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Gestion de la mobilité
Dr.Mériem Afif
Département Génie Informatique et Mathématique –
INSAT-Tunis
Année universitaire 2014/2015
Filière : RT5-Réseaux de Télécommunications Mobiles
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Plan du cours
Définition de la mobilité Mobilité dans les réseaux cellulaires : du GSM à
lLTE Mobilité dans les réseaux sans fil : Wifi etWiMax mobile
Problèmes dans les réseaux mobiles Solutions dadaptation des couches dans un
contexte de réseaux mobiles : MIP(v4 et v6),MIH,mSCTP…
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Introduction : Définition de lamobilité
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Mobilité et informatique mobile!! (1)
La mobilité : peut être définie comme la capacité daccéder, à partir de nimportequel endroit, à lensemble des services normalement disponibles dans unenvironnement fixe et câblé
C o u r r i e r é l e c t r o n i q u e ,
m e s s a g e v o c a l ,
t é l é c o p i e
C a r t e , i n f o r m a t i o n
s u r l a c i r c u l a t io n ,
g u i d e r o u t ie r
C o u r r i e r
é l e c t r o n i q u e ,
m e s s a g e v o c a l ,
t é l é c o p i e
S u r l e t r o t t o i r D a n s l a v o i t u r e
D a n s l ’ a v i o n
I n t e r n e t s a n s f i l
A u t r e s r é s e a u x
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Mobilité et informatique mobile!!(2)
Le concept d’informatique mobile : réfère à la possibilité pour des usagers munisde périphériques portables daccéder à des services et des applications évolués, àtravers une infrastructure partagée de réseau, indépendamment de leur localisationphysique ou de leur comportement de mouvement.
Linformatique mobile se distingue donc de linformatique classique fixe par :
La mobilité des usagers et de leurs ordinateurs : référence aux conceptsdubiquité et de nomadisme
Les contraintes de ressources mobiles telles que la largeur de bande sans fillimitée et lautonomie limitée des batteries.
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Typologie de la mobilité On distingue 3 types de mobilité :
La mobilité des unités ou mobilité terminale La mobilité personnelle La portabilité des services
D i s p o n i b il it é e t l o c a l is a t i o n in d é p e n d a n t e s d e s s e r v i c e s d e c o m m u n i c a t i o n s
S e r v i c e s d e c o m m u n i c a t i o n s p e r s o n n e l le s e t m o b il e s
M o b i l it é d e s u n i t é s
A c c è s r a d i o N u m é r o p e r s o n n e l C a p a c i t é s d e
r é s e a u i n t e ll ig e n t
M o b i l i t é p e r s o n n e l l eP o r t a b i li t é d e s
s e r v i c e s
C o n c e p t d e m o b i l i t é
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Mobilité terminale Capacité de localiser et didentifier un terminal mobile
Permettre à ce terminal daccéder aux services de réseau à partir de nimporte quelleposition où il se trouverait
Intimement liée à l’accès radio
La relation entre le réseau et lunité mobile est dynamique tandis que la relation entrelusager et lunité mobile est statique.
La mobilité terminale exige des capacités importantes du réseau : Permet aux abonnés de se déplacer dune zone de couverture radio à une autre : le réseau
doit enregistrer continuellement les mouvements du terminal ou être en mesure de trouver leterminal aussitôt quun appel doit lui être transmis
Le réseau doit assurer la continuité dun appel en cours entre deux zones de couverture :
garantir le handover Gérer le spectre radio, fournir une couverture uniforme, réduire les problèmes
dinterférences et daccès aux usagers du réseau : exigences associées à la mobilitéterminale.
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Mobilité personnelle
La mobilité personnelle concerne labonné qui est muni dun numérodidentification personnel plutôt que dun terminal.
La mobilité personnelle dépend de lassociation dynamique entre
lunité mobile et lusager
Ce type de mobilité demande quon identifie les usagers
Quand un usager soumet sa carte didentité au terminal, le réseauest responsable dacheminer lappel au terminal spécifié par labonné par lintermédiaire dun module didentité dusager ou UIM(User Identity Module)
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Portabilité des services La portabilité des services réfère à la capacité du réseau :
Didentifier les usagers en mouvement
De permettre à ces usagers dinitier et de recevoir des appels
De fournir les services souscrits à ces usagers mobiles à la localisation que cesderniers ont désignée
Les services que lusager peut utiliser dépendent de la capacité de lunité mobiledont il dispose et du réseau qui la dessert
La portabilité des services est intimement liée au concept de réseau intelligent. Selon
ce concept, on maintient le profil de service de lusager dans une base de donnéesconvenable, à laquelle lusager peut accéder, qu’il peut interroger et mettre à jour,pour gérer et contrôler les services auxquels il a souscrit.
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Le concept de mobilité soulève plusieurs questions et problèmes : Comment peut-on adresser et localiser les unités mobiles? Comment peut-on retracer les mouvements de ces unités ? Comment les unités mobiles peuvent elles se déplacer tout en
maintenant le lien avec le réseau ?
Les conséquences de la mobilité aussi bien sur les utilisateurs et leursapplications que sur les équipements constituant un réseau : les temps de coupures lors du basculement dun point daccès à lautre,
ou lors de larrêt de la couverture radio dune technologie et le besoinde basculer sur une autre technologie pour maintenir lescommunications en cours
Les temps dinterruption des communications peuvent rendre cesdernières inutilisables ou difficilement compréhensives (i.e. comme par exemple dans le cas dune vidéoconférence ).
Mobilité : problèmes et conséquences
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Mobilité dans les réseauxcellulaires
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Introduction
Services de mobilité =permettre aux usagers de disposer de services télécoms
(émission/réception) sur une zone de couverture
+pouvoir poursuivre une communication tout en se
déplaçant
GSM (Global System for Communication) et plus…
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Mobilité : définition micro-mobilité = mobilité radio
permettre à un abonné de changer de cellule tout en maintenant sacommunication avec le réseau
macro-mobilité = mobilité réseau permettre à un abonné de bénéficier des services auxquels il a souscrit
sur toute une zone de couverture
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Mécanismes mis en jeux Handover ou transfert inter/intra-cellulaire Mécanisme de sélection/resélection de
cellules et mécanisme de gestion de lalocalisation
impact sur la QoS : Probabilité (rejet dappel) Probabilité (interruption dappel) durée «dinterruption»
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Itinérance/ Mobilité / Handover/Roaming
Itinérance : possibilité pour un utilisateur de bénéficier dun service en différents points du réseau
Handover /Mobilité : possibilité pour un utilisateur de sedéplacer au sein du réseau alors quil est en cours decommunication
Roaming : possibilité pour un utilisateur de sattacher àun autre réseau que son réseau dappartenance
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Distinction Handover / Resélection Re-sélection : lorsquune station mobile change dun point daccès en
mode veille
Handover (handoff) : lorsquune station mobile change de point daccèsalors quelle est en cours de transfert de données
Le changement de point daccès peut se faire :
Sur un réseau de même technologie daccès (ex : WIFI/WIFI). Onparle alors de Handover Horizontal
Sur un réseau de technologies daccès différentes (ex :GPRS/WIFI). On parle alors de Handover Vertical
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Différents types de Handover
Hard Handover Le système établit une connexion avec le point daccès cible
uniquement lorsquil détecte la déconnexion du point daccèsdattachement
Rupture du lien avant création dun nouveau lien
Soft Handover Le système maintient une connexion avec au moins 2 points
daccès Création dun nouveau lien avant suppression de lancien
« Semi-Soft » Handover (seamless) Le système maintient une connexion avec le réseau dattachement
jusquà création dun nouveau lien Nécessité de pouvoir maintenir temporairement lancien lien
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Différentes configurations pour le
changement de point daccès Différents scénarii de handover :
FilaireSans fil
Ethernet 802.3 WIFI
802.1x 802.1x
WIFI, WIMAX, Bluetooth
Handover dans un réseau cellulaire
GPRS/UMTS
802.1x réseau cellulaire
WIFI GPRS
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Pourquoi exécuter un Handover ? Pour pouvoir se déplacer dans le réseau
Assurer une continuité de couverture/service
Pour bénéficier de conditions de transmission radio plus favorables
Meilleur rapport signal / bruit
Taux derreur de transmission plus faible
Pour bénéficier de débits plus importants
Exemple : basculement dun réseau GPRS vers un réseau WIFI
Pour bénéficier de services qui n’existent pas sur un autre réseau
Exemple : basculement vers un réseau GPRS pour effectuer des transactions sécurisées
Pour décharger une partie du trafic vers une autre partie du réseau (répartition de lacharge des utilisateurs)
Exemple : en GSM forcer les utilisateurs en bordure dune cellule à basculer vers une cellulevoisine moins chargée
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Décision de basculement de lien
radio(1)
La décision de basculement de lien radio peut être prise par le mobile ou leréseau
Pour que la décision soit prise par le réseau il faut :
Que le mobile remonte au réseau des informations sur létat ducanal radio (rapport de mesures): nécessité de maintenir unecommunication entre le mobile et le réseau
Que le réseau soit capable de prendre la décision: équipements
plus complexes donc plus chers
Possibilité que les réseaux interagissent entre eux dans le cas debasculement de lien radio « inter-réseau » ou « inter-système »
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Avantages de la prise de décision du Handover par le réseau
Meilleure gestion des ressources : répartition de la charge
entre les cellules car le réseau a une vue densemble dusystème
Possibilité de préparer le handover en réservant desressources
Décision de basculement de lienradio(2)
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Comment gérer la mobilité ? Via le contrôle de l’interface radio:
Radio Subsystem Link Control
Mesure de la qualité du lien descendant pour : Handover Mécanismes de sélection/resélection de cellules Contrôle de puissance
Utilisation du canal SACCH
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Mesures de qualité du lien radio
Effectuées sur BCCH courant et canaux dédiés (TCH ou SDCCH) Grâce au BCCH: mesure du lien radio de la cellule courante et des
cellules voisines (BSIC)
Deux mesures sont pertinentes: RXLEV: Received Signal Level (dbm)
64 valeurs (RXLEVi compris entre -110dbm et -48dbm) RXQUAL: Received Signal Quality (BER)
8 valeurs (RXQUALi compris 0.2% et 12.8%)
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Fonction de voie balise (1)
La fonction de “voie balise” permet au mobile dun usager en ‘errance :
de découvrir un service
de se repérer dans un système
La fonction de “voie balise” est indispensable dans un système cellulaire pour gérer le roaming (« lerrance », litinérance),
dans un WLAN, pour montrer la présence du réseau (~ « resource discovery »).
Elle facilite les handovers (transferts inter cellulaires).
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Fonction de voie balise(2)
Dans un système radio mobile cellulaire, les canaux de contrôle endiffusion permettent à chaque mobile de détecter la présence dun réseau (services GSM) daccéder au système local en acquérant les paramètres analogiques et
logiques nécessaires
Autres terminologies ~ beacon, voie balise
Elle est réalisée dans GSM via Une porteuse (par cellule), qui réalise la fonction « phare »
« fréquence-balise » = « BCCH f requency » Un canal physique (sur un slot n° 0) de cette porteuse qui supportedifférents canaux logiques dont le BCCH
éventuellement dautres canaux phy peuvent être utilisés pour réaliser la voie balise en supplément du slot « 0 »)
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Fonction de voie balise (3)
Un système radio mobile a besoin dun “signal” de référence
Ce “signal” permet au mobile
de détecter la présence du système ;
de choisir la meilleure BS (station de base ou relais) ; on parlede la meilleure serveuse (best server ) ;
de se synchroniser (en temps, en fréquence) ;
de connaître le paramétrage local du système.
Ce “signal” est diffusé (broadcast ) et sert au contrôle du système
il ne véhicule pas, a priori, dinformation utilisateur
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Fonction de voie balise(4)
Une fonction “voie balise” présente
des aspects “analogique”
par exemple, détection de signaux témoignant dun certaintype dactivité (activité ~humaine ?)
sélection dun signal “proche” (puissant)
synchronisation sur des impulsions
Positionnement
des aspects plus “logiques” acquisition dhorloge, de paramètre,
dadresse ou identités, ….
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Que supporte la fréquence balise ? La fréquence « balise » (ou BCCH) supporte des canaux logiques en
diffusion (F, S, B)…mais aussi dautres types dinformation
Canaux en diffusion (GSM Broadcast Channels) : 3 types de canaux
(~logiques) FCCH, Frequency Correction, noté F
SCH, Synchronization, noté S
BCCH, Broadcast Control , noté B
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FCCH Frequency Correction Channel : permet un calage sur la fréquence de la
BS consiste en un burst particulier émis environ toutes les ~50 ms burst composé de 148 bits à « 0 » émis sur la porteuse f 0 : il produit un signal sinusoïdal de fréquence
f 0+1625/24 kHz présent seulement sur le slot 0 de la voie balise
Le burst FCCH émis dans les trames 0, 10, 20, 30 et 40 dune multitrame à 51 trames émis 5 fois en 235,8 ms, soit environ 20 fois par seconde la détection de ce burst (comme celle dun burst SCH) signifie que le
mobile écoute (effectivement) une voie balise
[GSM 05.02]
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Le canal de synchronisation : SCH
Synchronisation Channel : fournit aux mobiles tous les éléments nécessaires à unesynchronisation complète
Dispose de la séquence dapprentissage (longue) de 64 bits
Deux niveaux de synchronisation
analogique, fine : top dhorloge ( pip) pour mesurer le TA (Timing Advance,avance en temps)
logique : heure « logique » locale du réseau FN (Frame Number )
Structure du burst : composé de 78 bits de données de contrôle encodés (protégés)et dune séquence dapprentissage
Position dans la multi-trame: toujours après le burst FCCH
[GSM 05.02]
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SCH Dans une multitrame à 51: sur les cases (trames) 1, 11, 21, 31, 41
(~toutes les 10 trames TDMA : FN0+1+ k ´ 10 )
Le SCH permet un calage précis en temps exécuté par le mobile. SCH : paramètres transportés
FN codé en RFN (Reduced Frame Number ) : le RFN, 19 bits, permet de déterminer le FN
BSIC (Base Station Identity Code) :
6 bits, permettant de discriminer 2 stations de base utilisant la mêmefréquence balise (ou freq. BCCH) Mode de transport : codage de canal
codage convolutionnel de taux 1/2 paramètres [RFN, BSIC] (19 + 6 bits) encodés sur 2×39 bits, soit 78 bits
[GSM 05.01]
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SCH : BSIC
BSIC (Base Station Identity Code) Identité « locale » de la station de base
« code de couleur » (color code)
le couple (f0 , BSIC) permet de déterminer (localement) une cellule
Comprend 6 bits, BSIC = [BCC, NCC] 3 bits (8 valeurs) de BCC (BTS Color Code),un code
représentant une station de base 3 bits de NCC (Network Color Code), un code représentant un
PLMN … ~ « coloriage de carte »
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•Le couple (fréquence, BSIC) permet sur une zone donnée de déterminer parfaitement une cellule.
•A lintérieur dun motif, on utilise le mêmeBSIC les cellules voisines (cellules defréquences de voie balise identique) ne fontpas partie du même motif.
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BCCH
BCCH (Broadcast Control Channel ) : diffuse les autres paramètres logiques (ouinformation système) caractéristiques de la cellule
débit de 782 bps (config. de base)
Mode de transport
Informations "système" groupées en mots de 23 octets (184 bits utiles) Les 184 bits sont codés en 456 bits et divisés en 8 demi-blocs de 57 bits
Les 8 demi-blocs sont entrelacés sur 4 bursts normaux (schéma classique)
Place du BCCH dans la trame se trouve sur le slot 0 en général,– possibilité (dutiliser aussi, en supplément) les slot 2, 4, 6.
Place dans la multitrame
[GSM 05.01]
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BCH : informations systèmes les paramètres de sélection de la cellule (niveau minimal de signal exigé,
niveau maximal de puissance autorisée)
numéro (identifiant) de zone de localisation LAI permettant de prendre la décision de handovers
les paramètres RACH donnant les règles daccès aléatoire
la description de lorganisation des canaux de contrôle commun
la description de lorganisation du canal CBCH (Cell Broadcast CH.)
les fréquences des voies balises des cellules voisines (~la"description" des cellules voisines)
la liste des porteuses allouées à la BS (si nécessaire) CI (Cell Identity ) … (~~BSIC)
dautres paramètres nécessaires
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Scénario dune première connexion (1)
On scrute, on se synchronise, on décode.
Le mobile est allumé
Il scrute les bandes GSM possibles 900, 1800 (DCS), 1900 (PCS), 850 (AMPS), …dans un ordre
adéquat (qui peut être indiqué dans la carte SIM)
Il classe les bandes suivant la puissance reçue
Sur une bande ou le signal est puissant
… il recherche un signal « slotté » (TDMA, 4.6154)
FCCH (détection dune fréquence pure après démodulation).
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Scénario dune première connexion(2)
Si il détecte un FCCH, il se cale en fréquence (synchronisation en f)
Il recherche un burst SCH
Lorsquil en détecte un : il se synchronise (au "temps de propagation aller" près) il acquiert lheure réseau (FN) Il décode le BSIC (et connait ainsi la séquence dapprentissage de 26 bits
utilisée dans la cellule)
Il décode le BCCH … obtient des « info système » … et connaître lopérateur (« home » ou « visited ») …
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Mobilité réseau
Processus de sélection/resélection de cellules
Sélection = à la mise sous tension du mobile
Resélection = lors du déplacement,Mais la même procédure de choix de cellule
réception par le mobile dinfos venant du réseau et choix d unecellule daccès
Gestion de la localisation (itinérance)
connaître plus ou moins précisément la position des mobiles
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Sélection/re-sélection de cellules Choisir une cellule du réseau pour :
enregistrer les infos diffusées par le réseau aux mobiles signaler ses mouvements au réseau être prêt à se connecter au réseau en cas de communication
Nécessité dêtre en état de veille
Processus optimisé car utilisation du terminal impossiblesimultanément
Infos diffusées + mesures des signaux reçus
Choix dune station de base privilégiée
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Étapes du processus
Écoute de toutes les voies balises
Sélection dun certain nombre de cellules parmi les plus puissantes
Recueil des infos diffusées : état des cellules, paramètres daccès,de handovers, info de synchronisation, localisation, PLMN, etc.
Enregistrement éventuel dans la zone de localisation
Choix dune cellule (suitable cell )
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Paramètres utilisés Mesure périodique chaque porteuse BCCH (moyenne
sur 5 mesures) :
Niveau de signal reçu
État de la cellule
Identité du réseau
Zone géographique
Temporisation
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Activités du mobile
Pendant l’état de veille et une fois la localisationeffectuée :
Calage sur voie balise Attente d’un éventuel appel (PCH)
Prêt à émettre (RACH)
Surveillance constante pour détecter une sortie de cellules
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Re-sélection Sur événements :
Mobile ne reçoit plus de messages de signalisation de la cellulesélectionnée
Existe une meilleure cellule
Cellule sélectionnée passe dans l’état barrée
PLMN (Public Land Mobile Network) non détecté
Changement de zone de localisation
Échec lors d’une tentative d’accès au réseau
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Gestion de litinérance
Mise à jour de localisation et Paging
Deux principes de bases opposés pour appeler un abonné mobile
La recherche : Émettre les appels sur toutes les cellules dusystème = paging
La localisation : Connaître à tout moment la localisation du mobilegrâce à une procédure de mise à jour de localisation ( location
updating procedure)
possible grâce à une voie balise
Combinaison des deux méthodes : zone de localisation (location area)
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Scrutation en communication
• Préparation dun handover (MAHO, Mobile Assisted HO)
• Un mobile qui “trafique” (i.e. en "com") scrute pendant la phase“monitoring ” dune trame TDMA, la voie balise dune cellule voisine(fréquence indiquée dans le BCCH de la serveuse). Il mesure sapuissance.
• A chaque trame, il fait une mesure de puissance sur une des différentesvoisines. Il rapatrie les mesures (après moyennage) à la serveuse via uncanal (SACCH) associé au canal de trafic.
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Gestion de la micro-mobilité
Handover = assure les transferts de communications en cours entreles cellules (mobile allumé uniquement)
Objectif : maintenir une qualité de communication suffisante entre
le mobile et le réseau à travers un changement de fréquence ou decellule
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Handover intra et inter cellulaires Handover intra-cellulaire
Lorsque les mesures montrent une qualité du signal reçu faibleavec un niveau de champ du signal élevé dans la celluleserveuse.
Lorsque la dégradation du signal est due aux interférences etnon pas à l’éloignement de la BTS
Ne modifie le circuit de parole qu’au niveau BTS etéventuellement BSC
Handover inter-cellulaire Mesures physiques montrent qu’il existe une meilleure cellule
(conséquence de la mobilité) Équilibrage du trafic : transfert de cellules vers des cellules
voisines (directed retry )
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Fonction du Handover
Permettre aux usagers de se déplacer en cours dappel
Éviter la rupture du lien (rescue handover )
Minimiser les interférences (global et par rapport à unlien)
Optimiser l’utilisation des ressources radio
Équilibrer la charge de trafic entre les cellules
Baisser la consommation d’énergie des mobiles
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Handover : principe de base Pendant la communication : mesure et évaluation périodique du lien radio Situation anormale
alarme BSC MSC
MSC identifie une cellule cible et/ou un nouveau canal sur des critères detrafic : si oui : handover déclenché sinon : communication continue sur le même canal et des handovers sont
périodiquement tentés
Après handover, lancien canal est libéré
Attention : il existe des handovers sur demande explicite du MSC (sur-charge BSC)
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Handover : principes généraux
Mesures par le mobile sur la station de base courante et lesstations de bases voisines : niveau de puissance, dinterférences,etc.
Transmission régulière ou sur critère des mesures verslinfrastructure
Mesures par linfrastructure
Dès nécessité de faire un handover
Réservation des ressources par le réseau Envoi de la commande de handover
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Les 3 phases de Handover (1)
Prise de mesures et supervision du lien
Choix de la cellule cible et déclenchement du handover
Exécution du handover (i.e. transfert effectif des liens)
temps
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Les 3 phases de Handover (2)
P é ri o d e d e m e s u r e ss u r l e c a n a l d e t ra f i c d e
l a BTS s e r v e u s e e t s u r
l e s c a n a u x d e d i f f u s io n
d e s c e l lu l e s v o i s i n e s
Ec ha n g e d e
s i g n a l i s a t i o n
p o u r le
h a n d o v e r
P é ri o d e d e m e s u r e ss u r l e c a n a l d e t ra f i c d e
l a BTS s e r v e u s e e t s u r
l e s c a n a u x d e d i f f u s io n
d e s c e l lu l e s v o i s i n e s
D é c i s io n d ’ e x é c u t e r
l e ha n d o v e r
Li bé r a t i o n d e s r e s s o u r c e s
a v e c l a BTS s e r v e u s e e t
é t a bl is s e m e n t d e l a
n o u v e l l e l i a is o n a v e c l a B TS
v o i s i n e ( c i b l é e )
C o m m u n i c a ti o n MS BTS se r v e u s e C o m m u n ic a t io n MS BTS v o i s i n et e m p s
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Contraintes temporelles Période des mesures < durée de traversée dune cellule
fortes contraintes en environnement pico etmicro-cellulaires
Durée de traitement des critères de décision dexécutiondu handover et choix de la cellule cible, courte sinonréalisation trop tardive
Exécution très rapide afin de minimiser la probabilité deperte dun lien et les dégradations de qualité dues auchangement de lien
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Phase 1 : Prises de mesures Évaluation qualité du lien
Mesure périodique des canaux et cellules candidates si besoindétablir un nouveau lien physique
Gestion dune liste de cellules candidates
Par le réseau et le terminal (GSM)
Déclenchement du handover contrôlé par le terminal ou assisté par le mobile (GSM) en se basant sur les mesures
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Phase 1 : Indicateurs de déclenchement
Puissance du signal reçu (RXLEVEL)
Qualité du signal de la cellule courante (RXQUAL)
Taux derreur binaire BER (témoin du C/I)
Distance(mobile, BS)
etc.
Rq: Entre 3 et 10 types de mesures Périodicité = 480 ms (GSM)
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Phase 1 : Liste des cellules
candidates Liste de 6 fréquences gérée par le mobile (RXLEVEL, fréquence,
code couleur BSIC)
Le mobile mesure la puissance des canaux pilotes des BTS
Si le mobile reçoit lidentité dune BTS et que son signal estsuffisant, elle entre dans la liste (un temporisateur est associé A expiration du temporisateur : la BTS est retirée de la liste
Si la liste est pleine (6 pour GSM), on retire celle dont letemporisateur est le plus avancé.
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Phase 2 : déclenchement duHandover
Puissance relative des signaux P(Signalvoisine) > P(Signalserveuse)
Idem(1) + utilisation dun seuil
P(Signalserveuse) < Seuil et P(Signalvoisine) > P(Signalserveuse)
Idem(1) + hystérésis P(Signalvoisine) > P(Signalserveuse) + marge
d’hystérisis
Idem(1) + Seuil + hystérésis GSM
Prédiction du signal reçu
BTS serv euseBTS vo isine
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Phase 2 : déclenchement du
Handover
Évaluation après chaque phase de Handover
© Fabrice Valois 2002
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Phase 2 : déclenchement duHandover
Le HO se déclenche à l’initiative du réseau pour les raisons suivantes :
Si le niveau de champ (RxLev) de la cellule serveuse est insuffisant =>HO sur niveau (RxLev UpLink ou DownLink).
Si le niveau de qualité (RxQual) de la cellule serveuse est insuffisant=> HO sur Qualité (RxQual UpLink ou DownLink).
Si le mobile est trop loin de la BTS => HO sur Distance (la distancemaximale entre Mobile et BTS est de 35 km).
Si une cellule voisine est meilleure ou de qualité égale mais nécessitantune puissance plus faible sans que la cellule serveuse soit mauvaise=> HO sur bilan de liaison
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Phase 3 : Procédure dexécution Hard handover
ancien lien libéré avant létablissement du nouveau lien avec laBS cible
Seamless handover
… pendant ...
Soft handover
… après ...
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Hard Handover
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Hard Handover Commutation + routage des infos vers le nouveau lien :
simultanément
Un seul canal radio à la fois
Légère interruption de la communication
GSM Simplicité et faibles ressources consommées dans le réseau
Micro-coupure de la communication
Mobile pas toujours connecté à la meilleure cellule (hystérésis pour éviter un effet ping-pong)
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Principe dexécution du Hard Handover
Suspension des opérations normales sauf pour la couche gestiondes ressources radio
Déconnexion du lien de signalisation et du TCH éventuel
Déconnexion et désactivation des canaux alloués précédemment etleur libération
Activation de nouveaux canaux et leur connexion si nécessaire
Déclenchement de l’établissement d’une connexion de liaison dedonnées sur les nouveaux canaux
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Le Seamless Handover
Qualité de service maintenue
Probabilité de coupure minimisée Consommation supérieure des ressources
DECT: Digital Enhanced Cordless Technology
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Le Soft Handover
Les 2 liens et les 2 flux sont actifs simultanément pendant un courtlaps de temps
« + » Qualité de service offerte à l usager « - » Charge élevée au niveau réseau« - » Charge élevée sur l interface radio
Système CDMA et 3ème génération (UMTS)
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Soft-handover
Continuité de la communication Confort dutilisation pour les communications vocales
Absence de perte dinformation pour les transmissions dedonnées en mode circuit
Mais non utilisé dans le mode paquet (cf. IS 95 HDR, HighData Rate)!!!!
Mobile est connecté à plusieurs stations de base :
Le mobile est connecté à la meilleure station de base même encas de variation rapide du signal
Consommation de ressources dans le réseau daccès
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Backward/Forward Handover
Établissement nouveau lien = messages entre mobile et BS cible
Échange via ancien lien : backward handover
lien établit à partir de lancienne BS moins rapide que la solution suivante
gestion plus optimale des ressources radio
GSM Échange vers la BS cible : forward handover
lien établit depuis la nouvelle BS
nécessité pour le mobile de contrôler le handover
DECT
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Différents Handover
1- HO intra-cellulaire2- HO intra-BSC3- HO intra-MSC4- HO inter-MSC5- HO inter-réseaux
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3
BSC1
BSC2
MSC
Measurement
Report
BTS
Measurement Report
UpLink & DownLink
HO Required
HO Request
Ack
&
HO command
jusqu'au mobile
HO command
HO command
1 2
3
6
7
4 5
4
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Récapitulatif : Processus de HO Les étapes du processus de HO :
Détection d’une alarme : comparaison des mesures (UL & DL) auxseuils prédéfinis et paramétrables . BTS.
Sélection d’une cellule cible : Algorithme de HO dans la BTS.
Décision du HO : Algorithme de HO dans la BTS. Information transmiseau BSC.
Activation d’un canal sur la cellule cible : BSC.
Tentative d’exécution du HO sur la cellule cible : Mobile.
Libération de l’ancien canal si le HO a réussi : BTS.
Retour sur l’ancien canal si le HO a échoué (HO_FAILURE) : Mobile.
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Ajustement des critères dedéclenchement de handover
Paramètres prédéfinis par lopérateur lors de la phase dingénierie système
Ces paramètres sont déterminés pour chaque cellule ou couple de celluleset influencent directement le processus de handover
La zone où le HO a le plus de chance dêtre déclenché Le nombre de HO déclenchés Les cellules vers lesquelles des HO vont être déclenchés plus ou moins
facilement
Les performances de la procédure de HO et par conséquent lesperformances globales du système : qualité des communications
et consommation des ressources
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Évaluation – procédure de HO :
contraintes Le nombre de handover : par distance parcourue le
plus faible possible
Le handover doit être déclenché le plus près possible dela frontière de la cellule
La cellule cible doit être choisie correctement : selon descritères de choix pré-établis par lopérateur
La qualité de la liaison doit être maintenue pendant la
phase de handover
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Les valeurs des indicateurs suivants doivent être minimisées : Nombre de tentatives de handover
Probabilité d’échec de handover ou de coupure de la communication
Effet ping-pong : se produit lorsquune MS connectée à une BS_A,effectue un handover vers une BS_B, revient ensuite vers la BS_A par handover , puis retourne vers la BS_B etc.,
Durée d’exécution du handover : durée entre la décision deffectuer lehandover et le moment où la liaison est effectivement établie avec la BScible
Quantité des ressources consommées par la procédure de handover
Évaluation – procédure de HO :indicateurs
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La plupart de ces indicateurs sont antagonistes !!
Exp : la minimisation de la probabilité de coupure decommunication peut conduire à laugmentation de leffetde ping-pong et inversement
La définition des paramètres de travail permet
datteindre les objectifs de minimisation de cesindicateurs