1、LTE 切换过程详解切换是指 UE 在连接状态下，由于在不同小区间移动 UE 需要通过一些列信令过程,从而完成 UE 上下文的倒换和更新过程。切换目的往往有两类，比如基于覆盖的切换和基于负荷的切换。基于覆盖的切换往往是为了解决用户在移动的过程中业务的连续性。而基于负载的切换往往是基于负载状况触发的切换，以保证整个系统的性能最优。 一、LTE 网络系统内切换分类（三种）站内切换：连接态的 UE 从某基站的一个小区切换至另一个小区。整个切换过程全部封闭在一个基站内。X2 切换（站间）：连接态的 UE 从某基站的一个小区切换至另一个基站的一个小区，这两个基站存在并配置了 X2 接口。S1 切换（站间
2、）：连接态的 UE 从某基站的一个小区切换至另一个基站的一个小区，这两个基站未配置 X2 接口。二、切换三个阶段（准备、执行和完成）：测量阶段：UE 根据 eNodeB 下发的测量配置消息(RRC 重配)进行相关测量，并将测量结果上报给 eNodeB。判决阶段：eNodeB 根据 UE 上报的测量结果进行评估，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，并最终由UE 完成切换。LTE 中整个切换流程采用 UE 辅助,网络控制的设计思路：a.基站下发测量控制；b.UE 进行测量上报；c.基站执行切换判决、资源准备、切换执行和原有资源释放。当 UE 在 CO
3、NNECTED 模式下时，eNodeB 可以根据 UE 上报的测量信息来判决是否需要执行切换;如果需要切换，则发送切换命令给 UE，UE 执行切换动作并切换至目标小区。根据频率属性，LTE 系统内切换又分同频切换和异频切换。三、 站内切换流程与信令解析eNodeB 站内小区切换（站内切换流程解析）：切换只是更新 Uu 口资源，源小区和目标小区的资源申请和资源释放都通过 eNodeB 内部消息实现；没有 eNodeB 间的数据转发，同时也没有 UE 的随机接入过程 ，也不需要与核心网有信令交互。站内小区间切换流程和信令流程如下图所示。流程解析:站内小区间切换基本思路是当 eNodeB 源小区收到
4、 UE 的测量上报,并判决 UE 向目标小区切换时，eNodeB 自行调配资源，完成目标小区的资源准备;之后通过空口的重配消息通知 UE 向目标小区切换，在切换成功后，eNodeB 通知源小区释放原来小区的无线资源。UL allocation(定义 ULinformationTransfer 将 Bearer resource allocation Request （格式及内容）传递给 eNB。 (也可以是发送 Bearer resource modification request 消息)1、Measurement Reports方向：UE eNodeB解析：UE 在执行测量过程中，如果发现
5、测量环境满足 Measurement Control 中描述的事件时，则通过 Measurement Report 消息上报给 eNodeB。2、Handover Command方向：eNodeB UE解析：eNodeB 接收到测量报告后，开始决策是否需要下发切换命令，如果确定要切换的话，就开始准备目标小区的准入和无线资源准备，然后通过 RRC Connection Reconfiguration 消息向 UE 下发切换命令。当 eNodeB 给 UE 发送携带 mobilityControlInfo 的“RRC 连接重配置”消息（RRCConnectionReconfiguration）时，
6、触发 eNB 内小区间（同频/ 异频）切换出准备成功次数 进行采样统计。(RRC 连接重配有 5 种作用)。3、Handover Confirm方向：UE eNodeB解析：UE 接收到切换命令后，根据命令指示与目标小区完成同步，回复RRC Connection Reconfiguration Complete 到目标切换小区告知 Handover Confirm，并接入目标小区，释放源小区资源。站内切换信令要点解析信令字段解析RRC Connection Reconfiguration 信令 reportConfigToAddModList 消息携带的重要 IE 有：reportConfig
7、Id， 报告配置标识。该参数用于标识一个测量报告配置，下面的 reportConfigEUTRA 即为其内容，描述触发一个 E-UTRA 测量报告事件的标准， E -UTRA 测量报告事件标记为 AN BN，其中 N 等于 16。triggerType， 触发类型。该参数标识触发测量报告类型，t=0 为周期触发，示例中 t=1 为事件触发，其详细描述对应下面的 event 消息。eventId， 触发事件 ID。该参数为触发报告的 E-UTRA 事件索引，示例中t=3 表示为 A3 事件，其详细描述对应下面的 eventA3 消息。a3_Offset， A3 偏移。该参数表示 A3 事件所使用
8、的偏移，实际值=IE value * 0.5dB，示例中 a3_Offset=3，则实际值为 1.5dB。reportOnLeave， 离开报告。该参数表示 cellsTriggeredList 中的一个小区满足离开条件时，UE 是否初始化测量上报过程， TURE 表示需要初始化测量上报过程，示例中 FALSE 表示不需要。hysteresis， 滞后值。表示该事件的滞后值，实际值 =IE Value *0.5 dB，示例中 hysteresis =3，则实际值为 1.5dB。timeToTrigger， 触发时间。 该参数为触发测量报告的事件需要满足特定条件的持续时间，取值范围为ms0, m
9、s40, ms64, ms80, ms100, ms128, ms160, ms256, ms320, ms480,ms512, ms640, ms1024, ms1280, ms2560,ms5120，示例中 timeToTrigger=ms320 表示 320ms。triggerQuantity，触发量。该参数描述用于评估事件触发条件的量，其值rsrp 和 rsrq 分别对应参考信号接收功率（RSRP）和参考信号接收质量（RSRQ）。reportQuantity， 报告量。该参数表示测量报告中包含的量，示例中 both 表示测量报告中既包含 rsrp 量，也包含 rsrq 量。maxRep
10、ortCells， 最大报告小区数 。该参数表示测量报告中上报最大小区数量。reportInterval， 报告间隔。该参数表示周期报告间的间隔，取值范围为ms120, ms240, ms480, ms640, ms1024, ms2048, ms5120, ms10240,min1,min6, min12, min30, min60, spare3, spare2, spare1。如果UE 执行周期性上报（即当 reportAmount 超过 1 时），该 reportInterval 适用于 triggerType 为event以及 triggerType 为periodical的情形。示
11、例中值为ms1024 对应为 1024ms，如果是 min6 则对应 6min 等。reportAmount， 报告数量。该参数表示适用于触发类型为事件以及周期的测量报告数量，取值范围为r1, r2, r4, r8, r16, r32, r64, infinity。RRC Connection Reconfiguration 信令 measIdToAddModList 消息包含要添加或修改的测量标识列表，其中每个条目都有 measId（用于识别一个测量配置，即测量目标的连接以及报告的配置），相关的 measObjectId（用于标识一个测量对象配置） 以及相关的 reportConfigId（
12、用于标识一个测量报告配置）。信令消息RRCConnection Reconfiguration 信令 measObjectToAddModList 消息，主要描述要添加或修改的测量对象列表、本小区与其他系统的邻区信息。其携带的重要 IE 有：measObjectId， 测量对象 ID。该参数表示从下面的 measObject 中选择其中一组，示例中，measObjectId=1 说明选择了 measObject 中 t=1 的一组。carrierFreq， E-UTRAN 承载频率。该参数表示测量小区的 E_UTRA 载频，通常以 EARFCN（E-UTRA AbsoluteRadio Fre
13、quency Channel Number）标识，取值范围 065535，计算公式为（以下行为例，TDD 上下行同频）：NDL = 10* (FDL FDL_low ) + NOffs-DL其中 NDL 为 EARFCN 标识， FDL 为实际中心频点（MHz ），FDL_low 为频点所在频段的下限，NOffs-DL 为偏置起始值，相关取值如下表。也可通过NDL 反推 FDL，计算公式为：FDL = FDL_low + 0.1(NDL NOffs-DL)示例中 NDL=38350，查下表可得知属于 39 频段，同时得出FDL_low=1880，NOffs-DL=38250 ，因此可以计算得出
14、小区中心频点FDL=1880+0.1（38350-38250 ）=1900MHz 。allowedMeasBandwidt， 允许测量带宽。用于描述参数传输带宽配置载频上所允许的最大测量带宽，取值范围为0：mbw6,:1：mbw15,:2 ：mbw25,:3：mbw50,:4：mbw75,:5：mbw100，分别表示 6, 15, 25, 50, 75 以及 100 资源块，对应 1.4、3 、5、10、 15、20MHz 的系统带宽。presenceAntennaPort1， 当前天线端口 1 属性。该参数用于表示目标小区是否都使用 AntennaPort 1，当设置为 TRUE 时，UE
15、可以认为该小区中至少使用两个小区专用的天线端口，示例中为 FALSE 则表示该小区只有一个天线端口。neighCellConfig，相邻小区配置。该参数用于提供 MBSFN 和邻区上/ 下行配置相关信息，为 2bit 的二进制数，对于 TDD， 001001 仅仅用于与服务小区相同的上行/下行分配场景，11 用于与服务小区不同的上行/ 下行分配场景，具体含义为：00：表示不是所有的邻区都有与服务小区相同的 MBSFN 子帧分配10：表示所有邻区的 MBSFN 子帧分配是与服务小区相同或者是其子集01：表示在所有邻区中没有 MBSFN 子帧11：与服务小区相比较，在邻区中有不同的 TDD 上行/
16、 下行分配*MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network) 多播/组播单频网络, 它要求同时传输来自多个小区的完全相同的波形。这样一来，UE 接收机就能将多个 MBSFN 小区视为一个大的小区1 。此外，UE 不仅不会受到相邻小区传输的小区间干扰，而且将受益于来自多个 MBSFN 小区的信号的叠加。不仅如此，诸如 G-RAKE 等先进的 UE 接收机技术还能解决多径传播的时间差问题，从而消除小区内干扰。MBSFN 分成两种：专用载波的 MBSFN 和与单播(Unicast)混合载波的 MBSFN，这里主要讨论混合载波 MBSFNRS 设
17、计。MBSFNRS 的设计有其特殊要求，在混合载波 MBSFN 系统的一个无线帧中，通常大部分资源用于单播业务，而只有个别子帧被用于 MBSFN 业务，典型的场景是在连续的单播子帧之内插有一个孤立的 MBSFN 子帧，这使得接收这个 MBSFN 子帧的终端无法像接收单播信号时那样在相邻子帧的 RS 之间进行内插信道估计。因此 MBSFN 的 RS 设计必须能够支持一个孤立子帧内的信道估计。offsetFreq， 承载频率的偏移值。表示适用于载频的偏移值。该参数用于调整异频邻区的频率优先级。小区偏移量-CellIndividualOffset：CELL 级别(dBm) cellsToAddMod
18、List，相邻小区添加或修改列表。包含:cellIndex（邻区列表索引）、physCellID （物理小区标识）和 cellIndivedualOffset（适用于特定邻区的小区各自偏移）三个参数。MeasurementReports 信令解析测量报告信令解析:当 UE 完成测量后，会依照测量报告配置对报告条件进行评估，当设定条件满足时，UE 会将测量结果填入 MeasurementReport 消息，发送给 eNodeB。该消息携带主要 IE 如下：measID，测量标识 。每个 measId 对应一个 measObjectId 和一个reportConfigId。其中，measId 是数
19、据库测量配置条目索引； measObjectId 是测量对象标识，对应一个测量对象配置项；reportConfigId 是测量报告标识，对应一个测量报告配置项。measResultPCell，服务小区测量结果 ：rsrpResult，RSRP 测量结果。 RSRP（Reference Singnal Received Power）参考信号接收功率，定义为在考察的测量带宽内，承载小区专有参考信号的资源粒子的功率贡献的线性平均值。取值范围为 097，实际值=取值-140dBm，示例中取值为 43，则实际 RSRP 值为-97dBm。rsrqResult，RSRQ 测量结果。 RSRQ（Refere
20、nce Singnal Received Quanity）参考信号接收质量，定义为比值 NxRSRP/(E-UTRA carrier RSSI)，其中 N 表示 E-UTRA carrier RSSI 测量带宽中的 RB 的数量，E-UTRA 载波接收信号场强指示（E-UTRA Carrier RSSI）表示由 UE 从所有源上观察到的总的接收功率（以 W 为单位）的线性平均，包括公共信道服务和非服务小区，邻仅信道干扰，热噪声等。RSRQ 比值中分子和分母应该在相同的资源上获得。取值范围为 0-34，实际值=( 取值-40)/2dB，示例中取值为 28，则实际 RSRQ 值为-6dB。meas
21、ResultListEUTRA， eUTRA 邻小区测量结果：physCellId，物理小区 ID。测量目标邻小区的 PCI。rsrpResult，测量目标邻小区的 RSRP 测量结果。 rsrqResult，测量目标邻小区的 RSRQ 测量结果。经验总结：测试过程中会看到大量的测量报告，要看测量报告是由哪个事件、怎么样的参数触发时，需从测量报告的 measID-找到上次切换完成的RRC 重配消息的对应的 measID-对应的 ReportConfigID-对应的事件及参数配置。HandoverCommand 信令解析Handover Command 消息包含在 RRC Connection
22、Reconfiguration 信令中的，见上描述。但 RRC 重配不一定就是切换命令(有 5 种作用)。Handover Confirm 消息包含在 RRC Connection Reconfiguration Complete 信令中。当 UE 的 SRB2 建立完成后，UE 给 eNodeB 发送rrcConnectionReconfigurationComplete 消息，该消息可以看做是 UE 对 RRC Connection Reconfiguration 消息的响应消息，并无实质性内容。四、 X2 口切换流程与信令解析X2 口切换，由 A3（或 A4/A5)触发事件上报。当目标小
23、区和源小区分别属于两个 eNodeB 时，且有 X2 链路时，此时会引发 eNodeB 间的 X2 切换。前提是 2 个 eNodeB 之间配置了 X2 关系，且 X2 切换使能。 X2 口切换流程和信令流程如下图所示。流程解析:X2 口切换的基本思路是，当源 eNodeB 收到 UE 的测量上报，并判决 UE 向目标 eNodeB 切换时，会直接通过 X2 接口向目标 eNodeB 申请资源，完成目标小区的资源准备，之后通过空口的重配消息通知 UE 向目标小区切换，在切换成功后，目标 eNodeB 通知源 eNodeB 释放原来小区的无线资源。此外还要将源 eNodeB 未发送的数据转发给目
24、标 eNodeB，并更新用户平面和控制平面的节点关系。详细流程解析如下：1、Measurement Reports方向：UE Source eNodeB解析：UE 在执行测量过程中，如果发现测量环境满足 Measurement Control 中描述的事件时，则通过 Measurement Reports 消息上报给eNodeB。2、Handover Request方向：Source eNodeB Target eNodeB解析：源 eNodeB 参考 UE 上报的测量结果，根据自身切换算法，进行切换判决。判决切换后，向目标 eNodeB 发送切换请求 Handover Request。触发
25、eNB 间 X2 口小区间( 同频 /异频)切换出准备请求次数进行采样统计。5、SN Status Transfer方向：Source eNodeB Target eNodeB解析：源 eNodeB 发送序列号（ SN，Sequence Number）状态传输消息到目标 eNodeB。6、Handover Confirm方向：UE Target eNodeB解析：UE 接到切换命令后，从源 eNodeB 中去附着，并执行与目标小区的同步。（与 eNodeB 内切换相同，如果在切换命令中配置了随机接入专用Preamble 码，则使用非竞争随机接入流程接入目标小区，如果没有配置专用Preamble
26、 码，则使用竞争随机接入流程接入目标小区）。UE 通过 L1/L2 消息获取目标 eNodeB 提供的相关上行资源分配和定时提前 Time Advance 信息后，开始发送 RRC Connection Reconfiguration Complete 消息，向目标 eNodeB确认切换过程完成。7、Path Switch Request方向：Target eNodeB MME解析：Handover Confirm 步骤完成后，目标 eNodeB 开始将上行数据发送给 SGW。但此时目标 eNodeB 并不知道此次切换是否要进行 SGW 的Relocation，只是将上行数据转发给从源 eNo
27、deB 获取的 SGW，此时由于到目标 eNodeB 的下行隧道尚未建立，因而下行的数据仍然要通过源 eNodeB 转发到目标 eNodeB，从而，需要 MME 和 SGW 之间进行路径确认。因此，目标eNodeB 向 MME 发送一个路径转换请求消息来告知其 UE 更换了小区。此时空口已经切换完成。8、User Plane UpdateRequest方向：MME S-GW解析：MME 根据 Path Switch Request 消息向 S-GW 发送用户平面更新请求消 User Plane UpdateRequest，相当于 Modify BearerRequest。9、User Plan
28、e UpdateResponse方向：S-GW MME解析：S-GW 收到 User Plane Update Request 消息后，不再向源eNodeB 发送 UE 的用户面数据，将下行数据路径切换到目标 eNodeB 侧（由于 SGW 保持不变，因此不需要 SGW 与 PGW 之间的信令交互）。S-GW 在旧路径上发送一个或多个“end marker 包”到源 eNodeB，End Marker 数据包不含有任何数据，在 GTP 的头部表明是 End Marker 数据包，指示对应的是GTP Tunnel 上的数据传输结束。随后，S-GW 就释放源 eNodeB 的用户平面资源，并发送
29、User Plane Update Response 消息给 MME，表示用户平面更新的响应，即 Modify Bearer Response。10、Path Switch Request Ack方向：MME Target eNodeB解析：MME 发送 Path Switch ACK 消息给目标 eNodeB，告知路径转换完成。11、Release Resource方向：Target eNodeB Source eNodeB解析：目标 eNodeB 接收到从 MME 发回的路径转换 ACK 消息后，马上发送 UE Context Release 消息给源 eNodeB，通知其切换成功并触发源
30、 eNodeB的资源释放（Release Resource）。几个要点：1. 步骤 8 到 11 完成了路径转换过程，该过程的目的是将用户平面的数据路径从源 eNodeB 转移到目标 eNodeB 上。在 S-GW 转换了下行路径之后，前转路径和新路径的下行包在目标 eNodeB 可能会交替到达，目标 eNodeB 应该先传递所有的前转数据包给 UE，然后再传递从新路径接收到的数据包。在目标 eNodeB 使用这一方法可以强制性保证正确的传输顺序。为了辅助在目标eNodeB 的重排功能， S-GW 在 E-RAB 转换路径后，立即在旧路径发送一个或多个“End Marker 数据包”。“End
31、Marker 数据包 ”内不包含用户数据，由GTP 头部指示其为 EndMarker 包。在完成发送含有标识符的包以后， S-GW不应该在旧路径发送任何数据包。在收到“End Marker 包”以后，如果前转对这个承载是激活的，源 eNodeB 应该将此包转发给目标 eNodeB。在察觉了“End Mark 包”以后，目标 eNodeB 应该丢弃“ End Marker 包”并发起任何必要的流程来维持用户数据的按序递交，这些数据是通过 X2 口前转的或者路径转换后从 S-GW 通过 S1 接收的。2. 源 eNodeB 收到 UE 上下文资源释放消息后，释放无线承载和与 UE上下文相关的控制平面资源。不过，任何正在进行的数据前转将继续进行，直到完成。 3. 切换完成后，目标 eNodeB 重新下发测量控制信令（RRC Connection Reconfiguration）给 UE，包含 measConfig 内容，UE 也需回复RRC Connection Reconfiguration Complete 消息给 eNodeB。
