本节主要针对移动终端在同一移动管理实体管理的不同基站之间的切换进行研究。在高铁场景下，若采用传统LTE-R 无线网络架构，列车到达重叠带时，列车上移动用户设备集体触发越区切换，会出现切换信令交互激增的情况。为了避免信令激增引起信令风暴，出现信令堵塞，进而导致切换失败率增高的情况，在传统LTE-R 无线网络架构中增加了车载中继站和接入点（Access Point，AP）。所提出的硬切换优化算法所采用的系统结构如图8.1 所示。
车载中继站位于列车中间位置，在数据传输上具有“承上启下”的作用，作为传输中介将移动终端数据“化零为整”集体传输给基站，同时将基站发送的数据分散到各个移动用户设备上。将车载中继作为一个移动终端测量源eNB 和目标eNB 的信号强度，同时触发和执行越区切换，大大减少了信令开销，且能避免发生信令风暴。接入点由车载中继控制，用于收集用户数据，可支持各种制式网络接入[138]，如WLAN、3G、LTE 等。
图8.1 系统结构图
车内移动用户设备与基站直接通信时，基站发射的无线信号需要穿透高铁列车的合金车体损耗一定能量后，才能被移动用户设备接收。车载中继站作为一个移动终端与基站进行通信的另一个优势，就是无线信号不再需要穿透合金车体，可以有效避免穿透损耗。
2. 硬切换优化算法重叠带规划(www.xing528.com)
相邻基站信号重叠覆盖的区域称为重叠带，相邻基站重叠带位置如图 8.2 所示，越区切换在重叠带内进行，合理规划重叠带的长度对切换具有至关重要的作用[139，140]。重叠带长度过大，会使相邻两个基站信号重复覆盖范围大，这会减小基站间距从而加剧高铁场景下切换频繁程度，还会增加建设成本并且造成资源浪费。另一方面，重叠带长度设置过小，可能造成高速移动的移动终端还未切换至目标eNB 就已经驶离重叠带，导致切换失败，最后造成移动终端与源eNB 通信链路连接失败。
图8.2 重叠带示意图
高速铁路场景下，为使高速移动的移动终端能够成功完成切换过程，需要对重叠带长度进行合理的设计。重叠带长度规划基本原则根据列车最高速度进行规划，其长度要能使终端以最高速度行驶时可以在此区域至少完成两次切换操作[141]，即可以使移动终端在一次切换失败时完成第二次切换操作。重叠带长度L 可以表示为
其中， Lhys为满足切换条件所需要的距离A，2×Lexe是移动终端完成两次切换所需要的距离B。
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