GSM網(wǎng)絡(luò)的切換分析

劉勁松

（河北大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機學(xué)院，河北 保定 071002）

移動通信出現(xiàn)于20世紀20年代，目前GSM移動通訊系統(tǒng)在世界無線通訊市場占據(jù)了主導(dǎo)地位。

1 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的切換概述

GSM 移動通訊技術(shù)的核心技術(shù)之一就是切換。切換的目的是在保持通話的狀態(tài)下手機用戶可以自由的移動?！耙苿优_在運動狀態(tài)下，與基站的距離和相對位置隨時間而發(fā)生變化”[1]，這就導(dǎo)致移動臺接收到的信號電平和質(zhì)量隨時發(fā)生變化，移動臺需要保持與基站的無線鏈路的暢通，就需要挑選信號較好的基站建立聯(lián)系。

2 切換的流程和參數(shù)設(shè)置

切換大致分為六個步驟：測量報告處理，觸發(fā)判決，小區(qū)選擇，目標(biāo)排序，切換執(zhí)行，失敗處理。

測量報告處理，是移動臺在專用模式下，如通話模式，會不斷對當(dāng)前服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)的信號進行評估，移動臺通過上行的SACCH信道向基站上報測量報告，同時基站會對上行鏈路測量，并將這兩份測量報告提交BSC進行判決。

上行測量報告，是基站的測量報告，主要包括下行DTX是否開啟，上行接受電平和質(zhì)量，基站和移動臺功率，TA和功控相關(guān)信息。下行測量報告，是移動臺的測量報告，主要包括上行DTX是否開啟，下行接收電平和質(zhì)量，最強的6個鄰小區(qū)電平，動態(tài)功控相關(guān)信息?，F(xiàn)網(wǎng)一般要求開啟上行和下行 DTX，以降低干擾。測量報告的周期有所不同，分為兩種情形，專用模式下SACCH信道伴隨SDCCH信道，2個51復(fù)幀包含一個完整的測量報告的SACCH消息，其周期為470毫秒；通話模式下SACCH信道伴隨TCH信道，4個26復(fù)幀構(gòu)成一個包含完整的測量報告的SACCH消息，其周期為480毫秒。測量報告中電平和質(zhì)量分別有兩個值：全部測量值，即對TCH的除空閑幀之外的所有復(fù)幀的測量值；局部測量值，即只對4個SACCH幀和第三個復(fù)幀前8個幀共計12個幀進行測量，因為當(dāng)開啟不連續(xù)發(fā)射DTX時，當(dāng)用戶沒有說話時，除這12幀之外的所有其他均為空幀。

為了節(jié)約 Abis口的資源，基站側(cè)可將收集和測量的報告做預(yù)處理然后上傳。預(yù)處理主要考慮兩個方面問題，測量報告未接收到，測量報告的合并原則。首先，測量報告未收到，由于測量報告發(fā)送不需要證實消息，這就增加測量報告丟失的不確定性。在實際應(yīng)用中，zeroallowed來確定允許丟失測量報告的個數(shù)，在一個測量報告處理的窗口內(nèi)，如丟失測量報告?zhèn)€數(shù)小于等于zeroallowed，則忽略該測量報告，如超過此參數(shù)，則按最低值計算平均處理。其次，測量報告的合并處理原則，滑動窗口，加權(quán)平均。上面講到當(dāng)開啟不連續(xù)發(fā)射之后，測量報告中全局測量和局部測量的差值可能比較大，由于局部測量計算的幀只有12幀，不能準確反應(yīng)出當(dāng)時無線環(huán)境情況，所以預(yù)處理中所占權(quán)值較低。當(dāng)用戶說話時TCH全部幀中傳送語音時，全局測量所有100個非空幀，結(jié)果就要精確得多，所以預(yù)處理中所占權(quán)值較高。該值通常設(shè)置為2，就是說全局測量在計算中的重要性比局部變量高一倍。預(yù)處理參數(shù)通常設(shè)置為2，就是說基站將2對測量報告（上行測量和下行測量報告）做滑動窗口加權(quán)平均后生成一個報告由基站發(fā)送到BSC做判決，滑動窗口通常設(shè)置為4，就是取最近的四份測量報告做加權(quán)平均處理生成一份報告上發(fā)到BSC，由于無線環(huán)境復(fù)雜，所以測量報告的數(shù)值波動很大，為了使切換判決更加準確而引入了滑窗機制。

切換的判決分兩種情況，同一個BSC下的切換由該BSC判決，其他情況由MSC判決。判決的方法是，如果送到BSC的測量報告連續(xù)N個中有P個則判決生效。N值通常設(shè)置為4，P值通常設(shè)置為3，即如果提交BSC的連續(xù)4個測量報告中有3個滿足切換開啟條件，且接收電平滿足相應(yīng)切換開啟條件，則開啟切換后續(xù)流程，篩選。其中切換開啟條件，以PBGT切換為例則是，任一鄰小區(qū)電平大于當(dāng)前服務(wù)小區(qū)電平和PBGT切換遲滯（HOMARGIN），切換開啟門限，如PBGTStartThs通常設(shè)置為最小值，即盡量早的執(zhí)行 PBGT切換以達到更好的服務(wù)質(zhì)量。

小區(qū)選擇或者叫小區(qū)篩選，因為切換種類很多，最常用切換按觸發(fā)條件可分為：上行干擾切換，下行干擾切換，功率預(yù)算切換也就是PBGT切換，上行質(zhì)量切換，下行質(zhì)量切換，上行電平切換，下行電平切換。當(dāng)切換觸發(fā)啟動之后，先要對測量報告中的小區(qū)進行選擇，分別按照上下行的電平或質(zhì)量或干擾大于相應(yīng)的遲滯篩選出來，之后對篩選出來的小區(qū)進行排序。小區(qū)排序主要考慮小區(qū)的層優(yōu)先級，小區(qū)是否禁止接入等相關(guān)信息。如考慮懲罰切換失敗小區(qū)，還需考慮小區(qū)動態(tài)優(yōu)先級，以提高切換成功率和控制切換流向。

切換執(zhí)行，首先是從排序第一位的鄰區(qū)進行切換嘗試，BSC向切換的目標(biāo)鄰區(qū)發(fā)送信道信道激活消息，如果目標(biāo)鄰區(qū)信道激活成功發(fā)送信道激活回復(fù)消息，這時用于切換目標(biāo)的鄰區(qū)的業(yè)務(wù)信道已經(jīng)建立，且目標(biāo)鄰區(qū)分配的專用信道等待移動臺的接入，BSC則在主服務(wù)小區(qū)向移動臺發(fā)送切換命令，并啟動定時前T3103，如果T3103超時前沒有接到目標(biāo)小區(qū)切換成功或切換不成功消息，則通知MSC清除相關(guān)鏈接，并記錄為一次掉話。

移動臺接到切換指令后則根據(jù)切換命令內(nèi)容指示，到目標(biāo)鄰區(qū)指定專用信道對應(yīng)的隨機接入信道發(fā)送切換接入消息，并啟動T3124計時器，如果基站收到移動臺發(fā)送的切換接入消息，則發(fā)送切換探測消息到BSC，表明正確的移動臺已經(jīng)成功接入到目標(biāo)鄰區(qū)中，由于通常為異步切換，移動臺將一直發(fā)送切換接入消息直到收到目標(biāo)鄰區(qū)向移動臺發(fā)送的物理消息或者T3124超時，而目標(biāo)鄰區(qū)將啟動T3105計時器，并將一直發(fā)送物理消息直到目標(biāo)鄰區(qū)收到移動臺發(fā)送的SAMB消息，目標(biāo)鄰區(qū)則向移動臺回復(fù)UA消息，向BSC發(fā)送建立指示消息，移動臺收到UA消息后，移動臺到系統(tǒng)的通路已經(jīng)建立，移動臺將發(fā)送切換完成消息到BSC。如果移動臺沒有接收到物理消息或者UA證實消息，則返回原小區(qū)并發(fā)送切換失敗消息，由系統(tǒng)決定是否再進行切換。

圖1 網(wǎng)絡(luò)的切換處理

切換失敗的處理，“為了避免向有問題小區(qū)的頻繁切換導(dǎo)致切換失敗增加，我們引入了動態(tài)優(yōu)先級概念，對于切換失敗的小區(qū)，我們將給予一定時間內(nèi)優(yōu)先級調(diào)低的方法給予懲罰”[2]。這既有助于切換成功率的提高和掉話的降低，也使隱性故障導(dǎo)致的影響進一步減小。