TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中硬切換和接力切換的差異

【文摘】 文章就目前TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中采用的接力切換和硬切換兩種切換方式進(jìn)行了對比分析，從話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)兩個(gè)方面，對比不同組網(wǎng)的情況下兩種切換的時(shí)延，對TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中的切換方式進(jìn)行了分析和討論。
      【關(guān)鍵詞】TD-SCDMA 接力切換 硬切換 時(shí)延
      【作者介紹】裘軍 畢業(yè)于內(nèi)蒙古大學(xué) 本科 現(xiàn)就職北京日訊在線科技有限公司

在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中，硬切換和接力切換是網(wǎng)絡(luò)允許的兩種切換方式，其中接力切換是基于TDD系統(tǒng)和上行同步技術(shù)提出的新的切換方式，其主要目的是為了提高切換成功率和縮短切換時(shí)間，下面我們就結(jié)合實(shí)際測試數(shù)據(jù)對這兩種切換做一個(gè)詳細(xì)的對比分析。

首先，我們介紹一下兩種切換的概念。

硬切換的提出是基于CDMA和GSM的兩種不同切換所提出來的。我們知道，GSM系統(tǒng)中的切換是“先斷后連”的切換方式，這種切換方式的好處是信道利用率相對較高，一個(gè)終端在切換中只占用一個(gè)信道，而不會(huì)同時(shí)占用多個(gè)小區(qū)的信道，但是弊端也比較明顯，就是很容易造成切換掉話，在某些設(shè)備商的網(wǎng)絡(luò)中，切換掉話甚至占到了話務(wù)統(tǒng)計(jì)中掉話的50％以上。

而CDMA網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的軟切換，則是一個(gè)終端可以同時(shí)接收多個(gè)小區(qū)的信號，從而減少了切換掉話，但是這種方式對無線資源的浪費(fèi)較大，并且會(huì)增加系統(tǒng)負(fù)荷。而且當(dāng)終端在不同頻點(diǎn)間進(jìn)行切換時(shí)，仍然只能采用硬切換的方式，無法避免硬切換的缺陷。

接力切換則避免了以上硬切換和軟切換帶來的缺陷。首先，由于采取了上行預(yù)同步的技術(shù)，由UE側(cè)對目標(biāo)小區(qū)進(jìn)行預(yù)同步，但是并不會(huì)占用目標(biāo)小區(qū)的碼道，只有當(dāng)收到原服務(wù)小區(qū)下發(fā)的“DCCH Physical Channel Reconfiguration”信令時(shí)，才會(huì)先把上行鏈路接入到目標(biāo)小區(qū)中，隨后把下行鏈路也接入到目標(biāo)小區(qū)中，而在這一過程中，實(shí)際上經(jīng)過了UE測量，RNC判決，目標(biāo)NodeB波束賦形，UE與目標(biāo)NodeB上行同步完成，UE切換至目標(biāo)NodeB，原NodeB釋放信道幾個(gè)步驟。其中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)包括智能天線，上行同步，以及采用TDD的方式從而保證上下行鏈路的可互為估計(jì)性，基于這幾種技術(shù)之上的接力切換可以說是為TD-SCDMA系統(tǒng)量身打造的切換方式。而接力切換也為TD系統(tǒng)帶來了信道利用率高，切換成功率高，切換掉話率低，切換算法簡單，較輕的信令負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。

但是在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中，也是支持硬切換的，那么，硬切換和接力切換在TD網(wǎng)絡(luò)中究竟有何差異，其Uu接口的實(shí)現(xiàn)又有何不同，與GSM的硬切換又有什么區(qū)別？下面我們將通過實(shí)例來進(jìn)行對比分析。由于目前TD網(wǎng)絡(luò)正處于實(shí)驗(yàn)網(wǎng)期間，很多數(shù)據(jù)不便透露，因此我們對部分?jǐn)?shù)據(jù)展示做了處理，數(shù)據(jù)的展示是采用北京日訊在線科技有限公司的NP3G系列路測產(chǎn)品。

TD網(wǎng)絡(luò)為3G網(wǎng)絡(luò)，除了CS業(yè)務(wù)，PS業(yè)務(wù)也是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的重點(diǎn)業(yè)務(wù)，因此，我們將對比TD網(wǎng)絡(luò)同頻異頻組網(wǎng)下CS業(yè)務(wù)的硬切換和接力切換；然后對TD網(wǎng)絡(luò)中同頻異頻組網(wǎng)下PS業(yè)務(wù)下的硬切換和接力切換進(jìn)行對比。

圖一為TD網(wǎng)絡(luò)中CS業(yè)務(wù)下的硬切換，同樣我們通過篩選只顯示了切換的關(guān)鍵信令。從圖一可以看出，從“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”大約需要900ms的時(shí)間，但是由于采用了事件觸發(fā)測量報(bào)告的方式，即當(dāng)出現(xiàn)滿足切換算法的小區(qū)后，由UE上報(bào)給NodeB，由RNC判決切換，這樣每次切換的第一條信令實(shí)際上是“DCCH Measurement Report”，而切換完成的信令為“DCCH Measurement Control”，這樣在發(fā)起一次硬切換中，實(shí)際的信令流程為圖一左邊紅色方框內(nèi)的信令，時(shí)間約為2.2s左右。圖一右上方方框內(nèi)的信令為“DCCH Physical Channel Reconfiguration”的詳細(xì)解碼部分，紅色方框內(nèi)為硬切換特有的synchronisationParameterspresent下的FPACH-Info，prxUpPCHdes，sync-UL-Procedure解碼，也是從Uu接口區(qū)分硬切換還是接力切換的標(biāo)志。

圖二為同頻下CS業(yè)務(wù)的硬切換，可以看出，時(shí)間要比異頻長一些，同樣采取事件觸發(fā)的測量報(bào)告模式，從“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”大約需要1.3s的時(shí)間，而從“DCCH Measurement Report”，至“DCCH Measurement Control”的時(shí)間則大約為3s，說明同頻下切換所需的時(shí)間較異頻下更長一些。我們知道，切換的時(shí)間越長，切換失敗和掉話的可能性越高，因此從這個(gè)角度也可以看出異頻組網(wǎng)相對同頻組網(wǎng)的優(yōu)勢。

圖三是異頻下的CS業(yè)務(wù)的接力切換，可以看出，接力切換中在“DCCH Physical Channel Reconfiguration”的詳細(xì)解碼中沒有FPACH-Info，prxUpPCHdes，sync-UL-Procedure的解碼。而從“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”大約需要300ms的時(shí)間，而從“DCCH Measurement Report”，至“DCCH Measurement Control”的時(shí)間則大約為1.7s，比同樣業(yè)務(wù)的硬切換速度快了很多。

圖四為同頻下接力切換的展現(xiàn)，由于該數(shù)據(jù)為開啟了周期性測量報(bào)告模式的數(shù)據(jù)，因此我們看到較多的上行測量報(bào)告信令“DCCH Measurement Report”。切換的時(shí)間我們?nèi)詮?ldquo;DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”計(jì)算，大約需要400ms時(shí)間，而從切換前最后一條“DCCH Measurement Report”，至“DCCH Measurement Control”的時(shí)間則大約為2s，雖然考慮到周期性測量報(bào)告模式與事件出發(fā)測量報(bào)告模式有一定差異性，分析所使用的數(shù)據(jù)量也并不是很多，但是通過對數(shù)據(jù)中平均每次切換所需的時(shí)間對比后發(fā)現(xiàn)，同頻下接力切換時(shí)間比硬切換時(shí)間要短，而異頻下接力切換又比同頻下接力切換時(shí)間要短，因此我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：在CS業(yè)務(wù)中，異頻組網(wǎng)開啟接力切換模式的TD網(wǎng)絡(luò)對于UE進(jìn)行切換所需的時(shí)間是最短的。

那么在3G的亮點(diǎn)業(yè)務(wù)也就是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，接力切換與硬切換相比又是什么情況呢？下面我們通過一些數(shù)據(jù)來對比。

圖五是異頻下128kPS業(yè)務(wù)的硬切換，可以看出信令時(shí)間間隔分別為300ms左右和2.6s左右，比較CS業(yè)務(wù)下的時(shí)間整體時(shí)間略長，但是從“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”的時(shí)間則較短。

圖六是同頻下128kPS業(yè)務(wù)的硬切換，可以看出信令間隔時(shí)間約為1.3s和3s，基本和同頻下CS業(yè)務(wù)的硬切換時(shí)間相同。

圖七是異頻下PS128k的接力切換，，信令時(shí)間間隔約為500ms和1.8s。

圖八是同頻下PS128k的接力切換，，可以看出信令間隔時(shí)間約為1s和2s。

下面我們把以上八種情況列在表格中以方便對比：

         從上面的表格中可以看出，PS業(yè)務(wù)和CS業(yè)務(wù)的切換時(shí)間相差不大，這也和TD系統(tǒng)是一個(gè)碼道受限系統(tǒng)有關(guān)，說明在PS業(yè)務(wù)下和CS業(yè)務(wù)下網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況均相差不大，也是TD和WCDMA相比的一個(gè)優(yōu)勢。另外接力切換的時(shí)間要明顯比硬切換的時(shí)間短，異頻切換的時(shí)間也短于同頻切換時(shí)間。特別是TD系統(tǒng)支持在異頻組網(wǎng)下的接力切換方式，這樣在系統(tǒng)容量增加的情況下，當(dāng)每個(gè)小區(qū)承載的載頻增加，仍然可以采用接力切換的方式，最大限度的降低了切換失敗率，從而在有效利用網(wǎng)絡(luò)資源的前提下降低了切換造成的掉話，有效提高了網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)
1、李世鶴  第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)  北京：人民郵電出版社，2003
2、鄭中華，葛萬成 WCDMA的軟切換和TD-SCDMA的接力切換算法的分析與比較 電信快報(bào)網(wǎng)絡(luò)通信 2005,08