本节利用双天线结构实现基于位置信息的无缝切换算法，两个收发天线分别安装于列车尾部和首部，两天线皆与车载中继相连[146]。同时，为了避免信令风暴和穿透损耗，由车载中继作为一个移动终端设备与基站进行通信。在列车每个车厢安装接入点，接入点收集车内用户上传数据后，发送至车载中继，由车载中继与基站进行通信。本节所提出的无缝切换算法网络架构如图8.10 所示。
图8.10 网络架构图
图8.11 为基于位置信息的无缝切换优化算法切换过程示意图，在无特殊说明时，本节首部天线所在位置就是移动终端位置。当移动终端未到达重叠带时，由所在小区基站提供通信服务，如图8.11（a）所示。当移动终端驶入重叠带时，列车首部天线根据基站发送的控制信息测量基站信号强度并上报基站，如图8.11（b）所示。当列车首部天线测量到当前基站信号强度满足切换条件时，列车首部天线执行切换至目标eNB 的过程，如图8.11（c）所示。直到列车首部天线成功切换至目标eNB 之前，列车尾部天线保持与源eNB 的连接。列车首部天线成功切换至目标eNB后，列车尾部天线断开与源eNB 连接，并将通信频率调至目标eNB 频率，如图8.11（d）所示。
图8.11 无缝切换过程示意图
2. 无缝切换优化算法相关技术(www.xing528.com)
高速场景下移动终端进行切换时，不仅要降低切换失败率和通信中断概率，而且要避免数据包丢失。目前针对切换过程数据包丢失问题存在两种解决方案：一种是数据转发，另一种是双播[78]。
数据转发方式在传统LTE-R 系统切换方案中经常使用。这种方式中，数据网关将数据包发送给源eNB 后，再由源eNB 数据包转发给移动终端和目标eNB。目标eNB 还未为移动终端提供通信服务时，会丢弃接收到的数据包。数据转发方式网络通信延时主要包括两方面，一部分是数据网关与源eNB 之间的延时，另一部分为源eNB 到移动终端设备和目标eNB 的网络延时。整个过程如图8.12 所示。
图8.12 数据转发过程
双播方式是数据网关同时发送数据包给源eNB 和目标eNB，双播示意图如图8.13 所示。与数据转发方式相同，在未完成切换前，双播方式下目标eNB 也会丢弃接收到的数据包。双播方式下，网络通信延时主要是数据网关至基站之间的延时，故与数据转发方式相比，双播方式从源eNB 到目标eNB 之间可以有效避免因为数据转发而产生的延时。在移动终端使用的视频、语音和在线娱乐等实时业务都需要尽可能短的网络延时，因此双播方式更能满足用户需求。为了降低时延，本节所提出的无缝切换优化算法选用双播方式。
图8.13 双播过程
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