LTE的移动性管理总结
今天总结一下LTE的移动性管理相关知识，主要包括三个方面，小区选择、小区重选、小区切换。先简单看下相关基础知识，然后是移动性管理的几个知识点：
- LTE网络基本结构
eNodeB：即基站
CN：表示核心网。4G核心网实现了控制面和数据面分开，控制面主要是指令，数据包为小包，关注实时性。数据面主要是流量，数据包为大包，需要吞吐量。
HHS：存储用户签约信息的数据库，归属地、认证信息等
MME：核心控制网元，手机连上，MME根据HSS判断你是否合法
SGM、PGW数据面
允许接入后，手机直接通过e-Node B连接SGW（数据面接待员），通过PGW（出口网关）连到IP网络
PCRF：策略和计费控制单元
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插播手机上网：
当一个4G手机想要上网的时候，通过以下步骤：
（1）通过所在基站eNodeB，发起请求；
（2）eNodeB将请求发给MME，“有手机要上网”；
（3）MME请求手机，认证，鉴权，请求HHS看看还有没有钱，看看是在哪里上网的。
（4）MME通过认证后，转给SGW，通过PGW建立一个隧道；
（5）手机通过建立的隧道成功上网。
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- TA（Tracking Area，跟踪区）
是LTE/SAE系统为UE的位置管理新设立的概念。
跟踪区设计要求：
（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。
- LTE测量
RSRP： 参考信号接收功率（对应TD-SCDMA / WCDMA的RSCP）
每个RB上RS的接收功率
提供了小区RS信号强度度量
根据RSRP对LTE候选小区排序，作为切换和小区重选的输入
RSSI： 载波接收信号强度指示
UE对所有信号来源观测到的总接收带宽功率
RSRQ： 参考信号接收质量（对应WCDMA的Ec/No）
RSRQ=N*RSRP/RSSI，N为RSSI测量带宽的RB个数
反映了小区RS信号的质量
当仅根据RSRP不能提供足够的信息来执行可靠的移动性管理时，根据RSRQ 对LTE候选小区排序，作为切换和小区重选的输入
- 空闲状态
指ECM-IDLE状态，其主要特征如下：
（1）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；
（2）UE和网络之间没有S1-MME和S1-U连接；
（3）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；
（4）网络对UE位置所知的精度为TA级别；
（5）当UE进入未注册的新TA时，应执行TA更新；
（6）应使用DRX等具有节省电力的功能。
- 连接状态
连接状态指ECM-CONNECTED状态，其主要特征如下：
（1）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；
（2）网络对UE位置所知精度为小区级；
（3）UE移动性管理由切换过程控制；
（4）S1释放过程将使UE从ECM-CONNECTED状态迁移到ECM-IDLE状态。
- 移动性管理——小区选择
小区选择的含义和目的
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，小区选择主要包括两大类。
（1）初始小区选择 这种情况下，UE没有储存任何先验信息可以帮助其辨识具体的LTE系统频率，因此，UE需要根据其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只需用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已经储存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。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。如果储存了相关信息的小区都不合适，UE将发起初始小区选择过程。
小区选择的过程
时机：
（1）UE开机
（2）从RRC_CONNECTED返回到RRC_IDLE模式
（3）重新进入服务区
条件和过程：
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。小区选择的标准被称为S准则。当某个小区的信道质量满足S准则 时，就可以被选择为驻留小区。
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S准则：
Srxlev > 0
Srxlev = Qrxlevmeas – (Qrxlevmin + Qrxlevminoffset) ‐ Pcompensation
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UE在进行小区选择时，通过测量Qrxlevmeas 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。
- 移动性管理——小区重选
重选的含义及目的
UE在空闲模式下通过监测邻区和当前小区的信号质量以选择一个最好的小区提供服务信号的过程。当邻区的信号质量及电平满足S准则且满足一定重选判决准则时，终端将接入该小区驻留
当UE处于空闲状态，在小区选择之后它需要持续地进行小区重选，以便驻留在优先级 更高或者信道质量更好的小区。网络通过设置不同频点的优先级，可以达到控制UE驻留的 目的；同时，UE在某个频点上将选择信道质量最好的小区，以便提供更好的服务。
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LTE系统中引入了重选优先级的概念
★ 在LTE系统，网络可配置不同频点或频率组的优先级，通过广播在系统消息中告诉UE，对应参数为cellReselectionPriority，取值为（0….7）；
★ 优先级配置单位是频点，因此在相同载频的不同小区具有相同的优先级；
★ 通过配置各频点的优先级，网络能更方便地引导终端重选到高优先级的小区驻留达到均衡网络负荷、提升资源利用率，保障UE信号质量等作用；
★ 重选优先级也可以通过RRCConnectionRelease消息告诉UE，此时UE忽略广播消息中的优先级信息，以该信息为准，网络能主动引导UE进行系统间小区重选，完成CS域话音呼叫等；
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小区重选的过程
小区重选过程包括测量和重选两部分过程，终端根据网络配置的相关参数，在满足条件时发起相应的流程
测量：
UE成功驻留后，将持续进行本小区测量。RRC层根据RSRP测量结果计算Srxlev，并将其与Sintrasearch和Snonintrasearch比较，作为是否启动邻区测量的判决条件
对于重选优先级高于服务小区的载频，UE始终对其测量
对于重选优先级等于或者低于服务小区的载频
同频： 当服务小区Srxlev > Sintrasearch时，UE自行决定是否进行同频测量
当服务小区Srxlev <= Sintrasearch或系统消息中Sintrasearch为空时 ，UE必须进行同频测量
异频： 当服务小区Srxlev > Snonintrasearch时，UE自行决定是否进行异频测量
当服务小区Srxlev <= Snonintrasearch或系统消息中Snonintrasearch为空时 ，UE必须进行异频测量
小区重选又可以分为同频小区重选和异频小区重选。同频小区重选，可以解决无线覆盖问 题；异频小区重选，不仅可以解决无线覆盖问题，而且还可以通过设定不同频点的优先级来 实现负载均衡。
——优先级不同的异频小区重选判决：基于优先级，
——同频小区及优先级相同异频小区重选判决：基于R准则
优先级不同的异频小区重选判决：基于优先级
- 高优先级小区重选判决准则
当同时满足以下条件，UE重选至高优先级的异频小区
——UE在当前小区驻留超过1s
——高优先级邻区的Snonservingcell > Threshx,high
——在一段时间(Treselection-EUTRA)内， Snonservingcell 一直好于该阈值 (Threshx,high)
- 低优先级小区重选判决准则
当同时满足以下条件，UE重选至低优先级的异频小区
——UE驻留在当前小区超过1s
——高优先级和同优先级频率层上没有其它合适的小区
——Sservingcell < Threshserving,low
——低优先级邻区的Snonservingcell,x > Threshx,low
——在一段时间(Treselection-EUTRA)内， Snonservingcell,x 一直好于该阈值(Threshx,low)
| 参数名 |
单位 |
意义 |
| Threshserving,low |
dB |
小区满足选择或重选条件的最小接收功率级别值 |
| Threshx,high |
dB |
小区重选至高优先级的重选判决门限，越大重选至高优先级小区越容易 一般设置为高于Threshserving,low， |
| Threshx,low |
dB |
重选至低优先级小区的重选判决门限，越小重选至低优先级小区约困难 一般设置为高于Threshserving,high |
| Treselection-EUTRA |
S |
该参数指示了优先级不同的LTE小区重选的定时器时长，用于避免乒乓效应 |
同频小区及优先级相同异频小区重选判决：基于R准则
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R准则
服务小区Cell Rank(R值) Rs = Qmeas,s + Qhyst
候选小区Cell Rank(R值) Rt = Qmeas,t – Qoffset
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根据R值计算结果，对于重选优先级等于当前服务载频的邻小区，若：
★ 邻小区Rn大于服务小区Rs，并持续Treselection，同时
★ UE已在当前服务小区驻留超过1s以上，则触发向邻小区的重选流程
| 参数名 |
单位 |
意义 |
| Qmeas,s |
dBm |
UE测量到的服务小区RSRP实际值 |
| Qmeas,t |
dBm |
UE测量到的邻小区RSRP实际值 |
| QHyst |
dB |
服务小区的重选迟滞，常用值：2 可使服务小区的信号强度被高估，延迟小区重选 |
| Qoffsets |
dB |
被测邻小区的偏移值：包括不同小区间的偏移Qoffsets’t和不同频率 之间的偏移Qoffsetfrequency，常用值：0 可使相邻小区的信号或质量被低估，延迟小区重选；还可根据不同小区、载频 设置不同偏置，影响排队结果，以控制重选的方向 |
| Treselection |
S |
该参数指示了同优先级小区重选的定时器时长，用于避免乒乓效应 |
- 移动性管理——小区切换
切换的含义及目的
当正在使用网络服务的用户从一个小区移动到另一个小区，或由于无线传输业务负荷量调整、激活操作维护、设备故障等原因，为了保证通信的连续性和服务的质量，系统要将该用户与原小区的通信链路转移到新的小区上，这个过程就是切换
切换判决准备——测控及测报
★ 基站根据不同的需要利用移动性管理算法给UE下发不同种类的测量任务，在RRC重配消息中携带 MeasConfig 信元给UE下发测量配置
★ UE收到配置后，对测量对象实施测量，并用测量上报标准进行结果评估，当评估测量结果满足上报标准后向基站发送相应的测量报告
★ 基站通过终端上报的测量报告，并考虑UE的区域限制情况决策是否执行切换，切换的发起总是由源侧决定
切换步骤及作用
★ 切换准备：目标网络完成资源预留
★ 切换执行：源基站通知UE执行切换；UE在目标基站上连接完成
★ 切换完成：源基站释放资源、链路，删除用户信息