原创如何实现WiFi与5G无缝切换？如何进行无线通信切换测试？（一）

 2022-3-21 09:46  2967 14 3 分类: 通信文集: 射频测试

为了让包括4G LTE、5G和WiFi在内的现代无线通信网络能够以可接受的可靠性和高用户体验水平运行，它们必须能够在各种场景中进行成功切换。随着无线连接几乎扩展到现代交互的各个方面，设备制造商和网络运营商需要提供不间断的连接，在无线网络内和无线网络之间完成成功切换的能力可能会成为目前正在开发的自动驾驶车辆、运输和交付系统必要的安全功能。

理论上的切换

当用户设备在网络覆盖区域中移动时，呼出蜂窝或其他无线通信连接从一个小区/路由器传输到相邻小区/路由器时会发生切换。小区是由蜂窝广播塔提供蜂窝覆盖的物理区域，而其他无线通信技术，包括城市5G，有其他确定覆盖区域之间边界的方法，切换用于蜂窝或其他无线网络，如工业LTE/5G或WiFi网络。人们对各种无线通信服务之间无缝切换的需求越来越大，这也促使人们需要在网络内以及无线网络技术之间高效地执行切换操作。

蜂窝无线电硬件设计为在多个频率信道下运行，以优化不同环境中各种不同用户设备的服务质量，这在一定程度上使切换复杂化，因为具有多个频率信道的无线网络中的切换系统必须处理用户设备的物理转换以及频带之间可能的转换。切换也可以发生在同一小区的“扇区”之间，称为系统内切换，扇区是同一蜂窝基站的不同覆盖区域，多个“扇区”可以占用一个“小区”。

例如，开发软切换的目的是在蜂窝连接因衰落而无法恢复的情况下提供无缝呼叫切换，其中，衰落是指由于环境影响，接收到的无线电信号产生的自然减弱。当与当前小区的连接仅在与目标小区的稳定连接建立后才中断时，即发生软切换。另一方面，当来自源的移动连接断开并且随后建立到目标的连接时，就会发生硬切换，因为启用只需要一个信道，硬切换允许更有效地使用无线网络的频率信道。

依靠硬切换简化了用户设备的设计，因为它不需要对多个信道进行并行处理，然而虽然软切换可能需要更多的信道和用户设备来并行接收两个或多个信道，但所有信道中的信号被中断的可能性却要低得多。

系统间切换通常会发生在高度移动的用户设备上，例如高速行驶中的智能汽车或乘客的设备。现在，蜂窝技术的进步使垂直切换成为可能，移动电话在蜂窝网络和无线局域网（WLAN）之间连接，以实现更大的可访问性。虽然蜂窝网络在大范围内提供较低的数据速率，但WLAN技术可以弥补这一点，它可以在较小范围内提供较高的数据速率。

5G网络现在可以提供与WiFi网络相当的速度，有人讨论并提议将WiFi和蜂窝通信标准融合在一起，为手机、物联网（IoT）和机器类设备创造更和谐的无线用户体验。

设备和无线通信标准的新多样性能够提供高质量的联网体验，并且推动设备制造商和网络运营商支持用户和设备的无缝连接。考虑到超可靠低功耗通信（URLLC）和大规模机器型通信功能的持续发展，以及即将到来的5G标准，对无缝切换的需求逐步增长，设备制造商和网络运营商需要模块化的、可重新配置的方法来执行切换测试，以比以往更高的精度有效地模拟现实世界的条件。

切换测试

切换测试是网络硬件、软件和协议开发的关键阶段，无线网络性能将在真实环境的受控模拟下进行评估，这可以优化无线网络的设计和配置。切换测试既需要模拟真实世界条件的配置文件，也需要能够响应测试配置文件中的规范并综合改变网络技术中无线链路环境的硬件，以准确捕获测试条件。这可能包括改变多条路径之间的信号强度，改变信号的延迟（相位），以及考虑网络拓扑和连接场景的多样性。

衰落与多径衰落仿真

衰落是指广播信号被环境中的各种物体衰减和分散的效果。发送的信号被分解成多条路径，当目标接收器移动时，也会发生频率偏移，从而产生多普勒效应。多径衰落类型是评估无线网络质量的重要组成部分，它经常发生在真实环境中，因此需要工程解决方案。

衰落是切换测试中的一个重要因素，它通常是切换的原因之一，切换的另一个潜在原因是目标移出特定小区的覆盖范围。复杂的协议和建模不仅可以模拟衰落，还可以及时监控接收到的信号，实现无缝切换。然而，随着这些技术的不断发展，测试这些协议的硬件必须是模块化的，以保证一定的定制水平，这一点很重要。切换测试系统的一个组成是数字/可编程衰减器，它能够降低网络内的发送/接收信号强度，以模拟衰落或障碍。

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特征