Foreword
UE mobility in the LTE system is divided into mobility idle state and an active state of mobility. Idle state UE registered on the network has been completed, the process is generally performed two: a cell reselection message and a paging listening process. When the UE in the active state, eNodeB handover will be performed in the UE and UE-assisted control of the network.
Switch
When using the network services UE moves from one cell to another cell, since the wireless transmission service or load adjustment, the activation operation maintenance, equipment failure lamp reason, in order to ensure the quality and continuity of service of communication system users want and communication link original cell to a new cell, the process is switched .
It comprises four different stages of switch shown in Figure 2:
The switching system of FIG. 2. LTE four stages
1) measuring and reporting phase: UE of neighboring measurement and report the results to the serving eNodeB, eNodeB determines whether the switching condition is satisfied;
2) prepare the handover stage: when the eNodeB judge all current switching conditions are met, they begin to select the target eNodeB for the UE. Select the target eNodeB may trigger a signaling exchange process between the eNodeB;
3) handover execution phase: the selected target eNodeB, when the current eNodeB notifies the UE will perform a handover, and other messages needed to get the access object eNodeB. Because the purpose is not established between the UE and the eNodeB, the UE will use the random access procedure to access the object of an eNodeB;
4) handover completion stages: a source base station releases the resources, the link, the user information is deleted.
When the UE gradually approaches the target cell from the source cell, the source cell RSRP is gradually reduced, the target cell RSRP gradually increased. Cutting and the LTE system shown in FIG. 3. FIG.
3. LTE cutting processes within the system of FIG.
Depending on the source cell and the target cell of the handover, handover signaling flow is not the same, whereby the handover can be divided into three types:
- Switching station
- X2 handover
- The switch S1
Generally X2 handover priority over S1 handover, the X2 interface between base stations, base station S1 is the interface and the core network, i.e. small range of priority processing. Figure 4 shows the S1 interface between the base station:
FIG 4. LTE network architecture and interfaces
Switching station
当UE所在的源小区和要切换的目标小区同属一个eNodeB时，发生eNodeB内切换。eNodeB内切换是各种情形中最为简单的一种，因为切换过程中不涉及eNodeB与eNodeB之间的信息交互，也就是X2、S1接口上没有信令操作，只是在一个eNodeB内的两个小区之间进行资源配置，所以基站在内部进行判决，并且不需要向核心网申请更换数据传输路径。
X2切换
当UE所在的源小区和要切换的目标小区不属于同一eNodeB时，发生eNodeB间切换，eNodeB间切换流程复杂，需要加入X2和S1接口的信令操作。X2切换的前提条件是目标基站和源基站配置了X2链路，且链路可用。
S1切换
S1切换流程与X2切换类似，只不过所有的站间交互信令及数据转发都需要通过S1口到核心网进行转发，时延比X2口略大。协议36.300中规定eNodeB间切换一般都要通过X2接口进行，但当源eNodeB和目标eNodeB之间不存在X2接口，或者源eNodeB尝试通过X2接口切换，但被目标eNodeB拒绝，则会触发S1接口的eNodeB间切换。
虽然有三种切换方式，但UE和eNodeB之间的信令流程是一样的，区别还是在基站之间、核心网。即Uu口一致，X2和S1有差别。
切换的四个阶段
我们可以总结一些相同点和不同点，我们把相同的信令用蓝框圈起来，不同的信令用红框圈起来。
相同点：三类切换中测量和报告阶段和切换执行阶段是相同的，因为这两个阶段不涉及到源eNodeB和目标eNodeB之间的通信，所以虽然不同形式的切换的接口不同，但是这三个阶段的信令是一样的。
不同点：与之对应的是涉及到源eNodeB和目标eNodeB之间的通信准备切换阶段、切换完成阶段阶段，信令是不一样的。
下面我们对这四个阶段的具体内容详细的说明一下。
第一阶段：测量和报告
- eNodeB向UE下发测量控制，通过RRC ConnectionReconfigration消息对UE的测量类型进行配置；
- UE按照eNodeB下发的测量控制在UE的RRC协议端进行测量配置，并向eNodeB发送RRC Connection ReconfigrationComplete消息表示测量配置完成；
- UE按照测量配置向eNodeB上报测量报告；
- eNodeB根据测量报告进行判决，判决该UE将发生eNodeB内切换（或者eNodeB间切换），在新小区内进行资源准入，资源准入成功后为该UE申请新的空口资源；
在实际的应用中，UE按照测量配置向eNodeB上报测量报告，UE的测量上报机制分为周期性的测量上报和事件性的测量上报，如图9所示。
图9.基于不同上报机制的测量上报
可以看出，基于事件的测量上报可以减少UE的测量上报次数，同时又能够保证UE及时切换，这样可以延长电池的使用时间。基于事件的测量上报，系统内的事件包括A1~A5事件，他们分别是：
- A1事件：服务小区质量高于一个绝对门限，用于关闭正在进行的频间测量；
- A2事件：服务小区质量低于一个绝对门限，用于打开频间测量；
- A3事件：同优先级邻区比服务小区质量高于一个绝对门限，用于频内/频间基于覆盖的切换；
- A4事件：邻区质量高于一个绝对门限，主要用于基于负荷的切换；
- A5事件：服务小区质量低于一个绝对门限1，且邻区质量高于一个绝对门限2，用于频内/频间基于覆盖的切换。
通过UE上报的事件内容，源eNodeB判断是否进行切换，至此切换的第一步已全部完成。
第二阶段：准备切换阶段
这一阶段是源eNodeB和目标eNodeB之间的“对话沟通”阶段，因为他们之间连接方式不同，所以才会有站内切换、X2切换、S1切换。二者之间交换信令的目的都是在新小区内进行资源准入，资源准入成功后为为UE的接入分配空口资源。目标eNodeB“资源准入成功”后，源eNodeB就可以顺利的把UE交给目标eNodeB了。
由于鉴于作者水平有限，同时这一阶段的信令在eNodeB之间传递，空口上无法接收到该阶段的信令，所以本文未添加这阶段的信令流程实例分析。
第三阶段：切换执行阶段
源eNodeB将分配的专用接入签名配置给UE，向UE发送RRCConnection Reconfigration消息命令指示UE切换指定的小区；
UE向目标eNodeB发送RRC Connection Reconfigration Complete消息指示UE已经接入新小区，表示UE已经切换成功。同时，切换期间的业务数据转发开始进行；
第四阶段：切换完成阶段
该阶段的主要认识是告知UE已经接入新的小区，并且在新的小区能够进行业务通信，需要释放在源小区所占用的资源，目标eNodeB向源eNodeB发送UECONTEXTRELEASE消息， 源eNodeB释放该UE的上下文，包括空口资源和SAE bearers资源。
信令过程
下面，我们通过TEMS Discovery软件，以一段路测LOG来分析该阶段的相关信令。如图11.所示
图11.站内切换测试LOG
图12.站内切换测试LOG信令流程
终端UE从基站西二环北路绿色小区切换的蓝色小区，UE首先上报A3事件，经过eNodeB判断，下发RRCConnectionReconfiguration信令，指示UE切换到同频目标小区(PCI = 323, 频点 1650)，切换成功后，UE上报RRCConnectonReconfigurationComplete 信令。由于空口无法获得切换过程中阶段二,四的信令，这两个阶段的信令不做详细分析。
