Внутрисистемный хэндовер с использованием интерфейса Х2

Процедура внутрисистемного хэндовера описана в [1,гл.5.3]. Она состоит из 3 этапов: подготовки к хэндоверу, собственно хэндовера и завершения хэндовера (запаздывающего переключения). Стандарт предусматривает 2 варианта хэндовера:

- с использованием интерфейса Х2, напрямую связывающего исходный (source) eNB и целевой (target) eNB, на который сеть переключает UE,

- без использования интерфейса Х2, когда весь сигнальный обмен идет по интерфейсу S1-C (рис. 1.1).

- Хэндовер может происходить без смены S-GW и со сменой обслуживающего шлюза. В данном пособии рассмотрим протокол первого варианта хэндовера без смены S-GW. Хэндоверы со сменой S-GW и второй вариант описаны в [20].

Алгоритм первых двух этапов процедуры представлен на рис.4.13 [5]. Сплошными линиями на рис.4.13 показаны сигнальные сообщения, пунктиром – передача пакетов трафика.

На первых двух этапах хэндовера использована сигнализация протокола RRC и интерфейса Х2. При подготовке хэндовера исходный eNB дает UE команду произвести измерения сигналов конкретного eNB для выбора его как целевого объекта (п.1). Для передачи результатов измерений UE получает дополнительный канальный ресурс вверх (UL allocation). UE передает запрошенные данные (п.2), на основе которых исходный eNB принимает решение о запуске процедуры хэндовера (п.3).

П.4. Исходный eNB отправляет на целевой сообщение Handover Request. Оно содержит параметры сигнальных соединений UE на интерфейсах S1 и Х2, идентификатор целевой соты, ключ k_eNB для выполнения процедур безопасности, контекст UE по протоколу RRC, включая идентификатор C-RNTI абонента в исходной соте, идентификатор исходного eNB, информацию о поддерживаемых сквозных каналах, включая их идентификаторы и профили QoS.

П.5 Целевой eNB выполняет процедуру управления доступом (Admission Control), оценивая канальный ресурс, который он должен выделить для всех сквозных каналов абонента. Если ресурса достаточно, eNB дает согласие на хэндовер и подготавливает конфигурацию каналов управления на радиоинтерфейсе к подключаемому UE.

П.6. В сообщении Handover Request Acknowledge целевой eNB передает прозрачный контейнер параметров для UE. Среди этих параметров новый C-RNTI, идентификаторы алгоритмов безопасности, системная информация. Опционально может быть передан код преамбулы RACH для процедуры доступа UE к сети. По существу целевой eNB передает сообщение RRCConnectionReconfiguration, содержащее контейнер с mobilityControlInformation. Исходный eNB шифрует это сообщение, защищает его целостность и транслирует UE (п.7). UЕ начинает выполнение операций хэндовера. В целях ускорения процедуры он не отправляет на исходный eNB подтверждения полученной команды.

Начинается второй этап процедуры. Исходный eNB отсылает целевому eNB сообщение SN Status Transfer, содержащее информацию о состоянии передачи SDU (Service Data Units), включая номера пакетов для повторной передачи (п.8). После этого по каналу трафика интерфейса Х2 следует передача буфера данных.

П.9. UE синхронизируется с целевым eNB и, используя полученные в контейнере с mobilityControlInformation параметры, посылает преамбулу запроса на доступ к целевому eNB. Приняв запрос, целевой eNB выделяет UE канальный ресурс для передачи вверх и передает параметр TA (Timing Advance) (п.10). В ответ UE отсылает подтверждение завершения хэндовера RRCConnectionReconfigurationComplete, содержащее новый C-RNTI. Теперь передача трафика может возобновиться.

П.11. Процедура подключения UЕ к целевому eNB завершена. UЕ отправляет на новый обслуживающий его eNB сообщение RRCConnectionReconfigurationComplete с новым C-RNTI вместе с сообщением о статусе его буфера. Начинается передача трафика в обоих направлениях. При этом в направлении вверх трафик идет по прямому маршруту UE → целевой eNB → S-GW, но в направлении вниз по-прежнему через исходный eNB: S-GW → исходный eNB, поскольку в S-GW TEID туннеля вниз на интерфейсе S1-U расположен в исходном eNB. Поэтому в процедуре предусмотрен 3-й этап – запаздывающее переключение с целью организации туннеля вниз на S1-U: S-GW → целевой eNB. Алгоритм этого этапа представлен на рис. 4.14 [20].

Рис. 4.13. Процедура внутрисистемного хэндовера (два первых этапа)

П.1. Целевой eNB отправляет ММЕ сообщение Path Switch Request, содержащее TAI+ECGI соты, где находится абонент, и список сквозных каналов, которые следует переключить на данный eNB. ММЕ по списку сквозных каналов проверяет, какие каналы были переключены на целевой eNB. Каналы, которые переключены не были, ММЕ снимает с обслуживания.

П.2. ММЕ посылает сообщение Modify Bearer Request (адрес визитного eNB, TEID для всех сквозных каналов вниз на S1-U). Если PDN GW запрашивает информацию о местоположении абонента, то ММЕ включает ее в свое сообщение.

ПП.3а и 3b (блок А) опциональны и выполняются только в том случае, когда из-за изменения положения абонента меняется тарификация услуг.

Рис 4.14. Процедура внутрисистемного хэндовера (третий этап)

S-GW посылает ММЕ подтверждение Modify Bearer Response и начинает передачу пакетов вниз непосредственно целевому eNB по новому туннелю. Одновременно S-GW посылает исходному eNB специальные пакеты-маркеры (End marker) (п.5). Эти пакеты не содержат пользовательской информации, а то, что они маркерные, помечено в заголовке GTP. После передачи маркерных пакетов S-GW больше абонентских пакетов исходному eNB не шлет.

Исходный eNB пересылает маркерные пакты на целевой eNB и по интерфейсу Х2 направляет полученные им из S-GW за время хэндовера пользовательские пакеты, которые он далее передает на UE.

П.6. Сообщением Path Switch Request Ack ММЕ подтверждает сообщение (п.1). Если при хэндовере какие-либо сквозные каналы не были переключены на целевой eNB, то ММЕ помечает их в Path Switch Request Ack с целью удаления в целевом eNB контекста этих каналов. Целевой eNB направляет исходному eNB сообщение Release Resource (п.7), информируя его о завершении хэндовера и высвобождении им ресурса по обслуживанию данного UE.

Если в результате хэндовера UE вышел из предписанного списка зон слежения, то по завершении передачи трафика UE запускает процедуру локализации (п.8).