LTE培训材料4 LTE移动性管理_lte移动性管理

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一、移动性管理相关概念

——移动性管理是蜂窝移动公司通信系统必备的机制，能够辅助LTE系统实现负载均衡、提供更好的用户体验以及提高系统整体性能。该功能主要分为两大类：空闲状态的移动性管理和连接状态的移动性管理。

跟踪区（TA）跟踪区（Tracking Area）是LTE/SAE系统为UE的位置管理新设立的概念。跟踪区的功能与3G的位置区（Location Area,LA）和路由区（Routing Area，RA）类似，由于LTE/SAE系统主要为分组域功能设计，因此跟踪区更接近路由区的概念

在LTE/SAE系统中设计跟踪区时，希望满足如下要求： 1）对于LTE的接入网和核心网保持相同的位置区域的概念 2）当UE处于空闲状态时，核心网能够知道UE所在的跟踪区

3）当处于空闲状态的UE需要被寻呼时，必须在UE所注册的跟踪区的所有小区进行寻呼 4）在LTE系统中应尽量减少因位置改变而引起的位置更新信令

上述需求与传统的LA和RA的最大区别在于，需要通过TA的设计，减少空闲状态UE执行位置更新的信令，针对减少信令的要求，有多种方案可供考虑，下面就多注册TA进行详细介绍

多注册TA是从多种TA概念方案中综合和总结出的一种TA概念，其特点在于多个TA可组成一个TA列表，这些TA同时分配给一个UE：UE在这些TA间移动时不需要执行TA更新

当UE附着到网络时，由网络决定分配哪些TA给UE，UE注册到所有这些TA中。当UE进入不在其所注册的TA列表中的新TA区域时，需要执行TA更新，网络(MME)给UE重新分配一组TA，新分配的TA也包含原有TA列表中的一些TA

多注册TA方案中，每个小区只属于一个TA，其广播消息只需要广播一个TA的信息

多注册TA的优点主要是：对于广播信道的要求较低；对于灵活布置UE所属的TA区域比较有利，不需要网络对TA重新进行部署；对避免多个TA间绕圈方式移动引起的TA更新有很大优势；核心网可以灵活地向UE分配其所属的TA；能更有效地利用无线资源

多注册TA的缺点：TA更新的消息长度会增加；运营商会对TA列表的大小需要进行限制，否则将耗费过多的系统资源；在方法上不是十分灵活

——UE的RRC状态及迁移

——LTE测量

LTE系统中的测量主要是指连接状态下的移动性测量。

LTE采用了和以前蜂窝系统相似的两项测量：载波接收机信号场强指示（Carrier RSSI）测量和参考信号接收功率（Reference Signal Receivel Power，RSRP）。

Carrier RSSI测量是对整个系统带宽内的接收功率进行测量，此测量可以得到被测小区的干扰情况。

RSRP测量是对一定的频带（如一个RB）内的RS接收功率进行测量，从而得到该频带内的信号强度。

除了传统的Carrier RSSI和RSRP测量外，LTE还采用了RS接收质量（RS Received Quality，RSRQ）测量，以进一步提高切换质量，降低掉话率。RSRQ定义为N*RSRP/（RSSI），其中N为进行RSRP测量的RB数量

——移动性管理

移动性包括空闲状态下的移动性和连接状态下的移动性。

小区选择、重选属于空闲状态下的移动性。基本沿用UMTS系统的原则，仅修改了测量属性、小区选择/重选的准则等。PLMN选择的原则基于UMTS的PLMN选择原则。

切换属于连接状态下的移动性。LTE系统内的切换采用网络控制、UE协助的方式。

LTE的切换属于后向切换：由源基站发起的切换过程，其特征是源基站主动将UE上下文（context）发送给目标基站。

二、LTE小区选择/重选 ——LTE小区选择 空闲状态

这里所说的空闲状态指EPS连接性管理（EPS Connetivity Management，EDM）的空闲状态（ECM-Idle），其主要特征如下： UE和网络之间没有信令连接，在E-UTRAN中不为UE分配无线资源并且没有建立UE上下文； UE和网络之间没有S1-MME和S1-U连接；

UE在有下行数据到达时，数据应终止在S-GW，并由MME发起寻呼； 网络对UE位置所知的精度为TA级别；

当UE进入未注册的新TA时，应执行TA更新； 应使用DRX等具有节省电力的功能。

——小区选择类型 不同场景

初始小区选择

存储信息的小区选择 不同时机 UE开机

从RRC_CONNECTED返回到RRC_IDLE模式

重新进入服务区

——小区选择相关概念 Idle模式下的服务类型

受限服务：在一个可接受的小区上进行紧急呼叫

正常服务：合适小区上普通使用

操作人员服务：在一个保留小区上用于操作人员使用 小区分类，按可提供的服务

可接受小区：可获得受限服务（紧急呼叫）合适的小区：UE可驻留并获得正常服务

禁止的小区：系统信息中指示小区为barred 保留的小区：系统信息中指示小区为reserved

——Idle模式下的状态和状态迁移 小区选择一般发生在PLMN选择之后，它的目的是使UE在开机后可以尽快选择一个信道质量满足条件的小区进行驻留，主要包括两大类。1）初始小区的选择

这种情况下，UE没有存储任何先验信息可以帮助其辨识具体的TD-LTE系统频率，因此，UE需要根据自身能力扫描所有的TD-LTE频带，以便找到一个合适的小区进行驻留。在每一个频率上，UE只需要搜索信道质量最好的小区，一旦一个合适的小区出现，UE会选择它并进行驻留。

2）基于存储信息的小区选择

这种情况下，UE已经存储了载波频率相关的信息，同时也可能包括一些小区参数信息，例如，从先前收到的测量控制信息或者是先前驻留/检测到的小区中得到。UE会优先选择有相关信息的小区，一旦一个合适的小区出现，UE会选择它并进行驻留。如果存储了相关信息的小区都不合适，UE将发起初始小区选择过程。

1）UE的NAS层标识被选PLMN（Selected PLMN）和等效PLMN（Equivalent PLMN）。2）UE搜索整个频带，在每个载波频率上标识最强的小区，接收小区系统消息，标识它的PLMN并报告给NAS。UE也可以利用存储的信息加速小区选择的过程（和UMTS相同）

3）UE寻找标识合适的小区，如果找不到合适的小区，则标识一个可以接受的小区。当寻找到适合的小区或可以接受的小区后发起小区重选过程。（适合的小区：UE可以正常驻留的小区；可以接受的小区：UE可以尝试发起紧急呼叫的小区）

——小区选择标准：S准则

在小区选择过程中，UE需要对将要选择的小区进行测量，以便进行信道质量评估，判断其是否符合驻留的标准。小区选择的准则称为S准则，当某个小区的信道质量满足S准则之后，就可以被选择为驻留小区。S准则的具体内容如下：

Srxlev0

其中，SrxlevQrxlevmeas(QrxlevminQrxlevminoffset)Pcompensation

式中，各参数的含义如表所示

UE在进行小区选择时，通过测量得到小区的Qrxlevmeas值，通过小区的系统信息及自身能力等级获取S准则公式中的其他参数，计算得到Srxlev，然后与0进行比较，如果Srxlev0，则UE认为该小区满足小区选择的信道质量要求，可以选择其作为驻留小区。如果该小区的系统信息中指示其允许驻留，那么UE将选择在此小区上驻留，进入空闲状态

——小区重选 小区重选时机：

开机驻留到合适小区即开始小区重选

处于RRC_IDLE状态下UE移动 小区重选的原则：

UE通过测量服务小区和邻小区的属性来使能小区重选过程

服务小区的系统信息指示UE搜索和测量邻小区的信息

小区重选准则涉及服务小区和邻小区的测量

小区重选参数可以适用于小区中的所有UE，但有可能对某个UE或UE组配置特定的重选参数。

——小区重选过程

UE评估基于优先级的所有RAT频率

UE用排序的准则并基于无线链路质量来比较所有相关频率上的小区 一旦重选目标小区，UE验证该小区的可接入性 无接入受限，重选到目标小区

——小区重选优先级考虑

——小区重选测量启动准则

TD-LTE系统中，UE工作在一个小区之下，该小区成为服务小区，而同频/异频邻小区的定义如下。

1）同频邻小区：中心频点与服务小区所用中心频率相同的小区 2）异频邻小区：中心频点与服务小区所用中心频率不同的小区

对于同频邻小区的测量为同频测量，而对异频邻小区的测量称为异频测量

测量启动准则如下：

——不同优先级的小区重选评估（异频/IRAT）

——同频/同优先级异频小区重选：R准则

三、LTE切换 切换概述 ——连接状态

连接状态指ECM-CONNECTED状态，其主要特征如下：

UE和网络之间有信令连接，这个信令连接包括RRC连接和S1-MME连接两部分； 网络对UE位置所知精度为小区级； UE移动性管理由切换过程控制；

S1释放过程将使UE从ECM-CONNECTED状态迁移到ECM-IDLE状态。

切换过程包括控制平面过程和用户平面过程，控制平面切换过程包括切换准备过程（含参数传递、切换判决）、切换执行过程（含信令生成过程、切换命令传输过程）和切换完成过程（含随机接入过程、路径转换）等。

用户平面切换过程包括数据前转等。用户平面过程是伴随着控制平面过程同时发生的。源eNodeB主要负责切换判决和切换准备，目标eNode B主要负责切换接纳和生产切换命令，UE在网络的控制下完成整个切换过程。

——切换的目的负载平衡：小区的容量极限的特性，提出了系统里的资源共享需求。切换就是将用户的连接从一个无线链路转换到另一个无线链路。切换的目的是处理由于移动而造成的越区、负载调整或其它原因使得需要引起无线链路改变。

——硬切换-先断开，再连接

——切换测量 切换三部曲

——测量控制

该过程用于修改RRC连接，如：

建立/修改/释放 RB、执行切换、建立/修改/释放 测量 在此过程中，EUTRAN也会把专用的NAS信息传给UE。

——测量控制

测量类型，有三种：Setup, Modify, Release 测量对象（Measurement Objects）：

对于同频和异频测量，是单一的EUTRA载波频率

对于UTRA测量，是单一UTRA频率载波上的一组小区

对于GERAN测量，是一组GERAN载波频率

对于CDMA2000测量，单一载波频率上的一组小区 测量上报配置(Reporting Configuration)上报标准：触发UE发送测量报告的标准：周期或事件描述

上报格式：UE在测量报告中包含的量和相关信息 测量标识(Measurement Identities)：测量ID的列表。每个测量ID将一个测量对象与一个上报配置连接。

测量数量配置（Quantity Configuration）:对于同频测量配置一个，对异频测量配置一个，对每个RAT类型配置一个。数量配置为所有事件评估和该测量类型相关的上报 测量gap（measurement Gaps）：UE可以使用这个周期执行测量，此时不调度上下行传输

UE只维护一个测量对象列表、一个上报配置列表和一个测量ID列表。可能包括同频对象一个，异频对象多个，异RAT对象多个。

——测量对象及测量值

——测量模型

——测量模型-层三滤波 L3过滤的目的在于降低偶尔出现的异常测量值的影响，同时又能及时反映最近测量值的变化。

参数K的取值应综合权衡UE测量结果的准确性以及切换时延的大小。通常在低速环境下，K可取大些，这样可更多地过滤掉由于快衰落引起的不准确的测量结果；而在高速环境下，K取值可稍小些，这样可减少切换时延，提高切换成功率。与WCDMA基本相同，仅α＝0.5k/2

L3过滤的目的在于降低偶尔出现的异常测量值的影响，同时又能及时反映最近测量值的变化。

参数K的取值应综合权衡UE测量结果的准确性以及切换时延的大小。通常在低速环境下，K可取大些，这样可更多地过滤掉由于快衰落引起的不准确的测量结果；而在高速环境下，K取值可稍小些，这样可减少切换时延，提高切换成功率。与WCDMA基本相同，仅α＝0.5k/2

——测量报告

——测量报告方式

——同系统内测量事件

——异系统测量事件

——测量间隙

——部分时间报告控制参数

——事件报告判决

——A1时间报告示意图

——事件判决报告

——A3事件报告示意图

——切换流程 概述

——切换简单流程

——不涉及EPC节点重定位的切换流程

——后向切换分类

——切换中的数据转发 ——SDU重排序