【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 多優(yōu)點(diǎn)，但它占用了額外的網(wǎng)絡(luò)資源、操作復(fù)雜并且增加了下行鏈路的干擾。接力切換：TD_SCDMA提出的新概念，TD－SCDMA系統(tǒng)采用了智能天線以及使用兩個(gè)基站對(duì)終端進(jìn)行定位，具有對(duì)終端精確定位的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)更有效的越區(qū)切換，即所謂的“接力切換”。接力切換介于傳統(tǒng)硬切換與軟切換之間，本質(zhì)屬于硬切換。在接力切換的過(guò)程中，同頻小區(qū)之間的兩個(gè)小區(qū)的基站都將接收同一個(gè)終端的信號(hào)，并對(duì)其定位，將確定可能切換區(qū)域的定位結(jié)果向基站控制器報(bào)告，完成向目標(biāo)基站的切換，克服了“軟切換”浪費(fèi)信道資源的缺點(diǎn)。接力切換不僅具有上述的“軟切換”功能，而且可以使用在不同載波頻率的TD_SCDMA基站之間，甚至能夠在TD_SCDMA系統(tǒng)與其它移動(dòng)通信系統(tǒng)（如GSM、CDMAIS－95等）的基站之間，實(shí)現(xiàn)不丟失信息、不中斷通信的理想的越區(qū)切換。在一般情況下，“接力切換”與“軟切換”相比較，能夠使系統(tǒng)容量增加一倍以上。 根據(jù)切換過(guò)程的控制方式劃分切換控制的任務(wù)是要實(shí)現(xiàn)終端或用戶移動(dòng)過(guò)程中、網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)變化時(shí)的通信會(huì)話連續(xù)性，即實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的接入點(diǎn)提供的通信接入由另一個(gè)新的接入點(diǎn)提供。切換控制包括以下幾個(gè)功能:切換的準(zhǔn)則、切換控制方式和切換相關(guān)的資源分配。切換準(zhǔn)則是指何時(shí)何種條件下切換。切換控制方式是指在切換過(guò)程中，負(fù)責(zé)切換決策相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的收集方及其收集方式、切換的發(fā)起方等控制相關(guān)因素。切換相關(guān)的資源分配的典型例子包括蜂窩網(wǎng)中的射頻和信道分配，移動(dòng)IP的轉(zhuǎn)交地址分配及IP地址綁定等。切換可以由移動(dòng)設(shè)備（UE）控制，也可以由網(wǎng)絡(luò)控制，或者由二個(gè)實(shí)體一起控制。當(dāng)由網(wǎng)絡(luò)做控制時(shí)，可以由無(wú)線接入網(wǎng)(Radil Aandom Net )來(lái)控制，也可由核心網(wǎng)(Center Net)來(lái)控制。為了保持CN與無(wú)線不相關(guān)，應(yīng)該由RAN做決定。對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)發(fā)起和執(zhí)行切換可以劃分為四種切換策略。四種策略分別是：網(wǎng)絡(luò)控制的切換(NCHO)；網(wǎng)絡(luò)輔助的切換(NAHO) ；移動(dòng)設(shè)備控制的切換(MCHO)；移動(dòng)設(shè)備輔助的切換(MAHO)。（1）網(wǎng)絡(luò)控制切換（NCHO）網(wǎng)絡(luò)控制切換是通過(guò)通信端口監(jiān)視信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)周期地測(cè)量上行鏈路的功率，當(dāng)信號(hào)電平降到一定的切換門限以下時(shí)，網(wǎng)絡(luò)就安排切換到新的通信端口。這種方案主要用于AMPS、TACS和NMT等模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)。在這種方案中，移動(dòng)臺(tái)完全處于被動(dòng)。基站監(jiān)測(cè)移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前鏈路的質(zhì)量（received signal strength indication ，RSSI），當(dāng)發(fā)現(xiàn)RSSI低于門限時(shí)，便向移動(dòng)交換中心發(fā)出切換請(qǐng)求，移動(dòng)交換中心命令周圍的基站對(duì)該移動(dòng)臺(tái)的RSSI進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果匯總到移動(dòng)交換中心，由移動(dòng)交換中心選擇切換的目標(biāo)基站。NCHO只允許進(jìn)行小區(qū)間的切換，完成一次切換所需的時(shí)間為幾秒鐘。NCHO的主要缺點(diǎn)是：相鄰小區(qū)基站不能經(jīng)常進(jìn)行移動(dòng)臺(tái)RSSI的測(cè)量，降低了測(cè)量精度；為了減輕網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)擔(dān)，測(cè)量結(jié)果的匯報(bào)不能連續(xù)發(fā)送，影響切換的性能。（2）網(wǎng)絡(luò)輔助切換（NAHO）該方式由移動(dòng)設(shè)備開始進(jìn)行切換判決，此判決是基于上行鏈路和下行鏈路的信號(hào)測(cè)量，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通知移動(dòng)設(shè)備有關(guān)上行鏈路的信號(hào)測(cè)量，所以激活的移動(dòng)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)的輔助下進(jìn)行切換判決。此方式增加了切換的可靠性，但是增加了解移動(dòng)設(shè)備的復(fù)雜性和當(dāng)前無(wú)線鏈路的信令負(fù)載。（3）移動(dòng)臺(tái)控制切換（MCHO）移動(dòng)臺(tái)控制切換是通過(guò)移動(dòng)臺(tái)持續(xù)監(jiān)視通信端口的信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量，當(dāng)滿足切換條件時(shí)，移動(dòng)臺(tái)選擇一個(gè)最好的切換侯選項(xiàng)并發(fā)起切換請(qǐng)求。在這種方案中，對(duì)切換過(guò)程的控制更為分散。移動(dòng)臺(tái)與基站均參與測(cè)量接收信號(hào)的強(qiáng)度（RSSI）和質(zhì)量（Bit Error Rate ，BER）。此時(shí)，基站將測(cè)量結(jié)果發(fā)送到移動(dòng)臺(tái)。對(duì)不同基站RSSI和空閑信道C/I（C:載波功率，I:干擾總功率；C/I稱為載干比）的測(cè)量在移動(dòng)臺(tái)處進(jìn)行。對(duì)切換的最終判斷是在移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行的。MCHO既允許小區(qū)間的切換，也允許小區(qū)內(nèi)的切換。歐洲數(shù)字無(wú)繩電信系統(tǒng)(DECT)和個(gè)人接入通信系統(tǒng)(PALS)采用的就是這種控制方式。對(duì)DECT而言，完成一次切換所需要的時(shí)間大約為100毫秒。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行快速的切換，減小了切換時(shí)延、在兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)之間切換時(shí)初始化簡(jiǎn)單、更具有靈活性。缺點(diǎn)是增加了移動(dòng)設(shè)備的復(fù)雜性，只基于下行鏈路條件的判決可能不是可靠的切換判決。（4）移動(dòng)臺(tái)輔助切換（MAHO）移動(dòng)臺(tái)輔助切換(MAHO)可以說(shuō)是網(wǎng)絡(luò)控制切換(NCHO)的一種演化，它要求移動(dòng)臺(tái)測(cè)量周圍端口的信號(hào)強(qiáng)度并報(bào)告給舊端口，然后由網(wǎng)絡(luò)來(lái)判斷是否切換和切換到哪個(gè)端口這種方案的典型應(yīng)用是在GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中。在這種方案中，對(duì)切換過(guò)程的控制比較分散。移動(dòng)臺(tái)與基站均參與測(cè)量接收信號(hào)的強(qiáng)度（RSSI）和質(zhì)量（BER）。對(duì)不同基站RSSI的測(cè)量在移動(dòng)臺(tái)處進(jìn)行，并以每秒鐘兩次的速率，將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給基站。對(duì)切換的最終判斷在基站或移動(dòng)交換中心進(jìn)行。MAHO即允許小區(qū)間的切換，也允許小區(qū)內(nèi)的切換。對(duì)GSM而言，完成一次切換所需的時(shí)間大約為一秒鐘。它的優(yōu)點(diǎn)是需要較低的信令負(fù)載并切換的時(shí)延較NCHO小，缺點(diǎn)是增加了移動(dòng)臺(tái)的復(fù)雜性。MAHO和MCHO的主要區(qū)別是：在MAHO中，切換命令是由基站發(fā)往移動(dòng)臺(tái)的；而在MCHO中，切換則是由移動(dòng)臺(tái)判定的。從系統(tǒng)角度出發(fā)，分散控制能夠獲得較佳的性能。因此，移動(dòng)臺(tái)參與及移動(dòng)臺(tái)控制的MAHO和MCHO的性能優(yōu)于集中控制的NCHO的性能。 依據(jù)切換發(fā)起的信道不同劃分依據(jù)切換發(fā)起的信道不同，又可以分為下面兩種情形：后向切換：在GSM系統(tǒng)中采用了這種方案。切換過(guò)程的發(fā)起是通過(guò)當(dāng)前通信信道進(jìn)行的，在得到控制中心對(duì)新的信道分配確認(rèn)信息之前，不進(jìn)行任何接入新信道的操作。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于：移動(dòng)臺(tái)與當(dāng)前基站的通信鏈路已建立，因而，有關(guān)切換信令的發(fā)送可以在當(dāng)前信道上進(jìn)行，不需要為此而建立新的通信鏈路。缺點(diǎn)是：若當(dāng)前信道極度惡化，則無(wú)法保證以足夠低的誤碼率來(lái)傳遞信令，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成通信的中斷。前向切換：與后向切換相反，在前向切換中，切換過(guò)程的發(fā)起是通過(guò)選擇目標(biāo)基站的最佳信道進(jìn)行的。通過(guò)在移動(dòng)臺(tái)與目標(biāo)基站之間建立新的通信鏈路，來(lái)完成有關(guān)切換信令的傳遞。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是：在當(dāng)前信道極度惡化的情況下，仍能夠通過(guò)與目標(biāo)基站建立新的通信鏈路，來(lái)保證信令信道和業(yè)務(wù)信道的暢通。顯然，這一優(yōu)點(diǎn)的重要前提是要求足夠高的接入成功率。與此相對(duì)應(yīng)的缺點(diǎn)是：由于系統(tǒng)同步、空閑信道可獲得性等因素的影響，這種對(duì)目標(biāo)基站的隨機(jī)接入可能會(huì)被延遲，并且第一次接入即成功的概率不大。后向切換的可靠性是建立在當(dāng)前信道具有較佳性能的基礎(chǔ)之上的，因此，更適用于傳統(tǒng)的宏蜂窩系統(tǒng)。然而，在實(shí)際移動(dòng)通信環(huán)境中，當(dāng)前信道的惡化往往非常迅速。特別是在微蜂窩系統(tǒng)中，地理情況比較復(fù)雜，有時(shí)移動(dòng)臺(tái)會(huì)失去與原基站之間的視距傳播，造成短范圍內(nèi)快速的信號(hào)衰落。此時(shí)，移動(dòng)臺(tái)采用前向切換，與目標(biāo)基站建立新的通信鏈路，具有比后向切換更高的可靠性。 根據(jù)多層網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)層次劃分垂直切換與水平切換相對(duì)應(yīng)，是切換技術(shù)中依據(jù)接入點(diǎn)改變前后所采用接入技術(shù)的異同進(jìn)行的分類。在多層網(wǎng)絡(luò)中垂直切換與水平切換：垂直切換：在不同網(wǎng)絡(luò)之間的路徑改變稱為垂直切換。當(dāng)垂直切換到較快的網(wǎng)絡(luò)層時(shí)，如從微蜂窩到微微蜂窩，可以是無(wú)損的；當(dāng)垂直切換到較慢的網(wǎng)絡(luò)層時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的損失，新的網(wǎng)絡(luò)層比當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)層的速度要低，可能會(huì)使網(wǎng)絡(luò)連接中斷一段時(shí)間。根據(jù)垂直切換方向的不同，又可以分為向上切換和向下切換。從下層的、覆蓋范圍小的網(wǎng)絡(luò)到上層的、覆蓋范圍大的網(wǎng)絡(luò)的切換，稱為向上切換；反之為向下切換。水平切換：在多層網(wǎng)絡(luò)中，在相同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路徑改變稱為水平切換。例如，WLAN中不同AP之間的切換，GSM中不同基站、交換系統(tǒng)及運(yùn)營(yíng)商間的切換；水平切換通常是當(dāng)移動(dòng)設(shè)備在兩個(gè)或多個(gè)蜂窩覆蓋區(qū)域之間進(jìn)行移動(dòng)時(shí)發(fā)生的。除非有特殊的環(huán)境，水平切換應(yīng)該是數(shù)據(jù)無(wú)損的。傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的切換主要支持用戶在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部移動(dòng)時(shí)的會(huì)話移動(dòng)性。而未來(lái)泛在、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，除了各個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的切換以外，還應(yīng)包括跨越網(wǎng)絡(luò)邊界、跨運(yùn)營(yíng)商以及跨終端漫游時(shí)的切換控制。因此切換具有了一些新的特征，同時(shí)出現(xiàn)多種不同的分類方法。按照涉及的網(wǎng)絡(luò)范圍，可以分為網(wǎng)內(nèi)切換和網(wǎng)間切換；根據(jù)接入技術(shù)是否同類，可以分為水平切換(或稱系統(tǒng)內(nèi)切換)和垂直切換(或稱系統(tǒng)間切換)。按照性能角度，可以分為快速切換、平滑切換和無(wú)縫切換。按照切換前后所涉及的無(wú)線頻率，分為同頻切換和異頻切換。按照切換的必要性，可以分為強(qiáng)制切換和非強(qiáng)制切換。按照切換中是否允許用戶控制，可以分為主動(dòng)切換和被動(dòng)切換。 切換的過(guò)程切換的典型過(guò)程包括四個(gè)步驟階段：測(cè)量控制測(cè)量報(bào)告切換判決切換執(zhí)行。具體的過(guò)程如21所示。RNC給UE發(fā)送切換命令無(wú)線測(cè)量控制階段否RNC通知UE進(jìn)行系統(tǒng)間切換UE測(cè)量（系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間）信號(hào)功率和其它控制參數(shù)是切換條件RNC命令UE激活新的基站網(wǎng)絡(luò)判決階段系統(tǒng)執(zhí)行階段圖21 切換過(guò)程 測(cè)量過(guò)程整個(gè)切換由MS、BTS、BSC和MSC共同完成。在切換的過(guò)程中，MS主要負(fù)責(zé)測(cè)量無(wú)線子系統(tǒng)的下行鏈路性能和周圍小區(qū)中接收的信號(hào)強(qiáng)度；BTS主要負(fù)責(zé)監(jiān)視每個(gè)被服務(wù)的移動(dòng)臺(tái)的上行接收電平((RxLev_DL)和質(zhì)量(RxQual_DL)，以及監(jiān)測(cè)其空閑話務(wù)信道的干擾電平。BSC對(duì)上報(bào)的測(cè)量報(bào)告進(jìn)行處理，做出切換判決；MSC參與BSC間切換的目標(biāo)小區(qū)確定。切換的過(guò)程中，UE會(huì)按照網(wǎng)側(cè)的要求上報(bào)測(cè)量報(bào)告，測(cè)量報(bào)告對(duì)切換意義重大，測(cè)量報(bào)告上報(bào)要及時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量才能更好的完成切換。測(cè)量報(bào)告是在專有模式即控制信道DCCH上，它系統(tǒng)實(shí)施切換和功率控制判決的依據(jù)，都是通過(guò)上行SACCH信道上報(bào)到網(wǎng)絡(luò)側(cè)，內(nèi)容包含上行和下行鏈路，下行鏈路是移動(dòng)臺(tái)在專有模式下，定期地通過(guò)上行的SACCH信道向BTS上報(bào)，內(nèi)容包括服務(wù)小區(qū)的接收電平、信號(hào)質(zhì)量、TA(MS與BTS之間的距離)、功率控制、是否使用DTX(不連續(xù)發(fā)送)，以及鄰小區(qū)有關(guān)接收性能的測(cè)量結(jié)果,同時(shí)移動(dòng)臺(tái)還要對(duì)系統(tǒng)所定義的切換鄰小區(qū)進(jìn)行預(yù)同步，獲取BCCH頻點(diǎn)和BSIC，并測(cè)量它們的接收電平，把接收電平最強(qiáng)的6個(gè)鄰小區(qū)的信息上報(bào)。測(cè)量報(bào)告包含兩個(gè)值，F(xiàn)ULL(全局測(cè)量)和SUB(局部測(cè)量)，F(xiàn)ULL是對(duì)100個(gè)TCH的突發(fā)脈沖進(jìn)行平均(4個(gè)26復(fù)幀中的4個(gè)空閑幀除外)，SUB是對(duì)12個(gè)突發(fā)脈沖進(jìn)行平均(4個(gè)SACCH突發(fā)脈沖，8個(gè)特定位置的TCH突發(fā)脈沖)，當(dāng)不連續(xù)發(fā)射(DTX)功能打開時(shí)，需要選擇SUB。測(cè)量報(bào)告的周期，測(cè)量報(bào)告在SACCH上行方向發(fā)送給BTS，當(dāng)MS在SDCCH信道時(shí)，周期為470ms/次，當(dāng)MS在TCH信道時(shí)，周期為480ms/次。SACCH信道是一個(gè)雙向的信道，在上行方向，上報(bào)測(cè)量報(bào)告給BTS；在下行方向，它向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送系統(tǒng)消息5和系統(tǒng)消息6, 該系統(tǒng)消息中包含本小區(qū)和鄰小區(qū)的BCCH載波頻率及基站識(shí)別碼等參數(shù)信息。 觸發(fā)過(guò)程基站將收集到的上下行測(cè)量報(bào)告進(jìn)行匯總,封裝在測(cè)量結(jié)果消息(Measurement Result) 中，通過(guò)Abis接口發(fā)送到BSC，BSC將基站對(duì)上行鏈路的測(cè)量報(bào)告，以及移動(dòng)臺(tái)關(guān)于下行鏈路的測(cè)量報(bào)告一起進(jìn)行處理并進(jìn)行切換判決。BSC將所獲得的信號(hào)電平(RxLev)、信號(hào)質(zhì)量(RxQual)、定時(shí)提前量(TA)的測(cè)量樣本值根據(jù)相關(guān)的參數(shù)設(shè)定值(參加算術(shù)平均的樣本值和參加加權(quán)平均的樣本值)進(jìn)行預(yù)處理，以及把處理后的電平均值參與功率估計(jì)的計(jì)算。在每個(gè)SACCH復(fù)幀內(nèi)，BSS把每個(gè)預(yù)處理后的測(cè)量結(jié)果與相關(guān)門限作比較，來(lái)判決是否觸發(fā)切換過(guò)程。l)質(zhì)量切換如果滿足RxQual_XX IRxQualXXH(xx代表上下行），就可以執(zhí)行質(zhì)量切換。觸發(fā)質(zhì)量切換的參數(shù)有:IRxQualULH:上行鏈路差質(zhì)量的門限；IRxQualDLH:下行鏈路差質(zhì)量的門限。2)電平切換如果滿足Rxlev_XX IRxLev_XX_H，就可以執(zhí)行電平切換，XX_TXPWR = Min ( XX_TXPWR_MAX, P ) ，觸發(fā)電平切換的參數(shù)包括:IRxLevULH:上行鏈路的上門限；IRxLevDLH:上行鏈路的下門限。XX:取值為UL (上行鏈路)或DL (下行鏈路)的變量；MS_TXPWR_MAX:在服務(wù)小區(qū)內(nèi)手機(jī)的最大允許發(fā)射功率移動(dòng)； MS_TXPWR_MAX(n):在鄰區(qū)n內(nèi)手機(jī)的最大允許發(fā)射功率；P [dBm]:手機(jī)本身的最大功率 (功率等級(jí))；只有當(dāng)手機(jī)或基站的發(fā)射功率達(dá)到被允許它們的最大值時(shí)，才能進(jìn)行小區(qū)間的質(zhì)量或電平切換。3)距離切換如果滿足MS_BS_DIST MS_RMange_Max，就可以執(zhí)行距離切換，其中MS_Range_Max是移動(dòng)臺(tái)和基站之間允許最大距離的門限值。4)功率估計(jì)切換如果PBGT(n) 0，并且PBGT(n) HOMargin(n)，則要觸發(fā)功率估計(jì)切換。在這里PBGT(n) = RXLEV_NCELL(n) (RXLEV_DL + bsTxPwrMax bsCurrentTxPwrMax) + Min( MS_TXPWR_MAX, P) Min(MS_TXPWR_MAX(n), P ) HO_MARGIN(n)其中，PBGT(n)是服務(wù)小區(qū)與某鄰小區(qū)的電平差；RXLEV_DL:服務(wù)小區(qū)下行鏈路接收電平的測(cè)量平均值；bsTxPwrMax：服務(wù)小區(qū)的最大下行功率；bsCurrentTxPwrMax：當(dāng)前服務(wù)小區(qū)功率控制下實(shí)際下行功率；RXLEV_NCELL(n): 鄰區(qū)n下行鏈路電平測(cè)量的平均值；HO_MARGIN(n)：越區(qū)切換余量。 如果服務(wù)小區(qū)的路徑損耗減去第n鄰區(qū)的路徑損耗大于這個(gè)門限，該鄰區(qū)被認(rèn)為是更合適的小區(qū)。 選擇過(guò)程在對(duì)信息進(jìn)行了匯總和預(yù)處理之后，下一步就是依據(jù)判決標(biāo)準(zhǔn)開始進(jìn)行判斷。但切換判決標(biāo)準(zhǔn)僅決定是否發(fā)生切換，切換判決執(zhí)行之前應(yīng)該選擇切換的目標(biāo)小區(qū)，所以在進(jìn)行判決之前應(yīng)該對(duì)鄰區(qū)及服務(wù)小區(qū)進(jìn)行切換優(yōu)先排序和懲罰處理。BSC或MSC按緊急性質(zhì)量切換、緊急性電平切換、緊急性距離切換、業(yè)務(wù)切換和功率估計(jì)切換五種切換原因的優(yōu)先順序選擇用于切換的小區(qū)。如果小區(qū)中的切