切换概念介绍.doc

内部公开一、切换的分类：1. 同频软切换：指在同频小区(不同的NODEB)间的一种切换。当UE开始与一新小区建立联系时不立即中断与原小区的联系。在软切换状态下，UE与多个小区建立多条无线链路。2. 同频更软切换：也是一种软切换。由于在软切换状态下网络侧与UE会有多条无线链路存在。上行数据包的合并可以在RNC侧进行，如果其中多条无线链路在同一个Node B上，则数据包的合并也可以在Node B进行。这种情况称之为更软切换。其区别在于数据包的合并放在了Node B上，并且不需要为新的链路建立新的传输承载。3. 同频硬切换：如果目标小区与原小区同频，但属于不同的RNC，而且RNC之间没有Iur口，或者当UE判断下行数据业务吞吐量超过了预定门限，为了节省空口的信道及功率资源从而达到降低干扰目的，这时就会发生同频硬切换，另外同小区内部码字切换也是同频硬切换。4. 异频硬切换：为WCDMA系统载波之间的切换。5. 异系统切换：为WCDMA系统和其他（如CDMA2000、TD-SCDMA、GSM等）系统之间的切换。通常情况下，异频硬切换和异系统切换都需要启动压缩模式进行异频测量和异系统测量。在WCDMA系统中，软切换比硬切换有更高的优先级。二、硬切换与软切换的主要区别：1. 硬切换是UE的无线链路先被去掉后被加上，软切换是无线链路先被加上后再被去掉甚至只加上不去掉。硬切换过程中会先去掉原先所有的无线链路，软切换过程中原有无线链路保持。2. 硬切换通过物理信道重配/传输信道重配/无线承载重配等消息完成，软切换通过激活集更新消息完成。3. 硬切换的成功率较低，对业务质量有较大影响；软切换成功率较高，对业务质量影响很小。三、软切换软切换具有掉话率低、能够提高用户通信质量等优点。软切换就是一个往激活集中增加和（或）删除无线链路的过程，主要包括无线链路增加、无线链路删除和无线链路替换三种类型。UE的一个finger始终扫描相邻小区的导频信道，当某个相邻小区导频功率强度达到网络预先设定的增加门限时，则将该小区加入激活集；当激活集中某个导频功率的强度低于网络预先设定的删除门限时，将该小区从激活集中删除。WCDMA中使用宏分集（Macro Diversity）技术对无线链路进行合并，就是根据一定的标准（如误码率）对来自不同无线链路的数据进行比较选取质量较好的数据发给核心网。软切换的优点：1) UE可以获得相应的软切换增益，提高服务质量2) 减少上行的功率损耗，增大了上行系统容量3) 增加了链路的冗余，减少掉话软切换的缺点：1) 在软切换的过程中，UE需要建立多条无线链路连接不同小区，从而要占用更多的无线资源，对于下行高速数据业务来说，要有多条下行的链路并存，大大的减少了下行的容量2) 软切换过程中要损耗较多的网络传输带宽切换过程一般分为三个阶段：测量、判决和执行阶段。1. UE的测量Events 1x：（1A1F）同频测量事件Events 2x：（2A2F）异频测量事件Events 3x：（3A3D）异系统测量事件Events 4x：上行业务量测量事件Events 5x：QoS测量事件Events 6x：UE内部测量（测量UE的发射功率和RSSI等）事件2. UE测量的内容1) 同频测量：CPICH Ec/No、CPICH SIR和Path loss等。2) 异频测量：CPICH RSDP、CPICH Ec/No等。3) 异系统测量：GSM Carrier RSSI、BSIC初始认定、BSIC再确认等。4) UE内部测量：UE Tx Power、UTRA Carrier RSSI和UE Rx-Tx Time Difference等。3. 测量报告的报告方式分为周期性和事件触发方式。周期上报：UE根据Measurement Control消息中的测量上报时间间隔参数，周期性的上报测量结果。此方式为RLC非确认模式。事件触发方式：UE根据Measurement Control消息中各事件触发门限值及迟滞等参数，判决测量结果是否满足各事件触发公式，如果满足，则上报该事件。此方式为RLC确认模式。有关UE测量内容及将该内容上报给RNC的方式，均从RNC下发给UE的测量控制(Measurement Control)消息里得到。UE将按此原则进行测量。 4. Node B的测量测量类型有两种：公共资源的测量与专用资源的测量。Node B的测量报告通过Iub口的NBAP协议告知RNC，所以Node B的测量通常也称为NBAP测量。除了NBAP测量外，Node B也支持通过DCH-FP或PACH-FP的测量。5. 软切换的步骤1) 首先是RNC指示UE需要测量的小区的类型和内容，各种事件的触发条件以及UE队测量报告的报告方式均通过Measurement Control消息来告知UE。2) 然后UE将测量结果通过Measurement Report消息告知RNC。3) 之后再经RNC判断，如果切换条件满足，则RNC通过Active Set Update消息通知UE进行激活集更新，更新完毕后，通过Active Set Update Complete消息通知RNC，整个软切换过程结束。四、同频测量事件1A1F的定义1A：一个主频进入报告范围（表示一个小区的质量已经接近最好小区）。针对每次报告，一般最多同时有两个小区可以加入到激活集中。如果报告了不止一个满足1A标准的小区，则只有具备最高Ec/No的小区才会被考虑。1B：一个主导频信道离开报告范围（表示一个小区的质量比最好小区或激活集质量差得比较多），针对被报告小区每SRNC进行无线连接删除。如果报告中包括了不止一个小区，则软切换算法将从激活集中逐一删除报告小区，但是总有一个小区会保留在激活集中以保持连接。1C：一个不在Active set里的主导频信道的导频信号强度超过一个在Active set里的主导频信道的导频信号强度，SRNC计算出激活集中最弱小区和报告的最强小区的发射功率，如果后者高于前者，激活集中最弱小区被删除，最强小区被加入激活。1D：激活集中最好小区发生变化1E：一个主导信道的导频信号强度超过绝对门限值1F：一个主导信道的导频信号强度低于绝对门限值事件1A和1E是UE指示网络将一个新的小区加入到激活集的触发事件，其区别是1A的触发门限时相对的，1E的触发门限时绝对的。1A和1E可以单独使用，也可以联合使用。事件1B和1F是UE指示网络将一个小区从激活集里删除的触发事件，其区别是1B的触发门限时相对的，1F的触发门限时绝对的。1B和1F可以单独使用，也可以联合使用。切换算法使用1D事件进行软切换或同频/异频硬切换的判决。五、软切换过程中伴随SRNS重定位SRNS重定位就是将某个UE的SRNC的角色由一个RNC转到另外一个RNC的过程。六、软切换中重要参数对网络性能的影响UE用参数切换门限Report rang 1A来确定是否触发事件1A的报告。当最佳小区与监视的小区的CPICH Ec/No差值小于这个门限时，并且持续地待在该范围内的时间必须大于Time-to-trigger-1A。UE才会报1A切换门限Report rang 1A如果设置得越大，软切换区域和、开销以及软切换因子将相对的增加。原因是该值越大，同样条件下，事件1A的判决门限越低，新小区越容易加入激活集，这样在下行链路上会消耗更多的发射功率，使得下行容量减少，对于PS业务来讲，其吞吐量减少。但是在上行链路方面，软切换提供更多的分集增益，这有助于降低UE的发射功率，提高通信质量。反之，如果切换门限设置过低，则新小区难加入激活集，小区之间的干扰增加，发生软切换的概率将减少，使软切换开销减少，上行宏分集增益减少，处于下行最大发射功率的UE数较多，上行吞吐量也将相应降低。如果参数Time-to-trigger-1A设置太长，将造成软切换的延误。如果参数Time-to-trigger-1A设置太短，则会导致软切换很容易发成，过多增加信令负荷。UE用参数切换门限Report rang 1B来确定是否触发事件1B的报告。当激活集中最佳小区与最差小区的CPICH Ec/No差值大于这个门限时，并且持续地待在该范围内的时间必须大于Time-to-trigger-1B。UE才会报1B切换门限如果设置太大，不必要的连接不宜被释放，软切换区域和开销将相对的增加，并引起下行吞吐量的减少。反之，如果切换门限设置过低，连接易被释放，软切换开销减少，但是上行宏分集增益将减少，上行吞吐量也将相应降低。如果Time-to-trigger-1B设置太长，不必要的连接将被长时间的保留，造成软切换开销的增加和下行功率的浪费，增加了下行链路的负荷。此时较多的下行功率被用于软切换，使得下行总功率易于达到接入控制的门限值而拒绝新的呼叫，导致呼叫成功率下降。当切换门限参数Report rang 1A和Report rang 1B设置得过于接近，小于一个滞后系数时，那么会导致频繁的切换（乒乓效应）。同时，由于信令开销的增加也会影响系统的容量。软切换的区域越大，软切换的开销也越大，对系统硬件的需求也相应增加，这也增加了系统发生硬件阻塞的可能性，Iub口上的传输负荷和信令负荷同时也增加了。而对上行来说，增大软切换开销不会导致什么问题，它反而有利于终端降低发射功率。降低软切换开销，可能会降低上行链路的宏分集增益，因此终端需要增加发射功率，会减少上行链路的覆盖范围。七、硬切换具体分为：同频硬切换、异频盲切换、异频硬切换和异系统切换。频内硬切换的目的在于码树重整。频间硬切换目的是由于网络规划的原因，在特定区域需要或者基于频间负载的平衡。异系统切换目的在于GSM/GPRS-WCDMA的平滑演进、业务的连续性或者因为WCDMA初期的覆盖范围有限。硬切换的触发条件：1) 非工作载频的质量好于工作载频的质量。2) 当前工作载频的质量低于门限并且非工作载频的质量高于门限；3) 同站址同覆盖不同载频的小区，当UE工作载频的小区进行负荷均衡或过载控制的处理时可进行硬切换，并且这种硬切换可以不打开频间测量，采用盲切换的方式完成。4) 为提高系统资源利用率，尽可能的接入更多用户，同频时也可以采用硬切换的方式完成。5) 由于覆盖、质量以及业务的连续性引起的系统间切换。八、同频硬切换是指UE在配置了同一频点的两个小区之间的硬切换，一般情况下这是网络规划的要求并在系统上强制配置实现的。应用同频硬切换的理由有：1) 终端当前驻留小区的RNC 和要切换的目标小区所在的RNC之间不存在Iur链路或Iur链路资源紧张。2) 网络运营商出于节约网络资源考虑强制对高速率业务进行硬切换。3) 两个厂家的设备之间的切换。优点：1) 不占用过多的无线资源，切换时延较小2) 节省网络传输带宽，用于384kbit/s等高速率业务的时候，作用尤为明显缺点：1) 缺少无线冗余链路，切换失败率增大2) 需要终端的支持3) 在某些场景下，由于功率等的作用可能由于手机在驻留小区的功率偏高而影响系统容量九、异频盲切换不需要终端进行测量，完全由RNC来决定是否进行切换。一般来说，RNC会根据终端所在的位置及其Ec/No值，决定是否进行切换。这种方式的优点就是不需要实现压缩模式。目前异频盲切分为两种情况：发生在同一Node B内的异频盲切换进程和发生在不同Node B之间的异频盲切换进程。盲切换发生在分层小区的情形下，用于在热点地区解决容量问题，系统启动负载均衡算法，在当前载频负载增大的时候，UE能够切换到另外一个载频，将负荷重的载频上的一些UE切换到负载轻的载频上，使之均衡。异频盲切换所涉及的主要参数为：1) 异频载频负载均衡最小下行负载差值；2) 异频载频负载均衡算法负载调整最低门限；3) 最大盲切换重试次数；4) UE选择归一化因子；5) 异频载频负载均衡算法检测周期。优点：1) 只应用在热点地区的分层小区的情形中，一般用子系统的负载均衡2) 不需UE测量，时延小3) 占用系统资源少缺点：1) 只适用于特殊场景2) 需要终端支持3) 成功率低十、压缩模式由于一般的终端只有一个射频接收机，也就是同时只能接收一个载频，而在进行频间切换和异系统间切换时，需要对目标载频或者目标异系统基站进行测量，所以需要进行压缩模式，来腾出一部份时间用来完成对其他频率的测量。这种测量方式是以降低链路性能为代价的，同时在压缩模式下，较为复杂的测量过程也增大了切换的时延，在UE进行异频或异系统的测量过程中，有可能增大在单一业务上的功率消耗，从而影响系统的容量和覆盖。压缩模式主要通过以下三种方法来实现：1) 协议高层根据终端压缩模式能力等方面来调整调度信息，降低来自高层数据的速率（HLSHigh layer scheduling）;2) 通过改变扩频因子（减半）来提高数据速率（SF/2Spreading factor division by 2）;3) 通过在物理层的复用过程中打孔来降低符号速率（Puncturing）协议栈高层通过流量控制手段来降低速率，会增加系统延迟；改变扩频因子的优点在数据的传输过程中是没有造成数据的丢失，缺点是可能会造成OVSF码的短缺和上下行链路会产生一定的干扰；通过物理层的复用过程中打孔的缺点是会造成编码增益降低，从而引发重传增多或者业务信道的误码率升高。所以，对于低速率业务（扩频因子大于64）可以采用改变扩频因子的方法；对于高速率业务（扩频因子小于64）可以采用打孔的方法。十一、异频硬切换是指在不同载波间进行的切换，该切换可能引起实时无线承载的短暂断开，但是对非实时无线承载来说没有影响。它还可以使多层面蜂窝网络中不同层之间的切换成为可能。异频硬切换的过程：1) RNC判断异频测量条件满足，这时命令UE进入压缩模式，开始异频切换测量；2) UE发现P-SCH峰值；3) UE通过S-SCH和CPICH识别出异频小区并将测量结果上报给RNC；4) RNC给UE发送切换命令（通过Physical Channel Reconfiguration 消息）。异频硬切换测量事件：2A：最好频率发生变化。如果非工作载频的最好小区的质量估计值要好于当前工作载频里最好小区的质量估计值，而且满足迟滞条件和触发时间（time to trigger），就会触发事件2A2B：当前工作载频的质量估计值低于某一门限值，而且非工作载频的质量估计值高于某一门限2C：非工作载频的质量估计值高于某一门限2D：当前工作载频的质量估计值低于某一门限2E：非工作载频的质量估计值低于某一门限2F：当前工作载频的质量估计值高于某一门限异频硬切换过程主要步骤：1) RNC通过Measurement Control消息告知UE 2D、2F事件的触发条件；2) UE所测当前服务小区的RSCP值已达到时间2D的触发门限值；3) RNC通过消息指示UE进入压缩模式准备进行异频测量；4) RNC通过Measurement Control消息指示UE测量异频相邻小区，同时给出了异频相邻小区的上、下行频点以及基站扰码；5) UE上报异频相邻小区的测量结果；6) RNC通过Physical Reconfiguration消息要求UE进行异频切换；7) UE切换成功。优点：1) 占用系统资源比软切换少2) 扩大网络容量的一种手段缺点：1) 切换时延较长2) 需要终端支持3) 由于UE和系统打开了压缩模式，因此会影响双方通信质量4) 成功率较软切换低十二、异系统切换是指不同无线接入技术之间的切换。异系统切换失败的原因：1) 上行链路质量较差2) 事件2D门限设置不合理3) 事件3A的参数设置不合理4) 当前WCDMA小区相邻小区中漏掉了目标GSM相邻小区（检测到的最强GSM小区不是当前服务小区的相邻小区）5) 当UE从室外移动到室内的情况下，WCDMA信号急剧下降，而GSM小区由于有室内分布系统信号还依然较强。如果当前WCDMA小区的异系统硬切换参数设置不合理，也会导致系统切换的失败。6) 当前WCDMA小区的GSM相邻小区设置过多（WCDMAPP规范规定：UE可测量的最大GSM小区个数为32个）7) 当前目标GSM小区无可用的无线资源。优点：是当前WCDMA系统覆盖不完善情况下必不可少的一种技术手段，也是移动用户保证不间断业务服务的一种技术手段。缺点：1) 需要GSM网络数据库的修改配合，工作量大2) 切换时延较大，成功率比软切换低十三、切换性能评估移动性管理性能指标的概念：u 软切换次数：增加无线链路会删除无线链路次数之和u 软切换成功次数：RNC每收到一次Active Set Update Complete消息，软切换成功一次u 软切换失败次数：RNC接收到Active Set Update Failure消息或者RNC没有接收到预期的Active Set Update Complete消息，软切换失败一次u 硬切换次数：RNC每发送Physical Channel Reconfiguration（非启动压缩模式命令）消息，硬切换一次u 硬切换成功次数：当RNC收到UE上报的Physical Channel Reconfiguration（非启动压缩模式命令）消息时，硬切换成功一次u 硬切换失败次数：RNC接收到Physical Channel Reconfiguration Failure消息或者RNC没有接收到预期的Physical Channel Reconfiguration（非启动压缩模式命令）消息，硬切换失败u 切换成功率：切换成功次数除以切换次数。十四、HSDPA系统的切换1.在DCH-HS-DSCH切换中，信令流程主要是：1a事件-无线链路添加-激活集更新-1b事件-激活集更新-无线链路删除-4a事件-无线链路重配置，将业务配置到H信道上，完成（D-H）-RB重配置，手机也配置到H信道信息。1a、1b事件并没有配置H信道和DCH，4a事件后才考虑配置H信道给用户。2.在HS-DSCH-DCH切换中，信令流程主要是：1a事件-无线链路添加-激活集更新-1b事件-无线链路重配，将H信道删除-RB重配-激活集更新-无线链路删除。3.在FACH-HS-DSCH切换中，如何触发F-H切换：1.建立R99