[科普中国]-小区间切换-

概述

TD-LTE是无线蜂窝通信系统，当UE(User Experience，用户体验)处于业务连接状态并保持业务服务时，从一个小区移动到另一个小区，原来的服务小区不可能再给UE继续提供服务，为了不中断业务，无线承载系统将寻找最合适的小区或网络为UE提供继续服务，实现无线网络无缝覆盖的移动性管理，这就是小区切换。切换是无线蜂窝通信系统移动性管理的重要组成部分，切换的成功率是无线蜂窝通信系统移动性管理性能的重要考量指标。当TD-LTE 网络与2G, 3G, WLAN等不同制式网络并存时，小区间发生的切换将更复杂、更频繁，造成切换失败的概率也更大，查找引发切换失败的原因会更困难。2

切换类型硬切换硬切换是发生在不同频率小区间的一种切换模式，FDMA (Frequency Division Multiple Access,频分多址)和TDMA (Time Division Multiple Access,时分多址)系统支持硬切换。硬切换过程是:当UE从源小区移动到目标小区时，因源小区与目标小区的载频小同，UE进入目标小区后就与源小区信道断开，经过同步过程，UE再自动向目标小区的新频率调谐，与目标小区联系，建立新的信道，开始新频率下的上下行数据通信，最后完成从源小区到目标小区的切换。显然，硬切换在切换过程中存在一个暂停中断期，硬切换是一个“释放、建立”的过程，特点是“先断开、后切换”。并且在任何时刻，UE只连接一个小区。

软切换软切换是发生在相同频率不同小区之间的一种切换模式，CDMA系统就支持软切换。软切换过程是:由于切换是在同频小区间进行，当UE移动到多个小区覆盖交界区域处于切换状态时，因频率相同，UE可同时和多个小区保持联系，接收这些小区的信道质量报告，并与系统指定门限比较，取最佳值对应的小区作为目标小区切换，这时UE才将与源小区的联系信道切断，完成UE从源小区到目标小区的切换。因此，软切换是一个“建立、比较、释放”的过程，特点是“先切换、后断开”。在切换状态的任何时刻，UE可同时连接多个小区。

当UE处于软切换状态时，可与周边所有邻区保持联系，使之进入等待队列的准切换状态，小仅减少了系统的阻塞率，还起到了业务信道分集的作用，加强了抗衰落能力，从而解决切换中断问题，实现了真正的“无缝”切换，极大地提高了通信质量。但因“比较”邻区信道质量报告时需要BSC处理，也需要宏分集技术支持，所以必须在Node B上层添加RNC节点。这既小利于网络扁平化及运营商降低成本，也小利于降低端到端时延。

TD-SCDMA接力切换接力切换是TD-SCDMA系统的核心技术和特有的切换类型。该切换过程是:源小区用智能天线的波束赋形技术和上行同步等技术来确定UE的方位角及距离，并以UE的方位角和距离信息为辅助信息，判断目前UE是否已经移动到了可以进行切换的相邻基站的邻近区域。如果UE进入切换区，则RNC通知该目标小区做好切换准备，从而达到快速、可靠和高效切换的目的。接力切换通过与智能天线波束赋形和上行同步等技术的有机结合，巧妙地将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率结合起来，是一种具有较好系统性能优化的切换方法。与软切换相似，接力切换虽然也是与源小区联系的状态下侦测目标小区的，但它并没有连接多个小区，而是通过测量判决后只连接一个目标小区。

TD-LTE切换在TD-LTE系统中，当UE处于连接状态时，网络完全掌控UE,不仅了解UE与源小区和邻区的信道质量，还了解整个网络的负载均衡情况。也就是说，信道条件的改变可能会触发UE切换，网络负载均衡的原因也有可能产生UE切换，这说明TD-LTE切换已不是仅仅因为小区改变而产生UE切换，还有因整个网络负载均衡而使UE切换的情况，即TD-LTE切换是UE辅助网络的快速切换，所以TD-LTE切换涉及的网络实体有eNodeB, MME和S-GW。为了辅助网络做出切换判决，源小区可以为UE配置测量，使UE在切换前上报服务区及邻区的信道质量或网络的负载情况，从而使网络侧可以合理地判决UE是否需要切换。2

小区间协作切换通过源小区与切换候选相邻小区(以下简称邻区)之间的协商过程，为待切换终端分配邻区的随机接入信道资源，终端在保持与源小区之间无线连接的同时，利用分配的资源对邻区进行无线链路质量测量，并选择符合切换要求的邻区，发起上行同步过程，以获取与邻区同步的配置信息并上报给服务小区。

紧耦合模式切换对于获取非竞争性随机接入资源的终端，邻区可以根据小区间协作程度，将随机接入响应消息发送给服务小区，即终端无需再次同步至邻区以接收该消息，同时在其发送给服务小区的邻区测量报告中只需携带无线测量结果，定义这种小区间协作方式为紧耦合模式。

该方法对一般的小区间切换协商流程进行了增强，体现在:

1、在源小区发往目标小区的切换准备请求消息中，除了终端上下文信息之外，还携带该终端在源小区的无线传播时延，以及目标小区的上行同步配置信息，如时域同步偏置值、频域同步偏置值、上行发射功率水平;

2、在目标小区应答给源小区的切换请求确认消息中，除了终端移动性控制信息之外，目标小区不再需要为切换终端分配非竞争性随机接入资源。目标小区根据该终端的同步配置信息，为终端分配上卜行信令与数据传输的无线资源，并计算允许终端启动无线传输与接收的时间配置信息，这些信息将通过切换请求确认消息返回给源小区;

3、在源小区发送给终端的切换命令中，包含终端移动性控制信息、无线资源调度信息和无线传输与接收时间配置信息，终端成功接收切换命令后可立即断开与源小区的无线连接，在达到与目标小区的卜行同步后，即可在指定时间点启动无线传输与接收，无需触发上行同步过程。3