LTE信令流程——切换

LTE信令流程

切换

切换是由基站发起的，不同于小区重选，小区重选是由UE发起的。

基站利用移动性管理算法给UE下发测量任务，在RRC重配置消息中携带MeasConfig信元给UE下发测量配置

切换有三种场景：

• 同一基站内不同小区的切换
• 不同基站间基于X2的切换（MME不变）
• 不同基站间基于S1的切换（MME/SGW可能改变）

1. 同一基站内不同小区的切换

连接态的UE在一个基站的不同小区之间移动

1. UE上报合适的测量报告（Measure Reports），触发基站切换
2. 基站下发切换命令给UE，即下发带有Mobility ControlInfo信元的RRC重配置消息（RRC Connection Reconfiguration），该信元标识此条消息为切换命令
3. UE接收到Mobility ControlInfo信元后，采用消息中携带的配置接入目标小区，接入成功后在目标小区上报重配置完成信息（RRC Connection Configuration Complete），切换成功
4. 基站收到切换成功的消息后，按照新小区的配置给UE重新下发测量配置，即带有Measurement Control信元的RRC重配置消息
5. UE接收到新的测量配置后，回复RRC Connection Configuration Complete

2. 不同基站间基于X2的切换

连接态的UE在不同基站覆盖区之间移

—切换准备—

1. 当UE进入RRC连接态后，eNodeB通过RRC Connection Reconfiguration消息给UE下发测量控制消息（Measure Control），该消息携带测量ID、邻区列表、测量量、测量报告量以及报告模式等
2. UE收到测量控制消息后进行测量，满足报告标准时进行测量上报
3. 源eNodeB判决是否满足测量标准，若满足，发送Handover Request消息给目标eNOdeB，请求目标基站在目标小区给UE分配资源，并触发源eNodeB和目标eNodeB之间的X2逻辑链路的建立，用于转发源eNodeB缓存的用户数据以及相关信令
4. 目标基站接收到切换消息会进行准入判断，如果允许此UE切换，会在目标小区给该UE分配包含临时标识等的无线资源，并向目标基站发送 Handover Request Acknowledge 指示，切换准备成功；同时，完成基站间X2逻辑通道的建立

—切换执行—

5. 源基站通过RCC Connection Reconfiguration消息给UE发送切换命令，该消息携带目标小区给UE分配的资源信息，并停止发送下行数据；如果存在需要转发的 E-RAB 承载，则源基站启动转发流程，发送 SN Status Transfer 消息，回传缓存的数据给目标eNodeB

—切换完成—

6. UE收到RCC Connection Reconfiguration消息后，按照切换命令的信息在目标基站发起随机接入过程（RA Preamble & RA Response），接入成功后会发送RCC Connection Reconfiguration Complete消息给目标基站
7. 目标基站接收到完成消息后，向MME发送 Path Switch Request 消息，请求核心网切换用户面路径，将 S1-U接口 从 SGW-源基站 切换到 SGW-目标基站
8. MME发送Modify Bear Request 消息给SGW，要求SGW切换用户面路径，SGW将S1-U接口从源eNodeB切换至目标eNodeB，并回复Modify Bear Response消息。至此，下行数据的路径为：SGW -> 目标eNodeB -> UE。SGW回复Path Switch Request Acknowledge消息给MME，表示S1-U接口已经切换成功
9. 目标基站接收到Path Switch Request Acknowledge消息后，向源基站发送UE Connection Release消息，指示源基站删除用户，切换成功；源基站不会立即释放用户，等本端数据转发完再本地释放

3. 不同基站间基于S1的切换

连接态的UE在不同基站覆盖区之间移动，并且基站之间不存在X2接口

—切换准备—

1. 当UE进入RRC连接态后，eNodeB通过RRC Connection Reconfiguration消息给UE下发测量控制消息（Measure Control），该消息携带测量ID、邻区列表、测量量、测量报告量以及报告模式等
2. UE收到测量控制消息后进行测量，满足报告标准时进行测量上报
3. 源eNodeB判决是否满足测量标准，若满足，发送Handover Required消息给MME，该消息携带切换所需信息：MME UE S1AP ID、eNB UE S1AP ID、Handover type设置为IntraLTE、Intral-LTE HO Information ListRequest等。若在切换过程涉及两个不同的MME，该消息可通过MME侧的路由功能转发给目标基站的MME
4. 目标eNodeB从目标MME收到 Handover Request消息后，开始做切换准备，如：为该用户在新小区建立新的SAE承载
5. 目标eNodeB首先会进行准入控制，根据EPS承载的QoS信息进行准入控制。目标eNodeB根据EPS承载的QoS为用户分配资源，并且为用户预留一个C-RNTI以及一个RACH导码
6. 目标小区根据EPS承载相关信息，在完成L1/L2层配置后向目标MME发送Handover Request Acknowledge消息，并通过路由功能转发给源MME

—切换执行—

7. 源MME从接收到的Handover Request Acknowledge消息中提取切换必要的信息（如new C-RNTI、目标eNodeB加密算法参数、SIB等），作为Handover Command消息的重点部分，并发送给源eNodeB

8. 源eNodeB收到源MME发送的Handover Command消息（S1-AP消息）说明目标eNodeB已经做好切换准备，因此源eNodeB需要向UE发送Handover Command消息（RRC消息），通知UE进行切换。同时，源eNodeB也需要做出对应动作

9. 源eNodeB产生并向UE发送Handover Command消息（RRC消息），并负责完成对消息必要的完整性保护以及加密

10. 源eNodeB向源MME发送的eNodeB SN Status Transfer消息（S1-AP消息），告知SAE承载的上行PDCP SN接收状态和下行PDCP SN接收状态

11. 源MME转发给目标MME后，目标MME向目标eNodeB发送MME SN Status Transfer消息（S1-AP消息），该消息与eNodeB SN Status Transfer消息结构及功能相同

—切换完成—

12. UE收到Handover Command消息后，向目标eNodeB执行上行同步流程，通过RACH接入目标小区

13. 当UE成功接入目标小区后，UE向目标小区发送RRC Connection Reconfiguration Complete消息（应包含C-RNTI），指示目标eNodeB已经完成切换流程。目标eNodeB完成对C-RNTI的校验后，就可以向UE发送数据报文了

14. 目标小区接收到RRC Connection Reconfiguration Complete消息后向MME发送Handover Notify（TAI+ECGI）消息，告知MME该用户的服务小区改变了，需要改变用户面下行的（eNodeB端的）GTP-U到SGW的隧道终点（GTP TEID）

15. MME向SGW发送Modify Bearer Request消息，SGW切换下行数据路径到目标侧

16. SGW向MME发送一条Modify Bearer Response（携带发送上行数据需要的SGW IP和TEID）消息

17. 如果满足TAU触发的条件，那么UE会触发一次TAU过程

18. 切换完成后，MME知道该用户已经切换到目标eNodeB，释放UE在源eNodeB的S1接口资源