TD-SCDMA网络中硬切换和接力切换的差异

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<div id="art_content">作 者：北京日讯在线科技有限公司 裘军     在TD-SCDMA网络中，硬切换和接力切换是网络允许的两种切换方式，其中接力切换是基于TDD系统和上行同步技术提出的新的切换方式，其主要目的是为了提高切换成功率和缩短切换时间，下面我们就结合实际测试数据对这两种切换做一个详细的对比分析。
    首先，我们介绍一下两种切换的概念。
    硬切换的提出是基于CDMA和GSM的两种不同切换所提出来的。我们知道，GSM系统中的切换是“先断后连”的切换方式，这种切换方式的好处是信道利用率相对较高，一个终端在切换中只占用一个信道，而不会同时占用多个小区的信道，但是弊端也比较明显，就是很容易造成切换掉话，在某些设备商的网络中，切换掉话甚至占到了话务统计中掉话的50％以上。
    而CDMA网络中应用的软切换，则是一个终端可以同时接收多个小区的信号，从而减少了切换掉话，但是这种方式对无线资源的浪费较大，并且会增加系统负荷。而且当终端在不同频点间进行切换时，仍然只能采用硬切换的方式，无法避免硬切换的缺陷。
    接力切换则避免了以上硬切换和软切换带来的缺陷。首先，由于采取了上行预同步的技术，由UE侧对目标小区进行预同步，但是并不会占用目标小区的码道，只有当收到原服务小区下发的“DCCHPhysicalChannelReconfiguration”信令时，才会先把上行链路接入到目标小区中，随后把下行链路也接入到目标小区中，而在这一过程中，实际上经过了UE测量，RNC判决，目标NodeB波束赋形，UE与目标NodeB上行同步完成，UE切换至目标NodeB，原NodeB释放信道几个步骤。其中涉及到的关键技术包括智能天线，上行同步，以及采用TDD的方式从而保证上下行链路的可互为估计性，基于这几种技术之上的接力切换可以说是为TD-SCDMA系统量身打造的切换方式。而接力切换也为TD系统带来了信道利用率高，切换成功率高，切换掉话率低，切换算法简单，较轻的信令负荷等优点。
    但是在TD-SCDMA网络中，也是支持硬切换的，那么，硬切换和接力切换在TD网络中究竟有何差异，其Uu接口的实现又有何不同，与GSM的硬切换又有什么区别？下面我们将通过实例来进行对比分析。由于目前TD网络正处于实验网期间，很多数据不便透露，因此我们对部分数据展示做了处理，数据的展示是采用北京日讯在线科技有限公司的NP3G系列路测产品。
    TD网络为3G网络，除了CS业务，PS业务也是网络服务的重点业务，因此，我们将对比TD网络同频异频组网下CS业务的硬切换和接力切换；然后对TD网络中同频异频组网下PS业务下的硬切换和接力切换进行对比。

    图一为TD网络中CS业务下的硬切换，同样我们通过筛选只显示了切换的关键信令。从图一可以看出，从“DCCHPhysicalChannelReconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”大约需要900ms的时间，但是由于采用了事件触发测量报告的方式，即当出现满足切换算法的小区后，由UE上报给NodeB，由RNC判决切换，这样每次切换的第一条信令实际上是“DCCH Measurement Report”，而切换完成的信令为“DCCH Measurement Control”，这样在发起一次硬切换中，实际的信令流程为图一左边红色方框内的信令，时间约为2.2s左右。图一右上方方框内的信令为“DCCH Physical Channel Reconfiguration”的详细解码部分，红色方框内为硬切换特有的synchronisationParameterspresent下的FPACH-Info，prxUpPCHdes，sync-UL-Procedure解码，也是从Uu接口区分硬切换还是接力切换的标志。

    图二为同频下CS业务的硬切换，可以看出，时间要比异频长一些，同样采取事件触发的测量报告模式，从“DCCHPhysicalChannelReconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”大约需要1.3s的时间，而从“DCCH Measurement Report”，至“DCCH Measurement Control”的时间则大约为3s，说明同频下切换所需的时间较异频下更长一些。我们知道，切换的时间越长，切换失败和掉话的可能性越高，因此从这个角度也可以看出异频组网相对同频组网的优势。

    图三是异频下的CS业务的接力切换，可以看出，接力切换中在“DCCHPhysicalChannelReconfiguration”的详细解码中没有FPACH-Info，prxUpPCHdes，sync-UL-Procedure的解码。而从“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”大约需要300ms的时间，而从“DCCH Measurement Report”，至“DCCH Measurement Control”的时间则大约为1.7s，比同样业务的硬切换速度快了很多。

    图四为同频下接力切换的展现，由于该数据为开启了周期性测量报告模式的数据，因此我们看到较多的上行测量报告信令“DCCHMeasurementReport”。切换的时间我们仍从“DCCHPhysical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”计算，大约需要400ms时间，而从切换前最后一条“DCCH Measurement Report”，至“DCCH Measurement Control”的时间则大约为2s，虽然考虑到周期性测量报告模式与事件出发测量报告模式有一定差异性，分析所使用的数据量也并不是很多，但是通过对数据中平均每次切换所需的时间对比后发现，同频下接力切换时间比硬切换时间要短，而异频下接力切换又比同频下接力切换时间要短，因此我们可以得出这样一个结论：在CS业务中，异频组网开启接力切换模式的TD网络对于UE进行切换所需的时间是最短的。
    那么在3G的亮点业务也就是数据业务中，接力切换与硬切换相比又是什么情况呢？下面我们通过一些数据来对比。

    图五是异频下128kPS业务的硬切换，可以看出信令时间间隔分别为300ms左右和2.6s左右，比较CS业务下的时间整体时间略长，但是从“DCCHPhysicalChannelReconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”的时间则较短。

    图六是同频下128kPS业务的硬切换，可以看出信令间隔时间约为1.3s和3s，基本和同频下CS业务的硬切换时间相同。

    图七是异频下PS128k的接力切换，，信令时间间隔约为500ms和1.8s。

    图八是同频下PS128k的接力切换，，可以看出信令间隔时间约为1s和2s。
    下面我们把以上八种情况列在表格中以方便对比：

    从上面的表格中可以看出，PS业务和CS业务的切换时间相差不大，这也和TD系统是一个码道受限系统有关，说明在PS业务下和CS业务下网络覆盖情况均相差不大，也是TD和WCDMA相比的一个优势。另外接力切换的时间要明显比硬切换的时间短，异频切换的时间也短于同频切换时间。特别是TD系统支持在异频组网下的接力切换方式，这样在系统容量增加的情况下，当每个小区承载的载频增加，仍然可以采用接力切换的方式，最大限度的降低了切换失败率，从而在有效利用网络资源的前提下降低了切换造成的掉话，有效提高了网络指标。