LTE切换详解

换是指UE在连接状态下，由于在不同的小区间移动时，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。切换的目的往往有两类，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。而对于LTE网络，系统内的切换，我们往往又分为三种：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。也即切换过程封闭在一个基站内。X2切换（站内）：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。切换包括切换测量、切换判决、切换执行三个阶段：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：基站下发测量控制；UE进行测量上报；基站执行切换判决、资源准备、切换执行和原有资源释放。即，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。当然，根据频率属性，LTE系统内切换又分同频切换和异频切换。（一）站内切换流程与信令解析站内切换流程解析对于eNodeB站内小区切换：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。详细流程解析如下：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，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，见前博文描述。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RRCConnectionReconfigurationComplete到目标切换小区告知HandoverConfirm，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消息信令解析RRCConnectionReconfiguration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=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=IEValue*0.5dB，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}。RRCConnectionReconfiguration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解析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：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-UTRAAbsoluteRadioFrequencyChannelNumber）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)示例中，NDL=38350，查下表可以得知属于39频段，同时得出FDL_low=1880，NOffs-DL=38250，因此可以计算得出小区中心频点FDL=1880+0.1（38350-38250）=1900MHz。allowedMeasBandwidt，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：mbw100}，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。presenceAntennaPort1，当前天线端口1属性。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，00\10\01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：与服务小区相比较，在邻区中有不同的TDD上行/下行分配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---CellIndividualOffset：CELL级别(dBm)cellsToAddModList，相邻小区添加或修改列表。包含cellIndex（邻区列表索引）、physCellID（物理小区标识）和cellIndivedualOffset（适用于特定邻区的小区各自偏移）三个参数。MeasurementReports信令解析信令解析当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。该消息携带主要IE如下：measID，测量标识。每个measId对应一个measObjectId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；reportConfigId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：rsrpResult，RSRP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0~97，实际值=取值-140dBm，示例中取值为43，则实际RSRP值为-97dBm。rsrqResult，RSRQ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，示例中取值为28，则实际RSRQ值为