3GPP LTE introduction 7 （Handover）

3GPP LTE解説資料
2022/11/16 1
COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED
3GPP LTE introduction 7 （Handover）Rev2.00
2022年9月15日 Centimani 株式会社（技術顧問安永隆一）

内容
１．Handoverとは
２．X2 Handover状態遷移（経路視点）
３．３．X2 Handover 状態遷移（End Marker視点）
４．X2 Handover 状態遷移（ベアラ視点）
５．S1 Handover状態遷移（経路視点）
６．S1 Handover 状態遷移（End Marker視点）
７．S1 Handover 状態遷移（ベアラ視点）

Handover
2022/11/16 4
通信中（RRC_接続）状態において、あるセル内から他セル内へ移動することをハンド
オーバーと呼んでいる。LTEシステムにおいては、同一周波数内のハンドオーバー、異なる
周波数間のハンドオーバー、LTEから他のシステム（W-CDMAやCDMA2000）への
ハンドオーバーをサポートしている。
ハンドオーバーの検出は、RS（Reference Signal）と呼ばれる下り信号の強度をUE
が測定することが基本。複数のRS信号を比較することにより、受信品質のより高いセルへ
ハンドオーバーすることができる。
異なるシステム間でのハンドオーバーをinter-RAT（Radio Access Technology）
ハンドオーバーと呼んでいる。
ハンドオーバー前の制御セルをソースセル、ハンドオーバ後の制御セルをターゲットセルと
呼んでいる。

Handoverの分類
2022/11/16 5
■X2Handover
・X2インターフェイスは2つのeNBを接続する。UEのサービングセルが属するeNB（つまりソースeNB）と
ターゲットセルが属するeNB（つまりターゲットeNB）の間にX2接続があり、X2接続がハンドオーバーに
利用できる場合、X2ハンドオーバーが開始される。
※ハンドオーバーが完了すると、2つのeNBが相互に通信して、MMEの介入なしにハンドオーバーを制御する。
■S1Handover
・S1インターフェースは、E-UTRAN（eNB）とEPC（つまり、制御メッセージ用のMME、またはユーザー
パケット用のS-GW）を接続する。
・①ソースeNBとターゲットeNBの間にX2接続がない場合、➁X2接続はあるが接続がハンドオーバに許可
されていない、または➂サービングセルとターゲットセル間のハンドオーバー準備が失敗している場合には、
S1ハンドオーバーが開始される。
※ハンドオーバーが完了すると、ソースeNBはMMEを介してターゲットeNBと通信を開始し、ハンド
オーバーを制御する。

Handoverタイプの判断
2022/11/16 6
X2接続確認
X2ハンドオーバー
許可
X2ハンドオーバー
準備完了
X2
ハンドオーバー
S1
ハンドオーバー
許可されなかった
接続無し準備不可
X2インターフェイスは2つのeNBを接続する。
・UEのサービングセルが属するeNB（つまりソースeNB）とターゲットセルが属するeNB（つまりターゲット
eNB）の間にX2接続がある。
・X2接続がハンドオーバーに利用できる場合、X2ハンドオーバーが開始される。
※ハンドオーバーが完了すると、2つのeNBが相互に通信し、MMEの介入なしにハンドオーバーを制御する。

X2インターフェース
2022/11/16 7
□X2ユーザープレーン（機能としては、トンネルを使用したパケットの識別とパケット損失管理をサポートする。）
・X2-UPプロトコルは、LTE eNodeB間でエンドユーザーパケットをトンネリングする。
・X2-UPは、LTE S1-UPプロトコルと同様のトランスポート層プロトコルとして、UDPまたはGTP-Uを使用する。
・S1-UPおよびLTE X2-UPは、同じUプレーンプロトコルを使用して、データ転送時のeNodeBのプロトコル処理を最小限に抑える。
・X2ユーザープレーン外部インターフェイス（X2-U）は、LTE eNodeB間で定義される。
・X2-Uインターフェイスは、ユーザープレーンPDUの非保証配信を提供する。
・X2-UPインターフェイスプロトコルスタックは、S1-UPプロトコルスタックと同じ。
□X2コントロールプレーン
・X2-CPには、LTE S1-CPプロトコルと同様のトランスポート層プロトコルとしてSCTPがある。
・負荷管理機能により、eNodeB間で過負荷およびトラフィック負荷情報を交換して、トラフィック負荷を効果的に処理。
・ハンドオーバー機能により、UEを別のeNodeBにハンドオーバーできる。
・ハンドオーバー操作には、新しいeNodeBでE-UTRANサービスを維持するために必要な情報の転送が可能。
・データ転送を可能にするためにソースとターゲットeNodeB間のトンネルの確立と解放が必要であり、ハンドオーバーのキャンセルの
ためにすでに準備されたターゲットeNodeBに通知する。

S1インターフェース
2022/11/16 8
□S1ユーザープレーン（eNodeBとS-GWの間のユーザーデータを配信する。）
・S1ユーザープレーン外部インターフェイス（S1-U）は、eNodeBとS-GWの間で定義され、・S1-Uインターフェースは、
eNodeBとS-GW間のユーザープレーンプロトコルデータユニット（PDU）の非保証データ配信を提供。
・UDP / IPは、eNodeBとS-GWの間でユーザープレーンPDUを伝送する。
・無線ベアラーごとのGTPトンネルは、ユーザートラフィックを伝送する。
□S1コントロールプレーン（S1-MMEインターフェイスは、eNodeBとMMEの間でシグナリングプロトコルを配信する。）
・S1-MMEインターフェイスは、SCTP（Stream Control Transmission Protocol）で構成され、複数のUEを
サポートし、保証されたデータ配信も提供する。
・S1-MMEは、Evolved Packet System（EPS）ベアラのセットアップ/リリース手順、ハンドオーバーシグナリング手順、
ページング手順、およびNASトランスポート手順を担う。

２．X2 HANDOVER状態遷移（経路視点）

X2 Handover状態遷移①（準備フェーズ）
2022/11/16 10
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
ULトラヒック
DLトラヒック
ULトラヒック
DLトラヒック
【準備】
Handover
準備メッセージ
【準備】Direct
Tunnel
移動中
Ｘ
2
イ
ン
タ
ー
フ
ェ
ー
ス

X2 Handover状態遷移②（実施フェーズ）
2022/11/16 11
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
ULトラヒック
DLトラヒック
DLトラヒック
Direct
Tunnel
移動中
Ｘ
2
イ
ン
タ
ー
フ
ェ
ー
ス
ULトラヒック
DLトラヒック

X2 Handover状態遷移③（完了フェーズ）
2022/11/16 12
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
ULトラヒック
DLトラヒック
DLトラヒック
移動中
Ｘ
2
イ
ン
タ
ー
フ
ェ
ー
ス
ULトラヒック
DLトラヒック

３．X2 HANDOVER 状態遷移（END MARKER視点）

X2 Handover状態遷移①（準備フェーズEM通知）
2022/11/16 14
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
X2ベアラ
移動中
④
③
②
①
DLパケット
DLパケット
DLパケット
DLパケット
S1 ベアラ
（GTPトンネル）

X2 Handover状態遷移②（実施フェーズEM通知）
2022/11/16 15
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
X2ベアラ
移動中
⑤
④
③
②
DLパケット
DLパケット
DLパケット
DLパケット
S1 ベアラ
①
S1ベアラ生成

X2 Handover状態遷移③（完了フェーズEM通知）
2022/11/16 16
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
X2ベアラ
移動中
⑥
⑤
④
③
DLパケット
DLパケット
DLパケット
DLパケット
S1 ベアラ
①
経路切替
②
EM

X2 Handover状態遷移③（完了フェーズEM通知）
2022/11/16 17
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
X2ベアラ
移動中
⑥
⑤
④
③
DLパケット
DLパケット
DLパケット
DLパケット
S1 ベアラ
①
経路切替
②
EM

X2 Handover状態遷移④（完了フェーズEM通知）
2022/11/16 18
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
X2ベアラ
移動中
⑦
⑤
④
DLパケット
DLパケット
DLパケット S1 ベアラ
① ②
EM
③
⑥

X2 Handover状態遷移④（完了フェーズEM通知）
2022/11/16 19
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
X2ベアラ
移動中
⑧
⑥
⑤
DLパケット
DLパケット
DLパケット S1 ベアラ
① ②
EM
③
⑦
④

４．X2 HANDOVER 状態遷移（ベアラ視点）

X2 Handover状態遷移①（X2 Handover前）
2022/11/16 21
Status
Control Plane Connection
SGW
UE
Source
eNB
Target
eNB MME PGW
User Plane Connection
DRB S1 Bearer S5 Bearer
S1 eNB TEID(for DL) S1 S-GW TEID(for UL)
RRC Connec S1 Signaling Connection S11 GTP-C S5 GTP-C
ECM Connection
EMM Registered
ECM Connected
RRC Connected RRC Connected
EMM Registered
ECM Connected
eNB S1 AP UEID MME S1 AP UEID

X2 Handover状態遷移②（X2 Handover中）
2022/11/16 22
Status
SGW
UE
Source
eNB
Target
eNB MME PGW
S1 Bearer S5 Bearer
S1 eNB TEID(for DL)
S11 GTP-C S5 GTP-C
ECM Connection
EMM Registered
ECM Connected
EMM Registered
ECM Connected
MME S1 AP UEID
X2 Bearer X2 eNB TEID(for DL)
S1 GTP-C
New eNB
X2AP UEID
Old eNB
X2AP UEID

X2 Handover状態遷移③（X2 Handover完了後）
2022/11/16 23
Status
SGW
UE
Source
eNB
Target
eNB MME PGW
ECM Connection
EMM Registered
ECM Connected
EMM Registered
ECM Connected
eNB S1 AP UEID
MME S1 AP UEID

５．S1 HANDOVER状態遷移（経路視点）

S1 Handover状態遷移①（準備フェーズ）
2022/11/16 25
MME
eNB
ターゲット
eNB
UE
S-GW
ULトラヒック
DLトラヒック
【準備】
S1シグナリング
【準備】
S1 間接転送用
ベアラ
移動中
【準備】
S11（GTP-C）
シグナリング
【準備】S1 ベアラ（GTPトンネル）
ソース
【準備】
無線シグナリング
無線ベアラ
（DRB）
ULトラヒック
DLトラヒック

S1 Handover状態遷移②（実施フェーズ）
2022/11/16 26
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
DLトラヒック
【準備】
S1シグナリング
【準備】
S1 間接転送用
ベアラ
移動中
【準備】
無線シグナリング
無線ベアラ
（DRB）
DLトラヒック
ULトラヒック
DLトラヒック

S1 Handover状態遷移③（完了フェーズ）
2022/11/16 27
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
移動中
無線ベアラ
（DRB）
DLトラヒック
ULトラヒック
DLトラヒック
【準備】
S11（GTP-C）
シグナリング
ULトラヒック

６．S1 HANDOVER 状態遷移（END MARKER視点）

S1 Handover状態遷移①（準備フェーズEM通知）
2022/11/16 29
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
S1 間接転送用
ベアラ
移動中
S1 間接転送用ベアラ
⑤
④
③
②
①
DLパケット
DLパケット
DLパケット
DLパケット
S1 ベアラ

S1 Handover状態遷移②（準備フェーズEM通知）
2022/11/16 30
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
【準備】
S1 間接転送用
ベアラ
移動中
S1 間接転送用ベアラ
⑥
④
③
②
①
DLパケット
DLパケット
DLパケット
DLパケット
S1 ベアラ
S1ベアラ生成
⑤

S1 Handover状態遷移③（実施フェーズEM通知）
2022/11/16 31
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
【準備】
S1 間接転送用
ベアラ
移動中
S1 ベアラ
⑦
⑤
④
②
①
DLパケット
DLパケット
DLパケット
DLパケット
S1 ベアラ
⑥
③
経路切替
EM

S1 Handover状態遷移④（完了フェーズEM通知）
2022/11/16 32
MME
eNB
ターゲット
eNB
ソース
UE
S-GW
【準備】
S1 間接転送用
ベアラ
移動中
S1 ベアラ
⑨
②
①
DLパケット
DLパケット
DLパケット
DLパケット
S1 ベアラ
⑧
⑤
③ ④
⑥ ⑦
EM

７．S1 HANDOVER 状態遷移（ベアラ視点）

S1 Handover状態遷移①（S1 Handover前）
2022/11/16 34
Status
SGW
UE
Source
eNB
Target
eNB MME PGW
ECM Connection
EMM Registered
ECM Connected
EMM Registered
ECM Connected
eNB S1 AP UEID MME S1 AP UEID

S1 Handover状態遷移②（S1 Handover中）
2022/11/16 35
Status
SGW
UE
Source
eNB
Target
eNB MME PGW
S1 Bearer S5 Bearer
S1 eNB TEID(for DL)
S11 GTP-C S5 GTP-C
ECM Connection
EMM Registered
ECM Connected
EMM Registered
ECM Connected
S1 Bearer
S1 Bearer
S1 eNB TEID(for DL)
S1 eNB TEID(for DL)
S1 Signaling Connection
eNB UE S1AP UEID
MME UE S1AP UEID
S1 Signaling
Connection MME UE S1AP UEID
eNB UE S1AP UEID

S1 Handover状態遷移③（S1 Handover完了後）
2022/11/16 36
Status
SGW
UE
Source
eNB
Target
eNB MME PGW
ECM Connection
EMM Registered
ECM Connected
EMM Registered
ECM Connected
eNB S1 AP UEID
MME S1 AP UEID

LTE Bearer Architecture
2022/11/16 38
☑ LTEでは、エンドツーエンドのベアラは、無線、S1およびS5 / S8ベアラの集合であるEPSベアラによって実現される。
☑ EPSベアラ識別情報は、E-UTRANを介してアクセスする1つのUEのEPSベアラを一意的に識別する。
☑ EPSベアラアイデンティティは、MMEによって割り当てられ、通常はユーザーデータを転送する。
UE eNB SGW PGW Internet
End to End Service Bearer
EPS Bearer External Bearer
E-RAB S5/S8 Bearer
Radio Bearer S1 Bearer
無線ベアラは、UEとeNodeBと
の間でEPSベアラのパケットを
トランスポートする。
S1ベアラは、eNodeBとS-GW
との間でEPSベアラのパケットを
転送する。
S5 / S8ベアラは、EPSベアラの
パケットをS-GWとPDN GWと
の間で転送する。
EPS（Evolved Packet Switched
System）内でデータトラフィックが流れる
パイプラインとして定義。
連結されたS1 ベアラーと対応
するRadioベアラーの総称。
※LTE Bearer Types: 3GPP reference TS 36.300

COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 2022/11/16 39
3GPP標準化技術仕様に関する知識は、
翻訳し、読むだけでは
なかなか理解が進まないものです。
理解するには、実際のコールフローシナリオに基づき
実際の通信ログとの整合性確認等は欠かせませんが、
その様な資料は広く共有されていないのが現状です。
本資料は、弊社内で3GPP技術仕様の
理解・知識向上を図るため作成したものです。
コンテンツは可能な限り、ベンダー / キャリア依存などを
除外して作成しておりますが、一部標準化や実用化が
進んだシステムと整合性が担保できていない記述を
含んでいる場合があります。
本資料は、ロイヤリティフリーです。閲覧される皆さんの
知識定着と仕事の生産性の向上の一助としてご活用ください。
THANK YOU FOR
VIEWS
ryuichi@centimani.biz

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