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LTE系统内连接移动性管理 技术白皮书-6W100-整本手册.pdf (222.94 KB)
LTE系统内连接移动性管理 技术白皮书
资料版本：6W100-20200927
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移动性管理即管理用户的移动性，通过对移动终端的位置信息、安全性以及业务连续性等方面的管理，以使UE（User Equipment，用户设备）与网络达到最佳的联系状态，进而为各种网络服务的应用提供保证。
如图1所示，根据RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）的连接状态，移动性管理分为连态移动性移动性管理和空闲态移动性管理。其中，连接态移动性管理主要指切换，空闲态移动性管理则是指小区选择和重选。而根据切换目标的不同，切换又可分为同频切换、异频切换和异系统切换。本文主要介绍LTE系统内连接态移动性管理中的同频切换。
根据是否为同一基站内的切换，同频切换可分为站内同频切换和站间同频切换。站间同频切换又分为站间X2切换和站间S1切换。
本文只介绍站内切换和站间S1切换。
图2为连接态移动性管理架构，其中：
· S1接口：eNodeB与MME/S-GW之间的接口。有关S1接口协议的介绍，请参见3GPP TS 36.413。
· Uu接口：eNodeB与UE之间的接口，也称为空口。UE发生切换前，会与eNodeB进行空口消息的交互。有关Uu接口协议的介绍，请参见3GPP 36.331。
当UE所在的源小区和准备切换的目标小区同属一个eNodeB时，发生的切换属于站内切换，也即eNodeB内切换。eNodeB内切换过程中不涉及eNodeB与eNodeB之间的任何信息交互，只是在一个eNodeB内的两个小区之间进行资源配置，当UE切换入目标小区后eNodeB向核心网申请更换数据传输路径。
当UE所在的源小区和要切换的目标小区属于不同eNodeB时，发生的切换属于站间S1切换，也即eNodeB间S1切换。eNodeB间S1切换过程中不涉及eNodeB与eNodeB之间的直接信息交互，而是通过核心网转发消息，以控制两个小区的资源配置修改。切换判决涉及两个基站。由于目标基站新建数据传输路径，所以eNodeB间S1切换时源基站不需要向核心网申请更换数据传输路径。
切换一般包括切换测量、切换决策、切换执行和三个阶段，各阶段涉及到的逻辑单元为小区。
由于源基站小区需要知道邻区的相关信息以决定切换类型，所以需要在eNodeB完成针对小区的邻区配置。
在UE建立无线承载后，eNodeB会通过信令RRC Connection Reconfiguration下发测量配置信息给UE。测量配置信息中定义了UE测量与上报的规则与参数。
测量配置信息主要包括测量对象、报告配置和测量标识等。切换测量是基站RRC层控制、UE的物理层执行和UE的RRC层决定是否上报的过程。
其中：
· 测量对象：定义了UE执行测量的对象属性或参数，包括目标系统、测量频点、测量带宽和频率偏置等。
· 报告配置：定义了触发测量报告事件的条件。
· 测量标识：定义了一个测量配置，绑定测量对象与报告配置。
通过基站的测量控制，可以使UE及时反馈服务小区和同频邻区的信号情况，然后基站决定是否需要执行切换。
图3 测量控制
eNodeB对UE上报的测量结果进行评估，决定是否触发切换。决策过程大致如下：
(1) 分析测量报告，按信号强度从大到小将符合事件条件的小区进行排序，生成目标小区列表；
(2) 如果目标小区列表中存在小区的测量结果相同，则随机选择一个小区进行切换；
(3) 按照目标小区列表顺序依次向列表中的小区发送切换请求，如果请求切换失败，则继续向下一个小区发送切换请求；
(4) 如果向目标小区列表内所有小区都请求失败，则等待UE上报下一次测量报告。
终端在完成对目标小区的随机接入后，通过对目标小区的重配完成消息，完成切换。
通过切换执行，将UE由源小区服务切换为由目标小区服务。切换执行主要分为切换资源准备、UE切换、切换完成等步骤。
· 切换资源准备：切换源小区通过切换请求消息通知目标小区进行用户相关资源的准入准备。当目标小区资源准备完毕后，通过HandOverCommand消息通知源小区，其中含有切换重配消息。
· UE切换：源小区通过切换重配消息通知UE进行切换；UE会在目标小区完成随机接入后，发送重配完成消息以完成切换。
· 切换完成：当UE切换到目标小区之后，源小区会清除该UE的资源信息。对站内切换，在目标小区还需要申请更换数据传输路径。
站内切换和站间S1切换在具体实现细节方面有所不同。
如图4所示，站内切换的流程大致为：
（1）UE上报A3事件，报告邻区信号质量
步骤1，[UE->eNodeB]：UE进行周期测量，当满足A3事件测量报告上报条件时，上报A3事件测量报告。
（2）切换请求
步骤2，[eNodeB]：eNodeB进行切换判决，得出切换的最佳小区为eNodeB内部小区，然后收集UE在源小区的资源配置信息，并将收集到的信息通过HandOverRequest消息发送到目标小区。
（3）切换回复
步骤3～步骤4，[eNodeB]：eNodeB内的目标小区根据HandOverReqeust消息内容进行切换资源准备，在HandOverCommand消息中构造切换重配消息，并回复源小区。
（4）UE执行切换
步骤5～步骤6，[eNodeB->UE->eNodeB]：源小区提取HandOverCommand中的切换重配消息，并通过空口上发送给UE；UE根据重配消息完成在目标小区的随机接入，并发送重配完成消息给目标小区。
（5）更换数据传输路径
步骤7～步骤9，[eNodeB->MME->eNodeB]：UE切换入站内目标小区后，eNodeB发送PathSwitchRequest消息给MME，以更换数据传输路径。
（6）清除用户资源
步骤10～步骤11，[eNodeB]：当数据传输路径更换完成后，eNodeB内部将源小区中该UE的资源释放。
如图5所示，站间S1切换流程如下：
（1）UE上报A3事件，报告邻区信号质量
步骤1，[UE->eNodeB]：UE进行周期测量，当满足A3测量报告上报条件时上报A3测量报告。
（2）切换请求
步骤2，[eNodeB->MME]：eNodeB进行切换判决，得出切换的最佳小区不是本eNodeB内部小区，然后收集UE在源小区的资源配置信息，通过HandOverRequire消息发送到MME。
（3）查找目标eNodeB小区
步骤3，[MME->eNodeB]：MME根据HandOverRequire消息中的信元寻找目标小区，并将重构后的HandOverRequest消息发送给目标小区。
（4）切换准备回复
步骤4～步骤5，[eNodeB->MME]：目标小区根据HandOverRequest信息准备切换资源，并通过HandOverRequestAcknowledge消息将切换重配内容回复MME。
（5）源eNodeB发送切换重配消息
步骤6～步骤7，[MME->eNodeB->UE]：MME将目标eNodeB回复的消息重构后转发给源eNodeB，源eNodeB发送切换重配消息给UE。
（6）UE执行向目标小区的切换
步骤8，[UE->eNodeB]：UE收到切换重配消息后，根据消息中随机接入有关信元，在目标eNodeB的小区内发起随机接入，并回复切换重配消息给目标eNodeB，完成向目标小区的切换。
（8）源eNodeB清除用户资源
步骤9～步骤11，[eNodeB->MME->eNodeB]：UE切换入目标eNodeB后，目标eNodeB发送HandOverNotify消息给MME，然后MME向源eNodeB发送UEContextRelease消息，通知源eNodeB清除用户资源。
图5 站间S1切换流程
通过在同频邻区间互相配置邻区关系，实现UE入网之后，在同频邻区之间移动时与MME之间的连接不会断开。
图6 配置同频组网邻区关系
图7 同频切换空间组网
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