Redes Sem Fios
Universidade do Algarve
Engenharia de Sistemas e Informática
Handover & Roaming
Rui Cristina nº22424
Sérgio Henriques nº22426
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.
Base Station (BS)
Célula

Área de cobertura de uma BTS (Base
Transceiver Station)
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
MSC
BSC
BSC
1
3
2
4
BSC
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)
Ligação
Ligado à BS B
Handover para A
Handover para B
Ligado à BS A
-H
H
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
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
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
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


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)
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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)
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Alemanha
Áustria
Bélgica
Espanha
Finlândia
França
Grécia
Holanda
Itália
Luxemburgo
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Polónia
Reino unido
República da Irlanda
Roménia
Suécia
Suiça
Africa do Sul
Hong Kong
Japão
Referências
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Handover:




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http://searchmobilecomputing.techtarget.com/
http://en.wikipedia.org/wiki/Handoff
http://media.wiley.com/product_data/excerpt/28/04714190/04714190
28.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/R
oaming+GPRS.htm
http://www.tmn.pt/cobertura/internacional/mapa.shtml