移动网络切换

        移动通信中切换是保证终端业务的基本流程，而切换时延是终端(UE)不能与任何基站交互(传递)用户面数据包的最短时间。

        在5G(NR)网络中当终端(UE)接收到切换命令时，将断开与源小区的连接向目标小区发起随机接入过程。在此期间终端(UE)的数据传输中断时间至少长达5ms。

                                         图1. Rel-15切换前和切换后协议栈

        图1是切换过程中终端(UE)与网络侧之间的协议栈示意图，其中UE只与一个小区保持连接及其对应的协议栈。

双连接切换

        为了缩短中断时间，在5G标准制定中针对切换有一种候选方案，它是基于双连接的切换(DC-based handover )；在基于双连接的切换(见图2)中，终端(UE)先将目标小区添加为主辅小区(PSCell)，然后交换PSCell和PCell的角色。最后将转为PSCell的源小区释放。

图2.DC切换前、中和后终端协议栈

        在双连接切换中中断时间可以接近0ms，且通过在切换期间保持两个小区之间的连接来提高切换的可靠性。但需要引入一个新的角色转换程序，流程过于复杂该方案最终没被标准采用。

DAPS(双活协议栈)切换

        在R16版本中引入了一种新的切换增强流程(基于双活协议栈的-DAPS切换)。DAPS切换核心思想是：当终端(UE)收到切换命令后，与源小区保持数据传输的同时，发起对目标小区的随机接入，从而实现下行数据中断时间接近0ms。

        DAPS切换协议栈架构比较简单，主要包括建立目标侧的协议栈，在接入目标小区时保持源小区的协议栈，在切换完成时释放源小区的协议栈。

        完整DAPS切换的流程类似于传统切换的流程；DAPS切换可以按DRB进行配置(即网络可以配置一些业务中断时间要求高的DRB进行DAPS切换)，对于未配置DAPS切换的DRB，执行切换的过程与传统切换相同。

        图3.DAPS切换之前、期间和之后的协议栈

DAPS切换限制

        鉴于终端(UE)能力限制，R16的DAPS切换不能同时支持DC和载波聚合(CA)。在DAPS切换期间UE只保持与源小区的PCell和目标小区的PCell的连接。因此源小区在发送切换请求之前需释放SCG和所有的SCell。

        目标基站接收到切换请求后，确定目标小区配置并根据接收到源小区配置和UE能力生成切换命令。然后向源小区发送DAPS切换命令通过源小区透传给UE。UE收到切换命令后开始执行DAPS切换。

        对于配置了DAPS的DRB，UE会建立与目标小区对应的协议栈，具体包括：

• 根据切换命令配置，将源侧普通PDCP实体重新配置为DAPS PDCP实体。

• 建立目标侧RLC实体和相应逻辑信道。

• 在目标端创建 MAC 实体。

DAPS切换中SRB和DRB处理

        在DAPS切换中SRB的处理与DRB不同。UE收到切换命令后会根据配置信息在目标侧建立SRB的协议栈。由于UE只有一个RRC状态，UE会暂停源小区的SRB，将RRC信令处理切换到目标小区。对于没有DAPS的DRB，协议栈的处理与传统切换相同。

        完成上述步骤后UE开始向目标小区发起随机接入过程，以获得与目标小区的上行同步。

        如前所述，DAPS切换的基本思想是同时维护源小区和目标小区的协议栈。UE在向目标小区发起随机接入过程的同时保持与源小区的连接。UE和源小区之间的数据传输也在此期间保持。

DAPS切换失败处理

        如果DAPS切换失败并且源小区没有发生无线链路故障，则UE可以回退到与源小区的连接，以避免由于切换失败而导致的RRC连接重建过程。在此时间点协议栈处理包括：

• 对于SRB，UE将恢复源小区暂停的SRB，向网络侧报告DAPS切换失败，并释放目标侧SRB对应的PDCP实体、RLC实体和对应的逻辑信道。

• 对于配置了DAPS的DRB，UE会将DAPS的PDCP实体重新配置为普通的PDCP实体，并释放目标侧的RLC实体和对应的逻辑信道等。

• 对于未配置DAPS的DRB，UE将回退到接收切换命令之前的源小区配置，包括:SDAP配置、PDCP和RLC状态变量、安全配置以及存储在PDCP和 RLC层缓冲区中的数据。

• 同时，UE释放所有目标侧配置。

DAPS切换成功处理

        当UE成功接入目标小区后，UE会将上行数据传输从源小区侧切换到目标小区侧。由于此时网络侧的上行锚点在源小区侧，将目标小区接收到的数据转发到源小区会带来额外的X2接口传输延迟，用于同时上行传输的方法。商定采用单上行数据传输的方案。

        另一方面维持“对源小区的有限上行传输”。UE成功完成随机接入过程后，会立即切换到target发送包含未确认PDCP SDU的数据包，同时UE会在源端继续上行HARQ和ARQ重传。如果源小区与UE保持下行数据传输，这些下行数据对应的HARQ反馈、CSI反馈、ARQ反馈、ROHC反馈也会继续上报给源小区。

        在UE成功接入目标小区后，在释放源小区之前UE同时保持与源小区和目标小区的连接。将保持源端和目标端的无线电链路监控。如果此时目标小区的无线链路发生故障，UE将触发RRC连接重建过程。相反如果源小区的无线链路发生故障，则UE不会触发RRC连接重建过程，而是暂停源侧的所有DRB，并释放与源小区的连接。

        当目标小区指示UE释放源小区时，UE会释放与源小区的连接，停止与源小区的上行数据传输和下行数据接收，包括重置MAC实体和释放MAC配置，物理通道配置和安全密钥配置。对于SRB，UE会释放其对应的PDCP实体、RLC实体以及对应的逻辑信道配置。对于配置了DAPS的DRB，UE会在源侧释放 RLC实体和对应的逻辑信道，并将DAPS PDCP实体重新配置为普通的PDCP 实体。