換手機制

當行動裝置欲透過無線網路來存取網路上的資源時，它必須先與鄰近的基地 台(eNodeB)取得連線。首先，此行動裝置會先對該基地台作時序與頻率的下載同 步(DL synchronization)，並且開始接收基地台所廣播之系統資訊。可是，在上傳 的方面，由於無線電波在空氣中傳播的延遲(propagation delay)，將使得行動裝置 與基地台的訊號在來回之間，存在一個時序上的差異(round-trip delay)，如下圖2-8 所示。因此，在行動裝置做上傳的存取之前，基地台必須先為它估算其時序差異，

以做為上傳同步(UL synchronization)之用。

圖 2- 8、無線電傳播所造成之時序差異

當行動裝置一開始開機完成，會向基地台發出索取時間預先值的請求之外，有些

圖 2- 9、換手程序[20]

行動用戶在不通訊一段時間後，亦有可能會失去上傳同步。甚至是當行動裝置與 基地台正在進行資料通訊，可是由於行動使用者移動的緣故，而導致它必須要換 手(handover)至另一個基地台。這時候它必須要向新的基地台發出存取要求，以完 成上傳資料的同步。從行動裝置與原先服務的基地台切斷通訊，一直到它與新基 地台取得上傳同步的這段時間，將會有一段通訊中斷的延遲。因此，如何快速的

完成上傳同步便顯得非常的重要。目前在3GPP LTE所規範的換手流程，如圖2-9

Step 2：行動用戶以事件觸發(event-triggered)或是週期性回報的方式，將其量 測近基地台的訊號品質，結果回報給源基地台，以幫助源基地台

Step 5：目標基地台的允入控制機制(admission control)，將依據服務基地台所 提供的這些參數，並考量自身當前之負載狀況，來決定是否要接手此 行動用戶。若是決定要接手此行動裝置，則此目標基地台將會藉由原 服務的基地台提供的無線載具組態參數，為此用戶設置並保留其所需 之系統資源。

Step 6: 目標基地台回覆Handover Request Acknowledge 訊息給源基地台，以 通知其同意接管此行動用戶。在Handover Request Ack 信息當中，還 包含了要轉交給行動用戶的資訊，例如：新的C-RNTI 識別碼、隨機

等等。好幫助此一行動用戶，可以在最短時間內與新接手的基地台取

在 LTE 裡對於激活(active)狀態下的 UE 來說有兩種換手程序：S1-Based Handover 和 X2-Based Handover。

2.6.1 S1-Based Handover

對於內部 LTE(intra-LTE)的移動性，X2-Handover 程序通常被使用在基 地台間的換手，然而，當兩個基地台間沒有 X2 接口或者如果源基地台已經 被設置為朝向一個特定的目標基地台做換手時，S1-Handover 就會被觸發。

它是由準備階段(步驟 2-8)、執行階段(步驟 9-12)和完成階段(步驟 12 以後) 所組成，準備階段涉及到核心網路，所以資源會在目標基地台端準備。狀態 轉 移 的 程 序 是 假 定 在 源 基 地 台 接 收 從 源 MME 發 送 HANDOVER COMMAND 的訊息後被觸發，這些資料可以使直接地或間接地，取決於在 源基地台和目標基地台間 User Plane 可用的路徑(path)，當 UE 已到達目標端 了，目標基地台就會送出 HANDOVER NOTIFY(步驟 13)給目標 MME 來觸 發路徑切換更新，最後由源 MME 發送 RELEASE RESOURCE 的訊息給源基 地台來釋放掉身邊的資源，如圖 2-10。

UEUE Source

1.Decision to Trigger a relocation via S1

5.Resource Setup 2.HANDOVER REQUIRED

3. FORWARD RELOCATION REQUEST 4. HANDOVER REQUEST

6. HANDOVER REQUEST ACK

7. FORWARD RELOCATION RESPONSE 8. HANDOVER COMMAND

9. HANDOVER COMMAND

10. eNB STATUS TRANSFER 10(b). Only for direct forwarding of data

11. MME STATUS TRANSFER 12. HANDOVER CONFIRM

13. HANDOVER NOTIFY

14a. FORWARD RELOCATION COMPLETE 14b. FORWARD RELOCATION

COMPLETE ACK 16. TAU REQUEST

17. RELEASE RESOURCES

Preparation

圖 2- 10、S1-Handover Procedure[20]

2.6.2 X2-Based Handover

經由 X2 接口的換手被觸發的情形是默認的，除非沒有 X2 接口的建立或者 沒有源基地台配置時不是使用 S1-Handover。X2-Handover 的程序在圖 2-11。就 像 S1-Handover 一樣，它也是由準備階段(步驟 4-6)、執行階段(步驟 7-9)和完成階

對於承載者(bearer)，資料的序列傳送是需要的，STATUS TRANSFER(步驟8)訊 息提供序列號碼(Sequence Number, SN)和超訊框號碼(Hyper Frame

Number, HFN)，目標基地台應該指定尚未有序列號碼的第一個封包來傳送，第一

個封包可以經由S1接口或者S2接口來轉送。當它送出STATUS TRANSFER的訊息 後，源基地台就會停止它的接收器和發送器的狀態，也就是說會停止指定PDCP SNs給下行鏈路的封包以及停止傳送上行鏈路封包給EPC。

UE UE Source eNB Source eNB Target eNB Target eNB MME/S-GW MME/S-GW

1. Provision of area restrictions 2. Measurement control

3. HO decision

5. Resource Setup 4. HO REQUEST

6. HO REQUEST ACK

7. HO COMMAND

8. STATUS TRANSFER 9. HO COMPLET

10. PATH SWITCH REQUEST 11. PATH SWITCH

REQUEST ACK 12. RELEASE RESOURCE

Data forwarding over X2 interface to avoid data loss

Preparation

圖 2- 11、X2-Handover Procedure[20]