banner.jpg)
相關(guān)專題：
所謂切換，是指當(dāng)移動臺在通話過程中從一個基站覆蓋區(qū)移動到另一個基站覆蓋區(qū)，或者由于外界干擾而造成通話質(zhì)量下降時，必須改變原有的話音信道而轉(zhuǎn)接到一條新的空閑話音信道上去，以繼續(xù)保持通話的過程。它是移動通信系統(tǒng)中一項非常重要的技術(shù)，正確認(rèn)識及理解切換對我們的日常維護有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化會起到很重要的作用。
一、切換判決條件
在移動通信系統(tǒng)中，我們一般可根據(jù)射頻信號強度，載干比、移動臺到基站的相對位置來判斷切換與否。
1.依射頻信號強度判決
射頻信號強度（基站接收到的手機信號強度）直接反映了話音傳輸質(zhì)量的好壞，基站話音信道接收機連續(xù)對其進行測量，控制單元將測量值與門限值比較，根據(jù)比較結(jié)果向交換機發(fā)出切換請求。
2.依接收信號載干比判決
載干比是接收機接收到的載波信號與干擾信號的比值，反映了移動通信的通話質(zhì)量，如在TACS系統(tǒng)中，通話時基站會產(chǎn)生連續(xù)的監(jiān)測音SAT，和話音一起傳送，用于監(jiān)測無線信道質(zhì)量。一般來說，TACS要求載干比為17dB，而GSM、CDMA載干比分別為9dB和7dB。當(dāng)接收機接收到的載干比小于規(guī)定的門限值時，系統(tǒng)就啟動切換過程。
3.依移動臺到基站的距離判決
一般而言，切換是由于移動臺移動到相鄰小區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)，因此可根據(jù)其與基站及小區(qū)的距離作出是否要進行切換的判決。當(dāng)距離大于規(guī)定值時，則發(fā)出切換請求。
上述3種判決條件中，滿足其中任一條件都將啟動切換過程。但在實際應(yīng)用中，由于在通話過程中測量接收信號載干比有一定困難，而用距離判決時，測量精度有時很難保證。因此，大多數(shù)的移動通信系統(tǒng)均使用射頻信號強度作為判決切換與否的基準(zhǔn)。基于信號強度的切換過程如下：移動臺從當(dāng)前小區(qū)運動到相鄰小區(qū)時，從兩小區(qū)接收到的信號強度不斷發(fā)生變化，隨移動臺逐漸接近當(dāng)前小區(qū)邊界，信號強度和質(zhì)量逐漸惡化，從某一點開始從相鄰小區(qū)來的信號強度開始高于當(dāng)前小區(qū)；另一方面，相鄰小區(qū)收到該移動臺的信息強度也高于當(dāng)前小區(qū)收到的信號強度，在移動臺與當(dāng)前小區(qū)間的通信鏈路惡化到無法使用之前，通話被切換到相鄰小區(qū)。
二、切換控制方式
移動通信系統(tǒng)共有三種切換控制方式，即：移動臺控制切換（MCHO）、網(wǎng)絡(luò)控制切換（NCHO）和移動臺輔助切換（MAHO）。
1.移動臺控制切換（MCHO）
移動臺控制切換是通過移動臺持續(xù)監(jiān)視通信端口的信號強度和質(zhì)量，當(dāng)滿足切換條件時，移動臺選擇一個最好的切換侯選項并發(fā)起切換請求，目前歐洲的DECT和北美的PACS系統(tǒng)均采用該切換控制。
2.網(wǎng)絡(luò)控制切換（MCHO）
網(wǎng)絡(luò)控制切換是通過通信端口監(jiān)視信號強度和質(zhì)量，當(dāng)信號惡化到低于某閾值時，網(wǎng)絡(luò)就安排切換到新的通信端口，在此過程中，網(wǎng)絡(luò)要求所有端口監(jiān)視由移動臺來的信號，并將結(jié)果報告給網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)選擇新端口后，它同時通知舊端口和新端口完成切換，移動臺在切換過程中是被動的。目前的TACS及AMPS系統(tǒng)均采用這種切換控制，即由基站檢測，由交換中心控制完成，當(dāng)前基站監(jiān)視并測量所有通信鏈路，移動交換中心（MSC）命令周圍基站不時地測量各自的通信鏈路，基于這些測量，MSC決定何時何地發(fā)生切換。
3.移動臺輔助切換（MAHO）
移動臺輔助切換（MAHO）可以說是網(wǎng)絡(luò)控制切換（NCHO）的一種演化，網(wǎng)絡(luò)要求移動臺測量周圍端口的信號強度并報告給舊端口，然后由網(wǎng)絡(luò)來判斷是否切換和切換到哪個端口。因此MAHO是通過移動臺測量通信鏈路，而由網(wǎng)絡(luò)控制切換，在切換過程中移動臺和網(wǎng)絡(luò)同時參與切換，移動臺負(fù)責(zé)測量，網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)判決。目前的GSM及CDMA系統(tǒng)均采用這種切換控制，即由移動臺監(jiān)測判決，由交換中心控制完成。
我國目前是TACS、GSM及CDMA多網(wǎng)并存的結(jié)構(gòu)。在TACS系統(tǒng)中，由于采用網(wǎng)絡(luò)控制切換方式，由基站檢測，由交換中心控制完成，故信道監(jiān)視和測量功能集中在基站，當(dāng)基站判決要切換時，必須請求和等待相鄰基站的測量結(jié)果才能確定切換的目標(biāo)小區(qū)；而在GSM和CDMA系統(tǒng)中，由于采用移動臺輔助切換方式，切換是由移動臺負(fù)責(zé)測量，網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)判決的，故需要切換時，目前小區(qū)可立即確定，因此GSM、CDMA切換速度較TACS要快。另外，由于網(wǎng)絡(luò)控制切換需要傳遞大量信令用以搜集信息，然而基站可用的無線資源是有限的，切換又經(jīng)常要花費數(shù)秒鐘，為減少網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)擔(dān)，周圍基站并非持續(xù)的MSC傳遞測量報告，即測量次數(shù)由于資源的限制而降低，因此MSC用作切換判決的依據(jù)并非精確可靠。
三、軟切換與硬切換
切換從方式上一般可分為硬切換和軟切換兩種。
1.硬切換
硬切換是不同頻率的基站或扇區(qū)之間的切換，在切換過程中，移動臺必須在一指定時間內(nèi)，先中斷與原基站的聯(lián)系，調(diào)諧到新的頻率上，再與新基站取得聯(lián)系。因此，硬切換是“先斷開，后切換”，切換時，要在原話音信道上送切換指令，移動臺需要暫時停止通話，然后調(diào)諧到新的信道頻率上。
現(xiàn)有TACS系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)均使用硬切換方式，當(dāng)切換發(fā)生時，因為原基站與新基站的載波頻率不同，移動臺必須在接收新基站的信號之前，中斷與原基站的通信，而當(dāng)移動臺與原基站鏈路切斷后，卻往往不能立即得到與新基站之間的鏈路（GSM有200ms左右的中斷時間，TACS有500ms左右的中斷時間），因此硬切換在一定程度上會影響通話質(zhì)量。另外，由于硬切換是“先斷開，后切換”，如在中斷時間內(nèi)受到干擾或切換參數(shù)設(shè)置不合理等因素的影響，會導(dǎo)致切換失敗，引起掉話；當(dāng)硬切換區(qū)域面積狹窄時，會出現(xiàn)新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效應(yīng)”，影響業(yè)務(wù)信道的傳輸。
2.軟切換
軟切換是同一頻率不同基站之間的切換，在切換過程中，移動臺同時與原基站和新基站都保持著通信鏈路，一直到進入新基站并測量到新基站的傳輸質(zhì)量滿足指標(biāo)要求后，才斷開與原基站的連接。因此，軟切換是“先切換，后斷開”，在切換過程中，移動臺并不中斷與原基站的聯(lián)系，真正實現(xiàn)了“無縫”切換�，F(xiàn)有CDMA系統(tǒng)使用軟切換方式。軟切換由于“先切換，后斷開”，移動臺只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會中斷與原基站的聯(lián)系，因此在切換過程中沒有中斷，不會影響通話質(zhì)量；軟切換由于是在頻率相同的基站間進行，在兩基站（或多基站）覆蓋區(qū)的交界處，移動臺同時與多個基站通信，起業(yè)務(wù)信道分集的作用，因而可大大減少切換造成的掉話（可視為無掉話）。另外，由于軟切換中移動臺和基站均采用了分集接收技術(shù)，有低抗衰落的能力，同時通過反向功率控制，我們可以使移動臺的發(fā)射功率降至最小，從而降低了移動臺對系統(tǒng)的干擾；進入軟切換區(qū)域的移動臺即使不能立即得到與新基站的鏈路，也可以進入切換等待的排列，從而減少了系統(tǒng)的阻塞率。
四、切換過程
1.TACS的切換過程
TACS系統(tǒng)采用的是網(wǎng)絡(luò)控制切換方式，即由基站檢測，由交換中心控制完成，其切換過程如下：
移動臺在通話過程中，基站會產(chǎn)生連續(xù)的監(jiān)測音SAT，和話音一起傳送，用于監(jiān)測無線信道質(zhì)量；當(dāng)基站監(jiān)測到移動臺的射頻信號強度低于所設(shè)定的切換門限電平值時，基站便向交換機發(fā)出切換請求；交換機根據(jù)基站切換關(guān)系表，指定相應(yīng)的目標(biāo)基站來測量源基站要切換話音信道的信號強度；當(dāng)某個目標(biāo)基站的測量值滿足設(shè)定的比較條件時，該基站便通知系統(tǒng)它億測量的信號強度、所用無線等參數(shù)，系統(tǒng)便向該目標(biāo)基站發(fā)出一個執(zhí)行切換命令（對于MOTOROLA系統(tǒng)，由于信道的分配功能是由基站完成的，所以這時應(yīng)由基站向系統(tǒng)應(yīng)答一個信息，以告訴系統(tǒng)所選信道的、SAT音號等；而對于ERICSSON系統(tǒng)，由于信道的分配功能是由交換機來完成的，所以不存在在這一應(yīng)答指令），同時系統(tǒng)還會向發(fā)出切換請求的源基站發(fā)一個切換執(zhí)行命令；于是源基站便其下行話音信道中向手機發(fā)一個包含手機要切換的信道號和所應(yīng)使用的功率等參數(shù)的控制信號；手機收到該信號后向基站發(fā)一個釋放該信道的應(yīng)答信號ST，然后立即切換到新的話音信道；基站收到ST后便釋放該話音信道；當(dāng)目標(biāo)基站的SAT音經(jīng)手機環(huán)回后，它便向系統(tǒng)報告越區(qū)切換成功。整個切換過程便結(jié)束了。
2.GSM的切換過程
GSM系統(tǒng)采用的是移動臺輔助切換方式，即由移動臺監(jiān)測判決，由交換中心控制完成，在發(fā)換過程中基站和移動臺均參與切換過程。其切換過程如下；移動臺在通話過程中，不斷地向所在小區(qū)的基站報告小區(qū)和相鄰小區(qū)基站的無線電環(huán)境參數(shù)；本小區(qū)基站依據(jù)所接收的該移動用戶無線電環(huán)境參數(shù)來判斷是否應(yīng)該進行越區(qū)切換，當(dāng)滿足越區(qū)切換條件時，基站便向移動臺發(fā)出越區(qū)切換請求，同時將越區(qū)切換請示信道傳送給MSC;MSC立即判斷此新基站位置碼是否屬于本MSC轄區(qū)。此時有兩種情況：若MSC確認(rèn)新基站是屬于本MSC轄區(qū)。此時有兩種情況：若MSC確認(rèn)新基站是屬于本MSC轄區(qū)的基站，則通知VLR為其尋找一空閑信道（最佳或次最佳替換信道），然后將所找信道的信道及IMSI經(jīng)過本區(qū)的基站發(fā)送給移動臺，移動臺依據(jù)信道號的頻率值將工作頻率切換互新的頻率點上，并進行環(huán)路核準(zhǔn)，核準(zhǔn)信息經(jīng)MSC核準(zhǔn)后，MSC通知基站釋放原信道；若MSC發(fā)現(xiàn)新基站是屬于非本MSC轄區(qū)的基站，MSC就將切換請求轉(zhuǎn)送給新MSC，再由新MSC通知它的VLR為其尋找一空閑信道，然后將找到的基站信號，信道號及IMSI傳送給原MSC，并經(jīng)由原基站發(fā)送給移動臺，然后進行移動臺的核準(zhǔn)和基站的釋放過程。
3.CDMA的切換過程
CDMA系統(tǒng)采用的是移動臺輔助切換方式，即由移動臺監(jiān)測判決，由交換中心控制完成，其切換過程如下：
基站在每個工作的前向CDMA信道上不斷發(fā)射一個引導(dǎo)信號，用于監(jiān)測無線信道質(zhì)量（與TACS中的SAT類似）。移動臺在通話過程中，不斷搜索系統(tǒng)內(nèi)的引導(dǎo)信號并測量其信號強度，當(dāng)移動臺檢測到來自相鄰小區(qū)基站的引導(dǎo)信號大于上門限時，移動臺便將該引導(dǎo)信號的強度信息的報告給基站，并將該信號作為候選者；MSC通過原基站向移動臺發(fā)送一個切換命令消息，移動臺據(jù)此跟蹤新目標(biāo)基站的引導(dǎo)信號，并將引引導(dǎo)信號作為有效者，同時向該目標(biāo)基站發(fā)送一個切換完成消息，至此，移動臺除與原基站保持聯(lián)系外，還與新基站取得了鏈路。當(dāng)原基站的引導(dǎo)信號強度小于下門限時，移動臺的切換計時器開始計時，計時期滿，移動臺向原基站發(fā)送引導(dǎo)信號強度測量消息，然后MSC通知目標(biāo)基站向移動臺發(fā)送切換命令消息，移動臺據(jù)此斷開與原基站的聯(lián)系，并保持與新基站的聯(lián)系，同時向新基站發(fā)送一個切換完成消息，至此，整個軟切換過程結(jié)束。
摘自《移動通信》2001.15期
