Przekazać - Handover

W przypadku innych zastosowań zobacz Przekazanie (ujednoznacznienie) .
„Przekazanie” przekierowuje tutaj. W przypadku innych zastosowań zobacz Handoff (ujednoznacznienie) .

W komórkowych telekomunikacji , przekazania lub przełączania , to proces przekazywania trwającego połączenia lub sesji danych z jednego kanału podłączonego do sieci rdzeniowej do innego kanału. W komunikacji satelitarnej jest to proces przenoszenia odpowiedzialności za kontrolę satelity z jednej stacji naziemnej do drugiej bez utraty lub przerwania usługi.

Terminologia

Amerykański angielski używa terminu handoff , który jest najczęściej używany w niektórych amerykańskich organizacjach, takich jak 3GPP2 oraz w amerykańskich technologiach, takich jak CDMA2000 . W brytyjskim angielskim termin „ handover” jest bardziej powszechny i ​​jest używany w międzynarodowych i europejskich organizacjach, takich jak ITU-T , IETF , ETSI i 3GPP , i jest standaryzowany w ramach europejskich standardów, takich jak GSM i UMTS . Termin przekazanie jest bardziej powszechny w publikacjach naukowych i literaturze naukowej, podczas gdy przekazywanie jest nieco bardziej powszechne w organizacjach IEEE i ANSI .

Cel, powód

W telekomunikacji mogą istnieć różne powody, dla których może nastąpić przekazanie:

  • gdy telefon oddala się od obszaru objętego jedną komórką i wchodzi w obszar objęty inną komórką, połączenie jest przenoszone do drugiej komórki, aby uniknąć zakończenia połączenia, gdy telefon znajdzie się poza zasięgiem pierwszej komórki;
  • gdy wyczerpie się zdolność przyłączania nowych połączeń danej komórki, a istniejące lub nowe połączenie z telefonu, który znajduje się w obszarze nałożonym na inną komórkę, zostanie przeniesione do tej komórki w celu zwolnienia części pojemności w pierwsza komórka dla innych użytkowników, którzy mogą być połączeni tylko z tą komórką;
  • w sieciach innych niż CDMA , gdy kanał używany przez telefon zostaje zakłócony przez inny telefon korzystający z tego samego kanału w innej komórce, połączenie jest przekazywane do innego kanału w tej samej komórce lub do innego kanału w innej komórce, aby uniknąć ingerencja;
  • ponownie w sieciach innych niż CDMA, gdy zmienia się zachowanie użytkownika, np. gdy szybko podróżujący użytkownik, podłączony do dużej komórki typu parasolowego, zatrzymuje się, wówczas połączenie może zostać przekazane do mniejszej makrokomórki lub nawet do mikrokomórki w aby zwolnić pojemność w komórce parasolowej dla innych szybko podróżujących użytkowników i zmniejszyć potencjalne zakłócenia innych komórek lub użytkowników (działa to również w odwrotnym kierunku, gdy zostanie wykryte, że użytkownik porusza się szybciej niż określony próg, połączenie może zostać przeniesione do większej komórki typu parasolowego w celu zminimalizowania częstotliwości przekazywania z powodu tego ruchu);
  • w sieciach CDMA przekazywanie (patrz niżej) może być indukowane w celu zmniejszenia zakłóceń do mniejszej sąsiedniej komórki ze względu na efekt „ blisko-daleko ”, nawet jeśli telefon nadal ma doskonałe połączenie z obecną komórką.

Najbardziej podstawową formą przekazania jest przekierowanie trwającej rozmowy telefonicznej z bieżącej komórki (zwanej źródłem ) do nowej komórki (zwanej docelową ). W sieciach naziemnych komórki źródłowe i docelowe mogą być obsługiwane z dwóch różnych miejsc komórki lub z jednego i tego samego miejsca komórki (w tym ostatnim przypadku dwie komórki są zwykle określane jako dwa sektory w tym miejscu komórki). Takie przekazanie, w którym źródło i cel są różnymi komórkami (nawet jeśli znajdują się w tym samym miejscu komórki) nazywane jest przekazywaniem między komórkami . Celem przekazywania między komórkami jest utrzymanie połączenia, gdy abonent wyprowadza się z obszaru objętego komórką źródłową i wchodzi do obszaru komórki docelowej.

Możliwy jest szczególny przypadek, w którym źródło i cel to jedna i ta sama komórka, a podczas przekazywania zmieniany jest tylko używany kanał. Takie przekazanie, w którym komórka nie jest zmieniana, nazywa się przekazaniem wewnątrzkomórkowym . Celem przekazywania wewnątrzkomórkowego jest zmiana jednego kanału, który może być zakłócany lub zanikający na nowy, wyraźniejszy lub mniej zanikający kanał.

Rodzaje

Oprócz powyższej klasyfikacji przekazań międzykomórkowych i wewnątrzkomórkowych , można je również podzielić na przekazy twarde i miękkie:

Trudne przekazanie
To taki, w którym kanał w komórce źródłowej jest uwalniany i dopiero wtedy zostaje włączony kanał w komórce docelowej. W ten sposób połączenie ze źródłem zostaje zerwane przed lub „w momencie” nawiązania połączenia z celem – z tego powodu takie przekazania są również znane jako break-before-make . Przekazania twarde mają być natychmiastowe, aby zminimalizować zakłócenia połączenia. Twarde przekazanie jest postrzegane przez inżynierów sieci jako zdarzenie podczas połączenia. Wymaga najmniej przetwarzania przez sieć świadczącą usługę. Gdy komórka znajduje się między stacjami bazowymi, wówczas komórka może przełączać się z dowolną stacją bazową, tak że stacje bazowe odbijają łącze z komórką tam iz powrotem. Nazywa się to „ping-pong”.
Miękkie przekazanie
To taki, w którym kanał w komórce źródłowej jest zachowywany i używany przez pewien czas równolegle z kanałem w komórce docelowej. W tym przypadku połączenie z celem jest ustanawiane przed zerwaniem połączenia ze źródłem, stąd to przekazanie nazywa się make-before-break . Przedział, w którym oba połączenia są używane równolegle, może być krótki lub znaczny. Z tego powodu miękkie przekazywanie jest postrzegane przez inżynierów sieci jako stan połączenia, a nie krótkie zdarzenie. Przekazywanie miękkie może polegać na wykorzystaniu połączeń do więcej niż dwóch komórek: połączenia z trzema, czterema lub więcej komórkami mogą być utrzymywane jednocześnie przez jeden telefon. Gdy połączenie jest w stanie miękkiego przełączenia, sygnał najlepszego ze wszystkich używanych kanałów może być użyty do połączenia w danym momencie lub wszystkie sygnały mogą być połączone w celu uzyskania wyraźniejszej kopii sygnału. To ostatnie jest bardziej korzystne, a gdy takie łączenie jest wykonywane zarówno w łączu w dół ( łącze nadawcze ), jak i w łączu w górę ( łącze zwrotne ), przekazywanie określa się jako bardziej miękkie . Łagodniejsze przełączenia są możliwe, gdy komórki biorące udział w przełączeniach mają jedno miejsce w komórce.

Przekazanie można również sklasyfikować na podstawie stosowanych technik przekazywania. Ogólnie można je podzielić na trzy typy:

  1. Przekazanie kontrolowane przez sieć
  2. Przekazywanie wspomagane telefonem komórkowym
  3. Przekazanie sterowane mobilnie

Porównanie

Zaletą twardego przekazania jest to, że w dowolnym momencie jedno połączenie wykorzystuje tylko jeden kanał. Zdarzenie twardego przekazania jest rzeczywiście bardzo krótkie i zwykle nie jest odczuwalne przez użytkownika. W starych systemach analogowych było to słyszalne jako kliknięcie lub bardzo krótki dźwięk; w systemach cyfrowych jest niezauważalny. Kolejną zaletą twardego przekazywania jest to, że sprzęt telefonu nie musi być w stanie odbierać dwóch lub więcej kanałów równolegle, co czyni go tańszym i prostszym. Wadą jest to, że jeśli przekazywanie nie powiedzie się, połączenie może zostać tymczasowo przerwane lub nawet nienormalnie zakończone. Technologie, które wykorzystują twarde przełączenia, zwykle mają procedury, które mogą ponownie ustanowić połączenie z komórką źródłową, jeśli nie można nawiązać połączenia z komórką docelową. Jednak ponowne nawiązanie tego połączenia może nie zawsze być możliwe (w takim przypadku połączenie zostanie zakończone), a nawet jeśli jest to możliwe, procedura może spowodować chwilowe przerwanie połączenia.

Jedną z zalet miękkich przełączeń jest to, że połączenie z komórką źródłową jest przerywane tylko wtedy, gdy ustanowione jest niezawodne połączenie z komórką docelową, a zatem szanse, że połączenie zostanie nienormalnie zakończone z powodu nieudanych przełączeń są mniejsze. Jednak zdecydowanie większa zaleta wynika z samego faktu, że jednocześnie utrzymywane są kanały w wielu komórkach, a połączenie może zakończyć się niepowodzeniem tylko wtedy, gdy wszystkie kanały zostaną jednocześnie zakłócone lub zanikowe. Fading i interferencja w różnych kanałach nie są ze sobą powiązane i dlatego prawdopodobieństwo ich wystąpienia w tym samym momencie we wszystkich kanałach jest bardzo niskie. W ten sposób niezawodność połączenia staje się wyższa, gdy połączenie jest w miękkim przełączeniu. Ponieważ w sieci komórkowej większość przełączeń odbywa się w miejscach o słabym zasięgu, gdzie połączenia często stają się zawodne, gdy ich kanał jest zakłócony lub zanika, miękkie przełączenia znacznie poprawiają niezawodność połączeń w tych miejscach, powodując zakłócenia lub zanikanie w jednym kanale nie jest krytyczne. Ta zaleta wiąże się z kosztem bardziej złożonego sprzętu w telefonie, który musi obsługiwać kilka kanałów równolegle. Inną ceną za miękkie przekazywanie połączeń jest wykorzystanie kilku kanałów w sieci do obsługi tylko jednego połączenia. Zmniejsza to liczbę pozostałych wolnych kanałów, a tym samym zmniejsza przepustowość sieci. Dostosowując czas trwania miękkich przełączeń i wielkość obszarów, w których one występują, inżynierowie sieci mogą zrównoważyć korzyści wynikające z dodatkowej niezawodności połączeń z ceną zmniejszonej przepustowości.

Możliwość

O ile teoretycznie rzecz biorąc miękkie przełączenia są możliwe w każdej technologii, analogowej lub cyfrowej, to koszt ich wdrożenia dla technologii analogowych jest zaporowo wysoki i żadna z technologii, które w przeszłości odniosły komercyjny sukces (np. AMPS , TACS , NMT , itp.) ta cecha. Spośród technologii cyfrowych, te oparte na FDMA również ponoszą wyższe koszty dla telefonów (ze względu na konieczność posiadania wielu równoległych modułów częstotliwości radiowych), a te oparte na TDMA lub kombinacji TDMA/FDMA w zasadzie nie pozwalają na to kosztowna realizacja miękkich przełączeń. Jednak żadna z technologii 2G (drugiej generacji) nie posiada tej funkcji (np. GSM, D-AMPS / IS-136 itp.). Z drugiej strony, wszystkie technologie oparte na CDMA, 2G i 3G (trzecia generacja), mają miękkie przekazywanie. Z jednej strony ułatwia to możliwość zaprojektowania niezbyt drogiego sprzętu telefonicznego obsługującego miękkie przełączenia dla CDMA, a z drugiej strony jest to konieczne ze względu na fakt, że bez miękkich przełączeń sieci CDMA mogą ucierpieć ze względu na znaczne zakłócenia wynikające z tzw. - zwany efektem blisko-daleko .

We wszystkich obecnych komercyjnych technologiach opartych na FDMA lub na kombinacji TDMA/FDMA (np. GSM, AMPS, IS-136/DAMPS itp.) zmiana kanału podczas twardego przełączenia jest realizowana poprzez zmianę pary używanych częstotliwości nadawania/odbioru .

Realizacje

W celu praktycznej realizacji przełączeń w sieci komórkowej każdej komórce przypisywana jest lista potencjalnych komórek docelowych, które mogą być wykorzystane do przekazywania do nich połączeń z tej komórki źródłowej. Te potencjalne komórki docelowe nazywane są sąsiadami, a lista nazywa się listą sąsiadów . Stworzenie takiej listy dla danej komórki nie jest trywialne i wykorzystuje się specjalistyczne narzędzia komputerowe. Realizują różne algorytmy i mogą wykorzystywać do wprowadzania danych z pomiarów terenowych lub komputerowych prognoz propagacji fal radiowych na obszarach objętych komórkami.

Podczas połączenia jeden lub więcej parametrów sygnału w kanale w komórce źródłowej jest monitorowanych i ocenianych w celu podjęcia decyzji, kiedy przekazanie może być konieczne. Kierunki łącza w dół (łącze nadawcze) i/lub łącza w górę (łącze zwrotne) mogą być monitorowane. Przekazanie może być żądane przez telefon lub przez stację bazową (BTS) jego komórki źródłowej oraz, w niektórych systemach, przez BTS sąsiedniej komórki. Telefon i BTSy sąsiednich komórek monitorują wzajemnie swoje sygnały i spośród sąsiednich komórek wybierani są najlepsi kandydaci docelowi. W niektórych systemach, głównie opartych na CDMA, docelowy kandydat może być wybrany spośród komórek, które nie znajdują się na liście sąsiadów. Odbywa się to w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa interferencji z powodu wspomnianego wyżej efektu blisko-daleko.

W systemach analogowych parametrami używanymi jako kryteria żądania twardego przełączenia są zwykle moc odbieranego sygnału i stosunek odbieranego sygnału do szumu (ten ostatni może być oszacowany w systemie analogowym przez wstawienie dodatkowych tonów, z częstotliwościami tuż poza przechwyconym głosem - pasmo częstotliwości w nadajniku i ocena postaci tych tonów w odbiorniku). W systemach cyfrowych innych niż CDMA 2G kryteria żądania twardego przekazania mogą być oparte na estymatach mocy odbieranego sygnału, bitowej stopie błędów (BER) i blokowej stopie błędów/wymazywania (BLER), otrzymanej jakości mowy ( RxQual ), odległości między telefon i BTS (szacowany na podstawie opóźnienia propagacji sygnału radiowego) i inne. W systemach CDMA, 2G i 3G, najczęstszym kryterium żądania przełączenia jest stosunek Ec/Io mierzony w kanale pilotowym ( CPICH ) i/lub RSCP .

W systemach CDMA, gdy telefon w miękkim lub miękkim przekazywaniu jest podłączony do kilku komórek jednocześnie, przetwarza odebrane równolegle sygnały za pomocą odbiornika rake . Każdy sygnał jest przetwarzany przez moduł zwany rake finger . Typowa konstrukcja odbiornika grabi w telefonach komórkowych obejmuje trzy lub więcej palców grabi używanych w stanie miękkiego przekazywania do przetwarzania sygnałów z tylu komórek i jeden dodatkowy palec używany do wyszukiwania sygnałów z innych komórek. Zbiór komórek, których sygnały są wykorzystywane podczas miękkiego przełączania, nazywany jest zbiorem aktywnym . Jeśli palec wyszukiwania znajdzie wystarczająco silny sygnał (w kategoriach wysokiego Ec/Io lub RSCP) z nowej komórki, komórka ta jest dodawana do zestawu aktywnego. Komórki z listy sąsiednich (nazywane w zestawie sąsiednim CDMA ) są sprawdzane częściej niż pozostałe, a zatem bardziej prawdopodobne jest przekazanie z sąsiednią komórką, jednak dozwolone jest również przekazanie z innymi komórkami spoza listy sąsiadów (w przeciwieństwie do GSM, IS-136/DAMPS, AMPS, NMT itp.).

Przyczyny niepowodzenia

Zdarzają się sytuacje, w których przekazanie nie powiodło się. Zagadnieniu temu poświęcono wiele badań. Źródło problemu odkryto pod koniec lat 80. XX wieku. Ponieważ częstotliwości nie mogą być ponownie wykorzystane w sąsiednich komórkach, gdy użytkownik przechodzi z jednej komórki do drugiej, dla połączenia musi zostać przydzielona nowa częstotliwość. Jeśli użytkownik przenosi się do komórki, gdy wszystkie dostępne kanały są w użyciu, połączenie użytkownika musi zostać zakończone. Istnieje również problem interferencji sygnału, gdzie sąsiednie komórki przeciążają się nawzajem, co skutkuje odczuleniem odbiornika.

Przekazanie pionowe

Główny artykuł: Przekazanie pionowe

Istnieją również przekazywanie połączeń między technologiami, w których połączenie połączenia jest przekazywane z jednej technologii dostępowej do drugiej, np. połączenie jest przekazywane z GSM do UMTS lub z CDMA IS-95 do cdma2000 .

Standard 3GPP UMA/GAN umożliwia przekazywanie GSM/UMTS do Wi-Fi i odwrotnie.

Priorytet przekazywania

Różne systemy mają różne metody obsługi i zarządzania żądaniami przekazania. Niektóre systemy obsługują przekazywanie w taki sam sposób, jak obsługują nowe wywołanie. W takim systemie prawdopodobieństwo, że przekazanie nie zostanie obsłużone, jest równe prawdopodobieństwu zablokowania nowego połączenia inicjującego. Ale jeśli połączenie zostanie nagle przerwane w trakcie rozmowy, jest to bardziej irytujące niż blokowanie nowego połączenia. Tak więc, aby uniknąć tego nagłego zakończenia trwającego żądania przekazania połączenia, należy nadać priorytet nowemu połączeniu, nazywa się to priorytetyzacją przekazania.

Są na to dwie techniki:

Koncepcja kanału ochronnego
W tej technice część wszystkich dostępnych kanałów w komórce jest zarezerwowana wyłącznie na żądanie przekazania z trwających połączeń, które mogą być przekazywane do komórki.
Kolejkowanie
Kolejkowanie przełączeń jest możliwe, ponieważ istnieje skończony odstęp czasu między momentem, w którym poziom odbieranego sygnału spadnie poniżej progu przekazania, a chwilą zakończenia połączenia z powodu niewystarczającego poziomu sygnału. Rozmiar opóźnienia jest określany na podstawie wzorca ruchu w określonym obszarze usług.

Przekazanie między i wewnątrzsystemowe

Przekazanie między systemami
  • Jeżeli podczas trwającego połączenia jednostka mobilna przemieszcza się z jednego systemu komórkowego do innego systemu komórkowego, który jest kontrolowany przez inny MTSO, procedura przekazania, która jest stosowana w celu uniknięcia zerwania połączenia, jest określana jako Handoff międzysystemowy.
  • MTSO angażuje się w ten system przekazywania. Gdy sygnał mobilny w danej komórce słabnie, a MTSO nie może znaleźć w swoim systemie innej komórki, do której może przekazać połączenie, to korzysta z przekazania połączenia międzysystemowego.
  • Przed wdrożeniem Inter System Handoff należy sprawdzić kompatybilność MTSO i w Inter System Handoff połączenie lokalne może stać się połączeniem zamiejscowym.
Przekazanie wewnątrz systemu
  • Jeżeli podczas trwającego połączenia jednostka mobilna przemieszcza się z jednego systemu komórkowego do sąsiedniego systemu komórkowego, który jest kontrolowany przez to samo MTSO, procedura przekazania, która jest stosowana w celu uniknięcia zerwania połączenia, jest określana jako Handoff Intra System.
  • MTSO angażuje się w ten system przekazywania. Gdy w danej komórce sygnał telefonii komórkowej słabnie i MTSO znajdzie w swoim systemie inną komórkę, do której może przekazać połączenie, korzysta z funkcji przekazywania połączenia Intra.
  • W Intra System Handoff wywołania lokalne zawsze pozostają wywołaniami lokalnymi tylko dlatego, że po przeniesieniu wywołanie jest obsługiwane przez ten sam MTSO.

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ a b c Guowang Miao , Jens Zander, Ki Won Sung i Ben Slimane, Podstawy mobilnych sieci danych, Cambridge University Press, ISBN  1107143217 , 2016.

Linki zewnętrzne