Handover & Roaming

1. Redes Sem Fios Handover & Roaming Universidade do Algarve Engenharia de Sistemas e Informática Rui Cristina nº22424 Sérgio Henriques nº22426

2. 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.

3. Base Station (BS) Célula Sistema Celular • O que é um sistema celular. • Área de cobertura de uma BTS (Base Transceiver Station)

4. 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

5. Movimento entre células

6. 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.

7. Handover • O handover acontece • Um mobile station migra de um célula para outra. • Exemplo comum de quando acontece handover.

8. Handover (continuação)

9. 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.

10. Aplicação de Handover

11. Handover (continuação) • Temos 2 tipos de Handover • Soft Handover • Hard Handover

12. Soft Handover • “make-before-break” • Mais de 1 conexão

13. Hard Handover • “break-before-make” • 1 conexão activa

14. 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.

15. MSC MSC BSC BSC BSC BSC 1 3 4 2 Tipos de Handover em GSM (continuação)

16. 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)

17. Estratégias para a detecção de Handover • Mobile-assisted HO (MAHO) • Network-initiated HO (NIHO) • Mobile-controlled HO (MCHO)

18. Algoritmos de Handover • Minimum Acceptable Performance • Power Budget Algorithm

19. 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.

20. 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

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. Conventional Handover (continuação) Ligação Ligado à BS B Handover para A Handover para B Ligado à BS A -H H Potência (B)-Potência (A)

26. Handover – Atrasos • Tráfego intenso ou nenhum canal disponível na célula vizinha causa atrasos em pedidos de handover e consequentementequedas 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.

27. 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”

28. 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.

29. Umbrella Cell

30. Corner-Effect Antena A No momento da curva: • Qualidade do sinal A decresce rapidamente. • MT tem que encontrar rapidamente o sinal B, antes de perder a chamada. Antena B

31. 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.

32. 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.

33. Roaming • Roaming dentro de uma rede • Roaming internacional

34. 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.

35. 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.

36. Roaming Internacional (Continuação)

37. 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

38. 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