LTE X2切换详解

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一 LTE X2切换流程详解

总体流程如下：

（点击看大图）

步骤1：源eNB对UE进行测量配置，UE的测量结果将用于辅助源eNB进行切换判决。此测量配置是通过RRC Connection Reconfiguration消息来下发要求UE配置的；此处涉及信令RRC Connection Reconfiguration，其中Measurement Configuration IE内容如下：

在Measurement Configuration中，以 Measurement ID来标识每个测量，每个测量包含 Measurement Object 和 Report Configuration两个部分， Measurement Object 定义了UE需要测量的目标，Report Configuration则定义了触发测量报告的事件。在LTE中，测量报告的发送可以是事件触发的，或周期发送的，或事件触发周期发送的。

触发测量报告的事件主要有以下几种：

A1：服务小区的测量值高于预定的测量门限（对于EUTRAN来说，测量值包括RSRP和RSRQ）。

A2：服务小区的测量值低于预先设定的测量门限。

A3：相邻的EUTRA小区的测量值优于目标小区 ＋ 预定的偏移量。

A4：相邻的EUTRA小区测量值高于预定的测量门限。

A5：服务小区的测量值低于预先设定的测量门限并且相邻小区的测量值高于另一预定的测量门限。

B1：Inter RAT的邻小区测量值高于预定的测量门限。

B2：目标小区低于预先设定的测量门限并且Inter RAT的邻小区测量值高于另一预定的测量门限。

步骤2：当测量报告条件满足后， UE就会向eNodeB发送测量报告

步骤3：源eNB切换判决：源eNB参考UE上报的测量结果，根据自身切换算法，进行切换判决。

LTE中的切换都是硬切换，也就是说，在接入新的eNodeB之前，断开与原有eNodeB之间的连接。LTE不支持软切换，不存在激活集的概念。

根据源eBodeB 和目标eNodeB是否连接到同一个MME(池,MME Pool）以及他们之间是否存在X2连接，LTE中的切换，可以划分为基于X2的切换和基于S1的切换。LTE中，将缺省进行基于X2的切换，除非源和目标eNodeB之间不在同一个MME（池）的范围或者不存在X2连接或者源eNodeB配置成需要进行基于S1的切换。

在基于X2的切换过程中， EPC中的MME(池)保持不变，而与之相连的SGW则有可能发生改变。

在基于X2的切换过程中，切换过程（包括信令和用户面数据）是在两个eNodeB之间直接进行的，切换时延相对较小。在切换成功的最后才通知MME，以进行路径的切换。

在基于X2的切换过程中，源eNodeB资源的释放是由目标eNodeB直接触发的。

在基于X2的切换过程中，可以对每个EPS承载采用不同的转发机制。（无缝切换和无损切换）

步骤4：源eNodeB决定进行基于X2的切换，通过X2接口向目标eNodeB发送Handover Request 消息，包括如下信元（IE）。

其中Old eNB UE X2AP 将X2AP通道在源eNodeB侧的标识通知目标eNodeB，以建立两个eNodeB之间的X2AP通道。UE Context Information信元中的ERAB List中包含上行的GTP Tunnel在SGW侧的TEID，目标eNodeB将根据此TEID值在步骤11向（源）SGW发送数据。

步骤5：目标eNB根据收到的E-RAB QoS信息进行接纳控制Admission Control，以提高切换成功率。接纳控制要考虑预留相应的资源、C-RNTI以及分配专用随机接入Preamble码等。目标小区所使用的AS配置可以使完全独立于源小区的完全配置，也可以是在源小区基础上的增量配置（增量配置是指对相同的部分不进行配置，只通过信令重配不同的部分，UE对于没有收到的配置，将继续使用原配置）。

步骤6：目标eNodeB进行L1/L2层的切换准备工作，会向源eNodeB发送Handover Request Acknowledge 确认。 在此消息中，与接入目标eNodeB有关的相关RRC信令作为Transparent Container也包含在其中。

步骤7：切换命令（携带了移动性控制信息的RRC连接重配置消息），由eNB生成，通过源eNB透传给UE。RRCConnectionReconfiguration消息（包含MobilityControlInfo信元）包括目标小区的物理标识，UE在目标小区中的C－RNTI，目标小区接入的专用前导序列，目标小区的安全算法等。

步骤8：对于需要进行无损传输的DRB（数据承载），源eNodeB发送SN STATUS TRANSFER消息给目标eNodeB，包括针对需要保持PDCP的E－RAB（例如RLC AM模式）的上行PDCP的接收状态，和下行PDCP的发送状态。目的是为了保证切换过程中的无损数据传输。此时源eNodeB开始转发用户面数据给目标eNodeB。根据切换类型的不同（无缝切换还是无损切换），数据转发的机制也有所不同。（详见关于无缝切换和无损切换的讨论。）目标eNodeB将源eNodeB转发的数据进行缓存。

步骤9：UE接到切换命令后，从源eNB中去附着，并执行与目标小区的同步。注意：同eNB内切换亦是如此过程。如果在切换命令中配置了随机接入专用 Preamble码，则使用非竞争随机接入流程接入目标小区，如果没有配置专用Preamble码，则使用竞争随机接入流程接入目标小区。UE计算在目标 eNB所需使用的秘钥并配置网络选择好的在目标eNB使用的安全算法，用于切换成功后与目标eNB进行通信。

步骤10：目标eNB返回UE相关上行资源分配和定时提前Time Advance信息。（通过L1/L2信令）

步骤11：UE发送RRC Connection Reconfiguration Complete消息，向目标eNB确认切换过程完成。注意，此步骤完成后，目标eNB开始将上行数据发送给SGW。但此时目标eNB并不知道此次切换是否要进行SGW的Relocation，只是将上行数据转发给从源eNB获取的SGW，此时由于到目标eNB的下行隧道尚未建立，因而下行的数据仍然要通过源eNB转发到目标eNB，从而，需要MME和SGW之间进行路径确认。

步骤12：目标eNB向MME发送一个路径转换请求消息（Path Switch Request）来告知其UE更换了小区。此时空口已经切换完成。其中包括目标小区的TAI ＋ ECGI 以及被目标小区拒绝的EPS承载列表（如果有的话）。目标eNodeB的下行TEID值是此时通知给MME。

步骤13：MME向SGW发送用户平面更新请求消息。User Plane Update Request（Modify Bearer Request），其中包括用户S1 GTP－U在目标eNodeB侧的FTEID值。

步骤14：SGW将下行数据路径切换到目标eNB侧。SGW不再向源eNB发送UE的用户面数据，将下行的数据切换到目标eNB侧，由于SGW保持不变， 因此不需要SGW与PGW之间的信令交互。SGW在旧路径上发送一个或多个“end marker包”到源eNB，End Marker数据包不含有任何数据，在GTP的头部表明是End Marker数据包，指示对应的是GTP Tunnel上的数据传输结束。随后，SGW就可以释放源eNB的用户平面资源。此时，UE与PGW之间的上下行GTP-U通道都经过目标eNB了。

步骤15：SGW发送User Plane Update Response（Modify Bearer Response）消息给MME。表示用户平面更新的响应。

步骤16：MME发送Path Switch ACK消息给目标eNB。步骤12~16完成了路径转换过程，该过程的目的是将用户平面的数据路径从源eNB转移到目标eNB上。在SGW转换了下行路径 之后，前转路径和新路径的下行包在目标eNB可能会交替到达。目标eNB应该先传递所有的前转数据包给UE，然后再传递从新路径接收到的数据包。在目标 eNB使用这一方法可以强制性保证正确的传输顺序。为了辅助在目标eNB的重排功能，SGW在E-RAB转换路径后，立即在旧路径发送一个或多个“End Marker数据包”。“End Marker数据包”内不包含用户数据，由GTP头部指示其为End Marker包。在完成发送含有标识符的包以后，SGW不应该在旧路径发送任何数据包。在收到“End Marker包”以后，如果前转对这个承载是激活的，源eNB应该将此包转发给目标eNB。在察觉了“End Mark包”以后，目标eNB应该丢弃“End Marker包”并发起任何必要的流程来维持用户数据的按序递交，这些数据是通过X2口前转的或者路径转换后从SGW通过S1接收的。

步骤17：目标eNB发送UE Context Release消息给源eNB，通知其切换成功并触发源eNB的资源释放。目标eNB在收到从MME发回的路径转换ACK消息后发送这条消息。

步骤18：源eNB收到UE上下文资源释放消息后，释放无线承载和与UE上下文相关的控制平面资源。不过，任何正在进行的数据前转将继续进行，直到完成。

步骤19：目标eNB下发测量控制信令下发RRC Connection Reconfiguration给UE，包含measConfig内容；

步骤20：UE回复RRC Connection Reconfiguration Complete消息给eNB。

二、X2切换失败原因分析

1）传输资源不够

2）没有配置IPPATH 或者IPPATH中的邻接点配置错误

3）源侧发出切换请求，没有收到切换响应

有时还会出现这样的情况：由于源侧收到HANDOVER_REQUEST_ACK较晚（秒级），延误了最佳切换时机，导致切换失败。

4）目标侧发送S1AP_PATH_SWITCH_REQ未收到响应
目标侧发送S1AP_PATH_SWITCH_REQ未收到响应，导致此次切换失败。同时，eNB不会处理后面上报的切换测量报告，导致新触发的切换也失败。

5）X2切换准备时间过长错过最佳切换时间
UE在上报多次相同测量报告没有收到切换命令， X2切换准备时间过了很长时间才收到切换请求响应；期间，目的侧信号迅速衰减，最终目的侧eNB没有接收到切换完成消息、切换失败。UE重建成功后，eNB发起对DRB的重配置消息时，UE没有收到，eNB侧RLC达到最大重传次数直接释放用户。

UE切换失败后发起重建，成功后由于没有接收到DRB的重配置消息，再次发起重建，由于第一次重建eNB侧RLC达到最大重传次数释放了用户上下文，UE第二次重建被拒绝导致异常释放。
此种情况，很有可能是S1链路闪断、传输受限等问题导致。

6）源侧等待上下文释放命令超时
系统中记录的掉话释放原因值为
usRelCause: UEM_UECNT_REL_HO_OUT_X2_REL_BACK_FAIL
源侧没有收到目标侧的X2上下文释放命令，定时器超时（Timer 15s）释放用户。

7）S1PathSwitch失败导致切换失败

此时，应排查核心网侧原因。

8）X2切换，Preamble丢失导致切换失败
系统记录掉话释放原因值为5，即UEM_UECNT_REL_HO_OUT_X2_REL_BACK_FAIL。

此时，源侧已经收到切换命令，并确定了CRNTI，但目标侧无L1上报Preamble字段，L2_L3释放Preamble与分配Preamble的间隔为2s，说明Preamble丢失。

编辑：网优雇佣军（hr_opt)

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