【移动通信】LTE 切换

【移动通信】LTE 切换

移动性是移动蜂窝通信系统的重要组成部分,因为它为终端用户提供了明显的好处即使在高速列车中移动,也可以保持低延迟服务,如语音或实时视频连接高速移动是一个挑战,LTE作为长期演进技术,比以前的技术更有希望克服这一挑战

LTE无线网络的主要目标之一是提供从一个小区到另一个小区的快速无缝切换,同时保持网络管理的简单性

LTE技术旨在支持各种移动速度,最高可达350公里/小时,甚至可达500公里/小时随着移动速度的提高,切换也会更加频繁和快速切换是确保用户在网络中自由移动的关键步骤之一,同时用户仍被连接并提供高质量的服务因为它的成功率是用户满意度的关键指标,所以这个过程必须尽可能快且无缝地进行但在LTE中,提供无缝接入的问题变得更加重要,因为它使用了硬切换(制造前中断)

因此,在LTE网络中,优化切换过程以获得所需的性能被认为是一个重要问题

切换特征根据所需的QoS,为每个无线电承载执行适当的无缝切换或无损切换

无缝越区切换无缝切换的目标是在终端从一个小区的覆盖移动到另一个小区的覆盖时提供给定的QoS

LTE中,无缝切换适用于所有承载控制平面数据的无线承载,以及映射在RLC-UM上的用户平面无线承载这些类型的数据通常可以合理地容忍损失,但不能容忍延迟(例如语音服务)因此,无缝切换应尽量减少复杂性和延迟,尽管可能会有部分SDUs丢失

在无缝切换中,PDCP 实体包括报头压缩上下文将被重置,COUNT 值将被设置为零

由于新密钥是在移交时生成的,因此不存在保留COUNT值的安全理由

在用户侧,所有尚未发送的 PDCP SDUs 在切换后都将被发送到目标小区

未启动传输的 PDCP SDUs 可以通过 X2 接口转发到目标 eNB未确认的 PDCP SDUs 将丢失这将移交的复杂性降到最低,因为不需要在源和目标 eNodeB 之间传输上下文(即配置信息)

无损切换无损切换是指在切换过程中数据不丢失

这是通过在终端从源小区分离进行切换之前对接收未被终端确认的 PDCP PDUs 进行重传来实现的在无损切换中,通过使用 PDCP Data PDUs 序列号,可以保证切换过程中的顺次交付无损切换非常适合于像文件下载这样的容延迟服务由于 TCP 反应,PDCP SDUs 的丢失可以极大地降低数据速率

对于用户平面和一些映射在 RLC-AM 上的控制平面无线电载波,采用了无损切换

在终端侧进行无损切换时,由于源eNB的上下文没有转发到目标eNB,所以会重置头压缩协议,但是PDCP SDUs 的序列号和 COUNT 值不会重置为了保证上行链路的无损切换,PDCP 重传缓冲区中存储的 PDCP PDUs 报文,根据切换过程中维护的PDCP SNs,通过RLC协议进行重传,并按照正确的顺序发送给网关

为了保证下行链路的无损切换,源 eNodeB 将终端尚未确认接收的未压缩 PDCP SDUs 转发给目标 eNodeB 进行下行重传

切换类型切换由 eNodeB 根据终端接收到的测量报告触发

根据交接的来源地和目的地,可以将交接分为不同的类型切换可以在 E-UTRAN 中开始和结束可以在E-UTRAN中开始并在另一个RAT (Radio Access Technology)中结束也可以从另一个RAT开始并在E-UTRAN中结束

切换工作分为:

Intra-frequency intra-LTE handoverInter-frequency intra-LTE handoverInter-RAT towards LTE handoverInter-RAT towards UTRAN handoverInter-RAT towards GERAN handoverInter-RAT towards cdma2000 system handover

LTE 内部切换

在LTE内部切换中,起始和目的地eNB都在LTE系统内在这种切换中,RRC连接重新配置消息充当切换命令eNodeB之间的接口为X2接口在切换时,源eNodeB向目标eNodeB发送一个X2切换请求消息,以使其为即将到来的切换做好准备

切换技术

切换分为软切换和硬切换,分别称为CBB (Connect-Before-Break - connect)和BBC (Break-Before-Connect)

软切换 Connect-Before-Break软切换是一种切换过程

在这种切换过程中,无线链路的添加和放弃方式使终端始终保持至少一条到 UTRAN 的无线链路在WCDMA体系结构中引入了软切换和更软切换在WCDMA体系结构中,有一个名为无线网络控制器(RNC)的集中控制器对每个终端进行切换控制在通话过程中,终端可以同时连接到两个或多个小区(或小区扇区)如果UE连接的单元来自同一个物理站点,则称为软切换

在切换方面,软切换适用于保持会话处于活动状态、防止语音通话掉断、重设分组会话等

然而,软切换需要更复杂的信令、过程和系统架构,如WCDMA网络

硬切换 Break-Before-Connect硬切换是指在建立新的无线链路之前,终端中所有旧的无线链路都被丢弃。

硬切换是传统无线系统中处理切换的常用方法。硬切换要求用户断开与当前单元(源单元)的现有连接,并建立到目标单元的新连接。LTE只支持硬切换,即切换时业务会出现短暂中断。

切换流程LTE中的切换过程可以分为三个阶段:

切换准备阶段、切换执行阶段和切换完成阶段

从 UE (User Equipment) 向 eNB (service evolution Node B)上报切换事件的测量开始控制面处理的切换过程不涉及EPC (Evolved Packet Core),即在eNB的[1]之间直接交换准备消息这是部署X2接口时的情况,否则将使用MME进行HO信令

基本切换场景的切换过程如图所示

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