В сотовой связи хэндовер или хэндовер — это процесс передачи текущего вызова или сеанса передачи данных из одного канала, подключенного к базовой сети, на другой канал. В спутниковой связи это процесс передачи ответственности за управление спутником от одной земной станции к другой без потери или прерывания обслуживания.
В американском английском используется термин «хэндовер» , и он чаще всего используется в некоторых американских организациях, таких как 3GPP2 , и в американских технологиях, таких как CDMA2000 . В британском английском термин «хэндовер» более распространен и используется в международных и европейских организациях, таких как ITU-T , IETF , ETSI и 3GPP , а также стандартизируется в европейских стандартах, таких как GSM и UMTS . Термин «передача» чаще встречается в академических исследовательских публикациях и литературе, тогда как «передача» немного чаще встречается в организациях IEEE и ANSI . [ оригинальное исследование? ]
В телекоммуникациях могут быть разные причины, по которым может быть проведена передача обслуживания: [1]
Самая основная форма передачи обслуживания — это перенаправление текущего телефонного вызова из текущей ячейки (называемой исходной ) в новую ячейку (называемую целевой ). [1] В наземных сетях исходная и целевая соты могут обслуживаться с двух разных сотовых станций или с одной и той же сотовой станции (в последнем случае две соты обычно называются двумя секторами на одной сотовой станции). Такая передача обслуживания, при которой источником и целью являются разные соты (даже если они находятся на одном и том же сотовом сайте), называется передачей обслуживания между ячейками . Целью межсотовой передачи обслуживания является поддержание вызова, когда абонент выходит из зоны покрытия исходной соты и входит в зону целевой соты.
Возможен особый случай, когда источник и цель являются одной и той же сотой и при передаче обслуживания меняется только используемый канал. Такая передача обслуживания, при которой ячейка не изменяется, называется внутрисотовой передачей обслуживания. Целью внутрисотовой передачи обслуживания является замена одного канала, который может подвергаться помехам или затуханию, на новый, более чистый или менее затухающий канал.
Помимо приведенной выше классификации межсотовых и внутрисотовых хэндоверов, их также можно разделить на жесткие и мягкие хэндоверы: [1]
Передачу также можно классифицировать на основе используемых методов передачи обслуживания. В целом их можно разделить на три типа:
Преимущество жесткой передачи обслуживания состоит в том, что в любой момент времени для одного вызова используется только один канал. Событие жесткой передачи обслуживания действительно очень короткое и обычно незаметно для пользователя. В старых аналоговых системах его можно было услышать как щелчок или очень короткий звуковой сигнал; в цифровых системах это незаметно. Еще одним преимуществом жесткой передачи обслуживания является то, что аппаратному обеспечению телефона не требуется возможность параллельного приема двух или более каналов, что делает его дешевле и проще. Недостаток заключается в том, что в случае сбоя передачи обслуживания вызов может быть временно прерван или даже аварийно завершен. Технологии, использующие жесткую передачу обслуживания, обычно имеют процедуры, которые могут повторно установить соединение с исходной сотой, если соединение с целевой сотой не может быть установлено. Однако восстановление этого соединения не всегда возможно (в этом случае вызов будет прерван), и даже если это возможно, процедура может привести к временному прерыванию вызова.
Одним из преимуществ мягкой передачи обслуживания является то, что соединение с исходной сотой разрывается только тогда, когда установлено надежное соединение с целевой сотой, и, следовательно, вероятность того, что вызов будет аварийно завершен из-за неудачной передачи обслуживания, ниже. Однако гораздо большее преимущество связано с тем фактом, что одновременно поддерживаются каналы в нескольких сотах, и вызов может завершиться неудачей только в том случае, если все каналы будут подвержены помехам или исчезнут одновременно. Замирания и помехи в разных каналах не связаны друг с другом, поэтому вероятность того, что они возникнут одновременно во всех каналах, очень мала. Таким образом, надежность соединения становится выше, когда вызов находится в режиме мягкой передачи обслуживания. Поскольку в сотовой сети большая часть передач обслуживания происходит в местах с плохим покрытием, где вызовы часто становятся ненадежными из-за помех или затухания канала, мягкая передача обслуживания значительно повышает надежность вызовов в этих местах, создавая помехи. или замирание в одном канале не критично. Это преимущество достигается за счет более сложного оборудования в телефоне, которое должно быть способно обрабатывать несколько каналов параллельно. Другая цена, которую приходится платить за мягкую передачу обслуживания, — это использование нескольких каналов в сети для поддержки только одного вызова. Это уменьшает количество оставшихся свободных каналов и тем самым снижает пропускную способность сети. Регулируя продолжительность мягкой передачи обслуживания и размер областей, в которых она происходит, сетевые инженеры могут сбалансировать преимущества дополнительной надежности вызовов и цену снижения пропускной способности.
Хотя теоретически мягкая передача обслуживания возможна в любой технологии, аналоговой или цифровой, стоимость ее реализации для аналоговых технологий непомерно высока, и ни одна из технологий, которые были коммерчески успешными в прошлом (например, AMPS , TACS , NMT и т. д.), не имела успеха. эта особенность. Из цифровых технологий технологии, основанные на FDMA , также имеют более высокую стоимость для телефонов (из-за необходимости иметь несколько параллельных радиочастотных модулей), а технологии, основанные на TDMA или комбинации TDMA/FDMA, в принципе позволяют не так дорогая реализация мягкой передачи обслуживания. Однако ни одна из технологий 2G (второго поколения) не имеет этой функции (например, GSM, D-AMPS / IS-136 и т. д.). С другой стороны, все технологии на основе CDMA, 2G и 3G (третьего поколения), имеют мягкую передачу обслуживания. С одной стороны, этому способствует возможность спроектировать не столь дорогое аппаратное обеспечение телефона, поддерживающее мягкую передачу обслуживания для CDMA, а с другой стороны, это обусловлено тем, что без мягкой передачи обслуживания сети CDMA могут страдать от существенных помех, возникающих из-за - так называемый ближне-дальний эффект.
Во всех современных коммерческих технологиях, основанных на FDMA или на комбинации TDMA/FDMA (например, GSM, AMPS, IS-136/DAMPS и т. д.), смена канала во время жесткой передачи обслуживания реализуется путем изменения пары используемых частот передачи/приема . .
Для практической реализации хендоверов в сотовой сети каждой ячейке назначается список потенциальных целевых ячеек, который может быть использован для передачи им вызовов из этой исходной соты. Эти потенциальные целевые ячейки называются соседями , а список называется списком соседей . Создание такого списка для данной ячейки является непростой задачей, и для этого используются специализированные компьютерные инструменты. Они реализуют различные алгоритмы и могут использовать в качестве входных данных данные полевых измерений или компьютерные прогнозы распространения радиоволн в областях, покрытых сотами.
Во время вызова один или несколько параметров сигнала в канале исходной соты отслеживаются и оцениваются, чтобы решить, когда может потребоваться передача обслуживания. Направления нисходящей линии связи (прямая линия связи) и/или восходящей линии связи (обратная линия связи) могут отслеживаться. Переключение может быть запрошено телефоном или базовой станцией (BTS) исходной соты, а в некоторых системах - BTS соседней соты. Телефон и BTS соседних ячеек отслеживают сигналы друг друга, и среди соседних ячеек выбираются лучшие целевые кандидаты. В некоторых системах, в основном основанных на CDMA, целевой кандидат может выбираться среди сот, которых нет в списке соседей. Это делается для того, чтобы уменьшить вероятность помех из-за вышеупомянутого эффекта «ближний-дальний».
В аналоговых системах параметрами, используемыми в качестве критериев для запроса жесткой передачи обслуживания, обычно являются мощность принимаемого сигнала и отношение принимаемого сигнала к шуму (последнее можно оценить в аналоговой системе путем вставки дополнительных тонов с частотами, выходящими за пределы захваченного голоса). -полоса частот в передатчике и оценка формы этих тонов в приемнике). В цифровых системах 2G, не поддерживающих CDMA, критерии запроса жесткой передачи обслуживания могут быть основаны на оценках мощности принимаемого сигнала, частоты ошибок по битам (BER) и частоты ошибок/стираний блоков (BLER), качества принимаемой речи ( RxQual ), расстояния между телефон и BTS (оценивается по задержке распространения радиосигнала) и другие. В системах CDMA 2G и 3G наиболее распространенным критерием запроса передачи обслуживания является соотношение Ec/Io, измеренное в пилотном канале ( CPICH ) и/или RSCP .
В системах CDMA, когда телефон в режиме мягкой или более мягкой передачи обслуживания подключен к нескольким ячейкам одновременно, он обрабатывает полученные параллельно сигналы с помощью рейк-приемника . Каждый сигнал обрабатывается модулем под названием rake Finger . Обычная конструкция гребенчатого приемника в мобильных телефонах включает три или более гребенчатых пальцев, используемых в состоянии мягкой передачи обслуживания для обработки сигналов от такого же количества ячеек, и один дополнительный палец, используемый для поиска сигналов из других ячеек. Набор ячеек, сигналы которых используются во время мягкой передачи обслуживания, называется активным набором . Если поисковый палец обнаруживает достаточно сильный сигнал (с точки зрения высокого Ec/Io или RSCP) от новой соты, эта ячейка добавляется в активный набор. Ячейки в списке соседей (называемые в наборе соседей CDMA ) проверяются чаще, чем остальные, и, таким образом, передача обслуживания с соседней сотой более вероятна, однако передача обслуживания с другими ячейками за пределами списка соседей также разрешена (в отличие от GSM, ИС-136/ДАМПС, АМПС, НМТ и др.).
Бывают случаи, когда передача обслуживания оказывается неудачной. Этой проблеме посвящено много исследований. [ нужен пример ] Источник проблемы был обнаружен в конце 1980-х годов. Поскольку частоты не могут быть повторно использованы в соседних сотах, при переходе пользователя из одной соты в другую для вызова должна быть выделена новая частота. Если пользователь перемещается в ячейку, когда все доступные каналы используются, вызов пользователя должен быть завершен. Кроме того, существует проблема помех сигналов, когда соседние ячейки подавляют друг друга, что приводит к снижению чувствительности приемника.
Существуют также межтехнологические передачи обслуживания, при которых соединение вызова передается от одной технологии доступа к другой, например, вызов переводится из GSM в UMTS или из CDMA IS-95 в cdma2000 .
Стандарт 3GPP UMA/GAN обеспечивает передачу обслуживания GSM/UMTS на Wi-Fi и наоборот.
Различные системы имеют разные методы обработки и управления запросами на передачу обслуживания. Некоторые системы обрабатывают передачу обслуживания так же, как они обрабатывают новый исходящий вызов. В такой системе вероятность того, что передача обслуживания не будет обслужена, равна вероятности блокировки нового исходящего вызова. Но если вызов внезапно прерывается в середине разговора, это раздражает больше, чем блокировка нового исходящего вызова. Таким образом, чтобы избежать внезапного прекращения текущего запроса на передачу обслуживания вызова, необходимо отдать приоритет новому вызову, это называется определением приоритета передачи обслуживания.
Для этого есть две техники:
