LTE測量與切換詳解

1、LTE測量與切換詳解（非常全面）i測量過程測量過程主要包括以下三個步驟：測量配置：由eNB通過RRCConnectionReconfigurtion消息攜帶的 measConfig 信元將測量配置消息通知給UE ,即下發(fā)測量控制。測量執(zhí)行：UE會對當前服務小區(qū)進行測量，并根據(jù)RRCConnectionReconfigurtion 消息中的s-Measure信元來判斷是否需要執(zhí)行對相鄰小區(qū)的測量。測量報告：測量報告觸發(fā)方式分為周期性和事件觸發(fā)。當滿足測量報告條件時，UE將測量結(jié)果填入MeasurementReport 消息，發(fā)送給 eNB。測量配置測量配置主要由 eNB通過RRCConnecti

2、onReconfigurtion消息攜帶的 measConfig 信元將測量配置消息通知給UE ,包含UE需要測量的對象、小區(qū)列表、報告方式、測量標識、事件參數(shù)等。當測量條件改變時，eNB通知UE新的測量條件。1蟲發(fā)條件：eNB向UE發(fā)起/修改/刪除測量。吟送網(wǎng)元：（eNB ）處理：將測量配置填項填入RRCConnectionReconfigurtion 消息中的 measConfig 信元。I1收網(wǎng)元（UE ）處理：UE側(cè)維護一個測量配置數(shù)據(jù)庫VarMeasConfig ,在 VarMeasConfig 中，每個 measId對應一個 measObjectId 和一個reportConfig

3、Id。其中，measId是數(shù)據(jù)庫測量配置條目索引；measObjectId 是測量對象標識，對應一個測量對象配置項；reportConfigId 是測量報告標識，對應一個測量報告配置項。此外還包含了與measId無關(guān)的公共配置項 quantityConfig 、測量量配置、s-Measure和服務小區(qū)質(zhì)量門限控制等。Measurement objects （測量對象）：UE測量的對象如下對于頻率內(nèi)和頻率間的測量，測量對象是一個單一的E-UTRA承載頻率。與該承載頻率相關(guān)的，E-UTRAN可以配置一系列的特定頻偏的小區(qū)和黑名單小區(qū)。黑名單小區(qū)在事件評估或者測量報告中不被考慮。對于不同RAT間的U

4、TRA測量，測量對象為在一個單一UTRA承載頻率上的小區(qū)集。對于不同RAT間的GERAN測量，測量對象為一個GERAN承載頻率集。Reporting configurtions 什艮告配置）：射艮告標準：該標準觸發(fā)UE發(fā)送一條測量報告。這可以是周期性的或者是單一事件的描述。射艮告格式：在測量報告中UE包含的量以及相關(guān)的信息（例如報告小區(qū)的數(shù)量）。Measurement identities（測量標識）：每一個測量ID對應著一個測量對象和一個報告配置。對多個測量 ID來說可能是對應著多個測量對象和同一個報告配置，也可能是對應這一個測量對象和多個報告配置。Quantity configuratio

5、ns（測量量配置）：定義了測量量和用于所有事件評估和相關(guān)測量報告類型。每個測量量可以配置一個濾波器。MGRPMeasurement gaps （測量間隔）：UE可以用于在異頻實施測量的時間（針對異頻測量）。定義了（Measurement Gap Repetition Period ）和 MGL （Measurement Gap Length ）。s-Measure :服務小區(qū)質(zhì)量門限控制。如果沒有配置s-Measure或者配置了 s-Measure但是服務小區(qū)的 RSRP低于這個值，那么 UE會執(zhí)行相關(guān)測量。關(guān)鍵IE：carrierFreq : E-UTRAN 承載頻率allowedMeasB

6、andwidth :允許測量帶寬。在同頻小區(qū)選擇參數(shù)或異頻列表上配置presenceAntennaPort1 :當前天線端口neighCellConfig :相鄰小區(qū)配置。與 MBSFN有關(guān)offsetFreq :承載頻率的偏移值（同頻在代碼里寫死，異頻可以在異頻列表上配置）。cellsToRemoveList :相鄰小區(qū)刪除列表cellsToAddModList :相鄰小區(qū)添加/修改列表。配置相鄰小區(qū)。blackCellsToRemoveList :黑名單小區(qū)刪除列表blackCellsToAddModList :黑名單小區(qū)添加/修改列表cellForWhichToReportCGI :需要

7、報告 CGI 的小區(qū)物理 IDtrigerType :報告觸發(fā)類型。分為事件型和周期型。周期型測量按照測量目的可分為：報告最強小區(qū)和小報小區(qū)CGI。reportOnLeave :表示當cellsTriggeredList 中的小區(qū)處于離開狀態(tài)時，UE是否應該再執(zhí)行一次測量報告過程。Hysteresis :滯后參數(shù)（0-30 ）表示事件觸發(fā)報告條件下進入和離開條件的參數(shù)。timeToTrigger :滿足條件是觸發(fā)測量報告的時間triggerQuantity :用來確定評估事件型觸發(fā)報告的標準，取“ RSRP代表用RSRP作為評估標準，取 “ RSRQ代表用RSRQ作為評估標準。maxRepor

8、tCells :包括服務小區(qū)在內(nèi)的測量上報小區(qū)最大數(shù)reportInterval :報告間隔，在切換過程中未收到RRC Connection Reconfiguration 時UE發(fā)送測量報告的間隔。reportAmount :滿足上報條件的測量報告數(shù)目。（對切換未成功的限制，與切換時的回切次數(shù)無關(guān)） 測量執(zhí)行UE測量可分為RRC_IDLE 狀態(tài)下和RRC_CONNECTED狀態(tài)下的測量。RRC_IDLE狀態(tài)下的測量：用于小區(qū)重選；RRC_CONNECTED 狀態(tài)下的測量：用于切換。UE可以進行以下類型的測量：.同頻測量：在服務小區(qū)的下行載頻上進行測量，包括： RSRP、RSRQ、Pthlos

9、s等。.異頻測量：在不同于服務小區(qū)的下行載頻上進行測量，包括 RSRP、RSRQ、 Pthloss等。測量：PCCPCH RSCP 、CPICH RSCP 、CPICH Ec/No 、GSM Carrier RSSI 、BSIC Identification 、BSICReconfirmation 等 按照UE的測量量不同可分為 RSRP和RSRQRSRPRSRQ測量報告滿足測量報告條件時，通過事件報告eUTRAN。內(nèi)容包括：測量ID、服務小區(qū)的測量結(jié)果（RSRP和RSRQ的測量值）、鄰小區(qū)的測量結(jié)果（可選）。測量報告方式：按時觸發(fā)類型，分為周期性和事件觸發(fā)。周期性觸發(fā)：按照 eNB設定的報告

10、間隔與總次數(shù)周期性發(fā)送reportStrongestCells :報告最強小區(qū)reportCGI :上報全球小區(qū)標識事件觸發(fā)：滿足報告條件時，發(fā)送測量報告系統(tǒng)內(nèi)測量事件系統(tǒng)內(nèi)測量事件采用Ax來標識，系統(tǒng)內(nèi)事件的報告各類：eventAI服務小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限（ serving threshold ）。用于關(guān)閉正在進行的頻間測量，在 RRC控制下去掉激 活測量間隙（gap ）事件進入條件：Ms - Hys Thresh事件離開條件：Ms + Hys Thresh其中：Ms：為服務小區(qū)的測量結(jié)果，沒有計算任何小區(qū)各自的偏置如果測量的是RSRP則單位為dBm ,如果是RSRQ則單位為dBoHys

11、 :為此事件的滯后參數(shù)。單位為 dBo取值范圍（0-30）,實際值=取彳I*Thresh :為此事件的門限參數(shù)。單位同 Ms 一樣eventA2服務小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限（serving threshold ）。用于打開頻間測量，在RRC控制下激活測量間隙 （gap）。事件進入條件：Ms + Hys ThresheventA3鄰小區(qū)比服務小區(qū)質(zhì)量高于一個門限，用于頻內(nèi)/頻間的基于覆蓋的切換。事件進入條件：Mn - Offset - Hys Ms事件離開條件：Mn - Offset + Hys Thresh事件離開條件：Mn + Offset + Hys Thresh其中，Offset = ?

12、Ofn + OcneventA5服務小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限門限1 （Servingthreshold2 ）。用于頻內(nèi)/頻間的基于覆蓋的切換?？捎糜谪撦d平衡，與移動到低優(yōu)先級的小區(qū)重選相 似。事件進入條件：Ms + Hys Threah2事件離開條件：Ms - Hys Thresh1 or Mn + Offset + Hys Thresh事件離開條件：Mn + Ofn + Hys ThreshEventB2服務小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限門限1 （Servingthreshold2 ）。用于相同或低優(yōu)先級的RAT小區(qū)的測量。事件進入條件：Mn + Hys Thresh2事件離開條件：Mn - Hy

13、s Thresh1 or Mn + Ofn + Hys Thresh2MeasurementReport 消息啾蟲發(fā)條件：當UE完成測量后，會依照測量報告配置對報告條件進行評估，當設定條件滿足時，UE會將測量結(jié)果填入MeasurementReport 消息，發(fā)送給 eNB。吟送網(wǎng)元(UE)處理：測量后將measResultServCell包含最好的相鄰小區(qū)，直至數(shù)目達maxReportCells 。如果 triggerType 為event：或者 purpose 為reportStrongestCells ，”設置 measResult 包含 reportConfig 中 reportQuan

14、tity 指示的測量量，按triggerQuantity 降序排列，也就是說最好的小區(qū)被包含在最前面。如果purpose為reportCGI ；包含含有所有已經(jīng)成功獲取的域的cgi-Info接收網(wǎng)元(eNB )處理：獲取測量結(jié)果。測量報告消息內(nèi)容如圖1 -4所示：圖1 -4:測量報告消息內(nèi)容關(guān)鍵IE:physCellId :所報告小區(qū)的物理小區(qū)IDcellGlobalId :所報告小區(qū)的 CGI ?OPTIONALtrackingAreaCode :跟蹤區(qū)域碼？OPTIONALplmn-IdentityList : PLMN 標識列表？OPTIONALrsrpResult : RSRP 測量結(jié)

15、果rsrqResult : RSRQ 測量結(jié)果2切換過程作為TD-SCDMA 演進技術(shù)的TD-LTE系統(tǒng)，可以采用快速硬切換方法實現(xiàn)不同頻段之間以及各系統(tǒng)間的切換，從而更好地實現(xiàn)地域覆蓋和無縫切換，并且實現(xiàn)與現(xiàn)有3GPP和非3GPP的兼容。軟切換由于設備復雜度高、定時難度大，會帶來較高處理能力的需求，因而未被采用。核心網(wǎng)的設計也發(fā)生了相應的改變，增加了系統(tǒng)架構(gòu)演進(SAE)和3GPP模塊，實現(xiàn)了 LTE系統(tǒng)與3GPP和非3GPP系統(tǒng)切換的兼容。切換技術(shù)切換過程都會被分為4個步驟：測量、上報、判決和執(zhí)行。接收功率、誤比特率和鏈路距離都能夠作為測量標準從而進行理論上的估計和相應的處理。TD-LTE

16、系統(tǒng)的切換是 UE輔助的硬切換，他和 FDD-LTE硬切換的最大區(qū)別在于：在 TD-LTE中導頻信號是在一個特殊的時隙上進行傳輸，而 FDD-LTE系統(tǒng)中導頻信道則占用一整個 幀長度，所以基于導頻信道的測量標準對于TD-LTE來說并不是那么精確。所以對于TD-LTE的測量，還需要結(jié)合信道質(zhì)量、UE的位置和導頻信號強度來進行。在連接模式下的 E-UTRAN內(nèi)切換是終端輔助網(wǎng)絡控制的切換。切換主要分成切換準備、切換執(zhí)行和切換完成3個部分，這3個部分在文章的信令交互部分有詳細的說明。其中eNB包括以下幾種切換：基于無線質(zhì)量的切換：通常進行此類切換的原因是：UE的測量報告顯示出存在比當前服務小區(qū)信道質(zhì)

17、量更好的鄰小區(qū)?；跓o線接入技術(shù)覆蓋的切換：此類切換是在 UE丟失當前無線接入技術(shù) (RAT)覆蓋從而連接到其他 RAT的情況下產(chǎn)生的。例如，一個 UE遠離 了城市區(qū)域從而丟失 TD-LTE覆蓋，網(wǎng)絡就會切換到 UE檢測到的質(zhì)量次好的 RAT,如通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)或者全球移動通信系統(tǒng) (GSM)基于負載情況的切換：此類切換用于當一個給定小區(qū)過載時，盡量平衡屬于同一操作者的不同RAT間的負載狀況。例如，如果當一個TD-LTE小區(qū)非常擁擠，一些用戶就需要轉(zhuǎn)移到相鄰TD-LTE小區(qū)或是相鄰 UMTS小區(qū)中。切換 切換類型LTE切換可分為以下幾種類型：系統(tǒng)內(nèi)切換一eNB內(nèi)切換(intra-e

18、NB ):同一個 eNB下2個小區(qū)之間的切換；eNB間切換(inter-eNB ) : X2切換、S1切換。不同 eNB下的2個小區(qū)之間的切換；系統(tǒng)間切換：E-UTRAN 與其他系統(tǒng)之間的切換(inter-RAT ) 切換原則. eNB選擇信號最強(RSRP/RSRQ值最大)的小區(qū)作為目標小區(qū)；.如果目標小區(qū)同是存在S1和X2接口，則進行 X2切換；切換方法采用了 UE輔助網(wǎng)絡控制的方法，分為測量-上報-判決-執(zhí)行4個步驟。切換流程RRCConnectionReconfiguration 這條消息是用來修改 RRC連接配置的，主要內(nèi)容包含測量配置 (measConfig )、 移動性控制(mo

19、bilityControlInfo )、無線資源管理(RBs、MAC層主要配置、物理信道配置)、NAS消息和鑒權(quán)配置。切換命令為攜帶 IE mobilityControlInfo 的 RRCConnectionReconfiguration 消息。 eNB內(nèi)切換圖2 - 1:eNB內(nèi)切換流程. eNodeB根據(jù)區(qū)域限制信息配置UE的測量過程，并通過 RRC重配置消息發(fā)送測量控制信息給UE。UE按照eNodeB下發(fā)的測量控制在 UE的RRC協(xié)議端進行測量配置，并向eNodeB發(fā)送RRC ConnectionReconfiguration Complete消息表示測量配置完成。. UE按照測量配置

20、向eNodeB上報測量報告，包含服務小區(qū)和鄰小區(qū)信息，如 RSRP、RSRQ測量信息。. eNodeB基于測量報告和無線資源管理信息作出UE切換的判決。當eNodeB認為切換有必要，就確定一個合適的目標小區(qū)，請求接入控制目標小區(qū)。.目標小區(qū)進行資源準入，為 UE的接入分配空口資源和業(yè)務的 SAE (System Architecture Evolution )承載資 源。.源小區(qū)將切換執(zhí)行時 UE接入目標小區(qū)所需的參數(shù)生成RRC Connection Reconfiguration信息發(fā)送給 UE執(zhí)行切換。主要包括小區(qū)ID、載波頻率、目標功率等無線資源和物理資源配置等。.與目標小區(qū)完成上行同步

21、。UE接收到包含 MobilityControlInfo 的RRC重配置消息后，中斷與源小區(qū)的無線連接，并開始同目標小區(qū)建立新的無線連接，在這段時間內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸被中斷。這其中包括下行同步建立、定時提前、數(shù)據(jù)發(fā)送等步驟。當UE成功接入到目標小區(qū)，UE發(fā)送RRC連接重配置完成信息到目標小區(qū)去指示切換進程對于UE已完成。圖2-2 : eNB內(nèi)切換信令RRC Connection Reconfiguration :該消息攜帶有 IE mobilityControlInfo ,表示切換命令。消息內(nèi)容如圖所示：圖 2 3： RRC Connection Reconfiguration消息內(nèi)容關(guān)鍵IE:ta

22、rgetPhysCellId :目標小區(qū)的物理小區(qū)IDcarrierFreq :載頻（如果沒包含此IE,則認為目標小區(qū)處在當前的頻率上）t304 : T304 定時器 。當 UE 收到攜帶 IE mobilityControlInfo 的 RRC Connection Reconfiguration消息時啟動此定時器，成功切換到目標小區(qū)時停止此定時器，超時則表示切換失敗。newUE-Identity :新的 UE 標識基于X2的切換圖2 -4:基于X2的切換流程. Source eNodeB根據(jù)區(qū)域限制信息配置UE的測量過程，并通過 RRC重配置消息發(fā)送測量控制信息給UE。UE按照eNodeB

23、下發(fā)的測量控制在UE的RRC協(xié)議端進行測量配置，并向eNodeB發(fā)送RRCConnectionReconfiguration Complete消息表示須U量配置完成。. UE按照測量配置向 eNodeB上報測量報告。Source eNodeB 基于測量報告和無線資源管理信息作出UE切換的判決。當Source eNodeB 認為切換有必要，就確定一個合適的目標小區(qū)，請求接入控制目標小區(qū)的SourceeNodeB 。.為了在目標側(cè)為切換預留資源，Source eNodeB 向TargeteNodeB 發(fā)送Handover Request 信息，并傳送必要的信息，包括：切換原因、目標小區(qū)ID、UE上

24、下文信息、SAE承載ID、SAE承載QOS參數(shù)、RRC上下文信息等。目標小區(qū)進彳f資源準入，為 UE的接入分配空口資源和業(yè)務的SAE承載資源。.目標小區(qū)資源準入成功后，向 Source eNodeB 發(fā)送Handover Request Acknowledge消息，通知源 eNB已在目標eNB中準備好資源。包括： SAE承載信息。. Source eNodeB將切換執(zhí)行時 UE接入目標小區(qū)所需的參數(shù)生成RRC Connection Reconfiguration消息發(fā)送到UEo主要包括小區(qū)ID、載波頻率、目標功率等無線資源和物理資源配置等。.該消息由源eNB發(fā)送給目標eNB,用于在切換過程中發(fā)

25、送上行/下行E-RAB的PDCP SN和HFN狀態(tài)。.與目標小區(qū)完成上行同步。UE接收到包含 MobilityControlInfo 的RRC重配置消息后，中斷與 Source eNodeB 的無線連接，并開始同 Target eNodeB 建立新的無線連接，在這段時間內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸被中斷。這其中包括下行同步建立、定時提前、數(shù)據(jù)發(fā)送等步驟。當UE成功接入到目標小區(qū)，UE發(fā)送RRC連接重配置完成信息到Target eNodeB 去指示切換 進程對于UE已完成。下圖是在eNB側(cè)跟蹤到的信令流程圖:圖2 - 5:基于X2切換的信令Handover Request關(guān)鍵IE:UE-X2AP-ID ECGI

26、 GUMMEICause :原因UE-contextInformation : UE 上下文信息UE-HistoryInformation : UE 歷史信息TraceActivation :圖 2 6： handover request 消息內(nèi)容其中UE上下文信息中包含上行GTP隧道信息，如下圖：圖2 - 7: UE上下文信息Handover Request Acknowledge :Handover Request Acknowledge消息內(nèi)容包含新的UE-X2AP-ID ( UE-X2AP-ID-NEW )、承載信息和切換命令，如下圖所示： 圖 2 8： Handover Reques

27、t Acknowledge 消息內(nèi)容SN Status Transfer :對于PDCP SN 和HFN狀態(tài)被保存的每一個SAE承載，在X2接口切換時，從源 eNB到目標eNB傳送上行PDCP-SN和HFN的接收狀態(tài)，下行 PDCP-SN和HFN的發(fā)送狀態(tài) 。內(nèi)容如下圖所示：圖 2 9： SN Status Transfer 消息內(nèi)容Path Switch Request :路徑轉(zhuǎn)換請求的目的是請求將下行GTP隧道轉(zhuǎn)換到新的 GTP隧道終結(jié)點。消息內(nèi)容如下圖所示：圖 2 10： Path Switch Request 消息內(nèi)容UE CONTEXT RELEASE :切換成功后請求源eNB釋放相關(guān)資源。消息內(nèi)容如下：圖 2 11 : UE CONTEXT RELEASE消息內(nèi)容基于S1的切換圖2 - 12 :基于S1的切換流程. Source eNodeB 根據(jù)區(qū)域限制信息配置UE的測量過程，并通過 RRC重配置消息發(fā)送測量控制信息給UE。UE按照eNodeB下發(fā)的測量控制在 UE的RRC協(xié)議端進行測量配置，并向eNodeB發(fā)送RRC ConnectionReconfiguration Complete消息表示測量配置完成。. UE按照測量配置向 eNodeB上報測量報告。Source eNodeB 基于測量報告和無線資源管理信息作出UE切換的判決。當Sou