多载波蜂窝移动通信系统中的多业务切换算法
蜂窝移动通信网络中如何处理不同网络类型的切换(七)
蜂窝移动通信网络已经成为现代生活中不可或缺的一部分。
然而，当我们使用移动设备时，经常会遇到不同网络类型之间的切换，如何优化和处理这种切换成为了一个重要的问题。
蜂窝移动通信网络主要包括2G、3G、4G和最近推出的5G网络。
这些网络类型在带宽、速度和时延等方面有着明显的差异，因此移动设备需要根据不同的网络条件进行切换。
首先，我们需要了解移动设备是如何判断需要进行网络切换的。
通常情况下，移动设备会根据当前网络情况和信号质量来判断是否需要切换。
当移动设备发现当前网络信号质量较差或者无法满足特定的需求时，它会尝试切换到其他较好的网络类型。
一种常见的切换情况是从4G网络切换到3G网络。
当4G网络信号质量较差或者设备正在处于高速移动状态下，切换到3G网络可以保证较稳定的连接。
但是，这种切换可能会有一定的延迟，导致临时的中断或者数据丢失。
因此，在处理这种切换时，我们需要优化切换流程，减少切换的时延和数据丢失。
另一种常见的切换情况是从Wi-Fi网络切换到蜂窝移动网络。
当设备从一个Wi-Fi接入点移动到另一个Wi-Fi接入点附近时，可能会出现断开和重新连接的情况。
为了保持用户的无缝连接，移动设备会尝试在切换过程中自动切换到蜂窝移动网络。
这种切换需要考虑到用户正在进行的网络活动和应用程序状态，确保切换的时延和数据丢失最小化。
除了以上的切换情况，还有一些特殊的切换场景需要特别关注。
例如，从蜂窝移动网络切换到VoIP（Voice over Internet Protocol）网络进行语音通话，需要保证切换的时延和带宽满足实时语音通信的要求。
在这种情况下，网络切换的优化需要考虑到实时性和带宽的保证。
在处理不同网络类型的切换时，还需要考虑到移动设备电量和资源的消耗。
切换网络可能会增加设备的功耗，并消耗宝贵的计算和存储资源。
因此，在网络切换的过程中，我们需要权衡切换时延和电量/资源消耗之间的关系，以提供最佳的用户体验。
最后，移动设备的操作系统和通信网络提供商在处理网络切换方面也发挥着重要的作用。
蜂窝移动通信网络中如何处理不同网络类型的切换(一)
蜂窝移动通信网络中如何处理不同网络类型的切换移动通信技术的发展让人们的生活变得更加便捷和高效。
蜂窝移动通信网络作为其中的一种重要网络类型，不断演进和升级，以满足人们对高速无线通信的需求。
然而，在使用蜂窝移动通信网络时，我们经常会遇到从一个网络类型切换到另一个网络类型的情况。
那么，在蜂窝移动通信网络中，如何处理不同网络类型的切换呢？首先，不同网络类型的切换，主要包括2G到3G、3G到4G、4G到5G等。
这些切换是基于不同的技术标准和频段展开的。
在现实生活中，我们经常会遇到这些切换情况，例如在使用手机上网时，由于某些原因，网络信号较弱，此时手机会自动切换到更稳定的网络类型。
这种切换过程需要经过网络控制中心的协调和处理。
其次，在蜂窝移动通信网络中，不同网络类型的切换主要涉及到信号强度的测试、优选和手柄的切换等。
当用户的手机发现信号强度不稳定时，会通过一定的机制和算法，判断是否需要切换到另一个网络类型。
在切换过程中，网络控制中心会给出切换的建议和指示，手机会根据这些指示进行相应的切换操作。
这种切换操作既可以是自动进行的，也可以是用户手动选择的。
另外，不同网络类型的切换在蜂窝移动通信网络中需要考虑的一个重要因素是用户体验。
无论是从2G到3G，还是从4G到5G，网络切换应该是无缝的，即用户在进行网络切换的过程中，尽量不受到网络中断或者卡顿等问题的影响。
为了保证用户体验，蜂窝移动通信网络中的网络控制中心会对切换过程进行优化，以最大程度地减少切换所带来的影响，使切换的过程对用户来说是几乎无感知的。
此外，蜂窝移动通信网络中如何处理不同网络类型的切换还需要考虑到网络资源的分配和调度。
不同网络类型的切换可能需要占用不同的网络资源，如频段资源、带宽等。
在切换过程中，网络控制中心会根据实际情况，合理分配和调度网络资源，以确保每个用户可以获得稳定和高质量的网络连接。
最后，为了进一步提升蜂窝移动通信网络在处理不同网络类型切换方面的能力，相关技术和标准也在不断发展和完善。
多载波蜂窝移动通信系统中的多业务切换算法
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移动通信系统中的切换技术研究讲解
1.切换技术的发展
移动通信系统的发展演进经历了三代，从第一代 模拟移动通信系统（First Generation,1G),到第二代数 字移动通信系统（Second Generation,2G),再到第三 代多媒体移动通信系统（Third Generation,3G),目前正 在向后三代或第四代宽带移动通信系统（B3G/4G）发 展。
随着Mobile IP和IPv6技术的发展，无线局域网通信系 统也引入了切换技术，并引入了快速切换和平滑切换两种不 同的切换机制。所谓快速切换即意味着低延时，是对移动 IPv6协议的扩展，平滑切换则是减小了数据包的丢失率。
而在B3G/4G系统中，切换技术更加复杂，是综合网络 特性和用户要求等因素后在不同子网之间的切换，属于垂直 切换技术，该技术不但保留了传统切换的基本功能，而且能 保证用户在任何时间，任何地点能够获得最佳服务。此处的 “最佳”体现在切换过程中用户的毫无觉察。切换后用户进
3.切换控制方式
移动通信系统共有三种切换控制方式:
1).移动台控制切换(MCHO) 移动台控制切换是通过移动台持续监视通信端口的信号
强度和质量，当满足切换条件时，移动台选择一个最好的切 换侯选项并发起切换请求。欧洲数字无绳电信系统(DECT)和 个人接入通信系统(PALS)采用的就是这种控制方式。
换结束时才断开与原基站的链路，保持与新基站的通信链路 。
它是一个“先连接再断开”的过程。软切换中还包含更软切 换
，更软切换是指在同一小区内的扇区之间的信道切换。因为 这种切换只需要通过小区基站NedeB便可完成，不需要通过 移动交换中心MSC的处理，故称为更软切换是在小区内的扇 区与另一个小区或者是某个小区内的扇区之间进行的信道切 换。
移动通信系统中的切换和切换算法
移动通信系统中的切换和切换算法随着移动通信技术的飞速发展，切换已经成为移动通信系统的关键性技术，是实现移动通信服务的基础。
切换技术的发展将直接影响移动通信系统的性能，如服务质量、传输效率等。
为了更好地满足移动通信数据传输需求，切换技术也在快速发展。
切换是指把来自用户的呼叫，或移动终端发出的数据，从一个信息传输通道转移到另一个信息传输通道过程。
切换过程有一系列活动，其中包括识别呼叫，调用设置，信令交换，路由选择和状态保持等。
这些活动的综合实现形式可以根据系统部署的不同分成节点切换和分布式切换两种形式。
节点切换是指在每个活动的实现上，涉及一个或多个切换节点，依次完成。
节点切换具有架构简单，控制对象容易，网络设备资源使用率高，功能集中优点。
然而，因为网络拓扑结构紧凑，因此，节点切换结构会产生网络负载不均衡、数据传输时延增加等问题。
分布式切换是指把所有切换活动，特别是识别呼叫，路由选择，信令交换等活动分布到网络终端设备上，由终端设备完成的一种切换方式。
分布式切换可以有效地实现负载均衡，缩短数据传输时延，提高系统吞吐量，抑制网络拥塞等优势。
然而，分布式切换架构复杂，数据传输消耗较大，设备占用资源相对较多，控制复杂度大，维护成本高等问题尚未完全解决。
切换的实现可以通过切换算法来实现。
切换算法包括识别呼叫算法、调用设置算法、路由选择算法等，它们是切换通道的关键组成部分，其工作结果将直接影响切换的质量和性能。
识别呼叫算法是确定用户呼叫到达的算法，它利用网络中可能存在的站点或终端，通过调用设置算法，识别切换单元，将呼叫传递给切换单元。
调用设置算法是实现用户请求服务的算法，它通过路由选择算法，根据系统容量、呼叫类型和负载状态，选择最优网络通道，并建立呼叫连接。
路由选择算法是确定呼叫的路由的算法，它根据呼叫的来源和目的地，综合考虑系统仿真参数和吞吐量，选择最优路由。
此外，还有一些切换算法，如负载均衡算法、可靠性算法和状态保持算法，它们是切换算法的关键组成部分，直接影响切换的质量和性能。
移动通信系统中的切换和切换算法
移动通信系统中的切换和切换算法
随着移动通信技术的发展，切换技术与切换算法在移动通信系统中日渐受重视。
移动通信切换技术是一种相当重要的技术，它在移动通信系统中起着关键作用，它可以确保多用户通信，能够有效控制多用户的通信数量，并且可以实现不同终端设备之间的连接，移动通信切换的技术能够有效完成不同终端设备之间的通信，达到保障移动用户的连接和高效率的数据传输。
移动通信切换技术主要由信号传输、数据分组和分组交换三部分组成，信号传输用于数据的传输，数据分组是指将数据分割成多个小包，分组交换则是分组交换数据，通过不同分组交换设备实现数据的传输，其中分组交换技术是构成移动通信切换技术的最重要的技术之一。
移动通信切换算法是在移动通信系统中实现分组交换的算法，它可以将很多用户的信号分组，并实现高效的终端设备之间的交换，它能够在网络中选择最合适的路径，实现最优的切换效果。
常见的切换算法有路由选择算法、拥塞控制算法以及资源分配算法等。
路由选择算法主要用于计算某一给定源/目的地对之间的最短路径并将数据传输到最短路径上；拥塞控制算法能够有效的避免令牌网络中的拥塞，通过把给定的网络带宽均匀的分配给各台用户机实现资源的有效利用；资源分配算法主要用于调整资源，使得网络中多台用户机在某一个给定的时间点可以同时使用网络资源。
切换技术与切换算法在移动通信系统中的重要作用不可忽视。
它
们能够有效的确保移动用户的连接，并实现有效的数据传输，从而保障移动用户的正常使用。
正确的切换算法和技术能够有效的提高移动通信系统的性能，成为移动通信系统发展的重要组成部分。
为了更好的改善移动通信系统的效率，使得网络能够达到高效传输，切换技术与切换算法也需要不断完善。
蜂窝移动通信网络中如何处理不同网络类型的切换
蜂窝移动通信在现代社会中扮演着至关重要的角色，人们的日常通信与互联网需求极大地依赖于这个网络。
然而，在现实生活中，我们常常会遇到网络类型切换的问题，这不仅影响到用户的通信体验，还对网络运营商的服务质量提出了更高的要求。
因此，在蜂窝移动通信网络中，如何处理不同网络类型的切换成为了一个值得探讨的问题。
首先，不同网络类型的切换主要涉及到蜂窝移动通信中的移动性管理。
移动性管理是蜂窝移动通信网络中的一个核心问题，它涉及到移动终端在网络中的位置追踪、寻呼以及在不同网络之间的切换等功能。
由于蜂窝移动通信网络通常由多个覆盖范围不同的基站组成，因此，当用户在通信过程中跨越不同网络覆盖范围时，系统需要能够实时跟踪用户的位置并保证用户通信的连续性。
其次，网络类型的切换包括从2G到3G、从3G到4G以及从4G到5G等不同网络技术之间的切换。
随着移动通信技术的发展，不同网络技术的共存和演进已成为现实。
为了实现不同网络技术之间的无缝切换，蜂窝移动通信网络需要具备一定的智能性和扩展性。
在处理不同网络类型的切换时，网络运营商可以采取一系列的措施来提升网络切换的效果。
首先，网络运营商可以通过优化网络覆盖和容量来减少切换过程中的信号弱化和丢失的情况。
例如，针对常见的切换场景，网络运营商可以在覆盖范围边缘设置更多的基站，以提高信号的质量和覆盖面积。
另外，为了减少切换过程中的延时，网络运营商还可以采用一些技术手段来优化切换流程。
比如，引入智能切换算法可以根据用户的需求和网络负载情况来调整切换策略，以尽量减少切换所需的时间。
同时，网络运营商还可以通过优化网络资源分配和调度来提高切换的效果，确保用户能够在切换过程中获得更好的通信体验。
此外，网络运营商还可以通过提升网络连通性的稳定性来减少切换的影响。
网络连通性的稳定性是指网络在不同网络类型的切换过程中能够保持良好的连接状态。
通过采用可靠的通信协议、完善的网络管理和监控机制，网络运营商可以有效提升网络连通性的稳定性，减少切换所带来的中断和延迟。
移动通信系统中的切换和切换算法
移动通信系统中的切换和切换算法移动通信系统中的切换和切换算法是一个基础性的问题，也是目前移动通信技术发展的重要组成部分。
切换算法是一种动态将设备或用户移动到另一类网络服务提供商或网络的技术，可以确保移动用户充分利用现有资源，同时由于资源的限制，系统还需要特定的切换算法来满足用户的需求。
本文首先从移动通信技术的基础理论讨论切换和切换算法；其次，我们介绍切换和切换算法在移动通信系统中的常用方法；最后，我们讨论当前移动通信技术发展中面临的挑战以及切换算法实施时应遵循的一般原则和注意事项。
移动通信技术的发展与传输网络切换紧密相关。
传输网络切换是一种网络技术，用于在数据传输过程中动态切换网络资源的位置，从而实现对网络资源的正确利用。
移动通信技术的目的是提供可靠和低延迟的用户服务，以及尽可能少地使用网络资源，以满足用户的需求。
因此，切换和切换算法在移动通信系统中是必不可少的，用于确保系统的有效运行。
在移动通信系统中，切换和切换算法通常由两个层面组成：设备层面的切换和网络路由层面的切换。
首先，设备层面的切换是指将移动用户从一个通信系统或网络服务提供商转移到另一个通信系统或网络服务提供商，从而更有效地利用网络资源，并确保网络服务的可用性和可行性。
其次，网络路由层面的切换是指在网络传输过程中将信号从一个网络结点路由到另一个网络结点，以满足系统的可靠性和实时性要求。
传统的切换算法主要包括手动切换和自动切换。
虽然手动切换简单易行，能够灵活应对不同用户的需求，但存在着复杂的操作流程，且运行性能较差。
而自动切换算法则将运维操作的繁琐流程交给计算机，能够更加有效、高效地将信号路由到正确的位置。
随着移动通信技术的不断发展，设备不断更新，切换算法可以实时调节，根据网络异常时的变化，从而达到应急处理的目的，但实施切换算法时需要满足一些条件，例如为切换算法提供足够的计算能力和维护管理的习惯。
现代移动通信技术的发展使传输网络切换变得更加复杂和多变。
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2007年3月Journal on Communications March 2007 第28卷第3期通信学报V ol.28No.3多载波蜂窝移动通信系统中的多业务切换算法李剑1,2，胡波1(1.复旦大学电子工程系，上海 200433; 2.上海无线通信研究中心，上海 200050)摘要：提出一种用于多载波蜂窝移动通信系统的子信道合并切换算法。
采用多维Markov链对子信道合并切换算法进行系统建模分析，得到了呼叫阻塞率、切换阻塞率等关键系统性能参数的解析结果。
与切换保护信道算法相比，子信道合并切换算法在对其他类型呼叫性能影响很小的前提下，改善了对带宽要求较高的业务的切换性能。
该算法还可以与其他资源预留切换算法相结合，改善其性能。
关键词：蜂窝式移动通信系统；多业务切换；多维Markov链；多载波通信中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1000-436X(2007)03-0085-08Multi-service handoff algorithm used in multi-carrierwireless cellular communication systemLI Jian1,2, HU Bo1(1. Electronic Engineering Department, Fudan University, Shanghai 200433, China;2. Shanghai Research Center for Wireless Communication, Shanghai 200050, China)Abstract: A novel handoff algorithm named sub-channel combination (SCHC) handoff algorithm used in multi-carrier cellular mobile communication system was proposed. Multi-dimensional Markov chain was used to analyze the perform-ances of SCHC handoff algorithm. Analytical results of the key parameters such as handoff blocking probability were ana-lytically obtained. The analysis shows that the proposed scheme of sub-channel combination improves the handoff perform-ance as compared with the guard channel algorithm. The handoff blocking probability for the bandwidth consuming service is decreased while the other communication quality remains unchanged during the handoff. The sub-channel combination scheme can also work with the other resource reservation handoff schemes to improve their performances.Key words: cellular mobile communication system; multi-service handoff; multi-dimensional Markov chain; multi-carrier communication1引言业务种类多样化以及针对多业务的区分服务是未来移动通信网络需要面对的两个主要问题，同时，数据业务将会占有越来越大的比重[1]。
解决这些问题，首先需要从提高系统的频谱资源利用率入手，多载波调制技术，如多载波DS-CDMA （MC/DS-CDMA）和OFDMA技术等[2~5]，由于能有效降低多径和频率选择性衰落对系统性能的影响而得到广泛重视。
其次，未来移动通信系统需要更多的频带资源，通信频段向高频段发展是一个趋势，而“绿色”的无线通信又需要进一步降低发射功率，这就使得未来移动通信系统的小区覆盖范围变得更小，导致用户在移动过程中产生的切换次数增加。
确保不同类型的业务在通信过程中得到不同的切换保障将对系统性能产生重要的影响。
Phone Lin等在文献[6]中对数据语音混和业务网络切换性能进行了分析，但并未考虑数据呼叫的收稿日期：2006-04-24；修回日期：2006-12-29·86·通信学报第28卷切换。
Qian Huang等在文献[7]中，提出了一种具有借用和强占的切换资源预留分配算法，为实时业务切换呼叫提供较高的资源使用优先级。
在文献[8]中Wei Li等提出一种具有切换排队的无线资源分配算法。
这些切换算法，为切换呼叫提供较高的资源使用优先级，同时实时业务呼叫在切换过程中，可以强占使用资源，从而保障了高优先级业务的呼叫连续性。
其中，有一部分算法需要有足够的资源才能实施切换，虽然有切换排队机制，但会带来系统控制处理的额外开销，对于实时业务而言，切换排队还会带来额外的时延；有一部分则是通过降低通信质量，减少对通信资源的需求量来适应切换目标小区中的剩余资源；还有一部分在高优先级切换呼叫的QoS得到保障的同时会对低优先级业务的QoS产生影响，如强占类型的资源分配算法。
通过仿真实验发现，在多业务通信系统中，对带宽要求较多的业务发生切换阻塞，主要是由于切换目标小区的空闲资源不足以维持切换呼叫的正常通信而引起的，并非是由于没有任何空闲资源。
多载波通信技术将传统的物理信道分割成许多个相互正交的子信道进行数据的传输，可以通过由当前服务小区和切换目标小区共同提供子信道的方式，减少切换阻塞的发生，实现一种平滑的切换过渡。
本文提出一种应用于多载波移动通信系统的子信道合并切换算法，给出了该算法的具体实施方式。
采用多维Markov链对多业务蜂窝网络通信系统中子信道合并切换算法性能进行了系统建模分析，得到了切换阻塞率等系统性能关键参数的解析结果。
分析表明，采用子信道合并切换算法可以提高系统资源的使用效率，维持切换过程中的通信质量，降低切换阻塞概率，改善对带宽需求较高的业务的切换性能。
通过仿真实验，验证了理论分析的正确性。
该算法还可以与其他的资源预留切换算法结合，改善其性能。
2多载波蜂窝通信系统中的子信道合并多业务切换算法将系统承载的业务划分为实时业务和非实时业务。
设一个小区分配的到的无线资源总量为R_All，即子信道总数。
在小区中新产生的呼叫，包括实时业务和非实时业务，可以占用的资源总量为R_New，为非实时业务切换呼叫预留的资源为RR_Nreal，为实时切换业务预留的资源为RR_real，其中RR_real与RR_Nreal共用资源。
有关系RR_real>RR_NrealR_New+RR_real=R_All⎧⎨⎩第i类实时业务新呼叫到达速率为irλ，第j类非实时业务新呼叫到达速率为jnrλ，第n类实时业务切换呼叫到达速率为nrhλ，第m类非实时业务切换呼叫到达速率为mnrhλ，资源使用方式如图1所示。
图1 子信道合并切换资源分配策略对于新呼叫，实时业务和非实时业务具有相同的优先级，系统中的已占用资源为R_Used，若呼叫请求的资源量R_req≤R_New-R_Used，则呼叫可以被接纳，否则呼叫被阻塞。
对切换呼叫，非实时业务切换呼叫使用的资源量为R_Nreal=RR_Nreal+R_New。
当非实时业务切换呼叫请求的资源量R_req≤RR_Nreal+ R_New-R_Used时，可以被正常接纳。
与普通切换保护信道算法不同的是，当0<RR_Nreal+R_New- R_Used<R_req时，采用普通切换保护信道算法会阻塞切换呼叫，而子信道合并切换算法则可由切换目标小区和当前服务小区联合分配子信道，构成合成物理子信道组。
终端同时与切换目标小区的基站和当前服务小区的基站进行通信。
对于实时业务切换呼叫而言，可以使用小区中所有的资源R_All，当R_req≤R_All-R_Used时，呼叫可以被正常接纳。
当0<R_All-R_Used<R_req 时，则由切换目标小区和当前服务小区联合分配子信道，构成合成物理子信道组。
终端同时与切换目标小区的基站和当前服务小区的基站进行通信。
系统根据对移动终端候选目标小区集中各个第3期李剑等：多载波蜂窝移动通信系统中的多业务切换算法·87·小区剩余的子信道资源质量监测的结果，选取能为移动终端提供稳定的通信链路质量的子信道构成合成物理子信道组，为移动终端提供通信链路，并形成一张子信道分布表。
具体而言，候选目标小区集由N个基站(BS)组成(N≥1)，BS i提供m i个可用子信道，其中的第j号子信道用CH i,j来标识（1≤i ≤N，1≤j≤m i）。
移动终端需要的物理子信道组由R_req个子信道组成，其中第k个合成子信道用SCH k来标识（1≤k≤R_req）。
系统首先从候选目标小区集中所有的子信道中选取一组对于当前切换用户信道质量最好的子信道，共R_req个，构成一个完整的物理子信道组。
若合成子信道SCH k是由BS i提供的CH i,j，则在第k列中记录下CH i,j，表中每个单元只有一个子信道能填入，而一个子信道一旦已经作为合成子信道使用了，就不能再作为其他合成子信道。
子信道分布表的第k列记录的就是构成合成子信道SCH k的子信道信息。
与硬切换相比，可以有效的避免硬切换过程中产生的乒乓效应，提高切换过程中的通信质量，降低切换掉话率。
而且，切换实施并不需要切换目标小区中的剩余资源可以构成一条完整通信链路，可以有效地避免由于目标小区中缺乏足够的资源而产生的切换阻塞。
在资源余量充足的条件下，可以根据信道的链路状况，在可用的资源中，局部最优地选择资源。
与软切换相比，使用的只是多个小区（≥2）中构成一条完整通信链路的部分资源，能提高资源的使用效率并避免由于目标小区中缺乏足够的资源而产生的切换阻塞。
3系统模型及性能分析3.1业务流量模型假设系统运行足够长的时间后，各个小区的流量特性相同。
采用固定资源分配方式，即分配给各个小区的子信道数R_All相同且数量固定。
分析主要考虑其中一个参考小区的性能即可[7,8]。