lte切换测量

cp112023

LTE测量与切换

1 测量过程

测量过程主要包括以下三个步骤：

测量配置：由eNB通过RRCConnectionReconfiguration消息携带的measConfig信元将测量配

置消息通知给UE，即下发测量控制。

执行测量：UE会对当前服务小区进行测量，并根据RRCConnectionReconfiguration消息中的

s-Measure信元来判断是否需要执行对相邻小区的测量。

测量报告：测量报告触发方式分为周期型和事件型。当满足测量报告条件时，UE将测量结果填

入MeasurementReport消息，发送给eNB。

1.1 测量配置

测量配置主要由eNB通过RRCConnectionReconfiguration消息携带的measConfig信元将测量

配置消息通知给UE，包含UE需要测量的对象、小区列表、报告方式、测量标识、事件参数等。

当测量条件改变时，eNB通知UE新的测量条件。

1.1.1RRCConnectionReconfiguration消息

  触发条件：eNB向UE发起/修改/删除测量。

  发送网元（eNB 处理）：将测量配置项填入RRCConnectionReconfiguration消息中的

measConfig信元。  

  接收网元（UE处理）：UE侧维护一个测量配置数据库VarMeasConfig，在VarMeasConfig中，

每个measId对应一个measObjectId和一个reportConfigId。

其中，measId是数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。

此外还包含了与measId 无关的公共配置项quantityConfig、测量量配置、s-Measure和服务小区质量门限控制等。  

Measurement objects（测量对象）：E-UTRAN可以配置一系列的特定频偏的小区和黑名单小区。

黑名单小区在事件评估或者测量报告中不被考虑。

Reporting configurations（报告配置）：

•  报告类型：周期型、事件型。

•  报告格式：UE包含的测量报告量以及相关的信息。

Measurement identities（测量ID）：每一个测量ID对应着一个测量对象和一个报告配置。对

多个测量ID来说可能是对应着多个测量对象和同一个报告配置，也可能是对应这一个测量对象和多个报告配置。

Quantity configurations（测量量配置）：定义了测量量和用于所有事件评估和相关测量报告

类型。每个测量量可以配置一个滤波器。

Measurement gaps（测量间隔）：UE可以用于在异频实施测量的时间（针对异频测量）。定义了

MGRP（Measurement Gap Repetition Period）和MGL（MeasurementGap Length）。

s-Measure：服务小区质量门限控制。如果没有配置s-Measure或者配置了s-Measure但是服务小区的RSRP低于这个值，那么UE会执行相关测量 。

关键IE

carrierFreq         E-UTRAN承载频率

allowedMeasBandwidth    允许的测量带宽。在同频小区选择参数或异频列表上配置

presenceAntennaPort1    当前天线端口   

neighCellConfig       相邻小区配置，与MBSFN有关  

offsetFreq          承载频率的偏移值（同频在代码里写死，异频可以在异频列表

上配置）

cellsToRemoveList      相邻小区删除列表

cellsToAddModList      相邻小区添加/修改列表。配置相邻小区。

blackCellsToRemoveList    黑名单小区删除列表

blackCellsToAddModList    黑名单小区添加/修改列表

cellForWhichToReportCGI   需要报告CGI的小区物理ID  

trigerType          报告触发类型，分为事件型和周期型。

事件型又分为5种事件类型：eventA1、eventA2、eventA3、eventA4、eventA5。

周期型测量按照测量目的可分为：报告最强小区和上报小区CGI。

reportOnLeave        表明当cellsTriggeredList中的小区处于离开状态时，UE是否应该再执行一次测量报告过程。

Hysteresis          滞后参数（0-30）表示事件触发报告条件下进入和离开条件的参数。

timeToTriger        满足条件时触发测量报告的时间。

triggerQuantity       用来确定评估事件型触发报告的标准类型，取“rsrp”代表用RSRP作为评估标准，取“rsrq”代表用RSRQ作为评估标准。

maxReportCells        包括服务小区在内的测量上报小区最大数。

reportInterval        测量间隔，在切换过程中未收到RRC Connection Reconfiguration时UE发送测量报告的间隔。  

reportAmount        满足上报条件的测量报告数目。（对切换未成功的限制，与切换

成功时的回切次数无关）  

1.2 执行测量

UE测量可以分为RRC_IDLE状态下和RRC_CONNECTED状态下的测量。RRC_IDLE状态下的测量服务于小区重选；RRC_CONNECTED状态下的测量服务于切换。

UE可以进行以下类型的测量：

1同频测量：在服务小区的下行载频上进行测量，包括：RSRP、RSRQ、Pathloss等。

2异频测量：在不同与服务小区的下行载频上进行测量，包括：RSRP、RSRQ、Pathloss等。

3 Inter-RAT测量。 包括：PCCPCH RSCP、CPICH RSCP、CPICH Ec/No、GSM Carrier RSSI、BSIC Identification、BSIC Reconfirmation等。

按照UE的测量量不同可以分为RSRP和RSRQ。

1.2.1 RSRP

RSRP（Reference Singnal Received Power）参考信号接收功率的定义，在考察的测量带宽内，

承载小区专有参考信号的资源单元功率贡献的线性平均值。

取值范围（0-97），实际值=取值–140 dBm。

按照协议，小区专有信号R0决定RSRP，如果UE能够准确的检测到R1，也可以使用R1测定RSRP。

如果UE端采用接收分集，上报值应该比其中任何一个分支的RSRP值高。

应用于RRC_IDLEintra-frequency   RRC_IDLEinter-frequency   RRC_CONNECTED

intra-frequency   RRC_CONNECTED inter-frequency。  

RSRP measurement report mapping：

1.2.2 RSRQ

RSRQ（ReferenceSingnal Received Quanity）参考信号接收质量的定义，NxRSRP和E-UTRA

载波RSSI之间的比值（NxRSRP/RSSI）。N是E-UTRA载波RSSI测量带宽所占用的RB数目，分子和分母的测量结果必须在相同的RB上获得。

取值范围（0-34）。实际值= (取值 – 40)/2 dB。

E-UTRA载波接收信号强度指示（RSSI），在考察的测量带宽N个RB范围内，包含天线端口0的参考符号上所有接收功率的线性平均值。接收功率的来源包括公共信道服务小区和非服务小区、邻信道干扰、热噪声等。如果UE端采用接收分集，上报值应不低于其中任何一个分支的RSRQ值。

应用于RRC_CONNECTEDintra-ferquency   RRC_CONNECTEDinter-frequency。  

RSRQ measurement report mapping

   

1.3 触发类型及测量报告

测量报告

满足测量报告条件时，通过事件报告eUTRAN。

内容包括：测量ID、服务小区的测量结果（RSCP和RSRQ的测量值）、邻小区的测量结果（可选）。

测量报告方式

按照触发类型，分为周期型和事件型。

1、 周期型：按照eNB设定的报告间隔与总次数周期性发送  

  reportStrongestCells ：报告最强小区

  reportCGI ：上报全球小区标识

2、 事件型：满足报告条件时，发送测量报告

1.3.1 同系统内测量事件

同系统内的测量事件采用Ax来标识，同系统内事件报告种类：

  eventA1

  eventA2

  eventA3

  eventA4

  eventA5

  

EventA1—服务小区质量高于一个绝对门限（serving>threshold）。用于关闭正在进行的频间测量，在RRC控制下去掉激活测量间隙（gap）。

事件进入条件   Ms – Hys > Thresh

事件离开条件   Ms + Hys < Thresh  

Ms—服务小区的测量结果，不考虑偏差。如果测量的是RSRP则单位为dBm，如

果是RSRQ则单位为dB。

Hys—此事件的滞后参数。单位为dB。取值范围（0-30），实际值=取值*0.5dB。

Thresh—此事件的门限参数。同Ms。

  

EventA2—服务小区质量低于一个绝对门限（serving<threshold）。用于打开频间测量，在

RRC控制下激活测量间隙（gap）。

事件进入条件   Ms + Hys < Thresh

事件离开条件   Ms – Hys > Thresh

  

EventA3--邻小区比服务小区质量高于一个门限（Neighbour>Serving+Offset），用于频内/

频间的基于覆盖的切换。

事件进入条件   Mn + Ofn + Ocn – Hys > Ms + Ofs + Ocs + Off

事件离开条件   Mn + Ofn + Ocn + Hys < Ms + Ofs + Ocs +Off

Mn—邻小区的测量结果，不考虑偏差。

Ofn—邻小区的频率偏移。单位dB。取值范围（dB-24, dB-22, dB-20, dB-18,

dB-16, dB-14,dB-12, dB-10, dB-8, dB-6, dB-5, dB-4, dB-3,dB-2,dB-1,dB0, dB1,

dB2, dB3, dB4, dB5, dB6, dB8, dB10, dB12, dB14, dB16, dB18, dB20,dB22, dB24）

Ocn—邻小区的小区偏移。单位dB。取值范围（dB-24, dB-22, dB-20, dB-18,

dB-16, dB-14,dB-12, dB-10, dB-8, dB-6, dB-5, dB-4, dB-3,dB-2,dB-1,dB0, dB1,

dB2, dB3, dB4, dB5, dB6, dB8, dB10, dB12, dB14, dB16, dB18, dB20,dB22, dB24）

Ms—服务小区的测量结果，不考虑偏差。

Ofs—服务小区的频率偏移。

Ocs—服务小区的小区偏移。

Hys—此事件的滞后参数。

Off—此事件的偏移量。

  

EventA4--邻小区质量高于一个绝对门限。用于基于负荷的切换。可用于负载平衡，与移动

到高优先级的小区重选相似。

事件进入条件   Mn + Ofn + Ocn – Hys > Thresh

事件离开条件   Mn + Ofn + Ocn + Hys < Thresh

  

EventA5--服务小区质量低于一个绝对门限门限1（Serving<threshold1）并且邻小区质量高

于一个绝对门限2（Serving>threshold2）。用于频内/频间的基于覆盖的切换。可用于负载

平衡，与移动到低优先级的小区重选相似。

事件进入条件    Ms + Hys < Thresh1  &  Mn + Ofn + Ocn – Hys >Threah2

事件离开条件    Ms – Hys > Thresh1  or   Mn + Ofn + Ocn + Hys < Thresh2

Mn—邻小区的测量结果，不考虑偏差。

Ofn—邻小区的频率偏移。

Ocn—邻小区的小区偏移。

Hys—此事件的滞后参数。

Thresh—此事件的门限值。

1.3.2 异系统测量事件

异系统测量事件采用Bx来标识，事件报告种类：

  eventB1

  eventB2

  EventB1—邻小区比绝对门限好。用于测量高优先级的的RAT小区。

  EventB2—服务小区质量低于一个绝对门限门限1（Serving<threshold1）并且邻小区质量高

于一个绝对门限2（Serving>threshold2）。用于相同或低优先级的RAT小区的测量。

1.3.3 MeasurementReport消息

  触发条件：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eNB。

  发送网元（UE 处理）：测量后将measResultServCell 包含最好的相邻小区，直至数目达maxReportCells。

如果triggerType为“event”，或者purpose为“reportStrongestCells” ，设置

measResult包含reportConfig中reportQuantity指示的测量量，按triggerQuantity降

序排列，也就是说最好的小区被包含在最前面。

如果purpose为“reportCGI”，包含含有所有已经成功获取的域的cgi-Info。   

  接收网元（eNB处理）：获取测量结果。  

  关键IE

physCellId            所报告小区的物理小区ID

cellGlobalId           所报告小区的CGI

trackingAreaCode         跟踪区域码   

plmn-IdentityList        PLMN标识列表

rsrpResult            RSRP测量结果

rsrqResult            RSRQ测量结果

2 LTE UE切换流程

2.1 切换技术

作为TD-SCDMA演进技术的TD-LTE系统，可以采用快速硬切换方法实现不同频段之间以及各系统间的切换，从而更好地实现地域覆盖和无缝切换，并且实现与现有3GPP和非3GPP的兼容。软切换由于设备复杂度高、定时难度大，会带来较高处理能力的需求，因而未被采用。核心网的设计也发生了相应的改变，增加了系统架构演进(SAE)和3GPP模块，实现了LTE系统与3GPP和非3GPP系统切换的兼容。

切换过程都会被分为4个步骤：测量、上报、判决和执行。接收功率、误比特率和链路距离都能够作为测量标准从而进行理论上的估计和相应的处理。TD-LTE系统的切换是UE辅助的硬切换，他和FDD-LTE硬切换的最大区别在于：在TD-LTE中导频信号是在一个特殊的时隙上进行传输，而FDD-LTE系统中导频信道则占用一整个帧长度，所以基于导频信道的测量标准对于TD-LTE来说并不是那么精确。所以对于TD-LTE的测量，还需要结合信道质量、UE的位置和导频信号强度来进行。

在连接模式下的E-UTRAN内切换是终端辅助网络控制的切换。切换主要分成切换准备、切换执行和切换完成3个部分，这3个部分在文章的信令交互部分有详细的说明。其中eNB包括以下几种切换：

基于无线质量的切换：

通常进行此类切换的原因是：UE的测量报告显示出存在比当前服务小区信道质量更好的邻小区。  

基于无线接入技术覆盖的切换：

此类切换是在UE丢失当前无线接入技术(RAT)覆盖从而连接到其他RAT的情况下产生的。例如，一个UE远离了城市区域从而丢失TD-LTE覆盖，网络就会切换到UE检测到的质量次好的RAT，如通用移动通信系统(UMTS)或者全球移动通信系统(GSM)。

基于负载情况的切换：

此类切换用于当一个给定小区过载时，尽量平衡属于同一操作者的不同RAT间的负载状况。例如，如果当一个TD-LTE小区非常拥挤，一些用户就需要转移到相邻TD-LTE小区或是相邻UMTS小区中。

2.2 切换类型

1.切换分为：   

a. eNB内切换(intra-eNB)    同一个eNB下2个小区之间的切换；

b. eNB间切换：X2切换、S1切换 (inter-eNB)      不同eNB下的2个小区之间的切换；

c. E-UTRAN与其他RAT系统之间的切换(inter-RAT)  

2.切换原则：   

a. eNB选择信号最强(RSRP/RSRQ值最大)的小区作为目标小区；

b. 如果目标小区同时存在S1和X2接口，则进行X2切换；

3.切换方法：采用了UE辅助网络控制的方法，分为 测量-上报-判决-执行4个步骤。

2.3 切换流程

RRCConnectionReconfiguration这条消息是用来修改RRC连接配置的，主要内容包含测量配置、移动性控制、无线资源管理（RBs、MAC层主要配置、物理信道配置）、NAS消息和鉴权配置。

2.3.1 eNB内切换

1） eNodeB根据区域限制信息配置UE的测量过程，并通过RRC重配置消息发送测量控制信息给UE。UE按照eNodeB下发的测量控制在UE的RRC协议端进行测量配置，并向eNodeB发送RRC ConnectionReconfigurationComplete消息表示测量配置完成。

2） UE按照测量配置向eNodeB上报测量报告，包含服务小区和邻小区信息，如rsrp、rsrq测量信息。

3）eNodeB基于测量报告和无线资源管理信息作出UE切换的判决。当eNodeB认为切换有必要，就确定一个合适的目标小区，请求接入控制目标小区。

4） 目标小区进行资源准入，为UE的接入分配空口资源和业务的SAE（System Architecture

Evolution）承载资源。

5） 源小区将切换执行时UE接入目标小区所需的参数生成RRCConnection Reconfiguration

信息发送给UE执行切换。主要包括小区ID、载波频率、目标功率等无线资源和物理资源配置等。

6）与目标小区完成上行同步。

7） UE接收到包含MobilityControlInfo的RRC重配置消息后，中断与源小区的无线连接，并开始同目标小区建立新的无线连接，在这段时间内，数据传输被中断。这其中包括下行同步建立、定时提前、数据发送等步骤。当UE成功接入到目标小区，UE发送RRC连接重配置完成信息到目标小区去指示切换进程对于UE已完成。

2.3.2 基于X2的切换

1） SourceeNodeB根据区域限制信息配置UE的测量过程，并通过RRC重配置消息发送测量控制信息给UE。UE按照eNodeB下发的测量控制在UE的RRC协议端进行测量配置，并向eNodeB发送RRC ConnectionReconfigurationComplete消息表示测量配置完成。

2） UE按照测量配置向eNodeB上报测量报告。Source eNodeB基于测量报告和无线资源管理信息作出UE切换的判决。当Source eNodeB认为切换有必要，就确定一个合适的目标小区，请求接入控制目标小区的SourceeNodeB。

3） 为了在目标侧为切换预留资源，Source eNodeB向TargeteNodeB发送Handover Request

信息，并传送必要的信息，包括：切换原因、目标小区ID、UE上下文信息、SAE承载ID、SAE承载QOS参数、RRC上下文信息等。目标小区进行资源准入，为UE的接入分配空口资源和业务的SAE承载资源。

4） 目标小区资源准入成功后，向Source eNodeB发送Handover Request Acknowledge消息，

通知源eNB已在目标eNB中准备好资源。包括：SAE承载信息。

5） SourceeNodeB将切换执行时UE接入目标小区所需的参数生成RRC Connection

Reconfiguration消息发送到UE。主要包括小区ID、载波频率、目标功率等无线资源和物理资源配置等。

6）该消息由源eNB发送给目标eNB，用于在切换过程中发送上行/下行E-RAB的PDCP SN和HFN状态。

7）与目标小区完成上行同步。

8） UE接收到包含MobilityControlInfo的RRC重配置消息后，中断与Source eNodeB的无线连接，并开始同Target eNodeB建立新的无线连接，在这段时间内，数据传输被中断。这其中包括下行同步建立、定时提前、数据发送等步骤。当UE成功接入到目标小区，UE发送RRC连接重配置完成信息到Target eNodeB去指示切换进程对于UE已完成。

2.3.3 基于S1的切换

1） SourceeNodeB根据区域限制信息配置UE的测量过程，并通过RRC重配置消息发送测量控制信息给UE。UE按照eNodeB下发的测量控制在UE的RRC协议端进行测量配置，并向eNodeB发送RRC ConnectionReconfigurationComplete消息表示测量配置完成。

2） UE按照测量配置向eNodeB上报测量报告。Source eNodeB基于测量报告和无线资源管理信息作出UE切换的判决。当Source eNodeB认为切换有必要，就确定一个合适的目标小区，请求接入控制目标小区的SourceeNodeB。

3） SourceeNodeB向MME（Mobility Management Entity） 发送Handover Required信息，

用于请求目标端准备资源，并传送必要的信息，包括：切换原因、目标小区ID、TAI信息、UE RAN上下文信息等。

4） 为了在目标侧为切换预留资源，MME向Target eNB发送Handover Request信息，并传送必要的信息，包括：切换原因、目标小区ID、UE上下文信息、SAE承载ID、SAE承载QOS参数、RRC上下文信息等。目标小区进行资源准入，为UE的接入分配空口资源和业务的SAE承载资源。

5） 目标小区资源准入成功后，向MME发送HandoverRequest Acknowledge消息，通知已在目标eNB中准备好资源。包括：SAE承载信息。

6） MME向Source eNodeB发送Handover Command消息，通知源eNodeB，目标端已经准备好切换的资源。包含：SAE承载ID、下行传输层地址等。

7） SourceeNodeB将切换执行时UE接入目标小区所需的参数生成RRC Connection

Reconfiguration消息发送到UE。主要包括小区ID、载波频率、目标功率等无线资源和物理资源配置等。

8）该消息由源eNB发送给MME，用来传输PDCP接收和发送状态序列号。

9）该消息由MME发送给目标eNB，用来传输PDCP接收和发送状态序列号。

10）与目标小区完成上行同步。

11） UE接收到包含MobilityControlInfo的RRC重配置消息后，中断与Source eNodeB的无线连接，并开始同Target eNodeB建立新的无线连接，在这段时间内，数据传输被中断。这其中包括下行同步建立、定时提前、数据发送等步骤。当UE成功接入到目标小区，UE发送RRC连接重配置完成信息到Target eNodeB去指示切换进程对于UE已完成。

3 总结

3.1 举例说明Intra-Frequency-HO切换的情况

Intra-Frequency-HO切换都是基于A3/A5事件进行的切换

A3事件：邻区的服务质量（RSRP/RSRQ）比服务小区高一个绝对门限，触发A3事件切

换。

A5事件：服务小区的服务质量低于一个绝对门限1，邻区的服务质量高于一个绝对门限

2，触发A5事件切换。

1.A3或A5事件触发。

2.Source eNB向UE发送mearsurementcontrol MSGm

3.Source eNB向UE发送ULallocation MSG

4.UE向Source eNB发送Measurement report MSG

5.Source eNB内部进行HO decision

6.Source eNB向Target eNB发送Handover request MSG

7.Target eNB内部进行Admission control

8.Target eNB向Source eNB回复Handover request ack MSG

9.Source eNB向UE回复DLallocation MSG

10.SourceeNB向UE发送RRC Connection reconfiguration MSG

11.UE与Source eNB进行Detach，并开始同步到Target eNBw

12.Source eNB进行缓存控制并向Target eNB传送数据包以及进行SN status transfer

（序列数转

13.Source eNB向Target eNB进行数据转移传送

14.UE与Target eNB同步完成

15.Target eNB向UE发送ULAllocation+TA UE MSG

16.UE向Target eNB发送RRC connection complete MSG

17.UE与Target eNB，Target eNB与S-GW之间进行数据交互移

18.Target eNB向MME发起Path switchrequest

19.MME向S-GW发起user plane update request

20.S-GW与Source eNB进行Switch DL Path，并发起End marker MSG

21.Source eNB收到End marker MSG后向Target eNB发送End marker MSG

22.S-GW向MME发起Path switchrequest response MSG

23.MME收到来之S-GW的响应消息后向Target eNB发送Path switch request Ack MSG

24.Target eNB向Source eNB发送UE context Release MSGm

25.Source eNB释放资

从上面25个步骤，可以看到在发生切换时源eNB发送了哪些具体哪些参数和相关信息

到目标eNB，而在layer3看到的消息就只有三条：就是4,10,16。

LTE切换信令IE.xls

3.2 与TD-SCDMA测量切换的对比

对比上图TD-SCDMA与LTE网络结构，由于TD-SCDMA网络比LTE网络多了RNC网元，所以基站间的切换均需要经过RNC。

3.2.1 信令流程对比

3.2.2 关键信令对比

3.2.3 切换测量对比

3.2.4 常见测量事件对比