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為了讓包括4G LTE、5G和WiFi在內(nèi)的現(xiàn)代無線通信網(wǎng)絡能夠以可接受的可靠性和高用戶體驗水平運行，它們必須能夠在各種場景中進行成功切換。隨著無線連接幾乎擴展到現(xiàn)代交互的各個方面，設備制造商和網(wǎng)絡運營商需要提供不間斷的連接，在無線網(wǎng)絡內(nèi)和無線網(wǎng)絡之間完成成功切換的能力可能會成為目前正在開發(fā)的自動駕駛車輛、運輸和交付系統(tǒng)必要的安全功能。

理論上的切換

當用戶設備在網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中移動時，呼出蜂窩或其他無線通信連接從一個小區(qū)/路由器傳輸?shù)较噜徯^(qū)/路由器時會發(fā)生切換。小區(qū)是由蜂窩廣播塔提供蜂窩覆蓋的物理區(qū)域，而其他無線通信技術，包括城市5G，有其他確定覆蓋區(qū)域之間邊界的方法，切換用于蜂窩或其他無線網(wǎng)絡，如工業(yè)LTE/5G或WiFi網(wǎng)絡。人們對各種無線通信服務之間無縫切換的需求越來越大，這也促使人們需要在網(wǎng)絡內(nèi)以及無線網(wǎng)絡技術之間高效地執(zhí)行切換操作。

蜂窩無線電硬件設計為在多個頻率信道下運行，以優(yōu)化不同環(huán)境中各種不同用戶設備的服務質(zhì)量，這在一定程度上使切換復雜化，因為具有多個頻率信道的無線網(wǎng)絡中的切換系統(tǒng)必須處理用戶設備的物理轉(zhuǎn)換以及頻帶之間可能的轉(zhuǎn)換。切換也可以發(fā)生在同一小區(qū)的“扇區(qū)”之間，稱為系統(tǒng)內(nèi)切換，扇區(qū)是同一蜂窩基站的不同覆蓋區(qū)域，多個“扇區(qū)”可以占用一個“小區(qū)”。

例如，開發(fā)軟切換的目的是在蜂窩連接因衰落而無法恢復的情況下提供無縫呼叫切換，其中，衰落是指由于環(huán)境影響，接收到的無線電信號產(chǎn)生的自然減弱。當與當前小區(qū)的連接僅在與目標小區(qū)的穩(wěn)定連接建立后才中斷時，即發(fā)生軟切換。另一方面，當來自源的移動連接斷開并且隨后建立到目標的連接時，就會發(fā)生硬切換，因為啟用只需要一個信道，硬切換允許更有效地使用無線網(wǎng)絡的頻率信道。

依靠硬切換簡化了用戶設備的設計，因為它不需要對多個信道進行并行處理，然而雖然軟切換可能需要更多的信道和用戶設備來并行接收兩個或多個信道，但所有信道中的信號被中斷的可能性卻要低得多。

系統(tǒng)間切換通常會發(fā)生在高度移動的用戶設備上，例如高速行駛中的智能汽車或乘客的設備。現(xiàn)在，蜂窩技術的進步使垂直切換成為可能，移動電話在蜂窩網(wǎng)絡和無線局域網(wǎng)（WLAN）之間連接，以實現(xiàn)更大的可訪問性。雖然蜂窩網(wǎng)絡在大范圍內(nèi)提供較低的數(shù)據(jù)速率，但WLAN技術可以彌補這一點，它可以在較小范圍內(nèi)提供較高的數(shù)據(jù)速率。

5G網(wǎng)絡現(xiàn)在可以提供與WiFi網(wǎng)絡相當?shù)乃俣?，有人討論并提議將WiFi和蜂窩通信標準融合在一起，為手機、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和機器類設備創(chuàng)造更和諧的無線用戶體驗。

設備和無線通信標準的新多樣性能夠提供高質(zhì)量的聯(lián)網(wǎng)體驗，并且推動設備制造商和網(wǎng)絡運營商支持用戶和設備的無縫連接。考慮到超可靠低功耗通信（URLLC）和大規(guī)模機器型通信功能的持續(xù)發(fā)展，以及即將到來的5G標準，對無縫切換的需求逐步增長，設備制造商和網(wǎng)絡運營商需要模塊化的、可重新配置的方法來執(zhí)行切換測試，以比以往更高的精度有效地模擬現(xiàn)實世界的條件。

切換測試

切換測試是網(wǎng)絡硬件、軟件和協(xié)議開發(fā)的關鍵階段，無線網(wǎng)絡性能將在真實環(huán)境的受控模擬下進行評估，這可以優(yōu)化無線網(wǎng)絡的設計和配置。切換測試既需要模擬真實世界條件的配置文件，也需要能夠響應測試配置文件中的規(guī)范并綜合改變網(wǎng)絡技術中無線鏈路環(huán)境的硬件，以準確捕獲測試條件。這可能包括改變多條路徑之間的信號強度，改變信號的延遲（相位），以及考慮網(wǎng)絡拓撲和連接場景的多樣性。

衰落與多徑衰落仿真

衰落是指廣播信號被環(huán)境中的各種物體衰減和分散的效果。發(fā)送的信號被分解成多條路徑，當目標接收器移動時，也會發(fā)生頻率偏移，從而產(chǎn)生多普勒效應。多徑衰落類型是評估無線網(wǎng)絡質(zhì)量的重要組成部分，它經(jīng)常發(fā)生在真實環(huán)境中，因此需要工程解決方案。

衰落是切換測試中的一個重要因素，它通常是切換的原因之一，切換的另一個潛在原因是目標移出特定小區(qū)的覆蓋范圍。復雜的協(xié)議和建模不僅可以模擬衰落，還可以及時監(jiān)控接收到的信號，實現(xiàn)無縫切換。然而，隨著這些技術的不斷發(fā)展，測試這些協(xié)議的硬件必須是模塊化的，以保證一定的定制水平，這一點很重要。切換測試系統(tǒng)的一個組成是數(shù)字/可編程衰減器，它能夠降低網(wǎng)絡內(nèi)的發(fā)送/接收信號強度，以模擬衰落或障礙。

虹科HK-LDA-908V-8：200–8000 MHz高分辨率數(shù)字衰減器

虹科HK-LDA-908V-8同時提供USB和以太網(wǎng)接口，USB端口使用HID接口，以避免使用通過USB實現(xiàn)的舊串行或IEEE-488接口時存在的問題，無需安裝內(nèi)核級驅(qū)動程序，并且可以輕松地在任何支持USB HID設備的系統(tǒng)上使用，包括使用Linux或類似操作系統(tǒng)的低成本嵌入式計算機。以太網(wǎng)接口可配置為靜態(tài)IP或DHCP，并能夠分配HTTP端口以實現(xiàn)額外的安全性。

虹科HK-LDA-908V-8數(shù)字衰減器是一種高精度、雙向、50歐姆階躍衰減器，它提供從1-8000MHz的校準衰減，步長為0.1dB，可直接從附帶的圖形用戶界面（GUI）為固定衰減、掃描衰減斜坡和衰減剖面進行輕松編程?；蛘撸瑢τ谙Ｍ_發(fā)自己界面的用戶，虹科提供LabVIEW驅(qū)動程序、Windows API DLL文件、Linux驅(qū)動程序、Python示例等。