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。
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。
UL allocation(定义ULinformationTransfer 将Bearer resource allocation Request (格式及内容)传递给eNB。(也可以是发送Bearer resource modification request消息)
1、Measurement Reports 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Measurement Control中描述的事件时,则通过Measurement Report消息上报给eNodeB。
2、Handover Command 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RRC Connection Reconfiguration 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)。 3、Handover Confirm 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RRC Connection Reconfiguration Complete到目标切换小区告知Handover Confirm,并接入目标小区,释放源小区资源。 站内切换信令要点解析 信令字段解析
RRC Connection Reconfiguration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E-UTRA 测量报告事件的标准,E-UTRA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 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_Offset,A3偏移。该参数表示A3事件所使用的偏移,实际值=IE value * 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 =IE Value *0.5 dB,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}。
RRC Connection Reconfiguration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)。 信令消息
RRCConnection Reconfiguration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-UTRA AbsoluteRadio Frequency Channel Number)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)