Intra-LTE Handover : S1 based Handover

当两个 eNB间没有 X2接口时,他们的切换需要经过MME,这时需要进行S1 based Handover。

S1 based handover 的四个基本的步骤:


Decision  (决定)
-    Serving eNB 初始化 Handover并且通知 Serving MME。


Preparation  (准备)
-    Serving MME 通知 Target MME
-    Target MME 初始并化准备相应的资源然后通知源MME。


Execution  (执行)
-    源MME命令 UE开始进行切换
-    UE初始化随机接入过程来和目标eNB进行同步
-    状态迁移到目标的资源上


Completion  (完成)
-    源网络中的资源释放
-    UE上下文在P-GW上更新



S2-based Handover Signaling

Intra-LTE Handover : S1 based Handover_第1张图片



X2-Based Handover  -  Decsision and Preparation


UE从D点移动到E点,source eNB(PCI=350), target eNB(PCI=200)


Decsision and Preparation I

Intra-LTE Handover : S1 based Handover_第2张图片


1)  S1-Based的切换条件和X2-Based切换条件一样,在源eNB上(PCI=350), 触发了UE发送 MeasurementReport, 源eNB决定要进行handover,但没有路径直接到目的 eNB,需要开始一次 S1-Based切换。


2)  源eNB会发送Handover Required message 到源MME。其中包含Cause,Handover Type(intra-LTE in this case),Target eNB ID(会包含 PLMN 和 TA),以及是否直接转发标记。


3)  源MME会选择目的MME,并且发送Forward Relocation Request。消息中包含 MME UE context,Transaction Identifiers(TIs),Cause, Target eNB ID,Target TAI,和Direct Forwarding Flag。



S1-Handover Preparation  II


Intra-LTE Handover : S1 based Handover_第3张图片


4)  因为S1-Based Handover 会重新选择一个新的S-GW,目的 MME 发送了一个Create Session Request 消息到S-GW。消息中包含承载上下文中包含的P-GW 地址,上行传输使用的TEID, 然后目的S-GW会分配S-GW地址和TEID给上行数据传输。


5)  目的S-GW会给目的MME响应消息,Create Session Response,其中包含了S-GW地址和Uplink TEIDs。



S1-Handover Preparation  III





6)  目的MME发送Handover Request 到目的eNB,消息中包含了一个承载建立的列表,Cause,Handover Restriction List,Security Context,和源到目的的传输容器。消息会触发目的eNB创建一个UE Context。针对每个承载,E-RABs Setup List会包含target S-GW address, User Plane 的 Uplink TEID  和 Qos Information。基于 Security Context, eNB会产生一个新的KeNB。



7)  目的eNB会响应Handover Request,其中会包含一个成功建立的承载的列表和一个失败建立的承载的列表。E-RAB Bearer Setup List 会包含一个地址的列表和目的eNB为下行数据传送分配的TEID。



8)  目的MME 发送 Forward Relocation Response 到源MME。




S1-Handover Execution  I





9)  源MME发送Handover Command 到源eNB。其中包括了需要被转移的承载的列表,需要被释放的承载的列表,和目的到源的传输的容器。



10)  Handover Command 是由目的和源的传输容器构造的,并且会被发送到UE。根据消息UE会删除没有响应的EPS承载。UE会从源eNB detatch。SecurityHOConfig IE使UE重新创建了一个新的AS security key。



11)  源eNB会发送eNB Status Transfer 消息到源MME,目的是断开数据流,其中包含了PDCP status和Hyperframe Number。



12)  PDCP信息也会通过目的MME发送到目的eNB。



S1-Handover Execution  II


Intra-LTE Handover : S1 based Handover_第4张图片


13)  UE一旦发现目的eNB,便会发起一个随机接入的过程,来同目的eNB连接和同步。一旦连接建立起来,UE会发送RRC Connection Reconfigureatin Confirmation 消息到目的eNB。这时UE可以发送上行数据了。一旦目的eNB确认了数据转移,UE就可以接收下行数据了。



14)  目的eNB会向目的MME发送Handover Notify来进行确认。


S1-Handover Execution  III and Completion


Intra-LTE Handover : S1 based Handover_第5张图片


15)  目标MME发送 Forward Relocation Complete 消息到源MME,表示重定位已经完成,并且和手机已经建立了连接。源MME开始释放资源的过程


16)  源MME会响应 Forward Relocation Complete 消息。


17)  目的MME发送Modify Bearer Request 消息到目的S-GW,消息中包含了承载上下文的信息。


18)  目的S-GW会为下行数据分配地址和TEID,并且发送Modify Bearer Request 消息到P-GW。消息中会包含P-GW地址和TEID。


19)  P-GW会更新上下文字段,并且返回Modify Bearer Response到S-GW,消息中会包含P-GW地址,TEIDs,Charging ID和MSISDN。P-GW通过新的地址开始发送Downlink 数据包到S-GW。


20)  目的S-GW发送Modify Bearer Response到目的MME,它包含上行数据使用的P-GW地址和TEID。



21)  源MME释放和源eNB,S-GW相关的资源。




S1 Handover - Data Forwarding


Intra-LTE Handover : S1 based Handover_第6张图片


在没有X2 接口的情况下,目的MME会发起数据的间接转发。目的MME会请求目的S-GW建立一个tunnel endpoing,目的S-GW会利用它转发下行的数据。源MME会通过Forward Relocation Response消息 通知这些 tunnel endpoing。为了接收这些消息,源MME要求源S-GW建立转发tunnel endpoint用来向源eNB转发源S-GW的消息。




Bearers, Tunnels and Charging IDs prior to S1 Handover







Bearers, Tunnels and Charging IDs after to S1 Handover



Intra-LTE Handover : S1 based Handover_第7张图片



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