LTE培训材料-4LTE移动性管理

一、移动性管理相关概念——移动性管理是蜂窝移动公司通信系统必备的机制，能够辅助LTE系统实现负载均衡、提供更好的用户体验以及提高系统整体性能。该功能主要分为两大类：空闲状态的移动性管理和连接状态的移动性管理。跟踪区（TA）跟踪区（TrackingArea）是LTE/SAE系统为UE的位置管理新设立的概念。跟踪区的功能与3G的位置区（LocationArea,LA）和路由区（RoutingArea，RA）类似，由于LTE/SAE系统主要为分组域功能设计，因此跟踪区更接近路由区的概念在LTE/SAE系统中设计跟踪区时，希望满足如下要求：1）对于LTE的接入网和核心网保持相同的位置区域的概念2）当UE处于空闲状态时，核心网能够知道UE所在的跟踪区3）当处于空闲状态的UE需要被寻呼时，必须在UE所注册的跟踪区的所有小区进行寻呼4）在LTE系统中应尽量减少因位置改变而引起的位置更新信令上述需求与传统的LA和RA的最大区别在于，需要通过TA的设计，减少空闲状态UE执行位置更新的信令，针对减少信令的要求，有多种方案可供考虑，下面就多注册TA进行详细介绍多注册TA是从多种TA概念方案中综合和总结出的一种TA概念，其特点在于多个TA可组成一个TA列表，这些TA同时分配给一个UE：UE在这些TA间移动时不需要执行TA更新当UE附着到网络时，由网络决定分配哪些TA给UE，UE注册到所有这些TA中。当UE进入不在其所注册的TA列表中的新TA区域时，需要执行TA更新，网络(MME)给UE重新分配一组TA，新分配的TA也包含原有TA列表中的一些TA多注册TA方案中，每个小区只属于一个TA，其广播消息只需要广播一个TA的信息多注册TA的优点主要是：对于广播信道的要求较低；对于灵活布置UE所属的TA区域比较有利，不需要网络对TA重新进行部署；对避免多个TA间绕圈方式移动引起的TA更新有很大优势；核心网可以灵活地向UE分配其所属的TA；能更有效地利用无线资源多注册TA的缺点：TA更新的消息长度会增加；运营商会对TA列表的大小需要进行限制，否则将耗费过多的系统资源；在方法上不是十分灵活——UE的RRC状态及迁移——LTE测量LTE系统中的测量主要是指连接状态下的移动性测量。LTE采用了和以前蜂窝系统相似的两项测量：载波接收机信号场强指示（CarrierRSSI）测量和参考信号接收功率（ReferenceSignalReceivelPower，RSRP）。CarrierRSSI测量是对整个系统带宽内的接收功率进行测量，此测量可以得到被测小区的干扰情况。RSRP测量是对一定的频带（如一个RB）内的RS接收功率进行测量，从而得到该频带内的信号强度。除了传统的CarrierRSSI和RSRP测量外，LTE还采用了RS接收质量（RSReceivedQuality，RSRQ）测量，以进一步提高切换质量，降低掉话率。RSRQ定义为N*RSRP/（RSSI），其中N为进行RSRP测量的RB数量——移动性管理移动性包括空闲状态下的移动性和连接状态下的移动性。小区选择、重选属于空闲状态下的移动性。基本沿用UMTS系统的原则，仅修改了测量属性、小区选择/重选的准则等。PLMN选择的原则基于UMTS的PLMN选择原则。切换属于连接状态下的移动性。LTE系统内的切换采用网络控制、UE协助的方式。LTE的切换属于后向切换：由源基站发起的切换过程，其特征是源基站主动将UE上下文（context）发送给目标基站。二、LTE小区选择/重选——LTE小区选择空闲状态这里所说的空闲状态指EPS连接性管理（EPSConnetivityManagement，EDM）的空闲状态（ECM-Idle），其主要特征如下：UE和网络之间没有信令连接，在E-UTRAN中不为UE分配无线资源并且没有建立UE上下文；UE和网络之间没有S1-MME和S1-U连接；UE在有下行数据到达时，数据应终止在S-GW，并由MME发起寻呼；网络对UE位置所知的精度为TA级别；当UE进入未注册的新TA时，应执行TA更新；应使用DRX等具有节省电力的功能。——小区选择类型不同场景初始小区选择存储信息的小区选择不同时机UE开机从RRC_CONNECTED返回到RRC_IDLE模式重新进入服务区——小区选择相关概念Idle模式下的服务类型受限服务：在一个可接受的小区上进行紧急呼叫正常服务：合适小区上普通使用操作人员服务：在一个保留小区上用于操作人员使用小区分类，按可提供的服务可接受小区：可获得受限服务（紧急呼叫）合适的小区：UE可驻留并获得正常服务禁止的小区：系统信息中指示小区为barred保留的小区：系统信息中指示小区为reserved——Idle模式下的状态和状态迁移小区选择一般发生在PLMN选择之后，它的目的是使UE在开机后可以尽快选择一个信道质量满足条件的小区进行驻留，主要包括两大类。1）初始小区的选择这种情况下，UE没有存储任何先验信息可以帮助其辨识具体的TD-LTE系统频率，因此，UE需要根据自身能力扫描所有的TD-LTE频带，以便找到一个合适的小区进行驻留。在每一个频率上，UE只需要搜索信道质量最好的小区，一旦一个合适的小区出现，UE会选择它并进行驻留。2）基于存储信息的小区选择这种情况下，UE已经存储了载波频率相关的信息，同时也可能包括一些小区参数信息，例如，从先前收到的测量控制信息或者是先前驻留/检测到的小区中得到。UE会优先选择有相关信息的小区，一旦一个合适的小区出现，UE会选择它并进行驻留。如果存储了相关信息的小区都不合适，UE将发起初始小区选择过程。1）UE的NAS层标识被选PLMN（SelectedPLMN）和等效PLMN（EquivalentPLMN）。2）UE搜索整个频带，在每个载波频率上标识最强的小区，接收小区系统消息，标识它的PLMN并报告给NAS。UE也可以利用存储的信息加速小区选择的过程（和UMTS相同）3）UE寻找标识合适的小区，如果找不到合适的小区，则标识一个可以接受的小区。当寻找到适合的小区或可以接受的小区后发起小区重选过程。（适合的小区：UE可以正常驻留的小区；可以接受的小区：UE可以尝试发起紧急呼叫的小区）——小区选择标准：S准则在小区选择过程中，UE需要对将要选择的小区进行测量，以便进行信道质量评估，判断其是否符合驻留的标准。小区选择的准则称为S准则，当某个小区的信道质量满足S准则之后，就可以被选择为驻留小区。S准则的具体内容如下：0rxlevS其中，oncompensatioffsetrxlevrxlevrxlevmeasrxlevPQQQS)(minmin式中，各参数的含义如表所示UE在进行小区选择时，通过测量得到小区的rxlevmeasQ值，通过小区的系统信息及自身能力等级获取S准则公式中的其他参数，计算得到rxlevS，然后与0进行比较，如果0rxlevS，则UE认为该小区满足小区选择的信道质量要求，可以选择其作为驻留小区。如果该小区的系统信息中指示其允许驻留，那么UE将选择在此小区上驻留，进入空闲状态——小区重选小区重选时机：开机驻留到合适小区即开始小区重选处于RRC_IDLE状态下UE移动小区重选的原则：UE通过测量服务小区和邻小区的属性来使能小区重选过程服务小区的系统信息指示UE搜索和测量邻小区的信息小区重选准则涉及服务小区和邻小区的测量小区重选参数可以适用于小区中的所有UE，但有可能对某个UE或UE组配置特定的重选参数。——小区重选过程UE评估基于优先级的所有RAT频率UE用排序的准则并基于无线链路质量来比较所有相关频率上的小区一旦重选目标小区，UE验证该小区的可接入性无接入受限，重选到目标小区——小区重选优先级考虑——小区重选测量启动准则TD-LTE系统中，UE工作在一个小区之下，该小区成为服务小区，而同频/异频邻小区的定义如下。1）同频邻小区：中心频点与服务小区所用中心频率相同的小区2）异频邻小区：中心频点与服务小区所用中心频率不同的小区对于同频邻小区的测量为同频测量，而对异频邻小区的测量称为异频测量测量启动准则如下：——不同优先级的小区重选评估（异频/IRAT）——同频/同优先级异频小区重选：R准则三、LTE切换切换概述——连接状态连接状态指ECM-CONNECTED状态，其主要特征如下：UE和网络之间有信令连接，这个信令连接包括RRC连接和S1-MME连接两部分；网络对UE位置所知精度为小区级；UE移动性管理由切换过程控制；S1释放过程将使UE从ECM-CONNECTED状态迁移到ECM-IDLE状态。切换过程包括控制平面过程和用户平面过程，控制平面切换过程包括切换准备过程（含参数传递、切换判决）、切换执行过程（含信令生成过程、切换命令传输过程）和切换完成过程（含随机接入过程、路径转换）等。用户平面切换过程包括数据前转等。用户平面过程是伴随着控制平面过程同时发生的。源eNodeB主要负责切换判决和切换准备，目标eNodeB主要负责切换接纳和生产切换命令，UE在网络的控制下完成整个切换过程。——切换的目的负载平衡：小区的容量极限的特性，提出了系统里的资源共享需求。切换就是将用户的连接从一个无线链路转换到另一个无线链路。切换的目的是处理由于移动而造成的越区、负载调整或其它原因使得需要引起无线链路改变。——硬切换-先断开，再连接——切换测量切换三部曲——测量控制该过程用于修改RRC连接，如：建立/修改/释放RB、执行切换、建立/修改/释放测量在此过程中，EUTRAN也会把专用的NAS信息传给UE。——测量控制测量类型，有三种：Setup,Modify,Release测量对象（MeasurementObjects）：对于同频和异频测量，是单一的EUTRA载波频率对于UTRA测量，是单一UTRA频率载波上的一组小区对于GERAN测量，是一组GERAN载波频率对于CDMA2000测量，单一载波频率上的一组小区测量上报配置(ReportingConfiguration)上报标准：触发UE发送测量报告的标准：周期或事件描述上报格式：UE在测量报告中包含的量和相关信息测量标识(MeasurementIdentities)：测量ID的列表。每个测量ID将一个测量对象与一个上报配置连接。测量数量配置（QuantityConfiguration）:对于同频测量配置一个，对异频测量配置一个，对每个RAT类型配置一个。数量配置为所有事件评估和该测量类型相关的上报测量gap（measurementGaps）：UE可以使用这个周期执行测量，此时不调度上下行传输UE只维护一个测量对象列表、一个上报配置列表和一个测量ID列表。可能包括同频对象一个，异频对象多个，异RAT对象多个。——测量对象及测量值——测量模型——测量模型-层三滤波L3过滤的目的在于降低偶尔出现的异常测量值的影响，同时又能及时反映最近测量值的变化。参数K的取值应综合权衡UE测量结果的准确性以及切换时延的大小。通常在低速环境下，K可取大些，这样可更多地过滤掉由于快衰落引起的不准确的测量结果；而在高速环境下，K取值可稍小些，这样可减少切换时延，提高切换成功率。与WCDMA基本相同，仅α＝0.5k/2L3过滤的目的在于降低偶尔出现的异常测量值的影响，同时又能及时反映最近测量值的变化。参数K的取值应综合权衡UE测量结果的准确性以及切换时延的大小。通常在低速环境下，K可取大些，这样可更多地过滤掉由于快衰落引起的不准确的测量结果；而在高速环境下，K取值可稍小些，这样可减少切换时延，提高切换成功率。与WCDMA基本相同，仅α＝0.5k/2——测量报告——测量报告方式——同系统内测量事件——异系统测量事件——测量间隙——部分时间报告控制参数——事件报告判决——A1时间报告示意图——事件判决报告——A3事件报告示意图——切换流程概述——切换简单流程——不涉及EPC节点重定位的切换流程——后向切换分类——切换中的数据转发——SDU重排序