LTE切换及互操作优化技术手册簿.docx

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LTE切换及互操作优化技术手册簿

LTE切换及互操作优化技术手册

2015年3月

1概述

本文主要从移动管理性出发，针对LTE的同频异频切换，及异系统的小区重选、重定向、切换进行分析，为LTE网络的切换、互操作优化提供方法与指导。

GUL（GSM/UMTS/LET）互操作是LTE商用后面临的重点难点问题。

特别是在LTE的布网初期，在LTE还没有达到整个网络全面覆盖的情况下，需要依赖现有的网络制式，实现多网协同，保证良好的用户感知。

2LTE切换原理

当正在使用网络服务的用户从一个小区移动到另一个小区，或由于无线传输业务负荷量调整、激活操作维护、设备故障等原因，为了保证通信的连续性和服务的质量，系统要将该用户与原小区的通信链路转移到新的小区上，这个过程就是切换。

LTE的切换过程与WCDMA相同，包括测量、判决和执行三个过程，具体过程如下图所示：

图1LTE系统中的切换过程

基站根据不同的需要利用移动性管理算法给UE下发不同种类的测量任务，UE收到消息后，对测量对象实施测量，并用测量上报标准进行结果评估，当评估测量结果满足上报标准后向基站发送相应的测量报告，基站通过终端上报的测量报告决策是否执行切换。

E-UTRAN内切换根据服务小区与邻区的频率差别，又分为频内切换和频间切换。

2.1频内切换

2.1.1eNodeB内切换

当UE从当前所处的服务小区切换到同一eNodeB下的另一小区时，会发生Intra-eNodeB切换，其信令流程如下图所示：

图2Intra-eNodeB切换

详细信令流程：

（1）eNodeB给UE下发MeasurementControl消息。

（2）UE向eNodeB发送MeasurementReport消息（其中包含MeasResults信元），以通知eNodeB当前无线链路已经变差且达到出发切换测量事件的条件。

（3）eNodeB依据UE上报的测量结果，决定启动切换流程。

（4）eNodeB向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息（消息中包含mobilityControlInfo），要求UE执行切换。

（5）UE收到RRCConnectionReconfiguration消息后，通过基于竞争的随机接入过程或无竞争的随机接入过程发起向目标小区的上行同步。

（6）eNodeB给UE发送上行定时指令。

（8）当UE成功接入到目标小区后，给eNodeB返回RRCConnectionReconfigurationComplete。

2.1.2基于X2接口的切换

当两个eNodeB之间存在X2接口时，UE从当前所驻留的服务小区切换到另一eNodeB时，可采用基于X2接口的切换。

跨站切换与同站切换的主要区别是切换请求通过X2口从源小区到目标小区，切换执行过程中，UE接入到目标小区后，源eNB与核心网的路径改为目标eNB与核心网之间。

图3基于X2接口的切换

（1）eNodeB给UE下发MeasurementControl消息。

（2）UE向源eNodeB发送MeasurementReports消息（其中包含MeasResults信元），以通知源eNodeB当前无线链路已经变差且达到触发切换测量事件的条件。

（3）eNodeB依据UE上报的测量结果，决定启动切换流程。

（4）源eNodeB向目标eNodeB发送HandoverRequest消息，以通知目标eNodeB准备切换时，所需要的MMEUSE1APID、E-RABsToBeSetupList、RRCContext（其中包含HandoverPreparationInformation消息）等UE上下文信息。

（5）目标eNodeB根据收到的E-RABQoS信息来执行准入控制。

（6）目标eNodeB准备好L1/L2切换所必须的资源，然后向源eNodeB发送HandoverRequestAcknowledge消息，其中包括E-RABAdmittedList、TargeteNodeBToSourceeNodeBTransparentContainer（其中包含HandoverCommand消息，该消息由目标eNodeB产生，通过X2接口传送给源eNodeB，最后由源eNodeB发给UE）等信元。

（7）源eNodeB在接收到目标eNodeB发送的HandoverRequestAcknowledge消息后，向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息（消息中包含mobilityControlInfo），要求UE执行切换。

（8）源eNodeB向目标eNodeB发送SNSTATUSTRANSFER消息，以传递采用PDCP状态保留（即RLCAM）的E-RAB的上行链路PDCPSN接收机状态和下行链路PDCPSN发送机状态。

（9）UE收到RRCConnectionReconfiguration消息后，通过基于竞争的随机接入过程或无竞争的随机接入过程发起向目标eNodeB的上行同步。

（10）目标eNodeB给UE发送上行定时指令。

（11）当UE成功接入到目标eNodeB后，给目标eNodeB返回RRCConnectionReconfigurationComplete消息，并开始与UE间的数据发送。

（12）目标eNodeB发送PathSwitchRequest消息给MME，以通知MME，UE所在服务小区已发生变更。

（13）MME发送UpdateUserPlaneRequest给ServingGW。

（14）ServingGW将下行数据路径切换到目标eNodeB上，然后向源eNodeB发送EndMarker，随后源eNodeB发送EndMarker给目标eNodeB，协助目标eNodeB重排序。

（15）ServingGW发送UpdateUserPlaneResponse给MME。

（16）MME发送PathSwitchRequestAcknowledge消息，确认PathSwitch成功。

（17）目标eNodeB发送UECentextRelease消息给源eNodeB，以通知源eNodeB切换成功，触发其释放资源。

（18）源eNodeB释放其相关资源。

2.1.3基于S1接口的切换

当两个eNodeB之间不存在X2接口，或X2接口不可用时，UE从当前所驻留的服务小区切换到另一eNodeB时，可采用基于S1接口的切换。

图4基于S1接口的切换

（1）源eNodeB给UE下发MeasurementControl消息。

（2）UE向源eNodeB发送MeasurementReports消息（其中包含MeasResults信元），以通知源eNodeB当前无线链路已经变差且达到触发切换测量事件的条件。

（3）eNodeB依据UE上报的测量结果，决定启动切换流程。

（4）源eNodeB发送HandoverRequired消息给MME，发起切换流程，在该消息中包含MMEUES1APID、eNodeBUES1APID、SourcetoTargetTransparentContainer等参数。

（5）目标eNodeB收到MME发来的HandoverRequest消息后，创建UE上下文，包含承载信息、安全上下文等，然后返回HandoverRequestAcknowledge消息给MME。

（7）MME发送一个HandoverCommand消息到源eNodeB，携带了用于数据转发的IP和TEID。

（8）源eNodeB向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息（包含MobilityControlInfo）。

（9）当源eNodeB认为即将冻结传输端/接收端状态时，将停止向下行SDU分配PDCPSN，同时向MME发送eNBStatusTransfer。

（10）MME收到源eNodeB发来的eNBStatusTransfer后，向目标eNodeB发送MMEStatusTransfer，即实现从源eNodeB经由MME向目标eNodeB传输上行PDCPSN和HFN接收方状态，以及下行PDCPSN和HFN发送方状态的目的。

（11）UE收到RRCConnectionReconfiguration消息后，通过基于竞争的随机接入过程或无竞争的随机接入过程发起向目标eNodeB的上行同步。

（12）目标eNodeB给UE发送上行定时指令。

（13）在UE成功同步到目标小区后，给目标eNodeB返回RRCConnectionReconfigurationComplete消息，切换上行路径到目标侧。

（14）目标eNodeB将向MME发送HandoverNotify消息，通知MME，UE已经到达目标小区并完成切换。

（15）MME发送ModifyBearerRequest消息给S-GW，携带目标eNodeB分配给S1-U的IP和TEID。

（16）S-GW返回ModifyBearerResponse消息给MME，表明更新成功。

（17）MME发送UEContextReleaseCommand消息给源eNodeB，通知eNodeB释放资源。

（18）源eNodeB收到MME发来的UEContextReleaseCommand消息后，释放其资源并响应UEContextReleaseComplete消息。

2.2频间切换

TDD与FDD的切换都是LTE系统内的切换，在FDD侧，切换的目标小区如果是TDD邻区，那么FDD会当作异频切换处理。

当TDD和FDD两个eNodeB之间存在X2接口时，UE从当前所驻留的服务小区切换到另一eNodeB时，可采用基于X2接口的切换，切换信令跟章节2.1.2的信令流程一样。

当TDD和FDD两个eNodeB之间不存在X2接口，或X2接口不可用时，UE从当前所驻留的服务小区切换到另一eNodeB时，可采用基于S1接口的切换，切换信令跟章节2.1.3的信令流程一样。

3LTE互操作原理

LTE与2G、3G网络的互操作包含切换、重选、重定向三种模式。

3.1空闲态互操作原理

3.1.1LTE到2G/3G小区重选

小区选择过程完成后，UE选择一个合适的E-UTRAN小区进行驻留，并开始小区重选评估过程。

一旦UE所驻留的服务小区信号较弱时，UE将重选到信号更好的小区进行驻留。

LTE与2G/3G之间的重选首先考虑邻区间的优先级高低。

一般情况下，LTE小区的优先级设置为最高，其次是WCDMA邻区优先级，GSM邻区优先级设置最低。

UE通过系统消息获得异频或异系统邻区的优先级。

不同系统间小区不能设置为相同的优先级，在条件允许的情况下，UE会登录及驻留在高优先级无线系统。

驻留在高优先级的小区，只有当高优先级小区的信号低于某个设定的门限，且低优先级小区高于某个门限，UE才会转移到低优先级小区。

UE仅在RRC_IDLE状态下执行小区重选。

3.1.1.1小区重选过程

（1）重选优先级

小区重选优先级是指E-UTRAN系统内不同频率之间的绝对优先级，以及不同系统间的绝对优先级，它是UE在进行小区重选时首先需要考虑的参数，由网络侧配置。

小区重选优先级可以通过系统消息或RRC连接释放消息下发，也可以通过异系统小区选择（重选）从另一个RAT中继承过来。

需要说明的是，如果是在专用信令中提供优先级，则UE应该忽略系统信息中提供的所有优先级。

此外，重选优先级的划分是依据频率划分，而非小区划分，即同一频率下的不同小区具有相同的优先级。

（2）小区重选测量准则

为了评估小区重选的目标小区，UE测量需遵循如下规则：

⏹同频小区测量准则

•如果服务小区的接收功率Srxlex高于同频测量