Femtocell是放置在家庭環境中的無線接入設備，借助于固定寬帶接入作為其回程網絡，由網絡側的Femtocell網關匯聚并提供標準的面向移動核心網的接口，工作于授權頻段，發射功率較小，覆蓋半徑也較小，能有效緩解無線帶寬的緊張情況。

    當用戶從一個Femtocell切換到Macrocell時，如果能夠盡可能地減少不必要的切換，并且能夠支持無縫切換時，用戶將感受不到業務的中斷。用DL SIT和數據包的丟失數來評估切換過程。在現今的3GPP標準中，硬切換流程同樣能夠適用于從Femtocell到Macrocell的切換過程。切換過程中將下行鏈路的數據從源基站發送到目標基站能有效減少包丟失。
    參考文獻[1]中提出了一種無縫切換的方案。UE(User Equipment)將所有滿足切換的目標小區羅列起來，維持一個動態的目標小區列表。如果目標小區列表不是空的，那么在切換之前UE將數據發送給所有包含在目標小區列表中的小區,以減少下行鏈路的服務中斷時間。但是由于目標小區列表可能會很龐大，并且可能存在不必要切換的問題(例如終端從A小區切換到B小區后，又迅速地切換到小區C),這種方案會消耗大量的緩存空間。
    綜合上述所有因素,本文基于對現行3GPP標準進行較少的修改的原則，提出一種方案減少切換過程中的DL SIT。相比于參考文獻[1]中提出的方案，本文提出的方案首先可以避免不必要的切換，并且在切換已經激活的時候才觸發數據多播過程,因此能夠有效地節約緩存空間。
    在標準3GPP提供的切換過程中，一旦切換的觸發條件得到滿足，源eNodeB/HeNodeB將會向核心網中的MME(Mobility Management Entity)發送切換請求，繼而MME向目標eNodeB/HeNodeB發送切換請求。如果目標基站接受本次切換，則發送切換請求確認信息到MME，繼而MME發送切換命令到源基站。源基站接收到切換命令后，將會發送RRC(Radio Resource Control)連接重配置指令到UE，該指令攜帶UE切換所需的相關信息。同時源基站還會將接收/發送的數據包的序列號信息發送到目標基站。此后源基站開始將從核心網接收到下行數據包轉發給目標基站。當用戶成功地訪問了目標小區后，UE發送RRC連接重配置完成指令以指示切換成功。此后，UE可以恢復上行數據包的發送。如果從源基站轉發的數據包已經成功到達目標基站，則下行數據發送也可以恢復；否則，當第一個轉發數據包到目標基站時，才恢復下行數據包的發送。當UE成功附著到目標小區后，目標小區將改變下行數據鏈路，即SGW(Serving Gateway)直接下發數據到目標小區，而不再是先下發到源小區，再由源小區轉發到目標小區。最后目標小區通知源小區釋放資源。
1 切換的優化全局描述
    優化的切換流程如圖1所示。當MME接收到來自源小區的切換請求時，MME將會決定目標小區，并且向目標小區發送切換請求。當目標小區接收到切換請求時，為了防止進行不必要的切換，首先判斷本次切換是不是不必要切換。

    如果是不必要切換(假設終端從A小區切換到B小區后，又迅速地切換到小區C)，且不必要切換的次數已經達到門限值，小區B則向MME回復切換拒絕信息，并且包括推薦的目標小區C。同時基站B增加Hys(Hysteresis Parameter）和TTT(Trigger Time Parameters)，并向基站C發送信息，指示小區C減小Hys和TTT，增加Ocn。終端重新測量后將會向小區C發起切換請求。
　一段時間后，如果基站B判決在新的切換參數下，在很短的時間內發生不必要切換的概率很小，或是不必要切換的次數在門限值內，則基站B指示基站A停止上報狀態報告。
　　如果本次切換不是不必要切換，則目標基站向MME反饋切換請求確認信息。MME收到該信息后通知源基站，并且向SGW發送多播請求。此后SGW將同時把下行數據包發送給源小區和目標小區。目標小區將維持一個接收緩存器來存儲這些下行數據。這里不再通過MME發送數據包的序列號信息到目標小區，也不再通過SGW轉發下行數據包到目標小區，取而代之的是源小區將在RRC連接重配置信息中包含數據包序列號狀態并發送給UE。當UE在源小區中去附著之后，將直接丟棄接收到的數據包。當UE同步到目標小區后，UE將會發送攜帶數據包序列號狀態的RRC連接重配置完成信息給目標小區。根據接收到的數據包序列號狀態信息,目標小區立即判斷下一個要發送的數據包的序列號,并且同時開啟上行和下行數據發送。此后,目標小區將重新使用在標準中定義的指令來停止SGW的多播發送。
    因為切換過程中沒有數據轉發，當UE在源小區去附著之后，到達源小區的數據包如果沒有在目標小區中緩存將會丟失。在后面的仿真中將會看到丟失包的數目很小。事實上針對實時性業務這種包丟失現象可以忽略不計。
2 性能指標分析
    從DL SIT和包丟失數兩方面來分析優化的切換方案。對于包丟失數，能夠估計出為避免切換中的包丟失所需要的緩存大小N。這樣的分析方法可以適用于從Macrocell切換到Femtocell，或從Femtocell切換到Macrocell時的情形。
    兩個實體之間的延遲D按如下定義：DeNB,MME和DeNB,SGW具有同樣的分布，且是關于隨機變量x的函數。DHeNB,MME和DHeNB,SGW具有同樣的分布，且是關于隨機變量y的函數。從UE接收到RRC連接重配置信息到目標小區接收到RRC連接重配置完成信息的這段時間稱為切換執行時間，用變量DHO_exec表示，是關于隨機變量h的函數。MME與SGW之間的時間延遲很小，可忽略不計。
 

　    從圖3可以看出，隨著E[y]的增加，丟包數會增加，但是即使E[y]增加到150 ms時候，包丟失的數目也不超過5個。

    本文提出了一種基于數據多播的改進的Femto-macro切換方案，仿真結果顯示優化切換方案與3GPP的標準切換方案相比，在減少DL SIT和包丟失數方面都得到了可觀的改善。
參考文獻
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[2] KIM D, SAWHNEY M, LEE H, et al. A velocitybased  bicasting handover scheme for 4G mobile systems[C]. in  Proc.2008 IWCMC.
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[5] 3GPP TS 36.331, Evolved Universal Terrestrial Radio Access  (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC) protocol specification, v9.0.0[Z].2009-09.