GSM R(GSM Railway)第11章 越区切换+流程课件.ppt

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1、越区切换Handover,第11章,当MS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,将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的MS转换到新的业务信道上的过程,或是由于外界干扰而换到另一条话音信道上的过程称为_。A、越区切换 B、漫游C、小区重选 D、小区选择,小区选择/重选过程是指处于_模式的移动台选择网络中合适的小区，以实现移动台记录网络发出的数据，做好接入网络的准备并把自己的移动情况报告给网络。A、通话 B、空闲 C、人工 D、自动,位置更新过程总是由_发起的，小区重选过程总是由_发起的。A、基站 基站 B、移动台 基站C、基站 移动台 D、移动台 移

2、动台,设置 的目的是_。A、减少位置更新的波动 B、避免乒乓式越区切换 C、减少小区重选次数 D、避免乒乓式小区选择,硬切换先断开，再连接,NoteB1,NoteB2,RNC,软切换先连接，再切换,NoteB1,NoteB2,RNC,更软切换可看做软切换的特例,NoteB,Cell A,Cell B,RNC,接力切换,内容提纲,概述小区内的越区切换目标小区的排队处理小区间的越区切换切换成功与失败基站冗余覆盖下的越区切换,第一部分概述,内容介绍,基本原理越区原由越区切换的类型越区切换流程越区切换准则越区切换中的优先级,1.1 基本原理,越区切换的四个阶段:-触发-扫描-选择-执行,越区切换过程,

3、BTS-1,BTS-2,小区 1,小区 2,测量结果,MS 扫描其他标志信道,切换准备,切换准备（双频网络的测量报告）,测量报告C1 C2 C3 C4 C5 C6,测量报告C2 C4 C5 C7 C9 C13,第一管理层,计算RXLEV_NCELL(n)(rxNCellHreqave)省略测量过程(cellDeletionCount),根据下列不等式排列小区EXP2(n)=PBGT(n)-hoMarginXX(n)0,合格小区,业务管理,可用小区列表=前6个最合适小区,根据下面不等式选择小区EXP1(n):RXLEV_NCELL(n)rxLevMinCell(n)+MAX(0,Pa),切换准备

4、（测量报告处理&可用小区列表）,切换准备（合格小区和排队）,判决准则:-坏质量,-弱信号强场,-小区边缘,-等等.,BTS-1,BTS-2,小区 1,小区 2,适合越区的小区列表(最大=6),越区确定,越区执行,1.2 越区原由,质量,信号强场,资源短缺:命令重试,自救,负荷,业务,1.3 越区切换的类型,异步切换,同步切换,预同步切换,定时提前TA,切换点位置,小区内部切换,小区间切换,越区切换的类型,定时提前TA的更新（同步切换与异步切换）,定时提前量TA,微小区TA=1(默认值),一般小区TA=预定义，根据目标小区的基站和切换区之间的距离来定,cell,伞状小区,当前小区,TA1,TA2

5、,TA3,TA6,TA5,TA4,第二阶段移动台,cell,cell,cell,Only intra BSC,预同步切换,越区切换区域,同步（参数同步与预同步定时提前量）,1.4 越区切换流程,BSC内部切换BSC之间的切换 MSC之间的切换,BSC内部切换,基站1向BSC发送Measurement result消息，发起切换过程。如果基站2的新信道可用的话，BSC激活该信道。基站2建立新信道，并应答BSC。BSC向基站1发送HANDOVER COMMAND消息，分配新的信道，告知基站1新信道的特性、发送电平级、跳频设置，以及使用同步还是异步切换，如果需要的话还会发送定时提前量。基站1将这些信

6、息转发给移动台。,BSC内部切换,如果使用同步切换，移动台在FACCH上连续的时隙中向基站2发送HANDOVER ACCESS消息，然后激活新的信道。如果使用异步切换，移动台在TCH上通过发送接入突发，向基站2发送连续的HANDOVER ACCESS消息流，直到移动台收到定时提前量为止。基站2向BSC报告越区检测的结果。只有使用异步模式时基站2才会向移动台发送定时提前量。,BSC内部切换,基站2向BSC发送建立提示消息。移动台在新的FACCH上通过基站2、BSC向MSC发送HANDOVER COMPLETE消息。BSC要求基站发起RF信道释放过程，BSC向基站1发送RF CHANNEL REL

7、EASE消息，基站1向BSC返回应答消息。,BSC内部切换,BSC内部切换,BTS1,M,S,BTS2,BSC,MSC,信道激活应答,3,信道激活,2,测量结果,1,*,该消息最多可以重复,4,次,*,只用于异步越区,执行越区,发起越区,越区应答,越区接入,*,5,越区命令,4,越区命令,4,物理信息,*,7,RF,信道释放,10,越区完成,9,RF,信道释放应答,10,越区检测,6,建立提示,8,越区完成,9,越区完成,9,BSC之间切换,基站1向BSC1发送Measurement result消息，发起切换过程。BSC1向MSC发送HANDOVER REQUIRED消息并转送到BSC2，该

8、消息应包含小区列表或移动台切换的一个目的小区，从而请求BSC2进行信道分配。如果基站2的新信道可用的话，BSC2激活该信道。基站2分配新信道，并应答BSC2。BSC2收到基站2的信道激活应答后向MSC发送越区请求应答。,BSC之间切换,MSC通过BSC1、基站1向移动台发送HANDOVER COMMAND消息，请求移动台连接基站2。移动台向基站2发送HANDOVER ACCESS消息。基站2通过BSC2向MSC报告越区检测的结果，告知MSC接受基站1的切换请求。基站2建立与移动台的连接,发送物理信息。基站2告知BSC2与移动台的无线数据链路已经建立。,BSC之间切换,MSC将呼叫从BSC1切换

9、到BSC2，移动台向基站2发送HANDOVER COMPLETE消息，表明已经完成了切换至目标小区的任务。基站2通过BSC2告知MSC连接已经完成。MSC 向BSC1发送CLEAR COMMAND消息，要求其释放基站1的无线资源。BSC1要求基站1发起RF信道释放过程，BSC1向基站1发送RF CHANNEL RELEASE消息，基站1向BSC1返回应答消息。BSC1收到RF信道释放的应答消息后，向MSC返回清除完成的消息。,BSC之间切换,BSC之间切换,MSC之间切换,移动台从小区2b切换到3a，基站2b向BSC2发送Measurement result消息，发起切换过程，并向MSC1发送

10、越区请求。MSC1向MSC2发送TRANSFER REQUEST消息。MSC2要求BSC3分配新的业务信道。MSC2应答MSC1的转移请求，告知MSC1信道分配已经完成。MSC1通过BSC2、基站2b向移动台发送HANDOVER COMMAND消息，请求移动台连接基站3a。,MSC之间切换,移动台向基站3a发送HANDOVER ACCESS消息。基站3a通过BSC3向MSC2报告越区检测的结果，再转送到MSC1。表示已经成功接入目标小区。基站3a建立与移动台的连接，发送物理信息。BSC3经由MSC2告知MSC1连接已建立。MSC1将呼叫切换到MSC2，MSC2将呼叫经由BSC3和基站3a路由到

11、移动台。MSC1释放BSC2的无线资源。,MSC之间切换,MSC之间切换,3a,固定准则,可配置预值,无线场强(服务小区+周围小区)服务小区质量(比特差错速率),由OMC-R设置的准则,启动/关闭并且可配置预值,在服务小区内的距离功率估计命令重试在SDCCH上越区.,越区条件,1.5 越区切换准则,命令重试,区间(多区),小区内(先UL，然后DL),捕获(微小区),接收质量(先UL 后DL),接收电平(先UL 后DL),距离,功率估计,命令重试,捕获,接收质量(先UL 后 DL),接收电平(先UL 后DL),距离,功率估计,业务,小区内(先UL 后DL),区间(多区),自动小区分层(新),越区

12、优先顺序1,优先顺序2,小区内切换为低优先级,1.6 越区优先执行顺序,第二部分小区内的越区切换,内容介绍,小区内越区切换多层小区,2.1 小区内越区切换,小区内越区切换,小区内越区切换,2.2 多层小区,多层小区（层之间的越区切换）,多层小区（层之间的越区切换）,多层小区（层之间的越区切换）,多层小区（在内层直接安排TCH）,第三部分目标小区的排队处理,内容介绍,在相邻小区上的接入电平(EXP1)功率估计公式(EXP2)小区的优先级 可用的小区列表(优先级和负荷)内层上直接的TCH分配,RXLEV_NCELL(n)-rxLevMinCell(n)+MAX(0,msTxPwrMaxCell(n

13、)-P(n)0,EXP1(n):,RXLEV_NCELL(n)-rxLevMinCell(n)0,EXP1Capture(n):,RXLEV_NCELL(n)-directedRetry(n)+MAX(0,msTxPwrMaxCell(n)-P(n)0,EXP1Directed Retry(n):,RXLEV_NCELL(n)-forcedhandoveralgo(n)+MAX(0,msTxPwrMaxCell(n)-P(n)0,EXP1ForcedHO(n):,3.1 在相邻小区上的接入电平(EXP1),PBGT(n)=RXLEV_NCELL(n)-Min(msTxPwrMaxCell(n)

14、,P(n)-RxLev_DL(Pmax)-Min(msTxPwrMax,P),EXP2=PBGT(n)-hoMarginXX(n)0hoMarginXX(n)=hoMargin(n)（对于功率估计切换）hoMargin(n)-hoMarginTrafficOffset(n)（对于业务切换）hoMarginRxQual(n)（对于质量切换）hoMarginRxLev(n)（对于电平切换）hoMarginDist(n)（对于距离切换）对于提前切换,功率估计的 EXP2 用下面式子来计算:hoMargin(n)+hoMarginBeg(n)对于切换到多层小区中的情况，EXP2 用下面式子来计算:ho

15、MarginXX(n)+biZonePowerOffset(n),3.2 功率估计公式(EXP2),功率估计公式(EXP2),参数hoMarginXX(n)的意义,参数 hoMargin 可用来支持一个频段内的小区,频段 2hoMarginXX=5 dBfor N2,N3,N4,频段 1hoMarginXX=0 dBfor N1 and N5,PBGT(n)-hoMarginXX(n)0参数 hoMargin 的值越大=越难进行切换,hoMarginRxLev(n)hoMarginRxQual(n)hoMarginDist(n)hoMargin(n),Disfavored for Handov

16、er,Favored for Handover,N2,N3,N4,N1,N5,当前小区,功率估计公式(EXP2),调节参数hoMargin 进行优先级频段管理,1800 MHz,900 MHz,3.3 小区的优先级,3.4 可用小区列表(优先级和负荷),捕获/命令重试/强迫切换：EXP3(n)=EXP1(n)-offsetLoad(n)state_load(n)其他切换原因：EXP3(n)=EXP2(n)-offsetLoad(n)state_load(n),RXLEV_NCELL(n)rxLevMinCell(n)+MAX(0,Pa(n)+bizonePowerOffset(n),3.5 内

17、层上直接的TCH分配,第四部分小区间的越区切换（按触发切换原因分类）,内容介绍,命令重试捕获切换强迫切换质量切换电平切换距离切换功率估计切换业务切换,4.1 命令重试（原理）,伞状小区,微小区,这种模式用于两层微小区网络。-如果在当前小区中不能获得TCH,则触发一个特殊的切换程序，从一个特殊的相邻小区为移动台分配一个TCH.-该特殊小区用下列属性来定义:adjacentCellUmbrellaRef(bts object).,directedRetryModeUsed=bscadjacentCellUmbrellaRef=相应于伞状小区的相邻小区,命令重试（BSC模式或本地模式）,direct

18、edRetryModeUsed=btsdirectedRetry=RXLEV 门限,命令重试,BTS 模式或远程模式,测量过程,BTS,相邻小区列表中最好的6个，并符合命令重试 EXP1 0:RXLEV_NCELL(n)directedRetry(n)+MAX(0,msTxPwrMaxCell(n)-P(n),选择目标小区，在其上传输的信号最强,BSC,命令重试,远程模式流程图,4.2 捕捉切换,切换原因,L1M V2:选择6个最好的微小区L1M V1:选择最好的微小区,L1M V2:在6个最好的微小区上检查移动台的稳定性L1M V1:在最好的微小区上检查移动台的稳定性,选择6个新的最好的微小

19、区(传送给 BSC),执行切换,捕捉切换,主要步骤,EXP1Capture(n)=RXLEV_NCELL(n)-rxLevMinCell(n)0,RXLEV_NCELL(n):由移动台测量得到的相邻小区n的信号强度测量值的滑动平均，测量由相 邻小区n上的L1M执行(每个 runHandOver 和每个 rxNCellHreqave)rxLevMinCell(n):指相邻小区n的捕获门限，取值范围为小于110dBm或大于48dBm 令 DLEV=RXLEV_NCELL(n)-rxLevMinCell(n),捕捉切换,信号强度准则,RXLEV_NCELL_MAX(n)-RXLEV_NCELL_MI

20、N(n)microCellStability(n),上式在定时器 microCellCaptureTimer(n)(T)计时期间有效。,捕捉切换,稳定性准则,捕捉切换(流程图),注：图中LEV=RXLEV_NCELL(n)-rxLevMinCell(n),切换完成,1,2,切换命令初始化,目标小区,切换保持,3,当BSC请求强迫切换时，基站需要返回一个适合用于切换的合格小区列表此列表中小区的选择依据是参数forced handover algo的最小门限,Maintenance Handover=cell Softblocking+forced handover,4.3 强迫切换,概述,rxQ

21、ualHreqave=算术平均中使用的样本数rxQualHreqt=加权平均中使用的平均数rxQualWtslist=加权平均中使用的权重列表missRxQualWt=丢失测量中所需的权重lRxQualULH=上行链路最差质量的门限lRxQualDLH=下行链路最差质量的门限,如果满足RXQUAL_XX lRxQualXXH就可以执行质量切换,4.4 质量切换,rxLevHreqave=算数平均中使用的样本数rxLevHreqt=加权平均中使用的平均数rxLevWtsList=加权平均中使用的权重列表missRxLevWt=丢失测量中所需的权重lRxLevULH=在无线电场强上做切换时上行链路

22、的上限lRxLevDLH=在无线电场强上做切换时上行链路的下限rxLevMinCell=从可能作为目标小区的临近小区上接收到的最低场强,如果满足RXLEV_XX lRxLevXXH就可以执行电平切换,4.5 电平切换,门限值调节-不合适的调节(实例),门限值调节-合适的调节(实例),如果满足MS_BS_distance msRangeMax，就可以执行距离切换。,msBtsDistanceInterCell=enabled,HO,X,MS_BS_DIST,msRangeMax,callClearing,distHreqt=加权平均中的平均数distWtsList=加权平均中的权重列表missD

23、istWt=丢失测量中所需的权重msBtsDistanceInterCell=距离切换激活选项 msRangeMax=切换前的最大距离,4.6 距离切换,4.7 功率估计切换,为何功率估计是一个切换准则？,使用的预防切换:powerBudgetInterCell=enabled,执行功率估计切换,切换数量增加,具有更高的服务质量:降低无线链路失效率,功率估计切换,预防切换的结果,功率估计的预防切换在城市地区尤为有效，在一个给定的地理位置上，一个移动台有许多不同的小区覆盖。,在郊区,无线网络经过设计，几乎没有重叠区.切换主要由信号强度或距离来决定。,功率估计切换,面积与预防切换的关系,执行切换,

24、功率估计门限值交叉,计算合适小区列表,优选后的小区列表（6个小区）,功率估计切换的条件：PBGT(n)hoMargin(n),不需要高优先级切换,功率估计切换,(1)RXLEV_DL,切换点,功率估计,hoMargin(n),距离,相邻小区 n,当前小区,RXLEV_NCELL(n),(2),(3),功率估计切换,图解,PBGT(n)=RXLEV_NCELL(n)-RXLEV_DL,A,B,X,MS 发起一个呼叫,实际上选择的小区A,最后一个呼叫结束,移动台重新选择一个新小区的时间可能非常长，当它一进入另一个小区时就开始通信，如果这时无线条件不太好就可能掉话。为避免这种问题可采用功率估计的提前

25、切换。,功率估计切换,提前切换决定,hoMarginBeg,切换边界,开始呼叫,时间轴(480 ms/单位),Max rxLevHreqave*rxLevHreqt,rxQualHreqave*rxQualHreqt,rxNCellHreqave,hoMarginBeg(基站单元)用来补偿测量的损失,利用短平均（即算数平均）来计算 rxLevHreqaveBeg 和rxLevNCellHreqaveBeg 测量值,功率估计切换,提前切换决定,时间,A,B,移动台在十字路口转弯,功率估计切换,移动台在街道拐角时的处理:提前切换决定,A,B,移动台在十字路口直行,仅对 DRX and DCU4 B

26、TS可行,微小区和双频带环境,位置区边界(BSC间切换或MSC内切换),功率估计切换,移动台在街角直行：出现的问题,功率估计切换,解决办法:使用新参数 rxLevDLPBGT,空闲TCH 数,正常情况,正常情况,超负荷情况,超负荷门限的开始点,超负荷门限的结束点,正常小区,滞后,拥塞小区,4.8 业务切换,第五部分:切换的成功与失败,内容介绍,执行切换中失败切换失败后的最短时间乒乓式切换的一般保护,5.1 执行切换中失败,在执行过程中切换失败的情况下，切换返回到旧信道，而下一个切换可以不经过新的测量就被立即执行，切换的目标小区为合格小区列表中的第二个小区,HOSecondBestCellCon

27、figuration=1,HOSecondBestCellConfiguration=2,HOSecondBestCellConfiguration=3,没有新的尝试,尝试切换到相邻小区 3,尝试切换到相邻小区 3,尝试切换到相邻小区 4,切换失败?,合格小区列表,第二个:相邻小区 3,第三个:相邻小区 4,第一个:相邻小区1,5.2 切换失败后的最短时间,合格小区列表,第一个:相邻小区 1,第二个:相邻小区 3,第三个:相邻小区 4,计时器Tchoke 设置为bssMapTchoke,通过设置在某些小区上不能再切换回来，来避免所有的乒乓式效应:在一个特定的时间段内,给出切换原因的组合(最多4

28、个),5.3 乒乓切换的一般保护,1 概述,乒乓切换的一般保护,2 切换转换,乒乓切换的一般保护,3-Rejection,第六部分:基站冗余覆盖下的越区切换,内容介绍,网络冗余与基站冗余覆盖基站冗余覆盖切换解决方案基站冗余覆盖下的越区切换排队策略,6.1 网络冗余,根据铁路通信对可靠性，实时性和不间断性的要求，GSM-R网络必须具有高可靠性和高容错能力。在GSM-R网络中可以考虑采用冗余备份的方式，一旦其中一套设备发生故障，马上切换到另一套设备工作，达到通信不中断的目的。网络冗余还带来新的问题。在基站冗余覆盖下，越区切换的实现和性能则是其中突出的问题。,GSM-R基站冗余覆盖规划,间隔设置BT

29、S 并列设置BTS,青藏线基站冗余覆盖结构图,6.2 GSM-R基站冗余覆盖切换解决方案,切换方式 邻小区关系 切换参数设置,6.2.1 切换方式 基站冗余覆盖下的越区切换主要为：,BSC内BTS间的切换 1个BSC和2个BTS参与 MSC内BSC间切换 2个BTS、2个BSC和1个MSC参与,BSC内BTS间的越区切换信令流程,MSC内BSC间的越区切换信令流程,BSC间的切换需要更长的时间。对于高速移动台，服务小区的信号可能下降得非常快，呼叫掉线的风险就越大。,结论：在基站冗余覆盖下，尽量减少BSC间切换的次数,均匀分担方式,均匀分担是指上、下两层网络共同分担所有的业务：正常模式 移动台可

30、以选择上、下层网的任何一层作为服务小区，切换也尽量限制在同层内小区间进行，避免层间切换。,降级模式（某一层基站发生故障或拥塞）处于专用状态的移动台在进入降级区域时切换到另一层上，并驻留在该层网络上。,主备分担 主备分担方式，即主用层和备用层热备份的形式。正常模式 处于专用状态的移动台的所有越区切换都发生在主用层上。,降级模式（主用层基站发生故障或拥塞）处于专用状态的移动台在进入降级区域时切换到备用层上，离开降级区域后重新切换到主用层上。,6.2.2 邻小区关系,直线线路的情形：邻小区只有5个，如果同时知道列车的运动方向，那么适合切换的邻小区就可以确定为3个，简化对众多邻小区的测量结果进行排队以

31、获得目标小区的复杂过程。,线路汇合的情形 假设经过汇合点时不出现层间的切换，移动台沿着水平直线的铁轨运动，应当是从小区1切换到小区2。如果汇合点位置出现小区2和小区3的重叠区域，移动台可能从小区1切换到小区3，然后从小区3切换到小区2，出现多余的切换。,使用一个小区来覆盖汇合点，小区2和小区3在汇合点位置没有重叠区域，可以有效地避免小区2和小区3之间的多余切换，保证移动台能进行正确及有效的切换。,线路交叉的情形,6.2.3 切换参数设置,基站冗余覆盖下同一站址小区的基站发射功率和覆盖范围近似相同，切换容限参数HOMargin的取值大小决定了功率估计切换发生的难易程度。RXLEV_NCELL(X

32、)RXLEV_DL HOMargin(X)0,主备分担方式下HOMargin的设置 HOMargin值设置表明：移动台尽量在主用层小区之间切换，同时尽量避免移动台切换到备用层上。而处于备用层的移动台则容易切换回主用层上。,均匀分担方式下HOMargin的设置 A、B层网络对应小区的切换容限参数设置一致，切换尽量发生同层网络的任一小区，避免在双层网小区之间切换。,6.3 基站冗余覆盖下的越区切换排队策略,均匀分担方式切换排队策略,出现大话务量的情况时，均匀分担方式下两层小区均有大量源发呼叫，对切换呼叫阻塞较大。当切换呼叫在某一层的小区发生阻塞时，如果该切换是来自同一层的小区，该切换呼叫不排队，尝

33、试使用另一层的网络资源；如果该切换来自另一层的小区，表示当前两层的网络资源都拥塞，对该切换呼叫进行排队。切换排队策略：来自同层小区的切换呼叫不排队，来自异层小区的切换呼叫排队。,6.3 基站冗余覆盖下的越区切换排队策略,主备分担方式下切换排队策略,出现大话务量时，移动台在主用层上发起大量源发呼叫，对主用层造成网络资源拥塞，而备用层上的源发呼叫较少，切换呼叫可以转移到备用层上。对切换呼叫的阻塞相对于均匀分担方式更小一些，对源发呼叫的阻塞更大一些。如果两层小区均采用切换排队来降低切换阻塞率，那么主用层小区对源发呼叫的阻塞变大到不可忽略。切换排队策略：主用层小区切换呼叫和源发呼叫均不排队，而备用层小

34、区的切换呼叫排队，源发呼叫不排队。,测试题,1、越区切换都要在_中执行。A、BTS B、BSC C、MSC2、_用于不受同一个基站管理的BSC内切换，只能用于第二阶段的移动台。A、同步切换 B、异步切换 C、预同步切换3、如果接收信号的质量很低，但强度很好，则执行_。A、小区内切换 B、小区间切换,测试题,4、双层小区的BCCH总是在_上传输。A、内层 B、外层5、双层小区中，_具有相同的发送功率。A、同中心小区 B、双频小区 C、双耦合小区6、触发切换的原因有很多种，对于所有的情况移动台尝试切换的决定都是由_发出的。A、移动台 B、基站 7、功率估计的预防切换在_地区是尤为有效的。A、城市 B、郊区8、功率估计切换的目的是什么？,