Handover & Roaming

1. Handover & Roaming Realizado por: Fernando Simão nº20598 Humberto Bento nº20611 Engenharia de Sistemas e Informática

2. Conteudo: • Introdução • O que é o Handover? • Celulas e conceitos gerais • Etapas do Handover • Tipos de Handover (soft e hard) • Estratégias de handover • Definições e tipos de roaming • Funcionamento do roaming • Definição de assinante, acordos, serviços e cobranças • Estrutura do roaming • Conclusões

3. O que é o Handover? (1) • Handover ou Handoff, é o procedimento empregado em redes sem fios para tratar a transição de uma unidade móvel(UM) de uma célula para outra de forma transparente ao utilizador. Por exemplo, se um veículo se desloca de uma célula de rádio para uma célula adjacente, a rede entrega a ligação em curso para a nova célula. Este processo é designado por handover (entrega). A controladora da estação base (BSC) administra esta entrega da ligação ativa dentro da BTS (estação base transmissora/receptora) administrada pela BSC ou de uma BSC a outra BSC, que controla uma BTS vizinha.

4. O que é o Handover? (2) Objectivo: Manter a coneção com uma UM permitindo a continuidade dos serviços e aplicações em execução. Desafios:rápido e sem perdas de dados = Melhorar a qualidade de serviço

5. Handover numa rede celular Rede fixa BD de localizações Estação Base (BS) Célula

6. Vantagem das células • Permite reduzir a potência de transmissão. • Permite descentralizar toda a informação. • Os problemas de cada célula são tratados dentro da própria. • Permite ao mesmo tempo com essa divisão, um maior número de utilizadores.

7. Arquitectura GSM

8. Tipos de handover(1)

9. Tipos de handover(2)

10. Conceitos a ter em conta • O tamanho ou forma de cada célula depende da natureza ou tamanho de cada região; • Acontece em muitos casos que uma unidade móvel esteja dentro do alcance de mais do que uma BS, e a rede é responsável de tempo a tempo de decidir por quem se encarrega do sinal; • Os utilizadores devem ser abstraídos de todo o processo de mudança de célula; • Existem regiões chamadas mortas (Dead Zones) nas quais não existe sinal, o que deve ser evitado a todo o custo • Dweel time: Intervalo de tempo no qual uma chamada pode ser mantida dentro de uma celula sem handoff.

11. Etapas do Handover (1) • Detecção de Handover: Quando e como a necessidade de handover é detectada. Pode ocorrer por exemplo quando detecta o sinal mais forte numa célula vizinha • Decisão/Inicio: Escolha da nova estação Base (BS), geração da nova conexão, autenticação/autorização, alocação de canais. • Actualização de Contexto: notificação da nova localização, reconfiguração do caminho de roteamento de pacotes.

12. Etapas do Handover (2)

13. Alguns problemas • Detecção e início do handover devem ser feitos antes da perda da conexão. • Estado do sinal (Se tem potência necessaria). • Como selecionar a “melhor” BS. • Handover pode não se completar pela falta de recursos na nova BS. • Tempo requerido pelo handover pode causar atrasos na entrega de pacotes e afetar o desempenho do TCP e aplicações de tempo real.

14. Tipos de Handover • Existem dois grandes tipos de handover: - Soft handover: é criada uma conexão com a nova BTS antes de ser quebrada a antiga. - Hard Handover: primeiro é quebrada a ligação e só depois é conectada á nova BTS.

15. Soft handover (1) • Vantagens: - A conexão é sempre garantida, sem atrasos; - Dificilmente a chamada poderá cair; - A área de cobertura consegue ser maior; - Devido á conjugação de todos estes factores é mais fácil garantir a satisfação por parte dos utilizadores; • Desvantagens: - Mais canais são bloqueados; - A interferência de downlink é aumentada;

16. Soft handover (2)

17. Hard handover (1) • Vantagens: - Requer um número muito menor de recursos. • Desvantagens: - Possivel problemas com a perde momentânea da conectividade; - Essa perda de conectividade tem que ser garantidamente muito breve; - Pode tornar-se bastante caro;

18. Hard handover (2) • Em vez de permanecer ligado ás duas células na zona de sobreposição, vai quebrar a conexão previamente.

19. Decisão no HO(1) • Para efectuar o Hard handoff existe um algoritmo como o que se segue: Sx e Sy são a potência de sinal em duas estações base; Se (Sy-Sx) > D Faz o handoff para BY Se (Sx-Sy) > D Faz o handoff para BX Senão não faz handoff O parâmetro D chama-se histerese e é controlado pelo administrador da rede.

20. Decisão no HO(2)

21. Obstáculos para a QoS • Existem handovers multiplos e distintos: - Handover Horizontal: entre células da mesma tecnologia; • Handover Vertical: entre células de tecnologias diferentes; • Os handovers devem ser feitos num curto espaço de tempo, sem prejudicar as comunicações já estabelecidas;

22. Vertical vs Horizontal

23. Estratégias (1) • Existem 3 estratégias propostas: - Mobile-assisted handoff(MAHO): Cada estação móvel mede a potência recebida das BS próximas e continuamente reporta os resultados para a BS na qual está localizada. Um handoff é inicializado quando a potência recebida da BS de uma célula vizinha começa a exceder a potência recebida da BS corrente, por um certo nível ou por um certo período de tempo.

24. Estratégias (2) - Network-initiated handoff(NIHO): A BS verifica o sinal com os móveis em andamento através de um receptor especial. - Mobile-controlled handoff(MCHO): Um dispositivo móvel verifica continuamente os sinais vizinhos, e verifica a sua qualidade em conjunto com a rede.

25. Situações existentes • Handoff entre células: O destino e a origem são conectados ao mesmo MSC. • Handoff entre sistemas: ocorre quando um móvel vai para um outro sistema celular controlado por uma outra MSC(Mobile Switching Center). Neste caso diz-se que o móvel está em “roaming”.

26. Definição de Roaming • O roaming é definido como a capacidade que um cliente móvel tem para automaticamente efectuar e receber chamadas, enviar e receber dados, ou aceder a outros serviços quando viaja para fora da área de cobertura geográfica da sua operadora, utilizando para o efeito, uma rede visitada. • Em termos mais tecnicos é o equivalente a mudar de MSC(Mobile Switching Center).

27. Tipos de Roaming • “Um terminal móvel está em roaming quando opera num sistema móvel de uma localidade diferente daquela em que ele é assinante do serviço.” – roaming nacional • “podemos considerar como roaming todas as chamadas efectuadas em países diferentes do país onde o assinante reside” – roaming internacional

28. Funcionamento Roaming (1)

29. Funcionamento Roaming (2) • Num sistema móvel, o terminal móvel comunica com o sistema através da Estação Rádio Base (BTS) mais próxima. A BTS que o terminal móvel utiliza para comunicar com o sistema vai mudando conforme o terminal se move. • Um terminal móvel é registrado numa Área de Registo, que é a área de localização do terminal móvel por ocasião da sua habilitação no serviço móvel. Esta área serve de referência para o cálculo do valor das chamadas destinadas ao assinante

30. Definição de Assinante • Quando o terminal está fora da sua Área de Mobilidade ele está em roaming, ou seja, ele é um assinante visitante no sistema móvel daquela região. Esta condição é sinalizada no visor do terminal móvel. • São visitantes todos os assinantes que não pertencem à operadora na qual as chamadas são realizadas. • O sistema de tarifação de uma região não será capaz de identificar os assinantes que não pertencem à sua rede (base de dados de assinantes).

31. Acordos para Roaming • Para que estes assinantes possam efectuar chamadas em roaming é necessário que existam acordos entre operadoras. • Dependendo do acordo estabelecido • as chamadas dos visitantes poderão ser tarifadas normalmente e separadas para futuro acerto de contas • ou poderão ser simplesmente encaminhadas para as suas operadoras de origem para então serem tarifadas. • Independentemente de serem tarifadas todas as chamadas dos visitantes, estas deverão ser classificadas e enviadas para as suas operadoras de origem, pois serão responsáveis pela cobrança dos assinantes e pelo acerto de contas entre as operadoras.

32. Cobrança em Roaming É efectuada a cobrança em serviços roaming: • Para receber chamadas locais, nacionais e internacionais • Para efectuar chamadas • Serviços de dados

33. Serviços em Roaming • Quando em modo analógico, basicamente, o assinante tem acesso ao serviço de voz. • Em modo digital, no entanto, o cliente tem acesso a praticamente todos os serviços: - Chamada em Espera, - Consulta, - Conferência, - Identificação de Assinante que telefona, - SMS (Short Message Service) bidireccional, - WAP (Wirelless Application Protocol), - Ícones de serviços como Correio de Voz e SMS, - entre outros.

34. Estrutura do Roaming (1) • A estrutura de roaming é uma estrutura complexa e sujeita a problemas, pois cada operadora pode adoptar os seus próprios padrões de comunicação. Para garantir o perfeito funcionamento deste sistema é necessário a definição de padrões de layout de troca de dados e a introdução de alguma instituição para garantir a integridade das informações e dos padrões (as clearing houses). • As Clearing Houses também são centralizadoras de dados o que simplifica o modelo de comunicação e troca de informação. Todas as operadoras enviam e recebem seus dados de um mesmo local.

35. Estrutura do Roaming (2)

36. Estrutura do Roaming (3) • com a introdução deste novo cenário o papel do Mediation torna-se imprescindível, pois os dados gerados pelas centrais sobre as chamadas dos assinantes locais podem possuir formatação diferente da formatação utilizada no processo de troca de chamadas de roaming. O Mediation irá realizar todas as operações para traduzir ambos os padrões em informações que o software de tarifação “entenda”.

37. Roaming em Portugal(1) • Os Clientes Vodafone podem, em roaming , utilizar os serviços GPRS no estrangeiro como se estivessem em Portugal. Terão assim acesso ao WAP sobre GPRS, à Internet através de computador pessoal ou PDA, ao envio e recepção de e-mail e mensagens multimédia (MMS) e acesso remoto às várias aplicações empresariais. • No estrangeiro, estes poderão ainda, se registados numa rede 3G, utilizar o Vodafone Mobile Connect Card (versão 3G/GPRS) e aceder ao e-mail, Internet e às aplicações empresariais como se estivessem em Portugal.

38. Roaming em Portugal(2)

39. Conclusões • Área em constante tentativa de optimização. • Soft handoff, apesar do maior número de recursos gastos, continua a oferecer mais garantias que Hard handoff. • Falta de existência de uma rede global, para que os utilizadores possam “viajar” livremente entre diversas redes. • Problema dos contratos nas questões de Redes sem fios.

40. Links • http://dme.uma.pt/edu/st2/apo/332Sinal.pdf • http://www.gsmworld.com/roaming/index.shtml • http://www.eeng.dcu.ie/~arul/4G.html

41. Handover e Roaming Obrigado pela Atenção