4.1 切換的一些概念
在蜂窩移動通訊網路中，由基站（bs）組成無線小區（cell，以下簡稱小區）按蜂窩狀組成通訊網路，完成各類移動業務。圖4.1給出了g**網路結構。
基站負責轉移送往或來自該bs覆蓋區域移動臺（ms）的呼叫。當乙個移動臺（ms）正通過無線鏈路連線到某個bs進行通話時，如果該ms漸漸離開該bs移動到另乙個bs覆蓋的區域，則連線到原bs的無線鏈路最終被迫中斷，因此，需要及時建立一條到新bs的鏈路，以保持繼續通話，這一過程稱之為切換。
切換是蜂窩系統的基本操作，切換按情況不同可分硬切換、軟切換和更軟切換。
圖4.1 g**網路結構
所謂的「硬切換」就是在業務（如通話）過程中離開原工作小區，進入相鄰小區時為保持業務的連續性，需將工作通道進行切換，由於使用的工作頻率不同，移動臺需先中斷與原基站的聯絡，再與新基站取得聯絡，即「通前斷（break before make）」的方式保持業務的連續性。硬切換乙個終端一次只能與乙個bs進行連線，在與目標bs建立連線之前或之後必須立刻切斷與前一bs的連線。
所謂的「軟切換」就是在上述切換中，當移動臺開始與乙個新的基站聯絡時，並不立即中斷與原基站的通訊，而是先與新基站（可能不止1個）取得聯絡，在保證業務切換成功後，才中斷與原基站的通訊，即所謂的「斷前通（make before break）」。軟切換在進行切換的時候，終端可以同時與多個bs相連，利用信令多樣性的一些形式來將多個訊號聯絡在一起。目前，軟切換應用於具有相同載波的cdma通道之間。
所謂的更軟切換是指發生在同一基站具有相同頻率的不同扇區之間的切換。更軟切換只由基站完成，一般不通知msc。
軟切換的優點有：通道轉換平滑。目標小區漸漸接入，在移動臺從起始小區走向鄰近小區前就己經開始了。
當起始小區的訊號功率比目標小區弱很多時，移動臺根據收到的導引訊號強度或者由起始小區採取行動讓移動臺脫離此小區。而且，對任一給定幀，總是用較好的小區並關閉原來的小區。為避免在小區邊界附近的頻繁切換，硬切換系統是在訊號比第一小區足夠高時（6分貝）時再切換。
這樣惡化了邊界地區的特性。然而，軟切換明顯地增加了蜂窩系統的負荷。
當使用者在乙個業務區域（小區）內移動，其訊號強度惡化到低於某個門限值，導致將對使用者的呼叫傳送到同一bs中具有合適強度的新的無線通道時，發生的是小區內切換（扇區之間切換）。而當乙個使用者移動到鄰近的小區，終端的所有連線必須轉移到新的bs時，發生的是小區間切換。
4．2 切換過程的重要性
在第一代模擬蜂窩系統中，小區的半徑較大（一般有幾十公里），切換過程較少發生。
在第二代數字蜂窩系統中，小區的半徑相對較小（在高密度地區的小區半徑一般小於500m），蜂窩可按大小分巨集蜂窩（macrocell）、微蜂窩（microcell）和微微蜂窩（picocell）。在一次呼叫完成前，移動使用者穿越乙個小區的概率很高，因此切換頻繁發生，在市區，一次呼叫可能會經歷多次切換。
在第三代系統中，對切換的要求更高了。第三代為了滿足高容量和高資料速率的需要，小區的半徑會變得更小，因此，切換必須更加快速和準確。另外，不同的系統（如用於室內高密度環境的無繩**系統，用於室外的微蜂窩系統）之間要實現完全透明的漫遊。
切換過程扮演的角色非常關鍵。
對第三代系統中的切換過程的主要需求如下：
● 反應實時性（特別是在微小區和微微小區環境下的快速切換）
● 滿足使用者的要求（如依照各個運營商提供的價目表）
● 能夠從乙個網路移動到另乙個網路（運營商之間的切換）
● 能檢測使用者移動行為引數的變化（如在使用者運動速度增大時，能將通訊從乙個微微小區中傳遞到乙個微小區或巨集小區）
根據第一代和第二代系統的運營後發現，造成通話途中中斷的現象主要由切換所造成的。可見切換在蜂窩移動通訊中的重要性。
切換的效能除切換本身的演算法外，跟bs的布點有著極大的關係。
1、從抗干擾的角度講，相鄰小區的無線重疊區應盡可能小，但從切換的角度看，相鄰小區的無線重疊區不宜太小。因為，相鄰小區的無線重疊區如果太小了，切換的時間會來不及，造成原bs的訊號強度已無法維持通訊，而新的bs尚未提供新的通道，從而造成通訊中斷。
2、相鄰小區的無線重疊區（也即切換區）應避免與交通流量大的區域重疊。否則，會造成ms來回在相鄰兩個小區之間來回切換，即造成切換的「桌球」現象。
為了防止造成切換的「桌球」現象，減少頻繁切換，在硬切換過程中提出了「磁滯」方案，然而需要增大發射功率來擴大切換區域和滿足通訊質量。軟切換與進出切換小區的頻繁程度無多大關係，可使中斷概率大大降低。此外，在軟切換中的分集接收技術不需要像硬切換那樣靠增大功率擴大切換區域而使通訊質量改善。
但由於軟切換在切換期間要占用二個或二個以上通道，導致通道利用率降低。cdma軟切換除不會造成話音中斷外，還帶來更好的話音質量，並且從某種程度上增加了反向通道的容量，而cdma系統的容量主要是由反向通道決定的[？]。
它是cdma系統的主要優越性之一。軟切換中還有另乙個較有意義的效能指標——通道利用率（中繼資源利用率）。對於硬切換，乙個呼叫只占用乙個通道，因此通道利用率為1，對於軟切換，不同之處主要在於對於軟切換，每乙個移動臺在切換區最少占用二個通道（每個小區乙個通道），而不是乙個，其通道利用率（中繼資源利用率）必將減少。
為了評價切換策略是否完善，通常可通過以下三個切換效能指標來衡量（列出幾種不同的衡量標準，說明我們認為合理的）：
1）新呼叫阻塞概率（the probability of new call blocking）
新呼叫到達而被拒絕接入的概率稱為新呼叫阻塞概率，或阻塞概率。在每個小區內，為了使切換到該小區內的使用者由於擁塞而掉線的情況盡可能少，通常都需要預先留一部分專用作切換的預留頻寬或切換預留通道。但如果預留太小，切換掉線率（切換失敗率）可能太高，使用者的服務質量得不到保證。
但如果預留太大，本小區新呼叫使用者的服務質量得不到保障，且導致預留資源得不到充分的利用。
2）由於切換造成的強迫中斷概率（the probability of forced termination，也可稱切換掉線發生的概率）phd：
所謂的強迫中斷（forced termination）概率就是乙個正在進行的通話由於切換失敗而造成的通訊被迫終止的概率。
3）切換速率（the rate of handover）th或通道利用率（中繼資源利用率）
如果是硬切換，切換將造成通話的中斷，切換速率越快，由於切換造成通話的中斷時間越短，反之，越長。故效能指標用切換速率衡量較為合理；
如果是軟切換，雖然切換不會造成通話的中斷，但同時占用多條（至少2條）的鏈路，造成網路資源的緊張，切換速率越快，由於切換造成網路資源的緊張的時間越短，反之，越長。故用通道利用率（中繼資源利用率）衡量較為合理。
切換管理研究所關注的問題有：高效且適當的包處理；最小化網路中的信令負荷；為每一次連線進行路由優化；高效的頻寬重分配；對已有的方法進行評估以利於標準化；為無線連線定義服務質量（qos）等。
4．3 切換的三個階段
乙個完整的切換過程包括三個階段：切換的初始階段、新的連線產生階段、新的資料流建立階段。首先是初始階段，由使用者，或網路**，或正在改變的網路狀態來識別出切換的必要性，即首先需要檢測切換需求。
第二個階段是找出新的連線，網路必須找到新的資源來進行切換連線，並執行額外的路由操作。在網路控制的切換（ncho），或移動使用者輔助切換（maho）中，網路要產生新的連線，找到新的資源進行切換，並進行路由操作。對於由移動使用者控制的切換（maho），由移動終端來找到新的資源，由網路來批准。
最後乙個階段是資料流控制，從舊的連線路徑到新的連線路徑的資料的傳送根據已協議的業務保證來進行維護。切換管理的程式如圖4.2所示。
圖4.2 切換管理的功能示意圖
4．3．1切換檢測策略
在切換需求檢測方面，人們已經提出了3種策略：1）移動臺控制的切換（mcho）；2）網路控制的切換（ncho）；3）移動臺輔助的切換（maho）。
(1) 在移動臺控制的切換（mcho）中，ms一直監測周圍bs的訊號，當滿足某些切換準則時，啟動切換過程。mcho主要用於dect和pacs系統。
(2) 在網路控制的切換（ncho）中，周圍的bs測量來自ms的訊號，且當滿足某些切換準則時，網路啟動切換過程。ncho主要用於ct2+ 和amps系統。
(3) 在移動臺輔助的切換（maho）中，網路要求ms去測量來自周圍ms的訊號。網路基於ms的報告作出切換決定。maho主要用g**和is-95 cdma系統。
隨著移動通訊的ms密度的增大，小區越划越小，加上ms的智慧型化程度及處理能力的不斷增加，流動網路由原來網路集中控制漸漸轉向網路集中控制和ms分散控制相結合。ms完全有能力進行切換的管理和積極參與整個切換過程。目前，先進的移動通訊系統均遵循maho。
4．3．1．1 移動臺控制的切換 （mcho）
mcho是低層無線系統最流行的技術，它同時用於歐洲dect和北美pacs空中介面協議。在這種方法中，ms持續監督來自所接入的bs和幾個切換候選bs的訊號強度和質量。當滿足某些切換準則時，ms檢查乙個可用業務通道的「最佳」候選bs，並發出切換請求。
我們希望由ms完成自動鏈路轉換（all，兩個bs之間的切換）和時隙轉換（tst，同乙個bs中兩個通道之間的切換）的組合控制，這是為了：
■ 減輕網路的切換任務的負擔；
■ 即使無線通道突然變差，也能通過允許重新連線兩個呼叫來保證無線連線的穩固性；
■ 控制自動鏈路轉換和時隙轉換，因此防止兩個過程無益的、同時的激發。
自動鏈路轉換控制需要ms在bs附近去進行當前的和候選的通道質量測量。ms在同乙個bs中兩個通道之間的切換控制可以以誤字指示器（wei）通過將上行鏈路質量資訊經下行鏈路傳送給ms實現。如圖3.
2所示，質量保持過程在方案上由4個部分組成：
■ 正在進行的測量和測量資料的處理，其中允許ms監督質量；
■ 觸發器決策機制，ms利用經處理的測量資料決定某個所需要的動作，如自動鏈路轉換或時隙轉換；
■ 自動鏈路轉換或新時隙轉換的頻率載波選擇，這是乙個與觸發器決策密切相聯的處理；
第9章切換流程
第9章切換流程.9 1 9.1概述.9 1 9.2正常流程.9 1 9.2.1 bsc內切換.9 1 9.2.2 bsc間切換流程.9 3 9.2.3 msc間切換.9 4 9.3異常流程.9 5 9.3.1 cic電路異常造成切換失敗.9 5 9.3.2 ms接入失敗造成切換失敗.9 5 第9章切...
第4章庫存管理
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