-'3C350*3

17、E350-36949狂柏皿36953695C-3754也39北曲23G&50-37549371910J2755037550-37749*-191CIJ37550*137550-37749-3S-2570I377S0-38249P257&P37750齐_一239*-10803825038250-386491S80-362503B25CI-38649畑23亦38850'35550-3964-2302306503B650-3964-2496.-3965Q*33965071为沖24963955039650-4156942+3400415904-'41590-340(P4

18、1590*5415904358禅433阴W4359043580-455»9-3600-'43阳W羽自汕-4聖眉-壯7D3P45阳曲45590-465B9*-恥45530|15590-46539allowedMeasBandwidt,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：mbwIOO,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。presenceAntennaPortl,当前天线端口1属性。

19、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，001001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

20、务小区相比较，在邻区中有不同的TDD上行/下行分配*MBSFN(MulticastBroadcastSingleFrequencyNetwork)多播/组播单频网络，它要求同时传输来自多个小区的完全相同的波形。这样一来，UE接收机就能将多个MBSFN小区视为一个大的小区1。此外，UE不仅不会受到相邻小区传输的小区间干扰，而且将受益于来自多个MBSFN小区的信号的叠加。不仅如此，诸如G-RAKE等先进的UE接收机技术还能解决多径传播的时间差问题，从而消除小区内干扰。MBSFN分成两种：专用载波的MBSFN和与单播(Unicast)混合载波的MBSFN,这里主要讨论混合载波MBSFNRS设计。MB

21、SFNRS的设计有其特殊要求，在混合载波MBSFN系统的一个无线帧中，通常大部分资源用于单播业务，而只有个别子帧被用于MBSFN业务，典型的场景是在连续的单播子帧之内插有一个孤立的MBSFN子帧，这使得接收这个MBSFN子帧的终端无法像接收单播信号时那样在相邻子帧的RS之间进行内插信道估计。因此MBSFN的RS设计必须能够支持一个孤立子帧内的信道估计。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-CelllndividualOffsdCELL级别（dBm）cellsToAddModList，相邻小区添加或修改列表。包含:celll

22、ndex（邻区列表索引）、physCelllD（物理小区标识）和cellIndivedualOff（e适用于特定邻区的小区各自偏移）三个参数。MeasurementReports信令解析IReportPI"*!exri.LicaZL_ExtsitlelansFL“o*=上VI1measureme028meisRe+ITeigliLell.-s?匚3灶v3pkysCellia:312?L¥|_3o测量报告信令解析: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

23、主要IE如下：measID,测量标识每个measId对应一个measObjectld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；reportConfigI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rsrpResultRSRP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097,实际值二取值-140dBm，示例中取

24、值为43，则实际RSRP值为-97dBm。rsrqResultRSRQ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

25、取值为28，则实际RSRQ值为-6dB。measResultListEUTRA，eUTRA邻小区测量结果：physCellld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-寸应的事件及参数配置。HandoverCommand信令解析HandoverCommand消息包含在RRCConnecti

26、onReconfiguration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)。日-LTERRC->RRCConnectionReconfigurationQ-DL-DCCH-flessage0-messageQ-cl&rrcConnectioriFiorifigLiratiori-1il-TidiiLidLUfrildtiiLFiti=1Q-匚币匚alExtensions-c1Q-rrcConnectionReconfiguration-rSQmobilityCont'olInfo-targe炉hysCtllld=119”t和斗=msQQnewUE-

27、ldentty=KJlCllliaOQl111Q0-radiaFlesourceConfigComnan-rach-ConfigGamman白-preamblelnfiQnumberOffiA-Preannbles=n<i0-preamN亡sGoli|zi冉匚onfigp-sizeOffiA-PreamblesGroupA=n32messageSizeGroupA=b144messagePowerOfftetGroupB=dB10(j-powerRampingParamEters:powerRampingStep=dE斗-preamblelnitialReceivedTargetfowe

28、r=dEtn-lOO白“ra-Superwisianlnfop-prearribl&TransMaN=nlOIIIIk-ra-R.espanseWindowSize=sflOL-mac-ContentonResalutiDnTimer=sf64maMHARQ-WsgSTM=斗MeseageDetails-01551402201&04051550Z9m94:QualcommBinDtkyg门1Q-prach-Config:raatSequenoelndeK=32-pradn-CQnfiglnfb:-pradi-Csnfiglndex=4:-highSp已亡dFl曰g=怡1吕亡；-

29、EieraGorrElatjonZaneCcnfig=11iii-prach-FreqQffsEt=10iiEipus±-CanfigCamnnani白”pusdn-CanfigBasic；-n-5B=1；happingMade=intersubFrarmep-pusdi-HappingOffset=6enableGQAM=false直“ul-ReferenoeSignalsPUSOl；grcupHoppingEnabled=false；r-grcupAEGignmentPUSCH=0；-sequenceHoppingEnabled=ialse-cyditShift=3；-p-Ma(

30、=23tdd-Config卜“subframeAssignment=sa2-spedaISubfrsmePstterns=ssp7Lil-CydicPrefiwLengti-i=l&nl-rach-ConfigD&dicatedh-ra-PreambleInde3<=40ra-PFLACH-Masklrdex=00-radioResaurc亡匸lonfigD亡die目ted白-physicalCanfigDedicatedEi-cqi-ReportCanfig-cqi-Reportf'lod亡Aperiodic=rm30:knonnPD5CH-R5-EPRE-Of

31、feet=0白-匚qi-ReportP亡iodic白“setupp"Oqi-PUOZH-Rescurcelnd&K=16p"oqi-pnni-ConfiglndeK=118p"qi-FornnatlndicatorP&ricdi匚=widebandCQIp"ri<onfigIndeM=5girmultaneousAckNackAndCQI=true白-soundingRS-UL-CcnfigDedicatEd(=)-setup；-srs-Bandwidth=bw2k-srs-HappingBandwidti-!=hb加-freqDo

32、nriainPoEition=ISk-dLrafion=frue：-srs-Configlndex=51：-transmissionCamb=0cydicShift=cs3-iQ-schedulingRequestConfigQ-setup:sr-PUCCH-RescurcelndeM=70:sr-Configlndew=27dsr-TransMas=n640-security匚onflgHCi0-handcverTyp-intraLIE白-securityAlgoritinmCanfig-pheringAlgoritiinn=eea2-intEgrityPraWlgorithm=eia2L-

33、kpwiThAnnpTnriirAtnr=fFihpHandoverConfirm消息包含在RRCConnectionReconfigurationComplete信令中。nn££u.g；fli.1qiiuuhs£亍nrntssfcgt?口11?C3cit=3牛匚3“xrc_T191Jfi*x-=G亍】7CTLtlQ：t*1?C3t>辛rre匚drtTtdvti.dtJter*ti£iniicimC11?口m、k”.二f丁.ppixotlCriticalExten-sivjiiFjreheixt二*5当UE的SRB2建立完成后，UE给eNodeB发

34、送rrcConnectionReconfigurationComplete消息，该消息可以看做是UE对RRCConnectionReconfiguratioH肖息的响应消息，并无实质性内容。四、X2口切换流程与信令解析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。UECHandci/eConfirmndMarker9.Plheupdaierequest11PathSwitch10UserPlaneupd

35、aterespense8.PathvitchFt；ec|ijfestpacketddtiS彳SwitchDLpath|f'TlushDLbuffer.ContinuedeKenng'jReleaseResourcesURelease-ecjrceC'dtdFCJi-dTd；rj!_-SJWllAeLDLdlQCdtioi-i4.Handci/Br罠ULjMcjcation*TAforUE3UHandcx'erRequest2.MnsurenieantReports(HOdecsionAredRcstrSEtimPrwdcdiPickctdaia1MeJuremn

36、tCentral!psrkHdatjULalloGdrtionL3鸟|LIML2Laghd门filing富UserData5.HandCk-ercamend导穴芒就ia诵wrtuf兩时"iit:p日det£totugetdNgj&SNStatusTransfer*pa-ckirtsfr&mSoureseNB,Dittdich和曰尚oldcell吕fDel砂nchixsniz宕口oriMCEllJIjransitTargeteNBoijffcf-eNBLIEsi!reseNIJar<NSfVIVEP1/.：?门rljrnt-RAprirt;A.RRCk-

37、YirlLrsonHgurticmEEkJ|.：IlTld!».!l忌、RRCcon-亡Menre<nnPr壬忡门戸jwp:ex卩1gThSW-chgECyt8.UserPMieupdatereuii处L10.,athSvuitchRequestAlIc9UserRlati号诒P口1綽LL、UE亡ontasrt&审!a审芒流程解析：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

38、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eNo

39、deB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。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

40、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，比时由于到目标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>