TD-SCDMA網絡中硬切換和接力切換的差異

【文摘】文章就目前TD-SCDMA網絡中采用的接力切換和硬切換兩種切換方式進行了對比分析，從話音業(yè)務和數(shù)據業(yè)務兩個方面，對比不同組網的情況下兩種切換的時延，對TD-SCDMA網絡中的切換方式進行了分析和討論。

【關鍵詞】TD-SCDMA 接力切換硬切換時延

【作者介紹】裘軍畢業(yè)于內蒙古大學本科現(xiàn)就職北京日訊在線科技有限公司

在TD-SCDMA網絡中，硬切換和接力切換是網絡允許的兩種切換方式，其中接力切換是基于TDD系統(tǒng)和上行同步技術提出的新的切換方式，其主要目的是為了提高切換成功率和縮短切換時間，下面我們就結合實際測試數(shù)據對這兩種切換做一個詳細的對比分析。

首先，我們介紹一下兩種切換的概念。

硬切換的提出是基于CDMA和GSM的兩種不同切換所提出來的。我們知道，GSM系統(tǒng)中的切換是“先斷后連”的切換方式，這種切換方式的好處是信道利用率相對較高，一個終端在切換中只占用一個信道，而不會同時占用多個小區(qū)的信道，但是弊端也比較明顯，就是很容易造成切換掉話，在某些設備商的網絡中，切換掉話甚至占到了話務統(tǒng)計中掉話的50％以上。

而CDMA網絡中應用的軟切換，則是一個終端可以同時接收多個小區(qū)的信號，從而減少了切換掉話，但是這種方式對無線資源的浪費較大，并且會增加系統(tǒng)負荷。而且當終端在不同頻點間進行切換時，仍然只能采用硬切換的方式，無法避免硬切換的缺陷。

接力切換則避免了以上硬切換和軟切換帶來的缺陷。首先，由于采取了上行預同步的技術，由UE側對目標小區(qū)進行預同步，但是并不會占用目標小區(qū)的碼道，只有當收到原服務小區(qū)下發(fā)的“DCCH Physical Channel Reconfiguration”信令時，才會先把上行鏈路接入到目標小區(qū)中，隨后把下行鏈路也接入到目標小區(qū)中，而在這一過程中，實際上經過了UE測量，RNC判決，目標NodeB波束賦形，UE與目標NodeB上行同步完成，UE切換至目標NodeB，原NodeB釋放信道幾個步驟。其中涉及到的關鍵技術包括智能天線，上行同步，以及采用TDD的方式從而保證上下行鏈路的可互為估計性，基于這幾種技術之上的接力切換可以說是為TD-SCDMA系統(tǒng)量身打造的切換方式。而接力切換也為TD系統(tǒng)帶來了信道利用率高，切換成功率高，切換掉話率低，切換算法簡單，較輕的信令負荷等優(yōu)點。

但是在TD-SCDMA網絡中，也是支持硬切換的，那么，硬切換和接力切換在TD網絡中究竟有何差異，其Uu接口的實現(xiàn)又有何不同，與GSM的硬切換又有什么區(qū)別？下面我們將通過實例來進行對比分析。由于目前TD網絡正處于實驗網期間，很多數(shù)據不便透露，因此我們對部分數(shù)據展示做了處理，數(shù)據的展示是采用北京日訊在線科技有限公司的NP3G系列路測產品。

TD網絡為3G網絡，除了CS業(yè)務，PS業(yè)務也是網絡服務的重點業(yè)務，因此，我們將對比TD網絡同頻異頻組網下CS業(yè)務的硬切換和接力切換；然后對TD網絡中同頻異頻組網下PS業(yè)務下的硬切換和接力切換進行對比。

圖一 TD-SCDMA網絡下的CS業(yè)務硬切換（異頻）

圖一為TD網絡中CS業(yè)務下的硬切換，同樣我們通過篩選只顯示了切換的關鍵信令。從圖一可以看出，從“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”大約需要900ms的時間，但是由于采用了事件觸發(fā)測量報告的方式，即當出現(xiàn)滿足切換算法的小區(qū)后，由UE上報給NodeB，由RNC判決切換，這樣每次切換的第一條信令實際上是“DCCH Measurement Report”，而切換完成的信令為“DCCH Measurement Control”，這樣在發(fā)起一次硬切換中，實際的信令流程為圖一左邊紅色方框內的信令，時間約為2.2s左右。圖一右上方方框內的信令為“DCCH Physical Channel Reconfiguration”的詳細解碼部分，紅色方框內為硬切換特有的synchronisationParameterspresent下的FPACH-Info，prxUpPCHdes，sync-UL-Procedure解碼，也是從Uu接口區(qū)分硬切換還是接力切換的標志。

圖二 TD-SCDMA網絡下的CS業(yè)務硬切換（同頻）

圖二為同頻下CS業(yè)務的硬切換，可以看出，時間要比異頻長一些，同樣采取事件觸發(fā)的測量報告模式，從“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”大約需要1.3s的時間，而從“DCCH Measurement Report”，至“DCCH Measurement Control”的時間則大約為3s，說明同頻下切換所需的時間較異頻下更長一些。我們知道，切換的時間越長，切換失敗和掉話的可能性越高，因此從這個角度也可以看出異頻組網相對同頻組網的優(yōu)勢。

圖三 TD-SCDMA網絡下的CS業(yè)務接力切換（異頻）

圖三是異頻下的CS業(yè)務的接力切換，可以看出，接力切換中在“DCCH Physical Channel Reconfiguration”的詳細解碼中沒有FPACH-Info，prxUpPCHdes，sync-UL-Procedure的解碼。而從“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”大約需要300ms的時間，而從“DCCH Measurement Report”，至“DCCH Measurement Control”的時間則大約為1.7s，比同樣業(yè)務的硬切換速度快了很多。

圖四 TD-SCDMA網絡下的CS業(yè)務接力切換（同頻）

圖四為同頻下接力切換的展現(xiàn)，由于該數(shù)據為開啟了周期性測量報告模式的數(shù)據，因此我們看到較多的上行測量報告信令“DCCH Measurement Report”。切換的時間我們仍從“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”計算，大約需要400ms時間，而從切換前最后一條“DCCH Measurement Report”，至“DCCH Measurement Control”的時間則大約為2s，雖然考慮到周期性測量報告模式與事件出發(fā)測量報告模式有一定差異性，分析所使用的數(shù)據量也并不是很多，但是通過對數(shù)據中平均每次切換所需的時間對比后發(fā)現(xiàn)，同頻下接力切換時間比硬切換時間要短，而異頻下接力切換又比同頻下接力切換時間要短，因此我們可以得出這樣一個結論：在CS業(yè)務中，異頻組網開啟接力切換模式的TD網絡對于UE進行切換所需的時間是最短的。

那么在3G的亮點業(yè)務也就是數(shù)據業(yè)務中，接力切換與硬切換相比又是什么情況呢？下面我們通過一些數(shù)據來對比。

圖五 TD-SCDMA網絡下的PS128K業(yè)務硬切換（異頻）

圖五是異頻下128kPS業(yè)務的硬切換，可以看出信令時間間隔分別為300ms左右和2.6s左右，比較CS業(yè)務下的時間整體時間略長，但是從“DCCH Physical Channel Reconfiguration”到“DCCH Physical Channel Reconfiguration Complete”的時間則較短。

圖六 TD-SCDMA網絡下的PS128K業(yè)務硬切換（同頻）

圖六是同頻下128kPS業(yè)務的硬切換，可以看出信令間隔時間約為1.3s和3s，基本和同頻下CS業(yè)務的硬切換時間相同。

圖七 TD-SCDMA網絡下的PS128K業(yè)務接力切換（異頻）

圖七是異頻下PS128k的接力切換，，信令時間間隔約為500ms和1.8s。

圖八 TD-SCDMA網絡下的PS128K業(yè)務接力切換（同頻）

圖八是同頻下PS128k的接力切換，，可以看出信令間隔時間約為1s和2s。

下面我們把以上八種情況列在表格中以方便對比：

從上面的表格中可以看出，PS業(yè)務和CS業(yè)務的切換時間相差不大，這也和TD系統(tǒng)是一個碼道受限系統(tǒng)有關，說明在PS業(yè)務下和CS業(yè)務下網絡覆蓋情況均相差不大，也是TD和WCDMA相比的一個優(yōu)勢。另外接力切換的時間要明顯比硬切換的時間短，異頻切換的時間也短于同頻切換時間。特別是TD系統(tǒng)支持在異頻組網下的接力切換方式，這樣在系統(tǒng)容量增加的情況下，當每個小區(qū)承載的載頻增加，仍然可以采用接力切換的方式，最大限度的降低了切換失敗率，從而在有效利用網絡資源的前提下降低了切換造成的掉話，有效提高了網絡指標。

參考文獻

1、李世鶴第三代移動通信標準北京：人民郵電出版社，2003

2、鄭中華，葛萬成 WCDMA的軟切換和TD-SCDMA的接力切換算法的分析與比較 電信快報網絡通信 2005,08