蜂窝通信中的小区切换

蜂窝通信中的小区切换
在无线通信系统中，当移动台从一个小区（指基站或者基站的覆盖范围）移动到另一个小区时，为了保持移动用户的不中断通信需要进行的信道切换。

如何成功并快捷地完成小区切换，是无线通信系统中蜂窝小区系统设计的重要方面之一。

在GSM这样的蜂窝小区系统中，充分采用了频率复用的概念，使一个区域是由多个小区来共同完成覆盖的。

这样就出现了一个小区自动切换的概念，一个简单的例子，当一个移动用户正在通话的时候，从某小区的覆盖范围移动到另一个小区的覆盖范围时，为使通话不被中断需要自动切换信道。

这个过程应在用户察觉不到的情况下进行，也不需要用户介入。

判定移动台是否需要小区切换有三种准则：1.依靠接收信号载波电平判定。

当信号载波电平低于门限电平，则进行切换。

2.依接收信号载干比判定。

当载干比低于给定值时，则进行切换。

3.依移动台到基站的距离判定。

当距离大于给定值时，则进行切换。

实际上，在通话过程中测量接收信号比有一定的困难；而用距离判定时，则距精度有时很难保证。

所以，一般常用的时第一种。

小区切换从技术上可分硬切换和软切换：
硬切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。

例如GSM系统。

软切换：指既维持旧的连接，又同时建立新的连接。

例如CDMA系统。

小区切换从小区的性质上可分：1，同一交换中心基站之间的越区切换。

2，同一BSC之间的切换。

3不同BSC之间的切换.4不同交换中心之间基站的越区切换.5微小区与宏小区之间的切换.6同基站内不同扇区的切换.7不同运营商之间的切换.
过程控制主要有三种：
①移动台控制的越区切换：移动台连续监测当前基站和几个越区时的候选基站的信号强度和质量，当满足某种越区切换准则后，移动台选择具有可用业务信道的最佳候选基站，并发送越区切换请求。

②网络控制的越区切换：基站监测来自移动台的信号强度和质量，当信号低于某个门限后，网络开始安排向另一个基站的越区切换。

缺点：若MS失去联系将造成信号中断。

第一代模拟系统采用此方法切换时间长，可达10S。

③移动台辅助的越区切换：网络要求移动台测量其周围基站的信号并把结果报告给旧基站，网络根据测试结果决定何时进行越区切换以及切换到哪一个基站。

第二代系统GSM，CDMA都采用此方法。

特点：时间快，切换过程1s~2s ，信号中断<1s。

微小区高速移动切换的问题：在微小区，高速移动用户仅有很少时间就需切换，对系统压力太大，一种宏小区与微小区相结合的伞状小区结构，切换时采用宏小区信道可解决上述问题。

准则1：相对信号准则
在任何时间都选择具有最强接收信号的基站。

这种准则的缺点是：在原基站的信号强度仍满足要求的情况下，会引发太多不必要的小区切换。

准则2：具有门限规定的相对信号强度准则
仅允许移动用户在当前基站的信号足够弱（低于某一门限），且新基站的信号强于本基站的信号情况下，才可以进行越区切换。

准则3：具有滞后余量的相对信号强度准则
仅允许移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强度强很多（即大于滞后余量）的情况下进行越区切换。

该技术可以防止由于信号波动引起的移动台在两个基站之间来回重复切换，即“乒乓效应”。

准则4：具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则
仅允许移动用户在当前基站的信号电平低于规定门限并且新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后余量时进行越区切换。

MS在通话期间不断运动，与周围基站的相对位置也不停发生变化。

为了保证通话期间的信道质量，MS不断地测量周围小区的无线信道质量，通过服务小区基站将测量报告传送给BSC。

BSC根据测量报告所包含的服务小区和邻近小区的电平强度和质量级别等信息，进行无线链路控制，当MS从一个小区进入另一个小区，将由新小区接替原有小区为MS提供服务，这样一来保证服务的连续性，通过切换使各小区连接成一个无缝网络。

切换问题定位步骤
1. 确定故障出现在个别小区还是所有小区；问题小区的特点。

例如，都是某一小区的邻区，或是共BSC，共MSC。

如果是两小区间出现切换故障，则重点查看两个小区间的数据是否配置正确，硬件是否有故障；如果故障出现在某一个小区的所有邻近小区，则重点查看该小区的数据配置是否正确，以及该小区的硬件是否有故障；如果故障出现在同一BSC下的所有小区，则重点查看BSC和MSC间的数据配置；如果故障出现在同一MSC下的所有小区，则问题可能出现在对端局与本局的配合上：如信令不兼容，定时器设置不合理等。

2. 确认切换问题出现之前，是否进行了数据修改。

如果出现问题的是个别小区，应关注涉及该小区的数据配置是否有修改；如果故障出现在同一BSC下的所有小区，则应该关注本BSC以及对端MSC的数据配置是否修改。

同样，如果出现问题的小区是共MSC的，则还应关注对端MSC是否进行了修改。

3. 查看是否为硬件故障引起切换问题。

4. 登记相关的话统，例如切换性能测量，TCH性能测量。

观察问题小区的TCH占用是否正常，如掉话率是否升高；观察出入切换成功率是否正常；观察切换失败的原因分布情况；观察无线切换成功率是否正常。

5. 对问题小区进行路测，分析路测信令。

观察问题小区的上下行电平是否平衡，上下行不平衡可能造成切换问题（基站的硬件故障容易造成上下行不平衡）；观察问题小区的测量报告是否包含正确的邻近小区列表；观察能否正确地从问题小区切换到邻近小区，以及是否能从邻近小区切换到问题小区；分析切换的信令流程是否正常。

分析方法
1 不发起切换问题
某一小区内的手机，在信号很弱或质量很差的情况下，不能发起切换，切出到其它小区。

这种问题通常从两方面来考虑：
1) 是否满足切出条件；
2) 是否有符合切出条件的候选小区。

具体原因可能存在于以下几方面：
i) 切换门限设置过低
对于边缘切换，其切换触发条件是接收电平小于切换门限。

若边缘切换门限设置太低，会出现邻小区比服务小区电平高很多也不发生切换。

影响通话质量，严重时引起掉话。

切换门限的设置要根据小区的覆盖范围来决定，通过改变切换门限的值可以间接改变小区服务区域的大小。

ii) 未设置邻区关系
虽然服务小区的相邻小区电平很高，但因为没有设置邻区关系，引起手机不上报该相邻小区，无法切换到该小区。

采用重选或通话测试，观察手机上报的服务小区的邻区列表。

如果手机已移动到某小区的主瓣方向，但在邻区列表中没有该小区，此时应该检查是否设置了正确的邻区关系。

也可在测试时让另一个手机扫描BCCH频点，观察信号较强的BCCH频点是否出现在服务区或邻区列表中。

iii) 切换磁滞设置不合理
切换候选小区的信号电平与服务小区信号电平的差值大于迟滞，才可以作为目标小区。

迟滞设置过大，可能引起难切换现象。

iv) 最佳小区统计时间N、P设置不合理
在正常切换中，手机进行切换候选小区的排序时，采用N-P准则，若某候选小区在N秒中有P秒是最好小区，就作为切换的目标小区。

当有两个较好的候选小区交替成为最好小区时，切换判决算法很难找到满足N-P准则的一个最好小区，从而造成难切换。

可以调整N、P值的设置，减小统计时间，使切换判决对电平的变化更敏感。

当服务小区的地形地物非常复杂，运动中的手机接收信号电平往往有较大波动，这时候选小区较难满足N-P准则，从而造成难切换。

2 硬件故障引起的切换问题
如果问题小区及其相邻小区的数据配置在近期没有修改，突然出现切换问题，则首先应考虑是否是BTS硬件故障造成。

i) 若该小区的共基站小区也有类似问题，则考虑是否由于各小区的共有硬件故障造成。

ii) 若该基站下只有一个小区出现切换问题，则考虑是否由于该小区自有的硬件故障造成，如部分载频损坏，引起呼叫切换到该载频失败。

对于这种问题，可以采用闭塞部分载频的方式来验证。

若闭塞某个载频后，切换成功率恢复正常，则可以查看是否该载频故障，或与该载频相关的CDU或相应的天馈故障。

如果某载频的信号上下行严重的不平衡，经常会造成切换问题，如频繁切换，切换成功率下降等。

iii) 采用Abis接口跟踪的方式，观察该小区的信令是否正常，包括测量报告中的上下行接收质量是否良好。

若测量报告中的接收质量差，则该小区的硬件有故障，或存在严重干扰，信令不能正常交互，产生切换问题。