LTE測量和切換詳解

...wd......wd......wd...LTE測量與切換詳解測量過程：測量過程主要包括以下三個步驟：測量配置：由eNB通過\o"查看更多關(guān)于RRC的文章"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(wù)小區(qū)進展測量，并根據(jù)\o"查看更多關(guān)于RRC的文章"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。1.1測量配置測量配置主要由eNB通過\o"查看更多關(guān)于RRC的文章"RRCConnectionReconfigurtion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。圖1-1測量配置消息1.1.1RRCConnectionReconfigurtion消息●觸發(fā)條件：eNB向UE發(fā)起/修改/刪除測量?！癜l(fā)送網(wǎng)元：〔eNB〕處理：將測量配置填項填入RRCConnectionReconfigurtion消息中的measConfig信元?！窠邮站W(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reportConfigId。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(wù)小區(qū)質(zhì)量門限控制等。圖1-2測量配置內(nèi)容Measurementobjects〔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?！駥τ诓煌琑AT間的UTRA測量，測量對象為在一個單一UTRA承載頻率上的小區(qū)集?！駥τ诓煌琑AT間的GERAN測量，測量對象為一個GERAN承載頻率集。Reportingconfigurtions〔報告配置〕：●報告標準：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。●報告格式：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〕。Measurementidentities〔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。Quantityconfigurations〔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。Measurementgaps〔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MGRP〔MeasurementGapRepetitionPeriod〕和MGL〔MeasurementGapLength〕。s-Measure：服務(wù)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(wù)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allowedMeasBandwidth：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。maxReportCells：包括服務(wù)小區(qū)在內(nèi)的測量上報小區(qū)最大數(shù)reportInterval：報告間隔，在\o"查看更多關(guān)于切換的文章"切換過程中未收到RRCConnectionReconfiguration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?！矊o"查看更多關(guān)于切換的文章"切換未成功的限制，與\o"查看更多關(guān)于切換的文章"切換時的回切次數(shù)無關(guān)〕1.2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?！馬RC_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\o"查看更多關(guān)于切換的文章"切換。UE可以進展以下類型的測量：1.同頻測量：在服務(wù)小區(qū)的下行載頻上進展測量，包括：RSRP、RSRQ、Pthloss等。2.異頻測量：在不同于服務(wù)小區(qū)的下行載頻上進展測量，包括RSRP、RSRQ、Pthloss等。3.Inter-RAT測量：PCCPCHRSCP、CPICHRSCP、CPICHEc/No、GSMCarrierRSSI、BSICIdentification、BSICReconfirmation等按照UE的測量量不同可分為RSRP和RSRQ。1.2.1RSRP1.2.2RSRQ1.3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(wù)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〕。圖1–3：測量報告消息測量報告方式：按時觸發(fā)類型，分為周期性和事件觸發(fā)?！裰芷谛杂|發(fā)：按照eNB設(shè)定的報告間隔與總次數(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1.3.1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：event\o"查看更多關(guān)于A1的文章"A1服務(wù)小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限〔serving>threshold〕。用于關(guān)閉正在進展的頻間測量，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(wù)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dB。Hys：為此事件的滯后參數(shù)。單位為dB。取值范圍〔0-30〕，實際值=取值*0.5dBThresh：為此事件的門限參數(shù)。單位同Ms一樣event\o"查看更多關(guān)于A2的文章"A2服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限〔serving<threshold〕。用于翻開頻間測量，在RRC控制下激活測量間隙〔gap〕。事件進入條件：Ms+Hys<Thresh事件離開條件：Ms-Hys>Threshevent\o"查看更多關(guān)于A3的文章"A3鄰小區(qū)比服務(wù)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<Ms其中：Offset=a3-offset+Ofs+Ocs-Ofn-Ocn其中：Mn：鄰小區(qū)的測量結(jié)果，不考慮計算任何偏置。Ofn：該鄰區(qū)頻率特定的偏置〔即offsetFreq在measObjectEUTRA中被定義為對應于鄰區(qū)的頻率〕Ocn：為該鄰區(qū)的小區(qū)特定偏置〔即cellIndividualOffset在measObjectEUTRA中被定義為對應于鄰區(qū)的頻率〕，同時如果沒有為鄰區(qū)配置，則設(shè)置為零。Ms：為沒有計算任何偏置下的服務(wù)小區(qū)的測量結(jié)果。Ofs：為服務(wù)頻率上頻率特定的偏置〔即offsetFreq在measObjectEUTRA中被定義為對應于服務(wù)頻率〕Ocs：為服務(wù)小區(qū)的小區(qū)特定偏置〔即cellIndividualOffset在measObjectEUTRA中被定義為對應于服務(wù)頻率〕，并設(shè)置為0，如果沒有為服務(wù)小區(qū)配置的話；Hys：為該事件的滯后參數(shù)〔即hysteres為reportConfigEUTRA內(nèi)為該事件定義的參數(shù)〕。a3-Offset：為該事件的偏移參數(shù)〔即a3-Offset為reportConfigEUTRA內(nèi)為該事件定義的參數(shù)〕。Ofn,Ocn,Ofs,Ocs,Hys,Off單位為dBevent\o"查看更多關(guān)于A4的文章"A4鄰小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限。用于基于負荷的切換?？捎糜谪撦d平衡，與移動到高優(yōu)先級的小區(qū)重選相似。事件進入條件：Mn+Offset-Hys>Thresh事件離開條件：Mn+Offset+Hys<Thresh其中，Offset=Ofn+Ocnevent\o"查看更多關(guān)于A5的文章"A5服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限門限1〔Serving<threshold1〕并且鄰小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限2〔Serving>threshold2〕。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<Thresh1&Mn+Offset-Hys>Threah2事件離開條件：Ms-Hys>Thresh1orMn+Offset+Hys<Thresh2其中，Offset=Ofn+Ocn1.3.2系統(tǒng)間測量事件異系統(tǒng)測量事件采用Bx來標識，事件報告種類：EventB1鄰小區(qū)比絕對門限好。用于測量高優(yōu)先級的的RAT小區(qū)。事件進入條件：Mn+Ofn-Hys>Thresh事件離開條件：Mn+Ofn+Hys<ThreshEventB2服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限門限1〔Serving<threshold1〕并且鄰小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限2〔Serving>threshold2〕。用于一樣或低優(yōu)先級的RAT小區(qū)的測量。事件進入條件：Mn+Hys<Thresh1&Mn+Ofn-Hys>Thresh2事件離開條件：Mn-Hys>Thresh1orMn+Ofn+Hys<Thresh21.3.3MeasurementReport消息●觸發(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展評估，當設(shè)定條件滿足時，UE會將測量結(jié)果填入MeasurementReport消息，發(fā)送給eNB?！癜l(fā)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(shè)置measResult包含reportConfig中reportQuantity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CGIOPTIONALtrackingAreaCode：跟蹤區(qū)域碼OPTIONALplmn-IdentityList：PLMN標識列表OPTIONALrsrpResult：RSRP測量結(jié)果rsrqResult：RSRQ測量結(jié)果切換過程：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(shè)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(shè)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。2.1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展理論上的估計和相應的處理。TD-LTE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展傳輸，而FDD-LTE系統(tǒng)中導頻\o"查看更多關(guān)于信道的文章"信道則占用一整個幀長度，所以基于導頻\o"查看更多關(guān)于信道的文章"信道的測量標準對于TD-LTE來說并不是那么準確。所以對于TD-LTE的測量，還需要結(jié)合\o"查看更多關(guān)于信道的文章"信道質(zhì)量、UE的位置和導頻信號強度來進展。在連接模式下的E-UTRAN內(nèi)切換是終端輔助網(wǎng)絡(luò)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個局部，這3個局部在文章的\o"查看更多關(guān)于信令的文章"信令交互局部有詳細的說明。其中eNB包括以下幾種切換：基于無線質(zhì)量的切換：通常進展此類切換的原因是：UE的測量報告顯示出存在比當前服務(wù)小區(qū)信道質(zhì)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喪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)域從而喪失TD-LTE覆蓋，網(wǎng)絡(luò)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)?；谪撦d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。2.2切換2.2.1切換類型LTE切換可分為以下幾種類型：●系統(tǒng)內(nèi)切換—eNB內(nèi)切換〔intra-eNB〕：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〕2.2.2切換原則1.eNB選擇信號最強〔RSRP/RSRQ值最大〕的小區(qū)作為目標小區(qū)；2.如果目標小區(qū)同是存在S1和X2接口，則進展X2切換；2.2.3切換方法采用了UE輔助網(wǎng)絡(luò)控制的方法，分為測量→上報→判決→執(zhí)行4個步驟。2.3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〔mobilityControlInfo〕、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IEmobilityControlInfo的RRCConnectionReconfiguration消息。2.3.1eNB內(nèi)切換圖2–1:eNB內(nèi)切換流程1.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)議端進展測量配置，并向eNodeB發(fā)送RRCConnectionReconfigurationComplete消息表示測量配置完成。2.UE按照測量配置向eNodeB上報測量報告，包含服務(wù)小區(qū)和鄰小區(qū)信息，如RSRP、RSRQ測量信息。3.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，就確定一個適宜的目標小區(qū)，請求接入控制目標小區(qū)。4.目標小區(qū)進展資源準入，為UE的接入分配空口資源和業(yè)務(wù)的SAE〔SystemArchitectureEvolution〕承載資源。5.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RRCConnectionReconfiguration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。6.與目標小區(qū)完成上行同步。7.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，并開場同目標小區(qū)建設(shè)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設(shè)、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\o"查看更多關(guān)于信令的文章"信令RRCConnectionReconfiguration：該消息攜帶有IEmobilityControlInfo，表示切換命令。消息內(nèi)容如以下列圖：圖2–3：RRCConnectionReconfiguration消息內(nèi)容關(guān)鍵IE：targetPhysCellId：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IEmobilityControlInfo的RRCConnectionReconfiguration消息時啟動此定時器，成功切換到目標小區(qū)時停頓此定時器，超時則表示切換失敗。newUE-Identity：新的UE標識2.3.2基于X2的切換圖2–4：基于X2的切換流程1.SourceeNodeB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)議端進展測量配置，并向eNodeB發(fā)送RRCConnectionReconfigurationComplete消息表示測量配置完成。2.UE按照測量配置向eNodeB上報測量報告。SourceeNodeB基于測量報告和無線資源管理信息作出UE切換的判決。當SourceeNodeB認為切換有必要，就確定一個適宜的目標小區(qū)，請求接入控制目標小區(qū)的SourceeNodeB。3.為了在目標側(cè)為切換預留資源，SourceeNodeB向TargeteNodeB發(fā)送HandoverRequest信息，并傳送必要的信息，包括：切換原因、目標小區(qū)ID、UE上下文信息、SAE承載ID、SAE承載QOS參數(shù)、RRC上下文信息等。目標小區(qū)進展資源準入，為UE的接入分配空口資源和業(yè)務(wù)的SAE承載資源。4.目標小區(qū)資源準入成功后，向SourceeNodeB發(fā)送HandoverRequestAcknowledge消息，通知源eNB已在目標eNB中準備好資源。包括：SAE承載信息。5.SourceeNodeB將切換執(zhí)行時UE接入目標小區(qū)所需的參數(shù)生成RRCConnectionReconfiguration消息發(fā)送到UE。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。6.該消息由源eNB發(fā)送給目標eNB，用于在切換過程中發(fā)送上行/下行E-RAB的PDCPSN和HFN狀態(tài)。7.與目標小區(qū)完成上行同步。8.UE接收到包含MobilityControlInfo的RRC重配置消息后，中斷與SourceeNodeB的無線連接，并開場同TargeteNodeB建設(shè)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設(shè)、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TargeteNodeB去指示切換進程對于UE已完成。以下列圖是在eNB側(cè)跟蹤到的\o"查看更多關(guān)于信令的文章"信令流程圖：圖2–5：基于X2切換的信令HandoverRequest：關(guān)鍵IE：UE-X2AP-ID\ECGI\GUMMEICause：原因UE-contextInformation：UE上下文信息UE-HistoryInformation：UE歷史信息TraceActivation：圖2–6：handoverrequest消息內(nèi)容其中UE上下文信息中包含上行GTP隧道信息，如以下列圖：圖2–7：UE上下文信息HandoverRequestAcknowledge：HandoverRequestAcknowledge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，如以下列圖所示：圖2–8：HandoverRequestAcknowledge消息內(nèi)容SNStatusTransfer：對于PDCPSN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)容如以下列圖所示：圖2–9：SNStatusTransfer消息內(nèi)容PathSwitchRequest：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)容如以下列圖所示：圖2–10：PathSwitchRequest消息內(nèi)容UECONTEXTRELEASE：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：UECONTEXTRELEASE消息內(nèi)容2.3.3基于S1的切換圖2–12：基于S1的切換流程1.SourceeNodeB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