UE在LTE系統(tǒng)內(nèi)的移動(dòng)性分為空閑態(tài)的移動(dòng)性和激活態(tài)的移動(dòng)性。空閑態(tài)UE已在網(wǎng)絡(luò)上完成注冊(cè)，一般執(zhí)行兩個(gè)流程：小區(qū)重選和尋呼消息監(jiān)聽流程。當(dāng)UE處于激活態(tài)時(shí)，eNodeB會(huì)在網(wǎng)絡(luò)控制和UE輔助下對(duì)UE執(zhí)行切換。
圖1.移動(dòng)性管理分類
花開兩朵，各表一枝。我們先說切換流程。
當(dāng)正在使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的UE從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)，或由于無線傳輸業(yè)務(wù)負(fù)荷量調(diào)整、激活操作維護(hù)、設(shè)備故障燈原因，為了保證通信的連續(xù)性和服務(wù)的質(zhì)量，系統(tǒng)要將用戶與原小區(qū)的通信鏈路轉(zhuǎn)移到新的小區(qū)上，這個(gè)過程就是切換。
切換的四個(gè)不同階段包括如圖2所示：
圖2. LTE系統(tǒng)內(nèi)切換的四個(gè)階段
1）測(cè)量和報(bào)告階段：UE對(duì)鄰區(qū)進(jìn)行測(cè)量，并將結(jié)果報(bào)告給服務(wù)eNodeB，eNodeB判斷是否滿足切換條件；
2）準(zhǔn)備切換階段：當(dāng)eNodeB判斷目前所有的切換條件都滿足時(shí)，就開始為UE選擇目標(biāo)eNodeB。選擇目標(biāo)eNodeB的過程可能觸發(fā)eNodeB之間的信令交換；
3）切換執(zhí)行階段：目的eNodeB選定后，當(dāng)前eNodeB就會(huì)告知UE何時(shí)執(zhí)行切換，以及其他一些接入目的eNodeB時(shí)需要得到的消息。因?yàn)閁E和目的eNodeB之間沒有建立，所以UE會(huì)采用隨機(jī)接入流程來接入目的eNodeB (參見《LTE隨機(jī)接入過程》)；
4）切換完成階段：源基站釋放資源、鏈路，刪除用戶信息。
當(dāng)UE從原小區(qū)逐漸靠近目標(biāo)小區(qū)時(shí)，原小區(qū)的RSRP逐漸降低，目標(biāo)小區(qū)RSRP逐漸升高。LTE系統(tǒng)內(nèi)切過程如圖3.所示。
圖3. LTE系統(tǒng)內(nèi)切換示意圖
根據(jù)切換的源小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)的不同，切換的信令流程也不一樣，由此可以分為三種類型的切換：1）站內(nèi)切換；2）X2的切換；3）S1的切換。一般來說X2切換的優(yōu)先級(jí)高于S1切換。圖4.展示了基站之間的S1接口
圖4. LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與接口
這三種切換分別表示：
站內(nèi)切換：當(dāng)UE所在的源小區(qū)和要切換的目標(biāo)小區(qū)同屬一個(gè)eNodeB時(shí)，發(fā)生eNodeB內(nèi)切換。eNodeB內(nèi)切換是各種情形中最為簡(jiǎn)單的一種，因?yàn)榍袚Q過程中不涉及eNodeB與eNodeB之間的信息交互，也就是X2、S1接口上沒有信令操作，只是在一個(gè)eNodeB內(nèi)的兩個(gè)小區(qū)之間進(jìn)行資源配置，所以基站在內(nèi)部進(jìn)行判決，并且不需要向核心網(wǎng)申請(qǐng)更換數(shù)據(jù)傳輸路徑。
X2切換：當(dāng)UE所在的源小區(qū)和要切換的目標(biāo)小區(qū)不屬于同一eNodeB時(shí)，發(fā)生eNodeB間切換，eNodeB間切換流程復(fù)雜，需要加入X2和S1接口的信令操作。X2切換的前提條件是目標(biāo)基站和源基站配置了X2鏈路，且鏈路可用。
S1切換：S1切換流程與X2切換類似，只不過所有的站間交互信令及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)都需要通過S1口到核心網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，時(shí)延比X2口略大。協(xié)議36.300中規(guī)定eNodeB間切換一般都要通過X2接口進(jìn)行，但當(dāng)源eNodeB和目標(biāo)eNodeB之間不存在X2接口，或者源eNodeB嘗試通過X2接口切換，但被目標(biāo)eNodeB拒絕，則會(huì)觸發(fā)S1接口的eNodeB間切換。
這三種類型的切換信令流程如下圖5~7所示：
5.站內(nèi)切換
6.X2切換
7. S1切換
由于接口的不同，上述的三個(gè)切換信令流程不同，但是他們都滿足上文所說的切換的四個(gè)階段。
圖8.LTE系統(tǒng)內(nèi)切換的不同階段的異同
我們可以總結(jié)一些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，我們把相同的信令用藍(lán)框圈起來，不同的信令用紅框圈起來。
相同點(diǎn)：三類切換中測(cè)量和報(bào)告階段和切換執(zhí)行階段是相同的，因?yàn)檫@兩個(gè)階段不涉及到源eNodeB和目標(biāo)eNodeB之間的通信，所以雖然不同形式的切換的接口不同，但是這三個(gè)階段的信令是一樣的。
不同點(diǎn)：與之對(duì)應(yīng)的是涉及到源eNodeB和目標(biāo)eNodeB之間的通信準(zhǔn)備切換階段、切換完成階段階段，信令是不一樣的。
下面我們對(duì)這四個(gè)階段的具體內(nèi)容詳細(xì)的說明一下。
第一階段：測(cè)量和報(bào)告
eNodeB向UE下發(fā)測(cè)量控制，通過RRC ConnectionReconfigration消息對(duì)UE的測(cè)量類型進(jìn)行配置；
UE按照eNodeB下發(fā)的測(cè)量控制在UE的RRC協(xié)議端進(jìn)行測(cè)量配置，并向eNodeB發(fā)送RRC Connection ReconfigrationComplete消息表示測(cè)量配置完成；
UE按照測(cè)量配置向eNodeB上報(bào)測(cè)量報(bào)告；
eNodeB根據(jù)測(cè)量報(bào)告進(jìn)行判決，判決該UE將發(fā)生eNodeB內(nèi)切換（或者eNodeB間切換），在新小區(qū)內(nèi)進(jìn)行資源準(zhǔn)入，資源準(zhǔn)入成功后為該UE申請(qǐng)新的空口資源；
在實(shí)際的應(yīng)用中，UE按照測(cè)量配置向eNodeB上報(bào)測(cè)量報(bào)告，UE的測(cè)量上報(bào)機(jī)制分為周期性的測(cè)量上報(bào)和事件性的測(cè)量上報(bào)，如圖9所示。
圖9.基于不同上報(bào)機(jī)制的測(cè)量上報(bào)
圖9.可以看出，基于事件的測(cè)量上報(bào)可以減少UE的測(cè)量上報(bào)次數(shù)，同時(shí)又能夠保證UE及時(shí)切換，這樣可以延長電池的使用時(shí)間�；谑录臏y(cè)量上報(bào)，系統(tǒng)內(nèi)的事件包括A1~A5事件，他們分別是：
A1事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量高于一個(gè)絕對(duì)門限，用于關(guān)閉正在進(jìn)行的頻間測(cè)量；
A2事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個(gè)絕對(duì)門限，用于打開頻間測(cè)量；
A3事件：同優(yōu)先級(jí)鄰區(qū)比服務(wù)小區(qū)質(zhì)量高于一個(gè)絕對(duì)門限，用于頻內(nèi)/頻間基于覆蓋的切換；
A4事件：鄰區(qū)質(zhì)量高于一個(gè)絕對(duì)門限，主要用于基于負(fù)荷的切換；
A5事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個(gè)絕對(duì)門限1，且鄰區(qū)質(zhì)量高于一個(gè)絕對(duì)門限2，用于頻內(nèi)/頻間基于覆蓋的切換。
通過UE上報(bào)的事件內(nèi)容，源eNodeB判斷是否進(jìn)行切換，至此切換的第一步已全部完成。
第二階段：準(zhǔn)備切換階段
這一階段是源eNodeB和目標(biāo)eNodeB之間的“對(duì)話溝通”階段，因?yàn)樗麄冎g連接方式不同，所以才會(huì)有站內(nèi)切換、X2切換、S1切換。二者之間交換信令的目的都是在新小區(qū)內(nèi)進(jìn)行資源準(zhǔn)入，資源準(zhǔn)入成功后為為UE的接入分配空口資源�？梢杂�,幅漫畫10來描述這個(gè)過程，目標(biāo)eNodeB“資源準(zhǔn)入成功”后，源eNodeB就可以順利的把UE交給目標(biāo)eNodeB了。
圖10.準(zhǔn)備切換階段漫畫
由于鑒于作者水平有限，同時(shí)這一階段的信令在eNodeB之間傳遞，空口上無法接收到該階段的信令，所以本文未添加這階段的信令流程實(shí)例分析。
第三階段：切換執(zhí)行階段
源eNodeB將分配的專用接入簽名配置給UE，向UE發(fā)送RRCConnection Reconfigration消息命令指示UE切換指定的小區(qū)；
UE向目標(biāo)eNodeB發(fā)送RRC Connection Reconfigration Complete消息指示UE已經(jīng)接入新小區(qū)，表示UE已經(jīng)切換成功。同時(shí)，切換期間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)開始進(jìn)行；
第四階段：切換完成階段
該階段的主要認(rèn)識(shí)是告知UE已經(jīng)接入新的小區(qū)，并且在新的小區(qū)能夠進(jìn)行業(yè)務(wù)通信，需要釋放在源小區(qū)所占用的資源，目標(biāo)eNodeB向源eNodeB發(fā)送UECONTEXTRELEASE消息， 源eNodeB釋放該UE的上下文，包括空口資源和SAE bearers資源。
下面，我們通過TEMS Discovery軟件，以一段路測(cè)LOG來分析該階段的相關(guān)信令。如圖11.所示
圖11.站內(nèi)切換測(cè)試LOG
圖12.站內(nèi)切換測(cè)試LOG信令流程
終端UE從基站西二環(huán)北路綠色小區(qū)切換的藍(lán)色小區(qū)，UE首先上報(bào)A3事件，經(jīng)過eNodeB判斷，下發(fā)RRCConnectionReconfiguration信令，指示UE切換到同頻目標(biāo)小區(qū)(PCI = 323, 頻點(diǎn) 1650)，切換成功后，UE上報(bào)RRCConnectonReconfigurationComplete 信令。由于空口無法獲得切換過程中階段二,四的信令，這兩個(gè)階段的信令不做詳細(xì)分析。
完
2018/10/14
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