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本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。


博客内容主要围绕：
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
       高级C语言讲解
       Rust语言讲解

5G gNB间的N2/NGAP切换（handover）那点事儿

       移动性（也就是切换）在任何电信时代都是一个重要的特性，5G时代也是如此。切换过程与传统网络相同，即UE向源小区报告相邻小区PCI和信号强度的测量报告，源小区决定启动向最佳目标小区的切换过程，最后由目标小区完成切换过程。

       在LTE中，我们有不同类型的同系统（即LTE到LTE）切换，比如基于X2接口的切换、基于S1接口的切换、异频间切换、同频扇区间切换。同样3GPP规范也定义了5G下的同系统（即5G NR到5G NR）切换，如基于Xn接口的切换、基于N2\NGAP接口的切换、同频和异频切换。

       在这篇文章中，我们将讨论gNB间的N2\NGAP切换，当UE从一个gNB移动到另一个gNB时，不会重定位AMF和UPF。

N2切换流程

       上图描述了移动场景，其中UEs位于gNB#1下的PCI为22的小区，随后它开始向gNB#2下的PCI为21的小区移动。在整个切换过程中，主要通过N2接口传递信令，这些信令使用的是NGAP协议。

N2切换流程图

       下图展示了5G gNB间的N2/NGAP切换流程。为了避免流程的复杂性，我们将gNB-DU、gNB-CUCP和gNB-CUCP视为一个单一实体，即gNB，不包含内部DU、CUCP和CUUP信令。

• 步骤#0：UE在RRC_CONNECTED中，在源gNB发送和接收上行链路和下行链路数据，并向目标端gNB移动；

• 步骤#1-MeasurementReport：终端向源gNB发送测量报告消息，包括服务小区和邻小区的信号强度；
  

• 步骤#1.1：源gNB根据测量报告和小区负载等信息，综合考虑UE的移动限制和无线能力，决定切换UE到其它gNB，并选择目标gNB发起切换；

• 步骤#2-Handover Required：基于源gNB的切换决定会触发一个N2切换，其向AMF发送N2切换请求信令。该信令包括UE RAN-NGAP-ID、AMF-NGAP-ID、Target gNB ID、切换类型、切换原因以及将要切换的PDU会话信息；
  

• 步骤#3-HandoverRequest：AMF接收到切换请求后，识别目标gNB并发送切换请求，请求内容包括UE安全上下文、UE能力、PDU会话信息、SourceToTarget-TransparentContainer、GUAMI等；
  

• 步骤#4-HandoverRequestAcknowledge：在接收到AMF的切换请求后，目标gNB根据可用资源的数量，来决定是否接纳UE。如果目标gNB能够接纳所有PDU会话中的各个数据bearers，它会使用HandoverRequestAcknowledge回复AMF。HandoverRequestAcknowledge消息包括UE-NGAP-IDs、已接纳的PDU会话列表和TargetToSource-TransparentContainer；
  

• 步骤#5-HandoverCommand：AMF向源gNB发送切换命令。此消息包括步骤#4中收到的信息。源gNB现在可以在步骤#6中向终端发送切换命令。在接收到切换命令后，终端将离开源小区，并开始连接到目标小区；
  

• 步骤#6-RRCReconfiguration：源gNB通过向UE发送RRCReconfiguration消息来触发切换，该消息包含了接入目标小区所需的信息（至少是目标小区ID、新的C-RNTI和所选安全算法的目标gNB安全算法标识符）；

• 步骤#7-UplinkRANStatusTransfer：向空口发送了切换命令之后，源gNB会向AMF发送UplinkRanStatusTransfer消息，消息中包括了RAN和AMF的UE-NGAP-IDs、RANStatusTransfer-TransparentContainer。RANStatusTransfer-TransparentContainer包含源gNB上终端所有的PDCP DRBs的SN信息；
  

• 步骤#8-DownlinkRANStatusTransfer：AMF收到UplinkRanStatusTransfer消息后，会给目标gNB发送DownlinkRanStatusTransfer消息；
  

• 步骤#9-目标小区上发起RACH：在目标gNB上执行RACH，将步骤#6中收到的信息作为rach-ConfigDedicated的一部分；

• 步骤#10-RRCReconfigurationComplete：终端成功连接到目标小区后，通过向目标gNB发送RRCReconfigurationComplete消息完成切换过程。UE开始发送上行数据到目标gNB；

• 步骤#11-HandoverNotify：目标gNB向AMF发送切换通知消息，认为切换成功。该消息包括RAN和AMF的UE-NGAP-IDs，此参数可以用于识别UE上下文，以及UE位置信息（用来确定当前那个TAC在位此终端服务）；
  

• 步骤#12-UEContextReleaseCommand：AMF向源gNB发送UEContextReleaseCommand消息，通知gNB释放与该UE相关的资源。AMF会在此消息中包含用于识别终端上下文的UE-NGAP-IDs和用于确定终端是否切换成功cause参数；
  

• 步骤#13-UEContextReleaseComplete：源gNB在成功删除终端上下文以及释放所有与终端相关的资源后，发送UEContextReleaseComplete消息。
  

在某些情况下，切换完成后，终端需要重新发起注册流程，例如，如果切换导致终端移动到不同的注册区域（Registration Area）。

总结

• 5G N2切换类似于4G中的S1切换；
• N2切换不要求源和目标gNB之间有可用的Xn接口；
• 两个具有Xn接口的gNB仍然进行N2切换，主要是因为配置不允许执行Xn切换；
• 这种类型的切换适用于同一个AMF内迁移或不同AMF间迁移，即源和目标gNB可以连接到同一个AMF或不同的AMF；
• N2切换分为同频切换和异频切换；
• 源gNB和目标gNB可以连接两个不同的UPFs；
• 如果源gNB和目标gNB属于不同的跟踪区域（TAC），则在成功切换后需要发起新的注册过程；
• N2/NGAP切换比Xn切换需要更多的时间；
• N2切换支持直接数据转发（Direct Data Forwarding）和间接数据转发（Indirect Data Forwading）。

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