Han doff in wire less mob ile netw orks F-T in mobile systems & wireless architecture Apresentado...
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Handoff in
wireless mobile
networks
F-T in mobile systems & wireless architecture
Apresentado por : Justino Correia nº11714Ricardo Milheiro nº18076Mário Sanches nº19065
Universidade do Algarve
HANDOFF EM REDES MÓVEIS WIRELESS
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AgendaTópicos
Conceito de célula Definição de Handoff ( Handover ) ? Mecanismos de Hnadoff . Tipos de handoffs. VantagensDesvantagens de Handoffs. Estratégias de Handoff e causes de falhas de Handoffs. Channel assignment para Handoffs. Técnicas de recuperação. Conclusão
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Células
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Exemplo de células
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•Maior capacidade , permite um maior número de usuários
•Potência de transmissão reduzida
•Mais robusto , desentralizado
•A BS trata de interferências, área de transmissão
Vantagens
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Tamanho das células
•100 m em cidades até 35 km em zonas rurais (GSM)
•Para maiores frequências , poderá ainda ser menor
•“Umbrela cell”:célula maior que inclui várias células mais pequenas
Formato das células•Formato Hexagonal é prático para uma análise teórica
•Formato “Footprint” ( área de cobertura de rádio ) é amorfo
Posicionamento das BS
•Célula “Center-excited”:BS posicionada perto do centro da célula
•Célula “Edge-excited”:BS em 3 dos 6 vértices da célula
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Basic network
Basic Cellular communiation
system
Cell
HandoverUplink
Downlink
BS
Célula básica de um Sistema de Comunicações
Def (Handoff) :Processo de transferência de uma chamada entre células de forma transparente para o utilizador. Visa manter a qualidade da ligação ou proporcionar um melhor serviço
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Handover ao nivel das camadas OSI
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Handover Horizontal
• Quando os dois pontos de acesso da rede são baseados na mesma tecnologia wireless da ligação
•A ligação é danificada ou unicamente disrupted devido à mobilidade do dispositivo
Handover Vertical
•Quando os dois pontos de acesso da rede forem baseados em tecnologias wireless diferentes
•Movimentação para uma área coberta por uma tecnologia wireless diferente
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Intro
Handover
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Conceitos básicos de Handoff
O tamanho e a forma de cada célula dependem da natureza da região, do número de BSs e da escala de transmit/receiving das BSs.
Na maioria das vezes, a sobreposição das células e o hardware dos subscritoresestá dentro do alcance de mais de uma BS e a rede decide, de tempos em tempos que BS se encarregará se gerir o sinal.
O subscritor não necessita pensar sobre o processo do handoff ou sobre que BS está a tratar do sinal.
O mecanismo de Handoff é transparente ao usuário e não resultará em perda do serviço a menos que o usuário entre na dead zone.
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Decisões básicas de Handoff•Os handoffs ocorrem quando um anfitrião móvel começa a comunicação com uma nova estação base.
•Baseado geralmente no Received signal strength (RSS).
O Handover ocorre quando o sinal do serving BS é fraco ,enquanto o sinal de um BS vizinho for forte.
Efeito ping-pong
•A força do sinal flutua aleatoriamente
•Diversos handoffs ocorrem para a frente e para trás entre dois BSs.
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Handover
•Processo de transferência de uma chamada entre celulas, de uma forma transparente para o utilizador.
•Visa manter a qualidade da ligação ou proporcionar um melhor serviço.
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Tipos de Handoff (Handover)
Handoff
Soft Handoff(make-before-break)
Hard Handoff(break-before-make)
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Soft handoff
Um Soft Handoff estabelece uma conexão com a nova BTS antes de quebrar a conexão com a antiga.
Refere-se à sobreposição de zonas cobertas.
Não há perdas de conectividade móvel à rede
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Soft Handoff in Action
Antes (a) Depois (c )
Soft Handoff em acção (b)
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Hard handoff
Interrupção, perda momentânea com a conexão móvel à rede
O Hard Handoff requer ao telemóvel quebra de conexão com a BTS antiga para posteriormente fazer a conexão com a nova.
Os telefones CDMA comutam de modo digital para analógico durante O Hard Handoff.
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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: é chamado margem da histerese. If D é maior significa maior margem & mais delay.
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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 sinal mais forte, troca automaticamente de BS.
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advantages/disadvant
Advantages/disadvantage
s of HO
–Vantagens:• Smoother handoff.• Conecção sempre garantida, sem delay.• Baixa probabilidade da chamada cair• Aumento da capacidade/cobertura.• Satisfação de cliente (mais claridade).
Soft-handoff:
–Desvantagens:• Mais canais são bloqueados por cima.• A interferência de Downlink é aumentada sempre que muitas BSs estão transmitindo o que somente seria necessario por uma unica BS.
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Adv/Dis. of HO
–Vantagens:• Requer pouco processamento da rede que fornece o serviço..• Eficaz ao mover-se de uma rede de CDMA para análogica.
Hard-handoff:
–Desvantagens:• Perda momentânia da conectividade com o movel.• Interrupção da ligação é muito comum.• Grande tempo de “instalação”.• muito caro se não for executado correctamente.
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Estratégias de Handover
Existem Trés estrategias propostas para detecção de HO.
• Mobile-assisted HO (MAHO): • Network-initiated HO (NIHO):• Mobile-controlled HO (MCHO):
0 Móvel mede a potencia do sinal do BS mais próximo, e a seguir responde ao server BSs. O handover começa 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:
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BSs monitora o nível do sinal dos móveis com as chamadas em andamento. O receptor especial, receptor do localizador, controlado por CAM é usado para monitorizar a força do sinal.
O handover ocorre se o nível do sinal cair abaixo do ponto inicial.
Usado nas redes de IG (ampères).
(2) Network-Initiated HO:
Estrategias Cont….
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O móbil monitora continuamente os sinais do BSs vizinho.
O móbil faz medidas de qualidade aos vários canais, e escolhe os melhores em cooperação com a rede. Usado em DECT (tecnologia de TDMA).
(3) Mobile-controlled HO:
Estrategias Cont…
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Estados do Handover
• PHY Sync-O móvel 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-Não pode conter erros-O movil alocados recursos de ar-link, autenticado, autorizado e registado.
Network Layer exchange-Especifica o protocolo da gerência da mobilidade
(por exemplo, MIPv4)-o móbil prepara-se ao tráfego send/receive do IP
(por exemplo, DHCP)
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Situações de Handover
• Inter-cell ou Inter-BS- o destino e a origem das BSs são conectados no mesmo MSC.- conseguido com handover móvel-controlado.
• Inter-system- BSs velho e novo são conectados a MSCs diferentes.- conseguido com handover rede-controlado.- participação back-end significativa (autenticação,roaming condições)
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Causas de falha HO
Não existe canal na nova celula.
A rede demora demasiado tempo a fazer o handover, e entretanto o móvel perde o sinal.
Sinal demasiado fraco.
A recepção transforma-se pior devido à zona inoperante.
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Atribuição de canal para HO
A atribuição da canal têm que tratar dos 2 tipos de chamadas:
(nova chamada) (cham. handover)
Se não forem encontrados novos canais.
- nova chamada é blocked.- chamada de handoff dropped.
Preferencia é dada as chamadas em Handoff e depois a novas chamadas.
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Tecnicas de Atribuição de Canal
• Canais protegidos: - Reserva um certo numero de canais exclusivamente para chamadas em handover.- As novas chamadas não têm o acesso a estes, mas as chamadas em handover têm o acesso a ambos os canais regularese protegidos.
• Chamadas em espera:- As chamadas são colocadas em filas de espera e enviadas a BSs seguinte de acordo com a prioridade.
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Atribuição de canais Cont…
• Shadow Clustering:- Uma chamada é dita dar forma a uma Shadow na rede,baseada em HO.
- Enquanto a chamada se move, Shadow move-se.
- Não somente a célula atual, mas todas as células na Shadow deve reservar alguma largura de faixa para a chamada.- Ao receber uma nova chamada, o BS calcula, estimativas da disponibilidade da largura de faixa e aceitam somente as chamadas se as possibilidades de éxito forem altas.
• Channel Carrying:- Usa o conhecimento da posição do móbil, da velocidade, do sentido, do seu historial, da região geográfica etc..
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checkpointing & recover
Checkpointing:
Recovery:depende: (a) da taxa de falhas da desconexão móvel do anfitrião( c) da ligação wireless fraca.
--- O estado de cada processo no sistema é conservado periòdicamente no armazenamento estável e para recuperar de uma falha, o sistema reinicia a sua execução do último ponto de verificação gravado no armazenamento estável (BS).
Esquemas De Recuperação para HO
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classification
Mobility WirelessBandwidth
Failure Rate
Optimal Scheme
High
Low
Low
High
Low
High
All
AllAll
A-SL
SL
A-SL
A-SL
( Asynchronous and Lazy Scheme)
Optimal Recovery Scheme
Esquema de recuperação 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)
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Handoff in middle
BS1
BS3
BS2
BS4BS5
mh1
StaticNetwork
Handoff em execução
mh2
mh2
mh2
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Pessimistic HO
BS2
BS4
BS3
mh2
mh2
mh2
Pessimistic Handoff
1
4
32
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Lazy/Trickle
BS2
BS4
BS3
mh2
mh2
mh2
Lazy/Trickle Handoff
1
L1
2L2
B
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Conclusão? O handover fornecer ligações sem “cortes” em redes móveis wireless.
Soft handover é 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 não existir canal livre, network demora muito tempo a fazer o handover ou o sinal é demasiado fraco.
Canais protegidos, filas de espera e shadow clustering sao usados para HO.
Poucos esquemas eficientes são usados para recuperar de uma falha de handover.