lte培训材料-4lte移动性管理

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： 对于 LTE 的接入网和核心网保持相同的位置区域的概念 当 UE 处于空闲状态时，核心网能够知道 UE 所在的跟踪区 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 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。 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。 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。 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： 其中， 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，然后与 0 进行比较，如果，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。 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 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 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 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