Handover & Roaming

Rui Cristina nº22424

Sérgio Henriques nº22426

Redes Sem FiosRedes Sem Fios

Universidade do AlgarveUniversidade do AlgarveEngenharia de Sistemas e InformáticaEngenharia de Sistemas e Informática

Plano de Apresentação Handover

O que é? Razões para à criação deste processo. Explicação como se dá o Handover.

Roaming O que é? O que distingue o Roaming do

Handover? Razões que levaram ao Roaming. Explicação como se realiza o Roaming.

Sistema Celular O que é um sistema celular.

Área de cobertura de uma BTS (Base Transceiver Station)

Base Station (BS)Célula

Potência do sinal A força do sinal sofre o impacto de vários factores

(por outros), mas a proximidade para a base station é o mais importante.

Distância é inversamente proporcional potência do sinal

Movimento entre células

Introdução ao Handover Mobilidade é o conceito - chave, num

sistema comunicação celular sem fios. Existe o problema, em redes celulares sem

fios, de manter a continuidade da ligação de um terminal móvel, de célula a célula.

Então, para poder suportar a consistência do conceito “mobilidade”, foi criado o método Handover/Handoff que permite a continuidade no fornecimento dos serviços quando o terminal móvel muda de célula na rede.

Handover O handover acontece

Um mobile station migra de um célula para outra.

Exemplo comum de quando acontece handover.

Handover (continuação)

Handover

Processo de mudar o canal (frequência, time slot, código ou combinação das três) associado com a conexão actual enquanto uma chamada está a decorrer.

Ocorrido quando um MS atravessa uma fronteira de uma célula, ou quando a deterioração de um sinal atingir um limiar.

Aplicação de Handover

Handover (continuação)

Temos 2 tipos de Handover

Soft Handover

Hard Handover

Soft Handover

“make-before-break” Mais de 1 conexão

Hard Handover

“break-before-make” 1 conexão activa

Tipos de Handover em GSM 1 – Intra BS - Entre canais na mesma célula; 2 – Inter BS e Intra BSC- Entre células (Base

Transceiver Stations (BTS)) controladas pelo mesmo Base Station Controller (BSC);

3 - Inter BSC - Entre células BTS sob o controle de BSCs diferentes, mas pertencentes ao mesmo Mobile Service-Switching Center (MSC);

4 - Macro-Handovers também conhecido por Inter MSC – Entre células sob o controle de diferentes MSCs.

Tipos de Handover em GSM (continuação)

MSC

BSC BSCMSC

BSC BSC

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Handover considerando os tipos de rede Vertical Handover

Passagem de uma estação móvel da área de cobertura de uma rede sem fio para outra de tecnologia diferente (Ex: UMTS -> GSM)

Horizontal Handover Passagem de uma estação móvel da área de

cobertura de uma rede para outra área de cobertura da mesma tecnologia (Ex: GSM -> GSM)

Estratégias para a detecção de Handover

Mobile-assisted HO (MAHO)

Network-initiated HO (NIHO)

Mobile-controlled HO (MCHO)

Algoritmos de Handover

Minimum Acceptable Performance

Power Budget Algorithm

Minimum Acceptable Performance Prioridade à gestão da potência do sinal em

detrimento do handover. Quando o sinal se degrada até um certo nível o

nível de potência da MS é aumentado. Se os aumentos de potência não melhoraram o

sinal: Então realiza-se o handover

É o método mais simples e mais comum. Contudo provoca smears (borrões) , pois, num

pico de potência de transmissão, pode causar interferências com a célula vizinha.

Smears (borrões)

Legenda:

A – Célula A

B – Célula B

Potência de Pico

Local onde a potência da célula B é mais elevada que a da célula A

Power Budget Algorithm Dá precedência ao handover e não gestão

de potência. Realiza-se o handover quando um sinal com

melhor qualidade está disponível numa célula da vizinhança

Não provoca borrão (“smear”) nos limites da célula.

Reduz a interferência co-channel. Contudo é um algoritmo complicado e difícil

de implementar.

Algoritmos de Handover (continuação) Seamless Handover VS Conventional Handover

Seamless Handover – O MT (Mobile Terminal) muda de BTS, sempre que detectar um sinal melhor noutra.

Conventional Handover – O MT só muda de BTS, quando a potência do sinal que recebe da BTS atinge um limiar, a partir do qual não são garantidos os serviços pedidos.

Fenómeno “Ping-Ponging”

Acontece no método “Seamless Handover”. Sinal emitido pelas estações “flutua” ondularmente. Um terminal móvel localizado no meio de duas BS,

poderá efectuar demasiados Handovers, gastando desnecessariamente carga da bateria, para além de sobrecarregar a rede.

Conventional Handover é a solução para o problema, pois estabelece limiares, em que se pode concluir com certeza que o sinal de uma BS está pior do que outra.

Conventional Handover Quando é atingido o threshold 2 (Limiar A), é

o exemplo típico de Seamless Handover. O threshold 3 (Limiar B), é o exemplo típico

de Convencional Handover.

Conventional Handover (continuação)

-H H

Ligação

Ligado à BS B

Ligado à BS A

Handover para A Handover para B

Potência (B)-Potência (A)

Handover – Atrasos

Tráfego intenso ou nenhum canal disponível na célula vizinha causa atrasos em pedidos de handover e consequentemente quedas de chamada.

Solução: a BS da célula actual pode monitorizar a potência do sinal durante um intervalo de tempo (dwell time), para tentar não perdê-lo (e assim evitar o handover, enquanto não houver condições).

dwell time: intervalo de tempo no qual uma chamada pode ser mantida dentro de uma célula sem handover.

Handover entre Micro células Pico células: solução para aumentar a capacidade

do sistema, reduzindo a interferência dos canais adjacentes.

Indicado para áreas urbanas com mais utilizadores. Resultado do uso da técnica “Cell Splitting”

Umbrella cell (Micro e Macro células) Que fazer, quando utilizadores se movem

entre as micro-células a alta velocidade, enchendo o MSC local de pedidos de handover?

A técnica “Umbrella” permite a utilizadores em alta velocidade usar células maiores com canais de potencia de transmissão diferente, às usadas nas micro-células.

Umbrella Cell

Antena A

Antena B

No momento da curva:

•Qualidade do sinal A decresce rapidamente.

•MT tem que encontrar rapidamente o sinal B, antes de perder a chamada.

Corner-Effect

Corner-Effect (Solução)

No momento em que se planeia a distribuição de pico – células numa zona urbana, o responsável pode distribui-los de tal maneira que exista sempre possibilidade de um handover fiável e seguro.

Usando mobile-assisted handover (Handover assistido por terminal móvel), aliviamos a Base Station Controller de usar recursos para estes tipos de handover, enquanto se elimina o problema do corner-effect.

Introdução ao Roaming O que fazer, se o terminal móvel for para

regiões, onde a rede do subscritor do terminal móvel não têm cobertura?

É aqui entra o conceito “Roaming”. Roaming é um termo em comunicações sem

fios, que se refere a extensão de conectividade de um terminal móvel, por redes em que o subscritor (dono do terminal móvel), não está inscrito.

Roaming

Roaming dentro de uma rede

Roaming internacional

Roaming dentro de uma rede

O telefone liga-se automaticamente a diferentes células quando está em deslocação.

Quando perde ou enfraquece o seu contacto com uma determinada célula o telefone procura imediatamente outra célula que garanta uma melhor comunicação.

Roaming Internacional

Roaming internacional significa que um telefone pode identificar-se na sua rede estando ligado a outra rede diferente.

É necessário que as operadoras de cada rede tenham estabelecido um contrato de roaming.

É possível utilizar do telefone no estrangeiro mantendo o mesmo número de telefone e podendo receber chamadas como se encontrasse na sua rede original.

Requer normalmente uma subscrição e tem um tarifário próprio.

Roaming Internacional (Continuação)

Roaming GPRS/3G (Vodafone) Diz-se ser o primeiro operador a disponibilizar serviços GPRS e

3G (3ª Geração) em Roaming em Portugal. A cobertura internacional GPRS

Cobertura bastante alargada por todo o mundo A cobertura 3G (3ª Geração)

Alemanha Áustria Bélgica Espanha Finlândia França Grécia Holanda Itália Luxemburgo

Polónia Reino unido República da Irlanda Roménia Suécia Suiça Africa do Sul Hong Kong Japão

Referências

Handover: http://searchmobilecomputing.techtarget.com/ http://en.wikipedia.org/wiki/Handoff http://media.wiley.com/product_data/excerpt/

28/04714190/0471419028.pdf http://people.deas.harvard.edu/~jones/cscie129/nu_lectures/

lecture7/cellular/handoff/handoff.html

Roaming: http://www.vodafone.pt/main/Servicos+Roaming/Roaming/servicos/

Roaming+GPRS.htm http://www.tmn.pt/cobertura/internacional/mapa.shtml