2004年3月第24卷第3期廣東通信技術Vol .24 No.3 March 2004GUANGDONG COMMUNICATION TECHNOLOGY無線通信切換技術研究The Study on Handover Technology阮國偉黃本雄王芙蓉(華中科技大學)摘要隨著通信的發(fā)展新業(yè)務的增加給移動通信系統(tǒng)帶來新的技術問題，也對切換提出了更高的要求。微小區(qū)的應用導致切換的頻繁發(fā)生。多業(yè)務的并存也使切換的策略發(fā)生了改變。面對切換的新問題本文先詳細介紹當前的切換技術然后指出解決當前問題的方法最后提出切換的研究方向。關鍵詞切換切換策略 多 業(yè)務切換微小區(qū)切換 新呼叫 切換呼叫 業(yè) 務模型也是針對單業(yè)務系統(tǒng)的。但第三代通信系統(tǒng)也將要投1引言入使用,第三代系統(tǒng)與第二代系統(tǒng)相比,有兩個明顯的現(xiàn)在,無線移動網(wǎng)絡己經(jīng)成為通信基礎網(wǎng)絡中非優(yōu)點,一是支持高速的數(shù)據(jù)業(yè)務,使通信系統(tǒng)能承載多常重要的部分,成為人們生活中的-部分,人們對通信種業(yè)務;二是使用微蜂窩技術,使 系統(tǒng)容量大大增加。的要求也越來越高,希望隨時隨地都能享受到通信所為了支持系統(tǒng)的這些優(yōu)點,切換的策略也要做相應的帶來的豐富多彩的服務。但是在目前的無線移動網(wǎng)絡改變。中,嚴重的帶寬限制己經(jīng)不能滿足人們越來越多的需2.1.1支持多業(yè)務的切換策略求,迫使設計者將服務區(qū)域分為能夠重復使用無線頻第三代移動通信系統(tǒng)支持寬帶多媒體業(yè)務,如語譜的蜂窩而且蜂窩還有越來越小的趨勢。當移動臺從音、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務。不同的業(yè)務對切換有不同的要一個蜂窩移動到另一個蜂窩時,呼叫需要從一個基站求。語音業(yè)務對時延很敏感,但它對誤碼率要求比較;切換到另-一個基站。蜂窩越小,切換的平均次數(shù)將越低,數(shù)據(jù)業(yè)務對時延不太敏感,但是它要求數(shù)據(jù)分組傳多。很顯然,這樣的切換嚴重影響了呼叫的服務質(zhì)量，輸?shù)目煽啃院芨?即要求誤碼率很低。所以要分別對待從而嚴重影響蜂窩系統(tǒng)的設計和性能。另外通信系統(tǒng)這兩種業(yè)務的切換。下面先介紹基本的切換策略再介的各種業(yè)務對切換的要求也不一樣,切換的時候要區(qū)紹對多業(yè)務系統(tǒng)應采用的切換策略:別對待,這樣就增加了切換的復雜性。因此,如何減少①無優(yōu)先級策略,基站對新呼叫請求和切換呼叫切換,并使切換平滑進行是-個蜂窩移動通信系統(tǒng)是請求不做任何區(qū)別,在這種情況下,若沒有空閑信道分否成功的重要標志。所以進行切換的研究是十分必要配給呼叫就將其清除。的。②排隊優(yōu)先權(quán)策略,如果沒有信道可用,則新到呼叫會形成呼損,但切換呼叫可以排隊等候信道釋放,2切換技術.而且排隊等候信道的釋放可以是多種多樣的。2.1切換策略③預留信道策略,為了降低切換呼叫的失敗率每.當前,各國使用的通信系統(tǒng)主流是第二代通信系個蜂窩都預留出固定數(shù)量的信道,專用于切換呼叫,如統(tǒng),由于第二代系統(tǒng)的業(yè)務比較單一,所以切換的策略果空閑信道數(shù)大于保留信道數(shù),則新呼叫到達不形成阮國偉電子 與信息工程系碩士研究生, 主要研究方向:下一代呼損,而對于切換呼叫只要有空閑信道就不會形成呼網(wǎng)絡中的切換技術。黃本雄電子與信息工程系教授 ,碩士生導師,主要研究方向:多叫接近接收④基于MH中國煤化工換請求是根據(jù)呼媒體通信技術。CNMHG不是按照先入先王芙蓉電子與信息工程系教授 ,碩士生導師,主要研究方向:移服務的原則給這些呼叫分配信道。動通信系統(tǒng)和軟件工程。⑤半速策略,將每個小區(qū)定義一些信道,當該小21廣東通信技術2004年無線通信.區(qū)信道繁忙時,可以暫時將這些信道-分為二,即半速權(quán)最高。信道,-個信道用于正在進行的呼叫,另一個用于切換假設語音信道占用一個信道,業(yè)務信道占用兩個呼叫。以使切換呼叫繼續(xù)進行減少了強制中斷率。當信道。新呼叫和切換呼叫的業(yè)務模型如圖1( a)和圖1一個半速信道釋放后,可以與其他空閑的半速率信道(b)所示,其中M為保留信道數(shù),供切換呼叫專用,B1結(jié)合成一個全速率信道,但這種方法實現(xiàn)起來需要空為語音業(yè)務切換呼叫的緩沖器,B2為數(shù)據(jù)業(yè)務切換的中接口的結(jié)構(gòu)能夠支持將全速信道分成兩個子速率信緩沖器。道的功能。從圖1(a) 和圖1(b)可以看出,新呼叫進入小區(qū)這些策略都是用于一-種業(yè)務的情況,對于多種業(yè)后,若忙信道數(shù)小于N- M(話音為N-M , 數(shù)據(jù)為N-務并存的切換情況來說,.上面所說的策略不能很好的M-1) ,則直接占用空閑信道,呼叫完成后離去,否則被滿足不同業(yè)務的需求,所以為了滿足未來移動通信系阻塞。 切換呼叫進入小區(qū)后若忙信道數(shù)小于N話音為統(tǒng)的要求,要綜合單業(yè)務切換策略的優(yōu)點,形成對多業(yè)N ,數(shù)據(jù)為N- 1) ,則直接占用空閑信道,呼叫完成后離務切換的切換策略。下面給出兩種多業(yè)務切換的策略:去,否則視緩沖器剩余量是否滿足接入要求,若是,則(1 )對不同呼叫給予不同的優(yōu)先權(quán)切換呼叫進入緩沖器, 并啟動定時器, 等待服務,否則不同業(yè)務的新呼叫具有相同的優(yōu)先權(quán),優(yōu)先級別拒絕。最低;切換呼叫比新呼叫具有更高的優(yōu)先權(quán),數(shù)據(jù)業(yè)務當呼叫到達時,首先判斷其業(yè)務類型,即判斷是語由于是非實時業(yè)務,其切換呼叫給予次優(yōu)先權(quán);語音業(yè)音還是數(shù)據(jù)業(yè)務,然后判斷是新呼叫還是切換呼叫,并務由于有實時要求,對時延要求高,其切換呼叫的優(yōu)先給出相應的優(yōu)先級別。各類業(yè)務的新呼叫具有相同的優(yōu)先級別,且級別最低按先來先服務( FIFO )的規(guī)則接受服務。切換呼叫比新呼叫具有更高的優(yōu)先信道1新呼叫完成離去權(quán),而不同業(yè)務的切換呼叫具有不同的優(yōu)先權(quán)。數(shù)000 -信道2據(jù)業(yè)務的切換呼叫具有次優(yōu)先權(quán);語音的切換呼叫具有最高優(yōu)先權(quán),同樣按FIFO規(guī)則接受服務。新呼叫到達對于語音新呼叫, 由于一個呼叫占用1個信道,判斷小區(qū)忙信道數(shù)是否小于N-M ,若是,則接.信道N-M .+新呼叫完成離去受呼叫, 否則拒絕;對于數(shù)據(jù)新呼叫,由于一個呼叫占用二個信道。判斷小區(qū)忙信道數(shù)是否小于(a)新呼叫的業(yè)務模型?新呼叫完成離 去十新呼叫完成離去語音、視頻業(yè)務切換呼叫緩沖器:B1信道N-M一, .新呼叫完成離去B:數(shù)據(jù)業(yè)務切換呼叫緩沖器中國煤化工YHCNMHG(B)切換呼叫的業(yè)務模型圖1新呼叫和切換呼叫業(yè)務模型2第3期阮國偉等:切換技術研究無線通信N-M- 1。若是則接受呼叫,否則拒絕。對于語音切換據(jù)I類資源的情況來分配1類資源。對于借用隊列,隊呼叫,由于一個呼叫占用1個信道,判斷小區(qū)忙信道數(shù)列中的呼叫都是j類業(yè)務呼叫,其優(yōu)先級由R(j)和P"是否小于N ,若是,則接受呼叫;否則視緩沖器B1占有兩部分構(gòu)成借用隊列采用FIFO的優(yōu)先級規(guī)則。量是否小于M1若是則進入緩沖器,否則拒絕。對于數(shù)把切換過程分成兩種情況:①對于i類業(yè)務切換據(jù)切換呼叫,由于一個呼叫占用2個信道,判斷小區(qū)忙切換所需資源為兩類資源,切換成功指的是兩類資源信道是否小于N-1 ,若是,則接受呼叫;否則視緩沖器都切換成功,而且切換時兩類資源一次性分配完成 ;②B2占有量是否小于M2-1 ,若是,則進入緩沖器,否則對于j類業(yè)務,切換所需資源僅為n類資源,切換成功拒絕。指的是n類資源切換成功,j類業(yè)務切換后進入借用隊(2 )資源借用方案列然后才考慮i類資源的分配問題。多業(yè)務切換問題與單業(yè)務切換問題的最大不同是2.1.2支持微蜂窩的切換策略系統(tǒng)中有不同業(yè)務,不同業(yè)務有不同的優(yōu)先級,不同業(yè)為了滿足移動通信日益增長的需求,第三代系統(tǒng)務使用不同數(shù)量的各類資源,而且各種業(yè)務對時延敏大大提高了系統(tǒng)的容量。它通過降低蜂窩的大小大大感性不一,因此可以考慮,當需要時,將前者呼叫的業(yè)地提高了系統(tǒng)的容量,但這也帶來了- -些問題,用戶移務信道暫時借給后者切換呼叫,前者呼叫用信令信道動時經(jīng)過的蜂窩越來越多, 導致切換速率和信令負載保持與基站的聯(lián)系,在業(yè)務信道夠用時,再進行業(yè)務通的增加,當有高速移動的用戶時,很容易掉線。為了解信。決這個問題,我們將分層蜂窩結(jié)構(gòu)引入無線網(wǎng)絡,并同假設系統(tǒng)有兩類業(yè)務:對時延敏感的i類業(yè)務和對時使用軟切換技術。宏蜂窩主要滿足以高速移動的移時延不敏感的j類業(yè)務。系統(tǒng)有兩類資源:n類不可借動終端或由于缺乏信道而不能由微蜂窩服務的移動終資源1類可借資源。對i類業(yè)務如典型的話音業(yè)務掉端,因此可以降低切換的速率并同時增加系統(tǒng)的容話后再建立通信,己講過的話不需要再講, 而對j類業(yè)量。移動終端通話時,它同時保持與宏蜂窩、信號最強務,如典型的文件傳輸業(yè)務,掉話再建立通信后,又要.的相鄰微蜂窩的連接。并不斷地測量宏蜂窩和相鄰的從頭再傳,所以要讓j類業(yè)務先切換,以獲得n類資源,微蜂窩的信號強度,報告基站系統(tǒng)控制器,基站系統(tǒng)控減少掉話。為了減少i類業(yè)務因切換而掉話,我們提出制器調(diào)整移動臺與它自己相鄰的微蜂窩的連接。當移資源借用方案對于j類業(yè)務它們的I類資源可以借給動終端低速移動發(fā)生切換時,基站根據(jù)移動終端測量i類業(yè)務,用n類資源保持與基站的必要聯(lián)系等到1類的信號強度,優(yōu)先把移動終端切換到信號最強的微蜂資源充足時再繼續(xù)業(yè)務。窩,由于移動終端一直都保持與信號最強的微蜂窩的系統(tǒng)內(nèi)有兩個隊列:切換隊列和借用隊列。當切換連接,所以切換速度很快,切換完成后才調(diào)整移動終端請求到達時,如果資源不夠用,就進入切換隊列中排隊與 微蜂窩的連接。當然移動終端快速移動發(fā)生切換時等候各種業(yè)務共用一個切換隊列。隊列中切換請求的基站根據(jù)移動終端的速度,優(yōu)先把移動終端切換到宏優(yōu)先級組成分兩種情況。①對于i類業(yè)務這個優(yōu)先級蜂窩,這樣移動終端連續(xù)經(jīng)過微蜂窩的時候都不會發(fā)由R(i和P’兩部分組成R(i表示i種業(yè)務的業(yè)務優(yōu)先生切換,減少了切換的發(fā)生;當移動終端速度降低到一級,是固定的,P' 是一個偏移量,是可變的,可以使用在定程度時,基站又把移動終端切換到信號最強的微蜂單業(yè)務中廣泛使用的MBPS,用信號強度來確定P'權(quán)值窩,保證用戶得到最好的通信質(zhì)量與提高系統(tǒng)的容量大小,但是R(i)+P'mx