4G5G 移动通信技术-LTE移动性管理

4G/5G移动通信技术与应用LTE移动性管理掌握LTE网络架构掌握LTE网络接口掌握主要网元设备功能第6章LTE移动性管理6.1终端的工作模式终端的工作模式LTE终端的工作模式有三种，分别是关机状态、待机状态、联机状态。6.1.1待机状态待机状态下终端还有很多任务，可以归纳为：必须跟对小区，团结在合适的基站的周围；时刻准备建立业务连接。6.1.2联机状态在联机状态下，终端要达成如下一些使命：(1)建立业务连接；(2)建立安全的业务连接；(3)保持业务连接的连续性；(4)减少对其他设备的干扰。第6章LTE移动性管理6.2PLMN的选择6.2.1PLMN简介1.PLMN含义PLMN（PublicLandsMobileNetwork），是移动通信网络的代名词。具体到我们国家，每个移动通信运营商的网络算一个PLMN，因此，中国移动、中国联通和中国电信的网络是不同的PLMN。2．PLMN标识除了工作频段及工作频点等外在特性外，为了让用户搞清楚所处的PLMN，每个PLMN都应该有明确的标识（编号），并作为系统信息由基站来广播，让基站下的终端都能够接收到。PLMN标识分为两部分，一部分称为MCC（国家代码），另一部分称为MNC（移动网络网络代码）。6.2.2待机状态PLMN选择PLMN选择的过程分为以下两大步骤：(1)PLMN搜索

这个步骤与频点和PLMN标识相关

PLMN搜索可以人工触发也可以自动进行，终端开机以及从覆盖盲区回到覆盖区域都会自动进行PLMN搜索。(2)PLMN注册

得到可用PLMN列表后，终端根据可用PLMN列表，进行人工或自动的PLMN选择。所谓人工PLMN选择，就是终端列出可用的PLMN，由用户从中选择一个PLMN进行PLMN注册。所谓自动PLMN选择，就是终端从列表中最优先的PLMN开始，逐个尝试PLMN注册，不需要用户的干预。第6章LTE移动性管理6.3小区的选择与重选6.3.1小区选择1．小区选择含义小区选择是待机状态的重要过程。当手机开机或从盲区进入覆盖区时，或当UE从连接态转换到空闲态时，手机将寻找一个公共陆地移动网，并选择合适的小区驻留，这个过程称为“小区选择”。所谓合适的小区就是UE可驻留并获得正常服务的小区，小区选择可以分为初始小区选择和普通小区选择两种方式，6.3.1小区选择2．普通小区选择普通小区选择的相关过程如图所示，普通小区选择执行完毕后终端就进入驻留状态，因此是个一次性的过程。6.3.1小区选择3．初始小区选择对于初始小区选择过程，UE事先并不知道LTE信道信息，因此，UE搜索所有LTE带宽内的信道，以寻找一个合适的小区。在每个信道上，物理层首先搜索信号强度最强的小区并根据小区搜索过程读取该小区的系统信息，一旦找到合适的小区，则小区选择过程就终止了。6.3.1小区选择4．小区选择判据

无论是小区选择还是小区重选，都离不开感知周围的环境以及相关的决策，也就是测量与判决。在普通小区选择的过程中，终端测量了小区的参考信号接收功率（RSRP）后，会利用S算法来得到判决的结果，判断小区是否满足要求。S是Select的意思，也就是选择。6.3.2小区重选1.LTE小区重选含义小区重选(CellReselection)指UE在空闲模式下通过监测邻区和当前小区的信号质量以选择一个最好的小区提供服务信号的过程。6.3.2小区重选2.小区重选时机1)开机驻留到合适小区即可开始小区重选LTE驻留到合适的小区，停留适当的时间（1秒钟）后，就可以进行小区重选的过程。通过小区重选，可以最大程度地保证空闲模式下的UE驻留在合适的小区。2)处于RRC_IDLE状态下UE发生位置移动时开始小区重选6.3.2小区重选3.重选优先级网络可配置不同频点或频率组的优先级，在空闲态时通过广播在系统消息中告诉UE，对应参数为CellReselectionPriority,取值为（0～7)。6.3.2小区重选4.小区重选测量启动条件UE成功驻留后，将持续进行本小区测量。对于重选优先级高于服务小区的载频，UE始终对其测量。对于重选优先级等于或者低于服务小区的载频，为了最大化UE电池寿命，UE不需在所有时刻都进行频繁的邻小区监测（测量)，除非服务小区质量下降为低于规定的门限值。具体来说，仅当服务小区的参数S(S值的计算方法与小区选择时一致)小于系统广播参数时UE才启动同频测量。RRC层根据RSRP测量结果计算，并将其与和比较，作为是否启动邻区测量的判决条件。6.3.2小区重选5.同频小区、同优先级异频小区重选判决对候选小区根据信道质量高低进行R准则排序，选择最优小区。根据R值计算结果，对于重选优先级等于当前服务载频的邻小区，应同时满足如下两个条件：6.3.2小区重选6.低优先级小区到高优先级小区重选判决准则为平衡不同频点之间的随机接入负荷，LTE引入了基于优先级的小区重选过程，让UE处于空闲状态下进行小区驻留时尽量使其均匀分布，UE在某个频点上将选择信道质量最好的小区，以便得到更好的网络服务。7.高优先级小区到低优先级小区重选判决准则第6章LTE移动性管理6.4LTE寻呼6.4.1跟踪区1.跟踪区TA跟踪区（TrackingArea）是LTE系统为UE的位置管理设立的概念，其功能与2G/3G系统的位置区（LA）和路由区（RA）类似。通过TA信息核心网络能够获知处于空闲态UE的位置，并且在有数据业务需求时，对UE进行寻呼。2.TAListLTE系统引入了TAList的概念，即TA列表，可以理解为TA组。一个TAList包含1～16个TA。一个TA可以属于多个TA列表,TA与TA列表之间并不是一对一的关系。6.4.1跟踪区3.TA规划基本原则TA作为TAList下的基本组成单元，其规划直接影响到TAList规划质量，因此，对其有如下要求：(1）跟踪区划分不能过大或过小。过小容易造成TA更新过多，增加信令开销，过大容易造成寻呼受限。规划时需结合空口和网元寻呼处理能力综合确定；(2）跟踪区规划应在地理上为一块连续的区域，避免和减少各跟踪区基站插花组网；(3）城郊与市区不连续覆盖时，郊区（县）使用单独跟踪区；(4）寻呼区域不跨MME的原则；(5）利用规划区域山体、河流等作为跟踪区边界，减少两个跟踪区内不同小区交叠深度，尽量使跟踪区边缘TA更新量最低；(6）需要开通CSFB的区域跟踪区应该与2G/3GLAC大小保持一致，针对高速移动等跟踪区频繁变更场景，可以通过TAList功能降低TA次数。6.4.2寻呼1.什么是寻呼寻呼属于移动通信系统中历史最悠久的技术之一，英文是Paging，通过网络侧呼叫终端ID，从而实现被叫。另外，无线网络还可以通知终端系统信息发生了改变，从而触发终端重新来接收系统信息。发起寻呼的原因主要有以下三种：（1）UE被叫（由MME发起）；（2）系统消息改变时（eNB发起）；（3）地震告警（Etws）。6.4.2寻呼2.寻呼信息的发送方法1)寻呼帧寻呼帧就是承载有寻呼消息的无线帧，在LTE规范TS36.304中定义了6种寻呼帧的密度，如图6-12所示。每个格子代表一个无线帧，深色的格子代表寻呼帧。寻呼帧的周期就是DRX周期，在图6-12的例子中，寻呼帧的周期为32个无线帧，也就是DRX周期为320ms，其他的可能周期为640ms、1.28s或者2.56s。2)寻呼时机除了寻呼帧，LTE系统还引入了寻呼时机（PO）的概念，提供了寻呼配置的更大灵活性。6.4.2寻呼2.寻呼信息的发送方法3)寻呼信息的发送根据图，我们看到，在一个寻呼帧的周期内，基站有多个无线帧及子帧可以用来发送寻呼信息。6.4.2寻呼3.寻呼信息的接收的发送方法终端接收寻呼信息首先要确定寻呼信息的具体位置，定位过程涉及多个参数，获得这些参数的过程6.4.2寻呼3.寻呼信息的接收的发送方法第6章LTE移动性管理6.5LTE切换6.5.1切换概述1.切换因素触发切换有两个原因：接收信号的强度和质量，其中根本原因是信号的质量。移动用户在通话过程中位置常常发生变动，而每个基站都有一定的覆盖范围，用户会有可能从一个基站覆盖的范围转移到另外一个基站覆盖的范围，从而不可避免地发生切换。此外，移动通信系统还存在干扰问题，为了抗干扰，也需要切换。切换可以保证用户业务连续不中断，对移动通信系统而言，切换也是一个艰巨的任务。6.5.1切换概述2.切换方式分类切换方式的分类有很多种，按切换过程中存在的分支数目分类：（1）硬切换：这种切换方式是终端首先切断与原来基站连接，然后再接入新的基站，切换过程中通信会发生瞬间的中断；（2）软切换：这种切换方式终端和相邻的两个基站同时保持联系，当终端彻底进入某一个基站的覆盖区域后，才断开另一个基站的联系，切换期间没有中断业务。6.5.2切换测量过程终端测量的具体过程划分为的三个阶段：（1）基站下发测量配置信息；（2）终端按照测量配置的要求进行测量；（3）一旦满足条件，终端就向基站上报测量报告。6.5.3测量相关的事件1．测量事件的类别事件触发是LTE系统最常用的测量报告方式，分为以下两大类测量事件。1)系统内测量事件所谓系统内，指LTE系统内，包含同频和异频两种情况。系统内简称为EUTRA，EUTRA是LTE无线接入技术的专用名词。LTE系统一共定义了5种系统内测量事件。2)系统间测量事件所谓系统间，指LTE系统与异系统之间，简称为IRAT（InterRadioAccessTechnology）。异系统，指的是GSM系统、WCDMA系统、TD-SCDMA系统和cdma2000系统等。LTE系统一共定义了2种系统间测量事件。6.5.3测量相关的事件2．系统内测量事件5种系统内测量事件都有代号，分别称为A1、A2、A3、A4和A5事件。具体的含义如下所述：(1)A1事件：服务小区的信号强于一个绝对门限；(2)A2事件：服务小区的信号弱于一个绝对门限；(3)A3事件：邻区的信号优于服务小区的信号；(4)A4事件：邻区的信号强于一个绝对门限；(5)A5事件：服务小区的信号弱于绝对门限1而邻区的信号强于绝对门限2。6.5.3测量相关的事件3．系统间测量事件(1)B1事件：异系统邻区质量高于一个绝对门限，用于基于负荷的切换；(2)B2事件：服务小区质量低于一个绝对门限1且异系统邻区质量高于一个绝对门限2，用于基于覆盖的切换。第6章LTE移动性管理6.6LTE无线资源管理6.6.1LTE无线资源管理概述

LTE系统中，无线资源管理对象包括时间、频率、功率、多天线、小区、用户，涉及一系列与无线资源分配相关的技术，主要包括资源分配、接入控制、负载控制、干扰协调等。6.6.2LTE资源分配LTE下行采用OFDM，上行采用SC-FDMA。时间和频率是LTE中主要控制的两类资源。包括集中式（Localized）和分布式（Distributed）两种基本的资源分配方式。1.集中式资源分配2.分布式资源分配3.动态调度4.半静态调度6.6.3LTE接入控制LTE系统为共享资源系统，所有用户通过调度共享资源，小区中的用户数主要受限于小区中总的资源数量。6.6.4LTE负载均衡负荷均衡算法包括LTE系统内的负荷均衡以及系统间的负荷均衡，负荷均衡算法的目标包括：(1)各个小区之间的负荷更加均衡；(2)系统间的负荷更加均衡；(3)系统的容量得到提升；(4)尽可能减小人工参与网络管理与优化的工作；(5)保证用户的

QoS，减少拥塞造成