R16移动性增强相关技术总结

Dual Active Protocol Handover

        Dual Active Protocol Handover意为双激活协议栈切换，下文简称DAPS切换，DAPS切换的核心思想是切换过程中，在UE成功连接到目标基站前继续保持和源基站的连接和数据传输，其中下行传输过程表现为UE继续从源基站接收下行用户数据直至成功切换至目标小区；上行传输过程表现为UE会继续向源基站进行上行用户数据传输直到UE完成到目标基站的RACH过程。同时，在目标基站同意DAPS Handover request后，源基站就会将用户数据转发到目标基站侧，这样当UE成功连接到目标小区时，目标基站就可以和UE传输数据，通过这种方式，DAPS切换下理论上用户面中断时延为0ms。

DAPS的整体流程介绍如下：

步骤1：源基站配置UE进行测量，UE测量周围小区并上报测量报告；

步骤2：源基站决定是否使用DAPS切换，DAPS切换是一个per-DRB level的配置，源基站可以根据业务对时延的敏感度将UE的部分DRB配置为DAPS切换；

步骤3：若源基站决定针对某个/某些DRB使用DAPS切换，则发送切换请求信令给目标信令基站，切换请求信令中携带DRB level的DPAS请求信息；

步骤4~5：目标基站进行接入控制，若同意DAPS切换，则反馈给源基站；

步骤6：源基站通过RRC Reconfiguration消息配置UE进行DAPS切换，并携带DRB level DAPS相关配置信息；

步骤7：源基站将用户数据以及用户数据对应的SN状态信息转发到候选目标基站，SN状态信息中包含源基站转发给目标基站的第一个PDCP SDU的HFN和PDCP-SN；

步骤8~9：UE向目标基站发起随机接入过程，同时保持和源基站的连接和数据传输，直至成功接入到目标小区；

步骤10~11：目标基站发送Handover Success消息给源基站告知UE已经成功接入到目标小区，源基站反馈SN状态信息；

后续流程与传统切换相同。

        以上流程描述的是X2/Xn接口DAPS切换基本流程，在R16阶段，协议同样支持S1/NG接口DAPS切换流程。与X2/Xn接口类似，S1/NG接口DAPS切换流程同样需要支持Early Data Forwarding机制，因此增加了UPLINK RAN EARLY STATUS TRANSFER（源基站发给核心网）和DOWNLINK RAN EARLY STATUS TRANSFER（核心网发给目标基站）信令来携带PDCP SN状态信息。同样的，为了告知源基站UE已经成功和目标基站建立了连接，目标基站通过HANDOVER NOTIFY信令告知核心网，核心网通过新引入的Handover Success信令将该信息告知源基站。

Conditional Handover

        Conditional Handover意为条件切换，下文简称CHO，CHO的核心思想是让UE来根据测量结果选择目标基站并发起切换执行过程，向目标小区发起随机接入。这样可以避免在UE和源基站进行信令交互，以及源基站和目标基站进行信令交互的时间内，由于无线链路状态变化导致的UE切换失败的情况发生。通过这种方式，CHO提高了用户切换过程中的鲁棒性。

        当然，条件切换也避免不了UE和基站间的信令处理，只是流程相对于传统切换做了调整，详细流程如下：

• 步骤1：源基站配置UE进行测量，UE测量周围小区并上报测量报告；
• 步骤2：源基站根据测量报告和RRM信息决定是否使用条件切换；
• 步骤3：若源基站决定使用条件切换，则根据测量报告向满足条件切换条件的邻区基站发送CHO Request信令；
• 步骤4~5：候选目标基站进行接入控制，若同意条件切换，则反馈CHO Request Ack给源基站；
• 步骤6：源基站通过RRC Reconfiguration消息下发条件切换配置给UE，包含候选目标小区的切换执行条件，以及候选目标小区的配置参数；
• 步骤7：UE发送RRCReconfigurationComplete消息给源基站，同时UE继续测量候选目标小区的状态；
• 步骤7a：源基站决定本次切换使用early data forwarding还是late data forwarding，若决定使用early data forwarding，则将用户数据以及用户数据对应的SN状态信息转发到候选目标基站，SN状态信息中包含源基站转发给目标基站的第一个PDCP SDU的HFN和PDCP-SN；
• 步骤8：UE测量候选目标小区，当某一候选目标小区满足切换条件后，直接开始切换执行过程，断开与源基站的连接，向该目标小区发起随机接入，并成功接入目标小区；
• 步骤8a：目标基站发送Handover Success消息给源基站告知UE已经成功接入到目标小区；
• 步骤8b：源基站反馈SN状态信息给目标基站，若源基站选择使用late data forwarding, 则将用户数据转发到目标基站侧；
• 步骤8c：源基站给其他候选目标基站发送Handover Cancel消息告知其释放预留资源和缓存数据。

        从以上步骤不难看出，与传统切换相比，CHO通过让UE来根据测量结果选择目标基站并发起切换执行过程，改善由于信令传输时延或信令传输失败导致的切换失败的情况发生。但是相比于传统切换也增加了基站间信令交互，同时由于候选目标基站需要为UE预留资源，尤其在使用了early data forwarding的情况下，候选目标基站需要缓存用户数据，这无疑增大了基站负载。

Mobility Robustness Optimization 

        MRO (Mobility Robustness Optimization，移动鲁棒性优化) 是网络自优化的一个重要组成部分，主要用来解决由于网络参数设置不合理导致的切换失败，无线链路失败，乒乓切换等情况。MRO需要进行故障检测，其中移动性中的故障主要包含切换过晚、切换过早、切换到错误小区、乒乓切换：

切换过晚：UE在小区A停留较长时间后发生RLF；UE尝试在小区B发起重建流程。

切换过早：UE在小区A成功切换至小区B后不久出现RLF或切换过程中出现切换失败；UE尝试在小区A发起重建流程。

切换到错误小区：UE在小区A成功切换到小区B后不久出现RLF或切换过程中出现切换失败；UE尝试在小区C发起重建流程。

乒乓切换：UE在两个相邻小区之间短时间内频繁来回切换。

下面小编就以Handover to a wrong cell为例，介绍下MRO是怎么工作的：

• 步骤1：UE成功从gNB1切换到gNB2；
• 步骤2：UE在切换到gNB2很短时间内发生了无线链路失败；
• 步骤3：UE测量周围小区，成功与gNB3建立连接，并通过RRC消息发送RLF report给gNB3；
• 步骤4：gNB3对RLF report中信息进行分析，若和UE发生RLF的小区不是自己的服务小区，则将RLF report通过RLF indication信令发送给gNB2；
• 步骤5：gNB2根据收到的RLF report进行故障检测，分析出是一个Handover to a wrong cell故障；
• 步骤6：gNB2将故障分析结果、RLF report及其他mobility相关信息通过Handover report信令发送给gNB1；
• 步骤7：gNB1决定是否修改相关配置。

        MRO通过统计无线链路失败报告，切换报告以及UE移动性相关信息等，分析故障原因，进而调整网络参数，改善由于参数配置不合理导致移动性失败的问题，通过网络的这种自主分析自动调整的机制，可以减少网络优化和管理过程中人工的干预程度，节省人力资源。