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1、移动通信网络切换技术简述【摘要】移动性是移动通信的鲜明特征，同时，对移 动通信的稳定性提出了更高的要求，切换技术受到了更多的 重视。促进切换技术的发展对移动通信有着非比寻常的意 义。本文主要对移动通信切换技术的发展、切换方式等内容 进行了深入的探讨。【关键词】移动通信网络、切换技术、硬切换、软切换中图分类号： TN929 文献标识码： A一、前言 动通信的出现及发展为生活及经济的发展带来了巨大 的变革。在移动通信系统中，切换技术是确保众多用户都具 有移动性不可忽略的方法。只有提高移动终端在在移动过程 中的稳定性，才能促进移动通信更加广泛的应用。二、切换技术的发展 切换技术的发展自从移动通信领域
2、中引入的蜂窝概念， 切换技术就开始出现，并成为了移动通信系统中的重要技术 之一。切换技术是蜂窝系统所独有的功能，也是移动通信系 统的一个关键特征，它直接影响整个系统的性能。我国目前是 TACS、GSM 及 CDMA 多网络并存的结构在 TACS 系统中， 由于采用网络控制切换方式， 由基站检测， 交换中心控制完成，放信道监视和测量功能集中在基站，当 基站判决要切换时，必须请求和等待相邻基站的测量结果才 能确定切换的目标小区；而在 GSM 和 CDMA 系统中，由于 采用移动台辅助切换方式，切换是由移动台负责测量，网络 负责判决的，故需要切换时，目标小区可立即确定，因此 GSM、CDMA 切换速
3、度比 TACS 快。另外， 由于网络控制切 换需要传递大量信令用以搜集信息，而基站可用的无线资源 是有限的，切换又经常要花费数秒钟，为减少网络的信令负 担，周围基站并非持续向 MSC 传递测量报告，即测量次数 由于资源的限制而降低，因此 MSC 用作切换判决的依据并 非精确可靠。三、切换技术综述 切换是移动通信网络动态支持终端漫游的基本能力。切 换管理就是要确保移动终端从一个基站覆盖区域移动到另 一个基站覆盖区域时无缝且无损连接。切换包括测量、判断 和执行三个过程。可根据四种情况来区分不同种类的切换： （ 1）切换功能 定位可分为网络发起的切换和终端因移动而发起的切换； （2）涉及的网络单元可
4、分为小区内、小区之间和网络之间 切换；（3）活动连接数目可分为硬切换和软切换两种，硬切 换在任何时候都只存在一个连接，软切换可在切换时同时存 在几个连接； （ 4）转移的数据类型电路交换数据和分组交换数据。一种切换方案必须符合的基本要求如下： （ 1）等待时间 实现切换所需的时间，即从开始切换到正常传输数据的时 间，必须适合终端移动速度； （ 2）灵活性切换程序应能支持 同一小区内切换、不同基站之间切换或者不同网络之间切 换；（ 3）最小急速下降和快速恢复； （ 4）服务质量（ QoS） 能够在切换时维持某种级别的 QoS ，并能在切换完成后重新 协商；（5）最小附加信令。 此外， 移动台通常
5、都是电池供电， 因此功率管理值得考虑。三、切换的定义及分类1. 切换的定义：当移动台一个基站的覆盖范围移动到另 一个基站的覆盖范围，通过切换移动台保持与基站的通信。 切换从本质上说是为了实现移动环境中数据业务的小区间 连续覆盖而存在的，从现象上来看是把接入点从一个区换到 另一个区。2. 切换的目的：保证移动用户通话的连续性，恰当的切 换算法有利于降低系统掉话率，增加网络容量。接入期间采 用切换主要是为了减少主被叫接入失败，提高接入信道工作 的可靠性。3. 切换的分类（一）水平切换 硬切换。在蜂窝通信实现无缝切换过程中，其最现采用 的技术室硬切换，这一种切换模式是事实上的切换，其发生 于拥有不同
6、频率的基站之间、扇区之间的真实切换，硬切换 最为关键的一点事通信的移动台在某一时刻仅仅占用一个 无线信道，而非同时占用两个无线信道，其发生切换的过程 中，必须与原来的基站脱离任何联系后，才能将其通话跳到 另外一个基站上，因此，切换过程可能存在漏话现象，但是 由于时间极其短暂，能够实现无缝切换。软切换。在移动蜂窝通信过程中，软切换可以将通信的 两条链路及其相关联的数据流能够在较长的时间内同时被 激活，一直到期能够进入新基站，测量移动台到新的基站之 间的传输质量，判断其是否满足通信要求的指标，如果满足 之后，即可断开其与原来的基站建立的连接。软切换是指在 同一个频率下，不同的基站之间实施的切换。通
7、信过程中， 可以从通信网络或者移动台出发，分析同一个数据流在两条 链路上同时进行传输， 这样既可以保证通信的连续 I 型能够， 又可以实现一个无缝切换的过程，用户没有任何的感知。移 动台发生切换的条件是其已经建立了与心得基站的连接，只 有这样才能够与原来的基站之间的通信释放，因此，软切换 过程从逻辑上实现了无缝切换技术，不会对用户的通话产生 一点影响。通信系统试试软切换时，移动台和基站之间采用 许多关键技术，比如反响功率控制技术、 MIMO 分集技术， 可以有效的降低系统掉话和漏话现象，但是软切换存在占用信道资源多、信令传输复杂等缺点，导致下行线路通信受到 感染，增加了设备的投资。接力切换。随
8、着现代智能天线技术的快速发展，可以利 用基站的位置定位移动台的位置，因此此时就可以能够精准 的测量移动台与基站之前的精确距离，对移动台进行有效的 定位，根据两者之间的距离，有效定位辅助信息，以便判断 移动台是否处于切换区，如果处于切换区，即可将其切换到 附近的基站上。快速有效的、高效的、可靠地切换可以有效 的保证接力切换实现无缝切换，保证用户的通话质量。（二）垂直切换技术垂直切换是指移动台在不同的系统的基站相关的切换。 现代通信采用更多的蜂窝形式，其在宏蜂窝的背景下引入了 微蜂窝，形成了一个个颗粒度更小的小区，实现了层级管理。这样可以有效的缩小并且精细化通信区域内部的热点和盲 点，将其实现更加
9、灵活的切换。垂直切换技术为此提供了切 换能力，其可以为不同的移动台提供更多级别的服务能力， 可以根据移动台的移动速度，迅速的实现微蜂窝的切换，降 低系统的切换速率，同时能够有效的扩充切换的系统的容 量，保持移动台、宏蜂窝和微蜂窝之间的强关联，并且不断 的测量移动台附近微蜂窝的信号强度，调整控制器，保持移 动台和微蜂窝时刻连接，实现无缝切换和保证用户的通话质量。四、切换的原因为什么会产生切换？有很多原因产生切换，其最主要的 原因是空中接口的连接不适合要求，为了能正常的保持移动 用户顺利的进行通话。就要进行切换，触发切换的原因有：1. 由功率的预算造成的切换GSM 通信系统中， 为了让用户通话建立
10、在接收电平最高 的地方，在移动台穿过两小区的边界是， 如果 BSC 报告某个 小区能接收到的电平满足要求，这样就要造成小区功率预算 的切换， 正常情况下， 功率预算切换与切换总数的比是 1：2 在 CDMA 系统中，因为系统干扰受到限制的，使得系统的 容量与整个网络的干扰情况紧紧地联系在一起。为了减少整 个 PLMN 中干扰电平的平均值， 把链路切换到最小路径损耗 的信道上。2. 由信号的强弱造成的切换 在移动台接收到的信号很弱时，并有移动台到别的小 区，或者同一小区但是不同的频率有更好的链路情况，可能 会产生切换。这种类型的切换，相邻的小区的接收电平值要 大于服务小区的电平值，该值被称为教授
11、性电平切换容限， 采用这种算法的目的也是为了避免不必要的救援切换而产 生乒乓效应。3. 由信号的质量造成的切换 信道遭受到干扰将引起信号质量的衰减，使前向纠错不能产生可接受的质量水平有时候信道遭受到干扰可能引起 信道质量较大的衰减，使信道的纠错功能不可以保证信号的 质量成为可以接受的水平，这时就需要切换到质量较好的信 道，就算原信道信号的电平足够。比如在 GSM 系统中，当 BSC 从移动台和基站上（下） 行检测报告中发觉上（下）行误码率过高，超过质量切换的 门限值，就会触发救援性质量切换。4. 移动台到基站的距离引起的切换 各服务小区里移动台到基站的距离限制和网络规划中 规定的该小区半径将被
12、存入基站数据库中，系统将不断地检 查比较移动台至基站的距离和规定距离，超过规定距离就产 生切换。5. 话务切换 如果一个小区的话务量将大于该小区容量的极限，而附 近小区话务量非常下，这时可以将高话务小区的链路切换到 低话务小区中，以此来平衡话务分布。这种由话务量引起的 切换一般是由 MSC 或基站控制器来控制。另外一种基于话 务量的切换是在微观蜂窝和宏观蜂窝的双层网中，通过微观 蜂窝和宏观蜂窝之间的切换来平衡的话务量。五、切换的控制方式切换控制的三种主要方式1. 移动节点控制的越区切换（ MCHO ）。 MCHO 是低层 无线系统最流行的技术，欧洲 DECT 和北美 PACS 都采用这 种方式
13、。在这种方式中， MS 持续监督来自所接入的 BS 和几 个切换候选 BS 的强度和质量。 当满足条件时， MS 选择一个 最好的切换候选项并发起切换的请求。2. 网络控制的越区切换（ NCHO ）。网络控制决定了 NCHO 切换过程，而 MS 完全处于被动状态。首先由 BS 检 测 MS 的主要参数，如标志无线链路质量的接收信号强度指 标 RSSI ，当它小于某个给定的值时，则向MSC 发出切换请求。MSC命令其周围的BS将检测到的该 MS的参数的结果 上报、汇总到 MSC，MSC 根据汇总结果，比较、分析并选 择被切换的目标小区的 BS，一切又MSC决定。3. 移动节点辅助的越区切换（ M
14、AHO ）。在 MAHO 切换 中，检测信号强度 RSSI 和误码率 BER ，即移动台将邻近基 站的 RSSI 测量结果报告给当前基站，被测参数由网络交给 BSC 和 MSC 进行评估。六、结束语 通过对切换技术的分析可以知道，切换技术在移动通信 中占有非常重要的位置，没有了切换技术，移动通信无从说 起。只有当切换技术完美的结合与快速发展，才能实现移动 通信技术的不断提高。参考文献：1 龙辉， 康桂华， 陈伟 .蜂窝中继网络中协作切换策略研 究J.微处理机， 2013，34（2）: 17-20.2 徐鹏，方旭明，杨俊 .基于信号强度和功率损耗的分层 网络切换算法 J. 西南交通大学学报， 2011，46（ 001）：98-102.3 铁晓磊， 洪佩琳，薛开平，等.一种基于协作分集技术 的切换机制 J. 电子与信息学报， 2011，33（ 5）：1178-1185.