切换

编辑:儿女网互动百科 时间:2020-01-23 16:53:58
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切换,指MS从一个小区或信道变更到另外一个小区或信道时能继续进行。切换过程由MS、BTS、BSC、MSC共同完成。
移动通信中的切换是指移动台在与基站之间进行信息传输时,由于各种原因,需要从原来所用信道上转移到一个更适合的信道上进行信息传输的过程。需要切换的原因主要有两种:一种是移动台在与基站之间进行信息传输时,移动台从一个无线覆盖小区移动到另一个无线覆盖小区,由于原来所用的信道传输质量太差而需要切换。在这种情况下,判断信道质量好坏的依据可以是接收信号功率、接收信噪比或误帧率。另一种是移动台在与基站之间进行信息传输时,处于两个无线覆盖区之中,系统为了平衡业务而需要对当前所用的信道进行切换。
中文名
切换
外文名
Switching
工    具
MS、BTS、BSC、MSC
切换方式
三种
性    质
通信传输技术

切换说明

图1 切换 图1 切换
–MS负责测量下行链路性能和从周围小区中接收的信号强度
–BTS负责监测每个MS的上行接收电平的质量
–BSC完成切换的最初判决
–从其它BSS和MSC发来的信息,测量的结果由NSC来完成
触发切换的原因有以下几种:
–基于功率预算的切换
–基于接收电平的切换(救援性电平切换)
–基于接收质量的切换(救援性质量切换)
–基于距离的切换
–基于话务量的切换
只有切换满足切换参数才能进行切换,该参数为BSC在切换中的控制参数,当邻小区的电平高于服务区电
平(切换门限)后触发切换。

切换三种切换方式

(1)软切换(SoftHand-off)是指在导频信道的载波频率相同时小区之间的信道切换。在切换过程中,移动用户与原基站和新基站都保持通信链路,只有当移动台在目标基站的小区建立稳定通信后,才断开与原基站的联系。属于cdma通信息系统独有的切换功能,可有效提高切换可靠性
(2)CDMA到CDMA的硬切换:当各基站使用不同频率或帧偏置时,基站引导移动通信台进行的一种切换方式。
(3)CDMA到模拟系统的切换:基站引导移动台由正向业务信道向模拟话音信道切换。

切换第一代蜂窝系统中的切换技术

在第一代模拟蜂窝系统中,由于采用的是FDMA技术,切换是在各频率信道间进行的。为了避免同信道干扰,某一无线小区使用的频率,其他的邻近无线小区不能再使用。所以,进行信道切换时一定要变换所用的频率信道,也即切换时要中断一定时间的语音通信。第一代蜂窝移动通信系统的制式很多,我国用的是TACS制式。
在TACS蜂窝移动通信系统中,一旦移动台和基站之间建立语音通信链路,基站就在下行话音通信链路上发语音频带以外的监测音(如5970Hz或6000Hz或6030Hz),移动台接收到监测音后转发回基站。监测音的发送、接收和转发在整个通话过程中是一直在进行的。基站依据接收到的移动台转发的监测音的相位延迟和强弱,来判断移动台离开基站的距离和信道质量的好坏,以决定是否需要切换。如果需要切换,原正在与移动台进行通信的基站就通知邻近合适的基站准备一个无线信道,并连接好相应的其他链路,然后就在原来所用的语音信道上中断话音的传输,发一条约200ms左右的信道切换指令,移动台收到该指令并发应答信令后,就转移到所分配的另一个基站的新的语音信道上继续通话。原基站释放原无线信道。

切换第二代蜂窝系统中的切换技术

第二代蜂窝移动通信较典型的系统有GSM、D-AMPS(ADC或IS-136)、PDC(JDC)和CDMA(IS-95)。除了CDMA(IS-95)系统是采用CDMA技术来区分不同的物理信道外,其他系统都是采用TDMA技术来区分不同的物理信道的。GSM系统是采用TDMA技术的第二代蜂窝系统中较典型的一种。以下介绍GSM系统和IS-95系统的切换技术。
(1)GSM系统中的切换技术
GSM系统是频率—时间分隔的蜂窝系统。在该系统中,频率信道的划分是FDMA方式的。每个频率信道又以时间划分为8个时隙,构成8个物理信道,是TDMA方式的。显然,某一无线小区使用的频率,其他邻近无线小区也不能再使用。所以在GSM系统中进行信道切换时,一般情况下,不但要在不同时隙之间进行切换,还要切换频率信道,切换时也要中断业务信号的传输。我们将切换时需要中断业务信号传输(因为一个时刻只有一个业务信道可用)的切换方式称为硬切换,而将切换时不需要中断业务信号传输的切换方式称为软切换或更软切换。
在GSM系统中,有的地理区域由于存在微区、宏区和双频网的三重覆盖,基站在判断是否需要切换和如何切换问题上就需要考虑更多的因素。
微区适用于人口密集、业务量大的区域,且移动台往往处于慢速移动状态;宏区适用于快速移动的移动台;而双频网则是为了缓和高话务密集区无线信道日趋紧张的状况。例如,我国就是采用以GSM900(用900MHz频率段的无线信道)网络为依托,GSM1800(1800MHz频率段的无线信道)网络为补充的组网方式。
移动台与基站之间进行业务信息传输时,BTS对上行链路的质量进行测量,并定期报告给BSC。MS对下行链路的质量进行测量,同时对其周围其他BTS的广播控制信道上的接收信号电平进行测量,移动台将测量结果通过慢速随路控制信道(SACCH)经BTS送到BSC。BSC根据对测量结果的计算,决定是否切换。当BSC认为某移动台当前正在使用的信道需要切换后,就要提出切换请求。
如果需要进行的切换是发生在原BSC控制的两个BTS的信道之间,则BSC向目标BTS提出切换请求,让目标BTS准备一个业务信道(TCH),并连通与目标BTS之间的链路。BSC在快速随路控制信道(FACCH)上发送切换指令。FACCH是向原业务信道(TCH)借用的。MS收到切换指令后,就转移到目标BTS的新的信道上继续进行业务信息传输。原BTS释放原TCH。
如果需要进行的切换不是发生在原BSC控制的两个BTS的信道之间,即目标BTS从属于另一个BSC(同属于一个移动交换中心MSC),则BSC要向MSC提出切换请求。MSC通过新的BSC,要求目标BTS准备一个TCH,并连通与目标BTS之间的链路。MSC通过原BSC、BTS在FACCH上发一个切换信令。MS收到信令后转移到新的信道上继续进行业务信息的传输。
如果需要进行的切换是发生在分属于两个不同MSC的BTS的信道之间,则切换时原MSC要连通与新的MSC、BSC、BTS之间的链路。
当MSC检测到某MS在进行业务传输的较短的时间内,在多个BTS的信道之间进行了切换,就认为该MS处于高速移动状态。为了避免对MSC造成过重的交换负担,如果在同一地理区域还有宏区覆盖,MSC就可将该MS的业务切换到宏区(或称伞形区)所属的TCH上去传输。
当同一地理位置有双频网覆盖时,为了平衡业务或选择更佳信道,即使移动用户没有越区,只要使用的是双频手机,也可以在GSM900网和GSM1800网的信道之间进行切换。
(2)CDMA(IS-95)系统中的切换技术
CDMA系统的特点可以使频率复用系数为1,即相邻小区可以使用相同的频率。又由于CDMA系统中的接收机采用了Rake接收技术,移动台能同时接收两个或两个以上基站的信息。所以,在CDMA系统中移动台在需要信道切换时,多个相邻的基站可以同时接收在上行链路中同一移动台发出的相同的信号;移动台也可以利用Rake接收技术,将来自多个基站的信号作为不同路径的信号进行处理,并对它们进行合并。也即移动台在欲切换到的目标基站的业务信道上和在原业务信道上同时接收业务信息。当测量到目标基站的导频信道上的信号强度超过原基站的导频信道上的信号强度一定值时,再将原信道释放掉。这样,在整个切换过程中就不需要中断信息的传输,做到了软切换。
但是,软切换期间会使系统产生更多的干扰。因为,将要切换信道的移动台会与多个基站发生通信,这就相当于在各相邻基站无线覆盖范围内增加了正在进行业务信息传输的用户数。而CDMA移动通信系统是受自身干扰的系统,系统中其他正在进行业务信息传输的用户,相对于某一用户来说都是干扰。
更软切换是指移动台在同一基站区中从一个扇区移动到另一个扇区时发生的切换。由于在切换时不需要基站控制器参与,切换的建立比软切换更快。

切换采用CDMA技术的第三代系统中的切换技术

第三代CDMA系统中,为了增加系统容量,在每一个无线小区中将需要多个不同频率的载波。各小区中的载波数,会因业务繁忙程度不同而不同。如果同一地理区域存在分层小区结构时,会有微区和宏区的交叠,微区和宏区要用不同的频率。这就要求系统能够处理不同频率间的切换,也就是要求移动台去测量邻近小区另一个载波频率的强度的同时,保持和现有小区载波频率的连接。要实现这一要求,必须采用压缩模式和双模接收机(CDMA系统不像TDMA系统那样有空的时隙去进行频率间的测量)。所谓压缩模式,是通过传输的数据帧产生测量时隙。例如在一小段时间中用较低的扩频率,使帧中剩余的时间可以去测量其他载波。而双模接收机则可以在不影响对现有载波频率接收的情况下,测量其他频率。
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