软切换、硬切换,垂直切换、水平切换
1、軟切換
(1)軟切換是“先切換,后斷開”,移動節點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系,因此在切換過程中沒有中斷,不會影響通話質量;
(2)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的交界處,移動節點同時與多個基站通信,前向業務信道和反向業務信道的路徑分集的作用,因而可大大減少切換造成的數據損失。
(3)由于軟切換中移動節點和基站均采用了分集接收技術,有抵抗衰落的能力,同時通過反向功率控制,我們可以使移動節點的發射功率降至最小,從而降低了移動節點對系統的干擾。
(4)進入軟切換區域的移動節點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隊列,從而減少了系統的阻塞率。
(5)但是在取得上述優點的同時,軟切換同時有需要占用的信道資源較多、信令復雜導致系統負荷加重、增加下行鏈路干擾、增加設各投資和系統背板的復雜性等缺點。
 
 
2、水平切換和垂直切換
當用戶接入時,系統根據所測得的信號強度和各小區的容量為某一呼叫選擇最恰當的小區(宏小區、微小區或微微小區);
發生切換時有兩種切換方式:相同層次小區之間的水平切換和不同層次小區之間的垂直切換。
- 水平切換就是普通的小區切換,通常情況下移動速率沒有較大的改變、相同小區的容量未飽和都只需要水平切換即可;
 - 反之,則根據情況進行相應的向上或者向下的垂直切換。
 - 移動節點在相同系統的基站(扇區、信道)之間的切換稱為水平切換,而移動節點在不同系統的基站(扇區、信道)之間的切換就稱為垂直切換。
 
 
PCS系統中,當一個MS在通話期間從一個蜂窩移動到另一個蜂窩時,MS與新的蜂窩之間的無線鏈路必須建立,而MS與原來蜂窩之間的無線鏈路必須拆除。
FDMA和TDMAPCS系統采用一種硬切換方案,從而在一個時刻一個MS只能與一個基站通話。
在IS-95CDMA系統中,采用的是軟切換,每個基站都使用整個頻譜,在切換過程中,MS開始與一個新的基站通信,但不中斷與原來基站的通信。切換時,在原基站與新基站之間被賦予同樣的頻率,這就提供了不同位置選擇的多樣性,以增強信號。
 
補充
對于SRSN中的微蜂窩/宏蜂窩結構,宏蜂窩和微蜂窩系統遵循同樣的空中接口和網絡信令協議。因此,垂直切換與單個系統中的一般切換完全相同。
? ?對于具有不同頻帶的SRSN,除了運行的頻帶不同外,所集成的系統是一樣的。因此,垂直切換沒有微蜂窩/宏蜂窩結構切換那樣簡單,但也不難實現。FarˉEastONe公司的報告稱在雙頻帶網絡中,8%的切換是垂直切換。
? ?對于DRSN,顯然未實現垂直切換,但必須進行一些改進。顯然,IS-95中的軟切換與AMPS中的硬切換不兼容。而且,IS-136的MAHO/TDMA切換與AMPS中的MCHO/FDMA也不兼容。當一個IS-95或IS-136業務信道被切換到一個AMPS業務信道時,要執行一個經修改過的MCHO/FDMA切換。在目前的]S-95實現方案中,可以執行從IS-95到AMPS的切換,但反之不然。
? ?對于DRDN,尤其是信道的子頻帶空間不同于所涉及的PCS時,垂直切換幾乎是不可能的。首先,所集成的系統可以采用不同的切換過程。例如,AMPS遵循NCHO,而PACS遵循MCHO。同樣,GSM遵循MAHO,而DECT遵循MCHO。為了執行像一般切換一樣的垂直切換,對于所集成的系統都必須大大地修改切換規程。即使切換方案與所集成的系統類似,如AMPS與CT2組合,其中兩個系統都采用NCHO,其實現通常是非常不同的。(注意:原來的CT?規范不包括切換特點)。
 
 
3、多層小區結構
在垂直切換時,最佳的選擇是讓DRDN網絡自動重新撥號并重新連接呼叫。
例如,當一個MS在通話時,打算從低層移動到高層,DRDN按低層呼叫終結規程切斷低層的呼叫,然后再按高層的呼叫建立規程重新連接呼叫。
下面從多層小區結構入手給讀者更深處來分析這兩個概念。
 
(1)多層小區
在移動通信系統中,傳統的小區式網絡由宏小區構成,每小區的覆蓋半徑大多為1~25km。這種小區中通常存在著兩種特殊的微小區域:盲點和熱點。
- 盲點是由于網絡漏覆蓋或電波在傳播過程中遇到障礙物而造成陰影區域等原因,使得某些區域的信號強度極弱而形成的。
 - 熱點是由于商業中心或交通要道等業務繁忙區域,造成空間業務負荷的不均勻分布形成的。
 
- 微小區最初被用來加大無線電覆蓋,消除宏小區中的“盲點”。
 - 同時由于低發射功率的微小區基站允許較小的頻率復用距離,每個單元區域的信道數量較多,因此業務密度得到了巨大的增長,將它安置在宏小區的“熱點”上,則解決了盲點和熱點問題。
 
隨著容量的需求進一步增長,可以安裝第三或第四層網絡,即微微小區。
- 微微小區實質是微小區的一種,只是它的覆蓋半徑更小,基站發射功率更小。
 - 微微小區是作為網絡覆蓋的一種補充形式而存在,它主要用來解決商業中心、會議中心等室內“熱點”的通信問題。
 - 下表給出了宏小區、微小區、微微小區的各類參數值及應用范圍。
 
 
(2)多層小區的基本結構
多層小區中基站的網絡組織,基本上都是采用以宏小區基站為中心的控制方式。
- 宏小區基站與微小區基站之間的連接,可以直接采用星形的連接方式,也可以采用FDDI或者IEEE 802.6雙總線的連接方式,都是由宏小區的基站進行控制。
 - 在每個由一個宏小區基站和多個微小區基站組成的小區群中,采用高速LAN來進行連接,如采用FDDI或者是IEEE 802.6雙總線方式互聯各個基站;
 - 宏小區的基站同時以星形結構的方式連接到無線交換局,交換局作為該星形結構的中心,負責對整個小區基站進行控制。
 - 宏小區的基站可以作為網橋或者是路由器,這樣,同一個宏小區之中的微小區之間的切換由宏小區的基站控制,可以在本地完成;在不同宏小區范圍的微小區之間的切換則需要通過宏小區基站,再由無線交換局進行控制。
 
Amitary提出了利用電信網的分布式交換和控制結構,有兩種形式,一種是利用LAN來連接各個微小區群,一種是利用分組交換來處理各個微小區群之間的報文交換,其中的每個微小區群的微小區基站和宏小區基站之間的拓撲都是星形結構,宏小區基站位于這類拓撲的中心位置,并且通過數字干線(T1 line or sub-scriber loop carrler,T/SLC)和本地交換局連接。對于步行用戶的通話,很多時候在一個基站范圍內就結束了,如果涉及越區切換,則需要使用上述結構中的LAN或者是分組交換網來進行信令傳輸和路由建立。
 
(3)多層小區的應用
在移動通信系統中,通過在宏小區引入微小區和微微小區而形成分級小區結構,從而解決網絡內的“盲點”和“熱點”;
同時也針對用戶的不同運動狀態,用不同級別的小區提供通信能力,如圖所示的三層小區結構示意圖。
- 多層小區包括宏小區、微小區和微微小區。
 - 其中宏小區用于處理快速移動車輛的通信業務;微小區處理慢速移動,如步行或交通阻塞車輛的通信業務;微微小區用于覆蓋商場和辦公室等室內區域。
 - 這樣處理的優勢是可以降低切換的次數,減少網絡中管理數據的流量,同時又保證了較大的網絡容量。
 
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總結
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