Handoff in

wireless mobile

networks

F-T in mobile systems & wireless architecture

Apresentado por : Justino Correia n11714Ricardo Milheiro n18076

Mrio Sanches n19065

Universidade do Algarve

HANDOFF EM REDES MVEIS WIRELESS

AgendaTpicos

Conceito de clulaDefinio de Handoff ( Handover ) ?Mecanismos de Hnadoff . Tipos de handoffs. VantagensDesvantagens de Handoffs. Estratgias de Handoff e causes de falhas de Handoffs. Channel assignment para Handoffs. Tcnicas de recuperao. Concluso

Clulas

Exemplo de clulas

Maior capacidade , permite um maior nmero deusurios

Potncia de transmisso reduzida

Mais robusto , desentralizado

A BS trata de interferncias, rea de transmisso

Vantagens

Tamanho das clulas100 m em cidades at 35 km em zonas rurais (GSM)

Para maiores frequncias , poder ainda ser menor

Umbrela cell:clula maior que inclui vrias clulas mais pequenas

Formato das clulasFormato Hexagonal prtico para uma anlise terica

Formato Footprint ( rea de cobertura de rdio ) amorfo

Posicionamento das BS

Clula Center-excited:BS posicionada perto do centro da clula

Clula Edge-excited:BS em 3 dos 6 vrtices da clula

Basic network

Basic Cellular communiation

system

Cell

HandoverUplink

Downlink

BS

Clula bsica de um Sistema de Comunicaes

Def (Handoff) :Processo de transferncia de uma chamada entre clulas de forma transparente para o utilizador.

Visa manter a qualidade da ligao ou proporcionar um melhor servio

Handover ao nivel das camadas OSI

Handover Horizontal

Quando os dois pontos de acesso da rede sobaseados na mesma tecnologia wireless daligao

A ligao danificada ou unicamente disrupted devido mobilidade do dispositivo

Handover Vertical

Quando os dois pontos de acesso darede forem baseados em tecnologiaswireless diferentes

Movimentao para uma rea cobertapor uma tecnologia wireless diferente

Intro

Handover

Conceitos bsicos de Handoff

O tamanho e a forma de cada clula dependem da natureza da regio, donmero de BSs e da escala de transmit/receiving das BSs.

Na maioria das vezes, a sobreposio das clulas e o hardware dos subscritoresest dentro do alcance de mais de uma BS e a rede decide, de tempos em tempos que BS se encarregar se gerir o sinal.

O subscritor no necessita pensar sobre o processo do handoff ou sobre que BSest a tratar do sinal.

O mecanismo de Handoff transparente ao usurio e no resultar em perda do servio a menos que o usurio entre na dead zone.

Decises bsicas de HandoffOs handoffs ocorrem quando um anfitrio mvel comea a comunicao com uma nova estao base.

Baseado geralmente no Received signalstrength (RSS).

O Handover ocorre quando o sinal do serving BS fraco ,enquanto o sinal de um BS vizinho for forte.

Efeito ping-pongA fora do sinal flutua aleatoriamente

Diversos handoffs ocorrem para a frente e para trs entre dois BSs.

Handover

Processo de transferncia de uma chamada entre celulas, de uma forma transparente para o utilizador.

Visa manter a qualidade da ligao ou proporcionar um melhor servio.

Tipos de Handoff (Handover)

Handoff

Soft Handoff(make-before-break)

Hard Handoff(break-before-make)

Soft handoffUm Soft Handoff estabelece uma conexo com a nova BTS antes de quebrar a conexo com a antiga.

Refere-se sobreposio de zonas cobertas.

No h perdas de conectividade mvel rede

Soft Handoff in Action

Antes (a) Depois (c )

Soft Handoff em aco (b)

Hard handoff

Interrupo, perda momentnea com a conexo mvel rede

O Hard Handoff requer ao telemvel quebra de conexo com a BTS antiga para posteriormente fazer a conexo com a nova.

Os telefones CDMA comutam de modo digital para analgico durante O Hard Handoff.

Hard HO Cont.

Sx e Sy sao a potencia do sinal de (base station) Bx e By para o telemovel.

O algoritmo sera: if (Sy-Sx) > D and serving station is Bx

then handoff to By.

else if (Sx-Sy) > D and serving station is Bythen handoff to Bx.

else no handoff.

D: chamado margem da histerese. If D maior significa maior margem & mais delay.

Handoff Escondido (idle)

Isto ocorre sempre que o telemovel esta no estado de idle mode. O telemovel estacontinuamente a procurar por um sinal mais forte. Quando encontra esse sinalmais forte, troca automaticamente de BS.

advantages/disadvant

Advantages/disadvantage

s of HO

Vantagens: Smoother handoff. Coneco sempre garantida, sem delay. Baixa probabilidade da chamada cair Aumento da capacidade/cobertura. Satisfao de cliente (mais claridade).

Soft-handoff:

Desvantagens: Mais canais so bloqueados por cima. A interferncia de Downlink aumentada sempre que muitas BSsesto transmitindo o que somente seria necessario por uma unica BS.

Adv/Dis. of HO

Vantagens: Requer pouco processamento da rede que fornece o servio.. Eficaz ao mover-se de uma rede de CDMA para anlogica.

Hard-handoff:

Desvantagens: Perda momentnia da conectividade com o movel. Interrupo da ligao muito comum. Grande tempo de instalao. muito caro se no for executado correctamente.

Estratgias de Handover

Existem Trs estrategias propostas para deteco de HO.

Mobile-assisted HO (MAHO): Network-initiated HO (NIHO): Mobile-controlled HO (MCHO):

0 Mvel mede a potencia do sinal do BS mais prximo, e a seguir responde ao server BSs.

O handover comea quando o poder recebido do vizinho BSs excede o poder do BSs em uso no momento.

Usado em 2G & 2.5G networks (GSM & CDMA).

(1) Mobile-Assisted HO:

BSs monitora o nvel do sinal dos mveis com as chamadas emandamento.

O receptor especial, receptor do localizador, controlado por CAM usado para monitorizar a fora do sinal.

O handover ocorre se o nvel do sinal cair abaixo do ponto inicial.

Usado nas redes de IG (ampres).

(2) Network-Initiated HO:

Estrategias Cont.

O mbil monitora continuamente os sinais do BSs vizinho.

O mbil faz medidas de qualidade aos vrios canais, e escolhe osmelhores em cooperao com a rede.

Usado em DECT (tecnologia de TDMA).

(3) Mobile-controlled HO:

Estrategias Cont

Estados do Handover

PHY Sync-O mvel faz a varredura, detecta e fica com o novo BSs.-Simplifica o projeto da rede de acesso.- faz Pedidos de air-link.

MAC layer exchange-No pode conter erros-O movil alocados recursos de ar-link, autenticado, autorizadoe registado.

Network Layer exchange-Especifica o protocolo da gerncia da mobilidade

(por exemplo, MIPv4)-o mbil prepara-se ao trfego send/receive do IP

(por exemplo, DHCP)

Situaes de Handover

Inter-cell ou Inter-BS- o destino e a origem das BSs so conectados no mesmo MSC.- conseguido com handover mvel-controlado.

Inter-system- BSs velho e novo so conectados a MSCs diferentes.- conseguido com handover rede-controlado.- participao back-end significativa (autenticao,roaming condies

Causas de falha HO

No existe canal na nova celula.

A rede demora demasiado tempo a fazer o handover, e entretanto o mvel perde o sinal.

Sinal demasiado fraco.

A recepo transforma-se pior devido zona inoperante.

Atribuio de canal para HO

A atribuio da canal tm que tratar dos 2 tipos de chamadas:

(nova chamada) (cham. handover)

Se no forem encontrados novos canais.- nova chamada blocked.- chamada de handoff dropped.

Preferencia dada as chamadas em Handoff e depois a novas chamadas.

Tecnicas de Atribuio de Canal

Canais protegidos: - Reserva um certo numero de canais exclusivamente para chamadas em handover.- As novas chamadas no tm o acesso a estes, mas as chamadas em handover tm o acesso a ambos os canais regulae protegidos.

Chamadas em espera:- As chamadas so colocadas em filas de espera e enviadasa BSs seguinte de acordo com a prioridade.

Atribuio de canais Cont

Shadow Clustering:- Uma chamada dita dar forma a uma Shadow na rede,baseada em HO.- Enquanto a chamada se move, Shadow move-se.- No somente a clula atual, mas todas as clulas na Shadowdeve reservar alguma largura de faixa para a chamada.

- Ao receber uma nova chamada, o BS calcula, estimativasda disponibilidade da largura de faixa e aceitam somente aschamadas se as possibilidades de xito forem altas.

Channel Carrying:- Usa o conhecimento da posio do mbil, da velocidade, do sentido, do seu historial, da regio geogrfica etc..

checkpointing & recover

Checkpointing:

Recovery:depende: (a) da taxa de falhas da desconexo mvel do anfitrio( c) da ligao wireless fraca.

--- O estado de cada processo no sistema conservado peridicamenteno armazenamento estvel e para recuperar de uma falha, o sistema reiniciaa sua execuo do ltimo ponto de verificao gravado no armazenamentoestvel (BS).

Esquemas De Recuperao para HO

classification

Mobility WirelessBandwidth

Failure Rate

Optimal Scheme

High

Low

Low

High

LowHighAll

AllAll

A-SLSL

A-SLA-SL

( Asynchronous and Lazy Scheme)

Optimal Recovery Scheme

Esquema de recuperao eficiente tem dois componentes

1. State-Saving scheme: (a) Synchronous (S) and(b) Asynchronous (A-S)

2. Handoff scheme: (a) Pessimistic (P)(b) Lazy (L)

Handoff in middle

BS1

BS3

BS2

BS4BS5

mh1

StaticNetwork

Handoff em execuo

mh2

mh2

mh2

Pessimistic HO

BS2

BS4

BS3

mh2

mh2

mh2

Pessimistic Handoff

1

4

32

Lazy/Trickle

BS2

BS4

BS3

mh2

mh2

mh2

Lazy/Trickle Handoff

1

L1

2L2

B

Concluso? O handover fornecer ligaes sem cortes em redesmveis wireless.

Soft handover melhor que o hard HO nenhum atraso, menor probabilidade da chamada cair, aumento da cobertura e maior clareza das chamadas.

Falha de Handover ocorre se no existir canal livre, network demora muito tempo a fazer o handover ou o sinal demasiado fraco.

Canais protegidos, filas de espera e shadow clustering sao usados para HO.

Poucos esquemas eficientes so usados para recuperar de uma falha de handover.