切換概念介紹.doc

內部公開一、切換的分類：1. 同頻軟切換：指在同頻小區(qū)(不同的NODEB)間的一種切換。當UE開始與一新小區(qū)建立聯(lián)系時不立即中斷與原小區(qū)的聯(lián)系。在軟切換狀態(tài)下，UE與多個小區(qū)建立多條無線鏈路。2. 同頻更軟切換：也是一種軟切換。由于在軟切換狀態(tài)下網(wǎng)絡側與UE會有多條無線鏈路存在。上行數(shù)據(jù)包的合并可以在RNC側進行，如果其中多條無線鏈路在同一個Node B上，則數(shù)據(jù)包的合并也可以在Node B進行。這種情況稱之為更軟切換。其區(qū)別在于數(shù)據(jù)包的合并放在了Node B上，并且不需要為新的鏈路建立新的傳輸承載。3. 同頻硬切換：如果目標小區(qū)與原小區(qū)同頻，但屬于不同的RNC，而且RNC之間沒有Iur口，或者當UE判斷下行數(shù)據(jù)業(yè)務吞吐量超過了預定門限，為了節(jié)省空口的信道及功率資源從而達到降低干擾目的，這時就會發(fā)生同頻硬切換，另外同小區(qū)內部碼字切換也是同頻硬切換。4. 異頻硬切換：為WCDMA系統(tǒng)載波之間的切換。5. 異系統(tǒng)切換：為WCDMA系統(tǒng)和其他（如CDMA2000、TD-SCDMA、GSM等）系統(tǒng)之間的切換。通常情況下，異頻硬切換和異系統(tǒng)切換都需要啟動壓縮模式進行異頻測量和異系統(tǒng)測量。在WCDMA系統(tǒng)中，軟切換比硬切換有更高的優(yōu)先級。二、硬切換與軟切換的主要區(qū)別：1. 硬切換是UE的無線鏈路先被去掉后被加上，軟切換是無線鏈路先被加上后再被去掉甚至只加上不去掉。硬切換過程中會先去掉原先所有的無線鏈路，軟切換過程中原有無線鏈路保持。2. 硬切換通過物理信道重配/傳輸信道重配/無線承載重配等消息完成，軟切換通過激活集更新消息完成。3. 硬切換的成功率較低，對業(yè)務質量有較大影響；軟切換成功率較高，對業(yè)務質量影響很小。三、軟切換軟切換具有掉話率低、能夠提高用戶通信質量等優(yōu)點。軟切換就是一個往激活集中增加和（或）刪除無線鏈路的過程，主要包括無線鏈路增加、無線鏈路刪除和無線鏈路替換三種類型。UE的一個finger始終掃描相鄰小區(qū)的導頻信道，當某個相鄰小區(qū)導頻功率強度達到網(wǎng)絡預先設定的增加門限時，則將該小區(qū)加入激活集；當激活集中某個導頻功率的強度低于網(wǎng)絡預先設定的刪除門限時，將該小區(qū)從激活集中刪除。WCDMA中使用宏分集（Macro Diversity）技術對無線鏈路進行合并，就是根據(jù)一定的標準（如誤碼率）對來自不同無線鏈路的數(shù)據(jù)進行比較選取質量較好的數(shù)據(jù)發(fā)給核心網(wǎng)。軟切換的優(yōu)點：1) UE可以獲得相應的軟切換增益，提高服務質量2) 減少上行的功率損耗，增大了上行系統(tǒng)容量3) 增加了鏈路的冗余，減少掉話軟切換的缺點：1) 在軟切換的過程中，UE需要建立多條無線鏈路連接不同小區(qū)，從而要占用更多的無線資源，對于下行高速數(shù)據(jù)業(yè)務來說，要有多條下行的鏈路并存，大大的減少了下行的容量2) 軟切換過程中要損耗較多的網(wǎng)絡傳輸帶寬切換過程一般分為三個階段：測量、判決和執(zhí)行階段。1. UE的測量Events 1x：（1A1F）同頻測量事件Events 2x：（2A2F）異頻測量事件Events 3x：（3A3D）異系統(tǒng)測量事件Events 4x：上行業(yè)務量測量事件Events 5x：QoS測量事件Events 6x：UE內部測量（測量UE的發(fā)射功率和RSSI等）事件2. UE測量的內容1) 同頻測量：CPICH Ec/No、CPICH SIR和Path loss等。2) 異頻測量：CPICH RSDP、CPICH Ec/No等。3) 異系統(tǒng)測量：GSM Carrier RSSI、BSIC初始認定、BSIC再確認等。4) UE內部測量：UE Tx Power、UTRA Carrier RSSI和UE Rx-Tx Time Difference等。3. 測量報告的報告方式分為周期性和事件觸發(fā)方式。周期上報：UE根據(jù)Measurement Control消息中的測量上報時間間隔參數(shù)，周期性的上報測量結果。此方式為RLC非確認模式。事件觸發(fā)方式：UE根據(jù)Measurement Control消息中各事件觸發(fā)門限值及遲滯等參數(shù)，判決測量結果是否滿足各事件觸發(fā)公式，如果滿足，則上報該事件。此方式為RLC確認模式。有關UE測量內容及將該內容上報給RNC的方式，均從RNC下發(fā)給UE的測量控制(Measurement Control)消息里得到。UE將按此原則進行測量。 4. Node B的測量測量類型有兩種：公共資源的測量與專用資源的測量。Node B的測量報告通過Iub口的NBAP協(xié)議告知RNC，所以Node B的測量通常也稱為NBAP測量。除了NBAP測量外，Node B也支持通過DCH-FP或PACH-FP的測量。5. 軟切換的步驟1) 首先是RNC指示UE需要測量的小區(qū)的類型和內容，各種事件的觸發(fā)條件以及UE隊測量報告的報告方式均通過Measurement Control消息來告知UE。2) 然后UE將測量結果通過Measurement Report消息告知RNC。3) 之后再經(jīng)RNC判斷，如果切換條件滿足，則RNC通過Active Set Update消息通知UE進行激活集更新，更新完畢后，通過Active Set Update Complete消息通知RNC，整個軟切換過程結束。四、同頻測量事件1A1F的定義1A：一個主頻進入報告范圍（表示一個小區(qū)的質量已經(jīng)接近最好小區(qū)）。針對每次報告，一般最多同時有兩個小區(qū)可以加入到激活集中。如果報告了不止一個滿足1A標準的小區(qū)，則只有具備最高Ec/No的小區(qū)才會被考慮。1B：一個主導頻信道離開報告范圍（表示一個小區(qū)的質量比最好小區(qū)或激活集質量差得比較多），針對被報告小區(qū)每SRNC進行無線連接刪除。如果報告中包括了不止一個小區(qū)，則軟切換算法將從激活集中逐一刪除報告小區(qū)，但是總有一個小區(qū)會保留在激活集中以保持連接。1C：一個不在Active set里的主導頻信道的導頻信號強度超過一個在Active set里的主導頻信道的導頻信號強度，SRNC計算出激活集中最弱小區(qū)和報告的最強小區(qū)的發(fā)射功率，如果后者高于前者，激活集中最弱小區(qū)被刪除，最強小區(qū)被加入激活。1D：激活集中最好小區(qū)發(fā)生變化1E：一個主導信道的導頻信號強度超過絕對門限值1F：一個主導信道的導頻信號強度低于絕對門限值事件1A和1E是UE指示網(wǎng)絡將一個新的小區(qū)加入到激活集的觸發(fā)事件，其區(qū)別是1A的觸發(fā)門限時相對的，1E的觸發(fā)門限時絕對的。1A和1E可以單獨使用，也可以聯(lián)合使用。事件1B和1F是UE指示網(wǎng)絡將一個小區(qū)從激活集里刪除的觸發(fā)事件，其區(qū)別是1B的觸發(fā)門限時相對的，1F的觸發(fā)門限時絕對的。1B和1F可以單獨使用，也可以聯(lián)合使用。切換算法使用1D事件進行軟切換或同頻/異頻硬切換的判決。五、軟切換過程中伴隨SRNS重定位SRNS重定位就是將某個UE的SRNC的角色由一個RNC轉到另外一個RNC的過程。六、軟切換中重要參數(shù)對網(wǎng)絡性能的影響UE用參數(shù)切換門限Report rang 1A來確定是否觸發(fā)事件1A的報告。當最佳小區(qū)與監(jiān)視的小區(qū)的CPICH Ec/No差值小于這個門限時，并且持續(xù)地待在該范圍內的時間必須大于Time-to-trigger-1A。UE才會報1A切換門限Report rang 1A如果設置得越大，軟切換區(qū)域和、開銷以及軟切換因子將相對的增加。原因是該值越大，同樣條件下，事件1A的判決門限越低，新小區(qū)越容易加入激活集，這樣在下行鏈路上會消耗更多的發(fā)射功率，使得下行容量減少，對于PS業(yè)務來講，其吞吐量減少。但是在上行鏈路方面，軟切換提供更多的分集增益，這有助于降低UE的發(fā)射功率，提高通信質量。反之，如果切換門限設置過低，則新小區(qū)難加入激活集，小區(qū)之間的干擾增加，發(fā)生軟切換的概率將減少，使軟切換開銷減少，上行宏分集增益減少，處于下行最大發(fā)射功率的UE數(shù)較多，上行吞吐量也將相應降低。如果參數(shù)Time-to-trigger-1A設置太長，將造成軟切換的延誤。如果參數(shù)Time-to-trigger-1A設置太短，則會導致軟切換很容易發(fā)成，過多增加信令負荷。UE用參數(shù)切換門限Report rang 1B來確定是否觸發(fā)事件1B的報告。當激活集中最佳小區(qū)與最差小區(qū)的CPICH Ec/No差值大于這個門限時，并且持續(xù)地待在該范圍內的時間必須大于Time-to-trigger-1B。UE才會報1B切換門限如果設置太大，不必要的連接不宜被釋放，軟切換區(qū)域和開銷將相對的增加，并引起下行吞吐量的減少。反之，如果切換門限設置過低，連接易被釋放，軟切換開銷減少，但是上行宏分集增益將減少，上行吞吐量也將相應降低。如果Time-to-trigger-1B設置太長，不必要的連接將被長時間的保留，造成軟切換開銷的增加和下行功率的浪費，增加了下行鏈路的負荷。此時較多的下行功率被用于軟切換，使得下行總功率易于達到接入控制的門限值而拒絕新的呼叫，導致呼叫成功率下降。當切換門限參數(shù)Report rang 1A和Report rang 1B設置得過于接近，小于一個滯后系數(shù)時，那么會導致頻繁的切換（乒乓效應）。同時，由于信令開銷的增加也會影響系統(tǒng)的容量。軟切換的區(qū)域越大，軟切換的開銷也越大，對系統(tǒng)硬件的需求也相應增加，這也增加了系統(tǒng)發(fā)生硬件阻塞的可能性，Iub口上的傳輸負荷和信令負荷同時也增加了。而對上行來說，增大軟切換開銷不會導致什么問題，它反而有利于終端降低發(fā)射功率。降低軟切換開銷，可能會降低上行鏈路的宏分集增益，因此終端需要增加發(fā)射功率，會減少上行鏈路的覆蓋范圍。七、硬切換具體分為：同頻硬切換、異頻盲切換、異頻硬切換和異系統(tǒng)切換。頻內硬切換的目的在于碼樹重整。頻間硬切換目的是由于網(wǎng)絡規(guī)劃的原因，在特定區(qū)域需要或者基于頻間負載的平衡。異系統(tǒng)切換目的在于GSM/GPRS-WCDMA的平滑演進、業(yè)務的連續(xù)性或者因為WCDMA初期的覆蓋范圍有限。硬切換的觸發(fā)條件：1) 非工作載頻的質量好于工作載頻的質量。2) 當前工作載頻的質量低于門限并且非工作載頻的質量高于門限；3) 同站址同覆蓋不同載頻的小區(qū)，當UE工作載頻的小區(qū)進行負荷均衡或過載控制的處理時可進行硬切換，并且這種硬切換可以不打開頻間測量，采用盲切換的方式完成。4) 為提高系統(tǒng)資源利用率，盡可能的接入更多用戶，同頻時也可以采用硬切換的方式完成。5) 由于覆蓋、質量以及業(yè)務的連續(xù)性引起的系統(tǒng)間切換。八、同頻硬切換是指UE在配置了同一頻點的兩個小區(qū)之間的硬切換，一般情況下這是網(wǎng)絡規(guī)劃的要求并在系統(tǒng)上強制配置實現(xiàn)的。應用同頻硬切換的理由有：1) 終端當前駐留小區(qū)的RNC 和要切換的目標小區(qū)所在的RNC之間不存在Iur鏈路或Iur鏈路資源緊張。2) 網(wǎng)絡運營商出于節(jié)約網(wǎng)絡資源考慮強制對高速率業(yè)務進行硬切換。3) 兩個廠家的設備之間的切換。優(yōu)點：1) 不占用過多的無線資源，切換時延較小2) 節(jié)省網(wǎng)絡傳輸帶寬，用于384kbit/s等高速率業(yè)務的時候，作用尤為明顯缺點：1) 缺少無線冗余鏈路，切換失敗率增大2) 需要終端的支持3) 在某些場景下，由于功率等的作用可能由于手機在駐留小區(qū)的功率偏高而影響系統(tǒng)容量九、異頻盲切換不需要終端進行測量，完全由RNC來決定是否進行切換。一般來說，RNC會根據(jù)終端所在的位置及其Ec/No值，決定是否進行切換。這種方式的優(yōu)點就是不需要實現(xiàn)壓縮模式。目前異頻盲切分為兩種情況：發(fā)生在同一Node B內的異頻盲切換進程和發(fā)生在不同Node B之間的異頻盲切換進程。盲切換發(fā)生在分層小區(qū)的情形下，用于在熱點地區(qū)解決容量問題，系統(tǒng)啟動負載均衡算法，在當前載頻負載增大的時候，UE能夠切換到另外一個載頻，將負荷重的載頻上的一些UE切換到負載輕的載頻上，使之均衡。異頻盲切換所涉及的主要參數(shù)為：1) 異頻載頻負載均衡最小下行負載差值；2) 異頻載頻負載均衡算法負載調整最低門限；3) 最大盲切換重試次數(shù)；4) UE選擇歸一化因子；5) 異頻載頻負載均衡算法檢測周期。優(yōu)點：1) 只應用在熱點地區(qū)的分層小區(qū)的情形中，一般用子系統(tǒng)的負載均衡2) 不需UE測量，時延小3) 占用系統(tǒng)資源少缺點：1) 只適用于特殊場景2) 需要終端支持3) 成功率低十、壓縮模式由于一般的終端只有一個射頻接收機，也就是同時只能接收一個載頻，而在進行頻間切換和異系統(tǒng)間切換時，需要對目標載頻或者目標異系統(tǒng)基站進行測量，所以需要進行壓縮模式，來騰出一部份時間用來完成對其他頻率的測量。這種測量方式是以降低鏈路性能為代價的，同時在壓縮模式下，較為復雜的測量過程也增大了切換的時延，在UE進行異頻或異系統(tǒng)的測量過程中，有可能增大在單一業(yè)務上的功率消耗，從而影響系統(tǒng)的容量和覆蓋。壓縮模式主要通過以下三種方法來實現(xiàn)：1) 協(xié)議高層根據(jù)終端壓縮模式能力等方面來調整調度信息，降低來自高層數(shù)據(jù)的速率（HLSHigh layer scheduling）;2) 通過改變擴頻因子（減半）來提高數(shù)據(jù)速率（SF/2Spreading factor division by 2）;3) 通過在物理層的復用過程中打孔來降低符號速率（Puncturing）協(xié)議棧高層通過流量控制手段來降低速率，會增加系統(tǒng)延遲；改變擴頻因子的優(yōu)點在數(shù)據(jù)的傳輸過程中是沒有造成數(shù)據(jù)的丟失，缺點是可能會造成OVSF碼的短缺和上下行鏈路會產(chǎn)生一定的干擾；通過物理層的復用過程中打孔的缺點是會造成編碼增益降低，從而引發(fā)重傳增多或者業(yè)務信道的誤碼率升高。所以，對于低速率業(yè)務（擴頻因子大于64）可以采用改變擴頻因子的方法；對于高速率業(yè)務（擴頻因子小于64）可以采用打孔的方法。十一、異頻硬切換是指在不同載波間進行的切換，該切換可能引起實時無線承載的短暫斷開，但是對非實時無線承載來說沒有影響。它還可以使多層面蜂窩網(wǎng)絡中不同層之間的切換成為可能。異頻硬切換的過程：1) RNC判斷異頻測量條件滿足，這時命令UE進入壓縮模式，開始異頻切換測量；2) UE發(fā)現(xiàn)P-SCH峰值；3) UE通過S-SCH和CPICH識別出異頻小區(qū)并將測量結果上報給RNC；4) RNC給UE發(fā)送切換命令（通過Physical Channel Reconfiguration 消息）。異頻硬切換測量事件：2A：最好頻率發(fā)生變化。如果非工作載頻的最好小區(qū)的質量估計值要好于當前工作載頻里最好小區(qū)的質量估計值，而且滿足遲滯條件和觸發(fā)時間（time to trigger），就會觸發(fā)事件2A2B：當前工作載頻的質量估計值低于某一門限值，而且非工作載頻的質量估計值高于某一門限2C：非工作載頻的質量估計值高于某一門限2D：當前工作載頻的質量估計值低于某一門限2E：非工作載頻的質量估計值低于某一門限2F：當前工作載頻的質量估計值高于某一門限異頻硬切換過程主要步驟：1) RNC通過Measurement Control消息告知UE 2D、2F事件的觸發(fā)條件；2) UE所測當前服務小區(qū)的RSCP值已達到時間2D的觸發(fā)門限值；3) RNC通過消息指示UE進入壓縮模式準備進行異頻測量；4) RNC通過Measurement Control消息指示UE測量異頻相鄰小區(qū)，同時給出了異頻相鄰小區(qū)的上、下行頻點以及基站擾碼；5) UE上報異頻相鄰小區(qū)的測量結果；6) RNC通過Physical Reconfiguration消息要求UE進行異頻切換；7) UE切換成功。優(yōu)點：1) 占用系統(tǒng)資源比軟切換少2) 擴大網(wǎng)絡容量的一種手段缺點：1) 切換時延較長2) 需要終端支持3) 由于UE和系統(tǒng)打開了壓縮模式，因此會影響雙方通信質量4) 成功率較軟切換低十二、異系統(tǒng)切換是指不同無線接入技術之間的切換。異系統(tǒng)切換失敗的原因：1) 上行鏈路質量較差2) 事件2D門限設置不合理3) 事件3A的參數(shù)設置不合理4) 當前WCDMA小區(qū)相鄰小區(qū)中漏掉了目標GSM相鄰小區(qū)（檢測到的最強GSM小區(qū)不是當前服務小區(qū)的相鄰小區(qū)）5) 當UE從室外移動到室內的情況下，WCDMA信號急劇下降，而GSM小區(qū)由于有室內分布系統(tǒng)信號還依然較強。如果當前WCDMA小區(qū)的異系統(tǒng)硬切換參數(shù)設置不合理，也會導致系統(tǒng)切換的失敗。6) 當前WCDMA小區(qū)的GSM相鄰小區(qū)設置過多（WCDMAPP規(guī)范規(guī)定：UE可測量的最大GSM小區(qū)個數(shù)為32個）7) 當前目標GSM小區(qū)無可用的無線資源。優(yōu)點：是當前WCDMA系統(tǒng)覆蓋不完善情況下必不可少的一種技術手段，也是移動用戶保證不間斷業(yè)務服務的一種技術手段。缺點：1) 需要GSM網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的修改配合，工作量大2) 切換時延較大，成功率比軟切換低十三、切換性能評估移動性管理性能指標的概念：u 軟切換次數(shù)：增加無線鏈路會刪除無線鏈路次數(shù)之和u 軟切換成功次數(shù)：RNC每收到一次Active Set Update Complete消息，軟切換成功一次u 軟切換失敗次數(shù)：RNC接收到Active Set Update Failure消息或者RNC沒有接收到預期的Active Set Update Complete消息，軟切換失敗一次u 硬切換次數(shù)：RNC每發(fā)送Physical Channel Reconfiguration（非啟動壓縮模式命令）消息，硬切換一次u 硬切換成功次數(shù)：當RNC收到UE上報的Physical Channel Reconfiguration（非啟動壓縮模式命令）消息時，硬切換成功一次u 硬切換失敗次數(shù)：RNC接收到Physical Channel Reconfiguration Failure消息或者RNC沒有接收到預期的Physical Channel Reconfiguration（非啟動壓縮模式命令）消息，硬切換失敗u 切換成功率：切換成功次數(shù)除以切換次數(shù)。十四、HSDPA系統(tǒng)的切換1.在DCH-HS-DSCH切換中，信令流程主要是：1a事件-無線鏈路添加-激活集更新-1b事件-激活集更新-無線鏈路刪除-4a事件-無線鏈路重配置，將業(yè)務配置到H信道上，完成（D-H）-RB重配置，手機也配置到H信道信息。1a、1b事件并沒有配置H信道和DCH，4a事件后才考慮配置H信道給用戶。2.在HS-DSCH-DCH切換中，信令流程主要是：1a事件-無線鏈路添加-激活集更新-1b事件-無線鏈路重配，將H信道刪除-RB重配-激活集更新-無線鏈路刪除。3.在FACH-HS-DSCH切換中，如何觸發(fā)F-H切換：1.建立R99