Handover – jak przenoszone jest aktywne połączenie?

2015.09.07
Autor: RFBENCHMARK
Podziel się informacją:


Handover – jak przenoszone jest aktywne połączenie?

Handover (Handoff) jest jedną z podstawowych oraz istotnych funkcji systemu komórkowego. Bez niego korzystanie z telefonu byłoby uciążliwe. Trudno sobie wyobrazić sytuację, w której połączenie głosowe zostałoby zerwane za każdym razem, gdy użytkownik przemieści się poza zasięg aktualnie obsługującej go stacji bazowej.



Inżynierowie opracowujący standardy, na których opiera się działanie obecnych systemów komórkowych wprowadzili mechanizm noszący nazwę handover. Pozwala on na przeniesienie aktywnego połączenia (między innymi) podczas przemieszczania się terminala ruchomego do innej stacji bazowej, której sygnał jest silniejszy. Najistotniejsze jest, aby przełączanie połączeń było nieodczuwalne dla użytkownika.

Bazując na przykładzie sieci UMTS (3G) należałoby wyróżnić typy handover’ów (oznaczanych jako HO) takie jak:

  • Intra-system HO
    • Hard Handover (HHO)
    • Soft Handover (SHO)
    • Softer Handover
  • Inter-system HO
    • Hard Handover (HHO)


Inter-system HO jest przełączeniem pomiędzy dwiema różnymi technologiami dostępu, np. UMTS i GSM, LTE i GSM lub UMTS i LTE. Do tej kategorii kwalifikuje się również przełączenie między dwoma różnymi trybami pracy, przykładowo w technologii 3G: UTRA FDD i TDD. Jednak w Polsce w 3G wykorzystywany jest jedynie tryb FDD. Na transmisję TDD operatorzy mają przydzielone pasmo częstotliwości, które nie jest aktualnie wykorzystywane.

FDD (ang. Frequency Division Duplex) – sposób zorganizowania transmisji radiowej gdzie transmisja w górę (od terminala użytkownika do stacji bazowej) jest prowadzona w innym zakresie częstotliwości niż transmisja w dół (od stacji bazowej do terminala użytkownika). Nadawanie w każdym z kierunków może zachodzić jednocześnie.
TDD (ang. Time Division Duplex) – sposób zorganizowania transmisji radiowej gdzie transmisja w górę (od terminala do stacji bazowej) jest prowadzona w tym samym zakresie częstotliwości co transmisja w dół (od stacji bazowej do terminala). Nadawanie w każdym z kierunków nie jest ciągłe, ponieważ musi zachodzić w ściśle wydzielonych chwilach czasowych ze względu na fakt, iż nadawanie i odbieranie sygnału odbywa się na tej samej częstotliwości.




Hard Handover (HHO) występuje w przypadku wszystkich opisanych powyżej przełączeń typu Inter-system HO. Intra-system HO mają miejsce w przypadku przełączenia między stacją bazową/sektorem przy jednoczesnej zmianie częstotliwości. Charakteryzują się tym, iż najpierw zostaje zwolnione połączenie między pierwszą stacja bazową/sektorem, a terminalem i dopiero w kolejnym kroku ustanawiane jest nowe połączenie z drugą stacją bazową/sektorem.

Soft Handover (SHO) wykorzystuje w odróżnieniu od Hard Handover’u stan pośredni polegający na utrzymywaniu połączenia radiowego terminala ruchomego z dwiema stacjami bazowymi jednocześnie. Aby mogło dojść do SHO stacje bazowe łączące się z terminalem ruchomym muszą pracować na tej samej częstotliwości.

Takie połączenie na granicy dwóch komórek, gdzie sygnały obydwu nadajników mają stosunkowo niski poziom, pozwala na uzyskanie, z wykorzystaniem odbiornika RAKE, większego stosunku sygnału do zakłóceń, a co za tym idzie lepszej jakości świadczonych usług. Jednakże takie rozwiązanie ma swoje wady – jeden terminal podczas handover’u wykorzystuje jednocześnie zasoby dwóch komórek, co zmniejsza pojemność systemu.

Odbiornik RAKE jest używany do przeciwdziałania efektom propagacji wielodrogowej. Fala elektromagnetyczna jest odbierana niezależnie przez kilka torów odbiorczych, do każdego toru sygnał dociera w różnym czasie, tak więc z różnym opóźnieniem i różną fazą, odbiornik przesuwa sygnały tak by wszystkie były ze sobą w fazie, aby finalnie dokonać ich sumowania, w celu uzyskania na wyjściu poprawy stosunku sygnału do szumu.
Handover

Hard Handover (HHO), Soft Handover (SHO)

Softer Handover to szczególny przypadek Soft Handover’u. Jest przełączeniem między sektorami należącymi do jednej stacji bazowej Node B. Przełączenie odbywa się z pośrednią fazą odbioru sygnału z dwóch sektorów jednocześnie i jest wynikiem nakładania się sygnałów z sąsiednich sektorów lub propagacji wielodrogowej, czyli odbić sygnału od obiektów, np. budynków.

Softer Handover

Softer Handover

Decyzja o wykonaniu handover’u podejmowana jest przez sieć na podstawie wykonywanych pomiarów przez stacje bazowe oraz terminal. Różnica między progiem docierającego sygnału, przy którym zostanie zainicjowany handover, a minimalnym użytecznym poziomem sygnału powinna być dobierana optymalnie. Zbyt duża – będzie oznaczała wiele handover’ów np. na granicy dwóch komórek, zbyt mała różnica – spowoduje zrywanie dużej ilości połączeń. Wartość ta zależy od środowiska propagacyjnego, oczekiwanej prędkości terminali i czasu wymaganego do wykonania przełączenia.

Podsumowując, działanie sieci jest nastawione na zwiększenie komfortu użytkowania telefonu komórkowego. Możliwe niedogodności, związane ze zmianą komórki lub pogarszającym się poziomem sygnału z danej stacji bazowej, zostały rozwiązane przez zastosowanie różnego rodzaju handower’ów. W technologii 3G, w odróżnieniu do pozostałych technologii, wprowadzono soft handover pozwalający na utrzymanie lepszej jakości połączenia na granicy komórek.