LTE连接态移动性管理.docx

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LTE连接态移动性管理

连接态移动性管理

移动性管理是指UE（UserEquipment）向网络侧报告它的位置、提供UE标识以及保持物理信道的过程。

在E-UTRAN（Evolved演进的UTRAN）的系统中，根据RRC（RadioResourceControl）的连接状态，移动性管理分为连接态和空闲态两大类。

本文档描述了E-UTRAN的连接态移动性管理的相关内容。

连接态移动性管理是当UE在连接态下移动时，移动网络通过切换为UE提供畅通的物理信道，保证连续的用户体验。

切换是当UE处于连接态时改变服务小区的过程，包括同频切换、异频切换与异系统切换。

本文档所述的切换，如果无特殊说明，通为广义范围上的切换，即包括切换流程、SRVCC、CCO/CCOwithNACC流程和重定向流程。

当UE处于开机状态，但没有建立RRC连接时，称为UE处于空闲态。

空闲态下移动性管理是UE向网络侧报告它的位置，eNodeB（EvolvedNodeB）通过系统广播消息下发相关配置信息，UE据此选择一个合适小区驻留并接受服务。

具体请参见《空闲态管理特性参数描述》。

连接态移动性管理概述

根据RRC的连接状态，移动性管理主要分为连接态移动性管理和空闲态移动性管理两大类。

当UE建立了RRC连接时，称为UE处于连接态。

连接态移动性管理是eNodeB通过控制消息下发相关配置信息，UE据此完成切换测量，并在eNodeB控制下完成切换的过程，保证连续的用户体验。

根据切换的触发原因，有基于覆盖、基于负载、基于频率优先级、基于业务、基于上行链路质量、基于SPID切换回HPLMN以及基于距离这几种切换。

●在无线的移动环境中，由于UE位置的不断变化以及每个小区覆盖范围的有限性，所以引入基于覆盖的切换来保证UE业务的连续性。

当UE移动到小区覆盖边缘时，则触发基于覆盖的切换。

基于覆盖的切换是为了保证UE在移动过程中连接到当前信号质量最好的小区。

通过基于覆盖的切换能有效防止由于小区的信号质量变差而造成的掉话，保证通信业务的连续性。

●每个UE发起的业务是随机且多样的，这样可能会造成一个小区负载很重，甚至拥塞，而它的邻区却负载很轻，所以引入基于负载的切换来保证系统资源利用率的最大化。

当小区负载较重时，eNodeB将触发基于负载的切换。

●当低频段如900MHz有5MHz带宽，而高频段如2600MHz有20MHz带宽的时候，且希望尽量由高频段2600MHz承载业务，而低频段900MHz空闲以保证连续覆盖。

在900MHz/2600MHz同站同覆盖情况下，低频段小区可以开启基于频率优先级的切换来实现这一目的。

●为保证LTE系统更好的为高速率数据业务服务，可以根据需求使用业务分层功能。

例如，可以将语音业务的UE切换到低带宽的异频/异系统中接受服务。

在这种情况下，基于业务的切换将识别语音业务的UE，使该UE切换到异频/异系统中。

●当上行信号质量较差时，若不能及时触发切换，则容易产生掉话。

在这种情况下，基于上行链路质量的切换可以使UE切换到异频/异系统中。

●如果运营商B进行全网LTE覆盖，运营商A部分区域进行了LTE覆盖，运营商A的UE在移出其LTE网络时漫游到运营商B的LTE网络中。

当运营商A的UE移动回到运营商A的自身覆盖区域时，则可以通过基于SPID切换HPLMN功能将UE切换回自己的归属网络中。

漫游切换

●在网络越区覆盖严重的场景下，启动异频/异系统测量时间较晚，可能邻区配置时并未配置这么远的邻区，导致UE切换时因为没有合适的邻区而不能切换，最终掉话。

在这种情况下，可利用基于距离的异频/异系统切换，尽早地启动异频/异系统测量，避免出现邻区配置缺失导致的切换失败。

在目标eNodeB共载频共享接入网的情况下，当收到切换请求时，目标eNodeB将根据UE的PLMN（PublicLandMobileNetwork）信息，选择相同运营商。

HUAWEIeNodeB支持跨PLMN切换，包括LTE系统内跨PLMN切换和异系统跨PLMN切换。

当跨PLMN切换开关打开时，eNodeB将根据跨PLMN配置筛选UE的目标小区。

跨PLMN切换开关由参数HoAlgoSwitch中的子开关控制。

根据切换间小区频点的不同与所属系统的不同，LTE切换可分为同频切换，异频切换与异系统切换。

频点相关内容详细请参见3GPPTS36.104。

同频切换

同频切换实现LTE系统中相同频点的小区间切换过程。

在同一个网络，不同的区域可能使用相同的频点，因此eNodeB需要在系统内支持同频切换。

当服务小区存在同频邻区时：

●基于覆盖的同频切换由eNodeB根据UE的同频测量报告触发。

UE离开服务小区的覆盖范围，到达同频邻区的覆盖范围时，UE测量到邻区信号质量与服务小区信号质量之差满足一定门限时将上报测量报告，eNodeB根据测量报告触发基于覆盖的同频切换。

●基于负载的同频切换由eNodeB触发。

当服务小区负载达到同频负载平衡门限时，MLB（MobilityLoadBalancing）算法会同步修改服务小区和邻区的CIO，使边缘UE更容易切换到负荷低的同频邻区，从而达到降低小区负载的目的。

异频切换

异频切换实现LTE系统中不同频点的小区间切换过程。

在同一个网络，不同的区域可能使用不同的频点，因此eNodeB需要在系统内支持不同频点间的切换。

当服务小区存在异频邻区时：

●基于覆盖的异频切换由eNodeB根据UE的异频测量报告触发。

UE离开服务小区的覆盖范围，到达异频邻区的覆盖范围时，UE测量到邻区信号质量高于一定门限则上报测量报告，eNodeB根据测量报告触发UE切换到异频邻区。

●基于负载的异频切换由eNodeB触发。

当服务小区负载达到异频负载平衡触发门限时，eNodeB将根据UE的频点支持能力、ARP（Allocation分配andRetention保留Priority优先）以及资源占用情况选择一定数量的UE，然后根据邻区负载情况选择目标小区，触发基于MLB的异频切换。

ARP的相关内容详细请参见3GPPTS23.401。

●基于频率优先级的异频切换只在高低频段共站同覆盖或同心圆覆盖场景下在低频段小区开启，当低频段小区的UE测量到服务小区信号质量大于一定门限时便触发基于频率优先级的异频测量。

●基于距离的异频切换由eNodeB根据UE上报的TA跟踪区值，来估计UE相对于eNodeB的距离。

当发现UE上报的TA值超过门限时，则认为UE已经移动到很远的距离，将触发基于距离的异频测量。

●基于业务的异频测量由eNodeB触发。

eNodeB识别拥有某种业务（如语音业务）的UE，根据业务配置的异频频点，启动基于业务的异频测量。

●基于上行链路质量的异频测量由eNodeB触发。

eNodeB发现UE上行链路质量受限时，启动基于上行链路质量的异频测量。

●基于SPID切换回HPLMN的异频测量由eNodeB触发。

当用户接入小区时（包括新接入、切换入以及重建入的用户），eNodeB根据核心网下发的SPID信息查找最高优先级频点下的小区的PLMN是否与服务小区PLMN相同，则启动测量，让UE测量比服务小区频点优先级高的异频频点。

在异频测量过程中，UE发现邻区信号质量大于相应的切换门限时，将触发相应的测量报告，然后eNodeB根据测量报告触发异频切换。

当前LTEFDD和TD-LTE之间的切换属于异频切换，处理流程与一般的异频切换流程相同。

异系统切换

异系统切换实现LTE到GSM（GlobalSystemforMobilecommunications）/WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）/TD-SCDMA（TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess）的小区间切换过程。

不同区域可能使用不同的系统，LTE支持切换到不同系统，保证通信业务的连续性。

当服务小区存在异系统邻区时：

●基于覆盖的异系统测量由eNodeB根据UE的测量报告触发。

UE离开LTE系统的覆盖范围，进入其他系统的覆盖范围时，UE测量到服务小区信号质量小于一定门限将上报测量报告，eNodeB根据该测量报告触发基于覆盖的异系统测量，然后根据异系统测量报告触发异系统切换。

●基于负载的异系统测量由eNodeB触发。

当服务小区负载达到异系统负载平衡触发门限时，eNodeB将根据UE能力、当前所进行的业务以及ARP选择一定数量的UE，并根据异系统切换成功率选择候选目标小区，启动基于负载的异系统测量。

●基于业务的异系统测量由eNodeB触发。

eNodeB识别拥有某种业务（如语音业务）的UE，启动基于业务的异系统测量。

●基于上行链路质量的异系统测量由eNodeB触发。

eNodeB发现UE上行链路质量受限时，启动基于上行链路质量的异系统测量。

●基于SPID切换回HPLMN的异频测量由eNodeB触发。

当用户接入小区时（包括新接入、切换入以及重建入的用户），eNodeB根据核心网下发的SPID信息查找最高优先级频点下的小区的PLMN是否与服务小区PLMN相同，若不相同则启动测量，让UE测量比服务小区频点优先级高的异系统频点。

●基于距离的异系统切换首先由eNodeB根据UE上报的TA值，来估计UE相对于eNodeB的距离。

当发现UE上报的TA值超过门限时，则认为UE已经移动到很远的距离，将触发基于距离的异系统测量。

在异系统测量过程中，UE发现邻区信号质量大于相应门限时，将触发上报异系统测量报告，eNodeB根据测量报告触发相应的异系统切换。

技术概述与相关概念

本章节对切换流程进行概述，并对3GPP中所定义的切换相关基础概念进行介绍。

对于这些概念详细内容请参见3GPPTS36.300。

图3-1中，阴影部分的重定向指非切换原因触发的重定向，此部分与小区重选优先级不在本文档描述，相关内容请参见《空闲态管理特性参数描述》、《移动性负载平衡特性参数描述》和《S1-Flex特性参数描述》。

图3-1切换测量、决策与执行阶段示意图

如图3-1所示，切换包括切换测量、切换判决与切换执行三个阶段。

●测量阶段，不同的切换测量有不同的触发原因，如表3-1所示。

●判决阶段，eNodeB根据UE上报的测量结果进行判决，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，完成切换。

切换相关参数可通过MRO移动鲁棒性优化（MobilityRobustnessOptimization）算法自动优化。

邻区管理信息与GAP模式控制都是通过测量配置信息下发。

邻区管理信息可通过ANR（AutomaticNeighborRelation自动邻区关系）功能自动管理。

GAP模式用于异频/异系统的切换测量中。

表3-1切换类型与测量触发原因

切换类型

测量触发

基于覆盖

同频切换

在UE建立无线承载时，eNodeB通过信令RRCConnectionReconfiguration默认下发同频邻区测量配置信息。

异频切换

异系统切换

基于覆盖的异频/异系统切换测量配置在服务小区信号质量小于一定门限时下发。

基于负载

同频切换

异频切换

异系统切换

基于负载的同频/异频/异系统切换测量均由MLB（MobilityLoadBalancing）算法触发。

基于频率优先级

异频切换

高低频段同站同覆盖时，基于频率优先级的异频切换测量配置在服务小区信号质量大于一定门限时下发。

基于业务

异频切换

异系统切换

基于业务的异频/异系统切换测量在eNodeB处理InitialContextsetuprequest消息或承载建立，修改，删除消息之后，判别UE的业务状态而触发。

基于上行链路质量

异频切换

异系统切换

当eNodeB发现UE上行链路质量受限时，则触发基于上行链路质量的异频/异系统切换测量。

基于SPID切换回HPLMN

异频切换

异系统切换

当UE新接入、切换入以及重建入小区时，eNodeB根据核心网下发的SPID信息查找最高优先级频点下的小区的PLMN是否与服务小区PLMN相同，若不则启动比服务小区频点优先级高的异频异系统频点的测量。

基于距离

异频切换

异系统切换

当eNodeB发现UE上报的TA值超过某一个门限，则触发基于距离的异频/异系统测量。

以下章节将对切换流程中涉及的相关概念与一些重要参数进行介绍。

切换测量

在UE建立无线承载后，eNodeB根据连接态移动性特性开启情况，通过信令RRCConnectionReconfiguration下发测量配置信息。

当需要对服务小区进行测量时，eNodeB下发服务小区的测量配置信息。

当同频切换开启后，eNodeB下发同频邻区的测量配置信息。

当异频/异系统切换触发后，eNodeB下发异频/异系统邻区测量配置信息，激活GAP模式，进行异频/异系统测量。

异频与异系统测量可以共用GAP模式，但eNodeB可以区分它们各自的GAP测量配置。

测量配置信息主要由测量对象、报告配置以及其他参数构成。

以下章节将详细介绍测量配置信息的相关内容。

测量对象

测量对象就是UE执行测量的对象。

测量对象主要包括目标系统和测量频点。

测量目标系统的选择

●对于服务小区的测量和同频邻区的测量，测量目标系统为E-UTRAN。

●对于异频切换触发的异频邻区测量，则需要根据UE的测量能力进行判断。

如果UE支持连接态下的异频测量，则目标系统为E-UTRAN。

如果UE不支持连接态下的异频测量，则由UE进行盲切换。

●对于异系统切换触发的异系统邻区测量，则需要根据UE的测量能力进行判断。

−    如果UE支持UTRAN的测量，则目标系统包括UTRAN。

−    如果UE支持GERAN的测量，则目标系统包括GERAN。

测量频点的选择

eNodeB根据选择的测量目标系统，从相应的邻区列表中获取测量频点。

在获取的邻区列表中会按下面规则进行过滤。

若为紧急呼叫，则不对邻区列表信息进行过滤。

●过滤掉在黑名单中的邻区。

●跨PLMN切换开关关闭时，过滤掉邻区列表中PLMN与服务小区PLMN不同的邻区。

跨PLMN切换机制详细请参见“跨PLMN切换机制”。

●过滤掉邻区列表中带有禁止切换标识的邻区。

●根据MME发送的INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息中的信元HandoverRestrictionList进行邻区过滤。

Restriction限制

在ANR开启情况下，测量频点选择不根据上述原则过滤邻区，直接下发配置的所有频点，相关内容请参见参考文档《ANR管理特性参数描述》。

目前eNodeB支持对UTRAN频点控制测量优先级，即下发的测量对象仅为UTRAN高优先级的频点。

测量优先级功能由参数FreqLayerSwtich中的子开关UtranFreqLayerMeasSwitch控制。

详细内容参见“异系统测量优先级”。

对于E-UTRAN来说，测量对象还包括频率偏置和测量带宽。

频率偏置是针对频点配置，也包含在测量对象中下发。

测量带宽规定了UE需要测量的小区带宽，可以通过参数MeasBandWidth配置，也可以不配置。

如果不配置测量带宽，则eNodeB默认下发服务小区的下行带宽给UE。

频率偏置针对频点设置，用于调节UE优先切换至特定频点，调节对不同频点的小区切换难易程度。

例如，当两个不同频点A和B的小区都可以切换，通过增大频点A的频率偏置，则可使UE更容易切换至频点A的小区。

频率偏置可以为正，也可为负。

若为正，将降低切换的触发条件，提前切换；若为负，将提高切换的触发条件，延缓切换。

报告配置

事件触发上报是3GPP36.331协议中为切换测量与判决定义的一个概念。

报告配置包含相应事件的相关参数。

目前eNodeB应用以下事件触发相应动作：

●事件A1表示服务小区质量高于一定门限，当满足事件触发条件时UE便上报测量报告，eNodeB停止异频/异系统测量。

但在基于频率优先级的切换中，事件A1用于启动异频测量。

●事件A2表示服务小区质量低于一定门限，当满足事件触发条件时UE便上报测量报告，eNodeB启动异频/异系统测量。

但在基于频率优先级的切换中，事件A2用于停止异频测量。

●事件A3表示同频/异频邻区质量相比服务小区质量高出一定门限，当满足事件触发条件的小区信息被上报时，源eNodeB启动同频/异频切换请求。

●事件A4表示异频邻区质量高于一定门限，满足事件触发条件的小区信息被上报时，源eNodeB启动异频切换请求。

●事件A5表示服务小区质量低于一定门限，同时异频邻区质量高于一定门限，满足事件触发条件的小区信息被上报时，源eNodeB启动异频切换请求。

●事件B1表示异系统邻区质量高于一定门限，满足事件触发条件的小区信息被上报时，源eNodeB启动异系统切换请求。

●事件B2表示服务小区质量低于一定门限，同时异系统邻区质量高于一定门限，满足事件触发条件的小区信息被上报时，源eNodeB启动异系统切换请求。

对于同一个事件，可以根据不同的QCI（QoSClassIdentifier）配置不同的门限与事件的其他参数。

UE是通过在下面介绍的事件转周期上报的方式上报测量结果。

事件转周期上报

事件被触发并上报之后将转为周期上报满足该事件的测量信息，此方式称为事件转周期上报。

UE的测量结果通过事件转周期的方式上报给eNodeB。

周期上报将在事件取消条件满足或达到最大上报次数或UE收到切换命令后后取消。

事件转周期上报方式有如下作用：

●可有效防止因测量报告的遗失或内部处理流程的失败对切换造成影响。

●对于准入拒绝，可以起到重试的作用。

●测量报告中，邻区可能一次报不完。

并且随着UE的移动，会上报不同的邻区，通过事件转周期可以得到比较完整的测量结果。

迟滞与延迟触发时间

迟滞与延迟触发时间，是UE评估事件是否上报的重要参数，直接影响系统切换性能。

这两类参数在测量配置消息中可以针对相应事件进行配置。

迟滞是针对各个事件设置的信号质量迟滞，可减少由于无线信号波动而导致的事件频繁上报，用于事件触发和取消条件的判决。

通过调整该参数可改变触发事件的难易程度。

如果增大迟滞，将增加事件触发的难度，延缓切换，影响用户感受。

减小迟滞，将使得事件更容易被触发，但容易导致误判和乒乓切换。

当满足事件触发条件时，为了防止不必要切换的发生，UE并非立即上报满足事件的小区信息，需在延迟触发时间内持续满足相应的事件触发条件，才将满足该事件的小区测量信息向eNodeB上报。

延迟触发时间针对各个事件设置，可有效减少平均切换次数和误切换次数。

触发量与上报量

评价LTE小区质量的有RSRP（ReferenceSignalReceivedPower）与RSRQ（ReferenceSignalReceivedQuality）两种，RSRP和RSRQ值分别对应于参考信号接收功率与参考信号接收质量，RSRQ在RSRP的基础上还考虑了干扰因素。

各个事件的触发量与上报量可以通过对应参数分别配置，可以是RSRP与RSRQ的两者其一或两者一起。

UE根据eNodeB下发的触发量信息，当对应的小区信号质量满足事件上报条件时，则UE将上报满足条件的小区信息。

其他参数

测量滤波

在上报测量报告之前，UE将对测量结果进行L1滤波与L3滤波。

L1滤波由UE物理层执行，不需要用户配置，主要用于消除快衰落对测量结果的影响。

L3滤波主要对阴影衰落和少量快衰落毛刺进行平滑滤波，为事件判决提供更优的测量数据。

L3滤波系数根据触发量的不同，有RSRP和RSRQ两个L3滤波系数。

UE按照如图3-2所示的模型实现物理层测量、L3滤波以及测量报告的评估。

图3-2测量模型

图3-2所示的测量点描述如下：

●A为物理层的直接测量结果。

●B是经过L1滤波的物理层的测量结果，即向高层提供的测量结果。

●C是经过L3滤波后的测量值。

●C'是UE的其他测量值，如SINR与CQI。

这些测量值与C以同样的方式测量，但不需要通过L3滤波。

●D点为UE发给eNodeB的测量报告消息。

●Parameters（a）包含L3滤波系数，Parameters（b）包含测量的报告配置。

依照3GPPTS36.331协议规定，UE在测量事件判决和测量报告发送之前，使用如下公式对测量值进行L3滤波：

Fn=（1-a）·Fn-1+a·Mn

其中，

Mn：

从物理层接收到的第n个测量值。

物理层接收周期与UE实现相关，此处不做详细说明。

Fn-1：

第n-1个滤波后的测量值。

Fn：

第n个滤波后的测量值。

a=1/2（k/4），是当前测量量的一个权重系数。

K就是对应的L3滤波系数。

当K为０，即a=１时，则不进行L3滤波。

不同的网络与上报量k对应不同的参数，具体参数如下：

●E-UTRAN的L3滤波系数由参数EutranFilterCoeffRSRP和EutranFilterCoeffRSRQ决定。

●UTRAN的L3滤波系数由参数UtranFilterCoeffRSCP和UtranFilterCoeffECN0决定。

●GERAN的L3滤波系数由参数GeranFilterCoeff决定。

滤波系数的值越大，对信号平滑作用越强，抗衰落能力越强，但对信号变化的跟踪能力将变弱。

RSCP（ReceivedSignalCodePower）接收信号码功率。

在DPCH、PRACH或PUSCH等物理信道上收到的某一个信号码功率。

测量GAP

测量GAP就是让UE离开当前频点到其他频点测量的时间段，测量GAP用于异频测量和异系统测量。

在异频与异系统测量中，UE只在测量GAP内进行测量。

通常情况下UE只有一个接收机，在同一时刻只可能在一个频点上接收信号。

测量GAP的内容，详细请参见3GPPTS36.300。

当需要进行异频或异系统测量时，eNodeB将下发测量GAP相关配置，UE将按照eNodeB的配置指示启动测量GAP。

如图3-3所示，测量GAP以周期Tperiod循环。

UE只在GAPwidth也就是TGAP内进行测量。

当各种切换原因的测量GAP同时存在时，eNodeB会根据不同的触发原因，记录这些不同的测量，这些不同的测量称为测量GAP的成员。

测量GAP的成员可共用测量GAP配置。

只有当测量GAP的成员全部停止时，UE才会停止测量GAP。

测量GAP有模式1和模式2。

模式1中TGAP为6ms，周期Tperiod为40ms；模式2中TGAP为6ms，周期Tperiod为80ms。

采用哪种模式进行测量由参数GapPatternType决定。

图3-3测量GAP的结构

小区特定偏置

小区特定偏置CIO（CellIndividualOffset），每个服务小区和目标小区可分别独立配置（以下文档中的Ocs与Ocn分别是服务小区和目标小区的CIO）。

当信号波动较大，需要对某个特定小区调节切出或切入的容易程度，可通过调整该参数实现，由此可减少掉话风险。

CIO可通过MRO功能自动调整。

Individual独特的

根据3GPPTS36.331规定，CIO通过测量控制消息中的Neighbourcelllist中下发。

CIO在切换中起到移动小区边界的作用。

服务小区的CIO越小，切出越容易；目标小区的CIO越大，切入越容易。

针对业务QCI的参数配置

LTE提供全PS承载的业务，提供灵活丰富的QoS配置，从而提供不同的优先级和用户感受。

针对不同