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UMTS WCDMA Handover: hart, weich, weicher, Inter-RAT

UMTS WCDMA Handover: hart, weich, weicher, Inter-RAT

Einer der Schlüsselaspekte von zellularen Telekommunikationssystemen ist die Übergabe von einer Zelle oder einem Sektor an eine andere.

Innerhalb von 3G UMTS gibt es verschiedene Formen der Übergabe, einschließlich harter Übergabe, weicher Übergabe, einer Form der Übergabe, die als weichere Übergabe bezeichnet wird, und einer Übergabe von einer Funkzugangstechnologie an eine andere, die als Inter-RAT-Übergabe bezeichnet wird.

Es ist wichtig, dass alle diese Übergaben nahtlos funktionieren, da Probleme dazu führen, dass Anrufe abgebrochen werden, und dies ist eine Hauptursache für Ärger der Benutzer.

Es ist erwähnenswert, dass die beiden Begriffe Übergabe und Übergabe dieselbe Bedeutung haben. UMTS-Handover ist in der Regel die Terminologie, die in Europa verwendet wird, während UMTS-Handoff eher in Nordamerika verwendet wird.

UMTS-Übergabetypen

Innerhalb von UMTS können verschiedene Arten der UMTS-Übergabe oder -Übergabe definiert werden. Mit dem Aufkommen der generischen CDMA-Technologie wurden neue Möglichkeiten für zuverlässigere Formen der Übergabe möglich, und infolgedessen steht je nach den verschiedenen Umständen eine von verschiedenen Formen der Übergabe zur Verfügung.

Für die reine Inter-W-CDMA-Technologie gibt es drei grundlegende Arten der Übergabe:

  • Harte Übergabe: Diese Form der Übergabe ist im Wesentlichen dieselbe wie die für 2G-Netze, bei denen eine Verbindung unterbrochen und eine andere hergestellt wird.
  • Sanfte Übergabe: Diese Form der Übergabe erfolgt allmählicher und das UE kommuniziert gleichzeitig mit mehr als einem Knoten B oder einer Basisstation während des Übergabeprozesses.
  • Weichere Übergabe: Keine vollständige Form der UMTS-Übergabe, aber das UE kommuniziert mit mehr als einem Sektor, der von demselben NodeB verwaltet wird.
  • UMTS Inter RAT Handover: Diese Form der Übergabe tritt auf, wenn Mobiltelefone zwischen Funkzugangstechnologien wechseln müssen, z. UMTS zu / von GSM oder UMTS zu / von 4G LTE usw.

Jede der verschiedenen Arten der Übergabe wird abhängig von den Bedingungen zu unterschiedlichen Anlässen verwendet. Weitere Einzelheiten zu jeder Art von UMTS-Übergabe finden Sie in den einzelnen Abschnitten unten.

UMTS harte Übergabe

Der Name Hard Handover zeigt an, dass während des Handover-Prozesses eine "harte" Änderung vorliegt. Bei einer harten Übergabe werden die Funkverbindungen unterbrochen und dann wieder hergestellt. Obwohl eine harte Übergabe für den Benutzer nahtlos erscheinen sollte, besteht immer die Möglichkeit, dass der Benutzer eine kurze Unterbrechung der Verbindung bemerkt.

Die grundlegende Methodik hinter einer harten Übergabe ist relativ einfach. Es gibt eine Reihe grundlegender Phasen einer harten Übergabe:

  1. Das Netzwerk entscheidet, dass eine Übergabe erforderlich ist, abhängig von den Signalstärken der vorhandenen Verbindung und den Stärken der Rundfunkkanäle benachbarter Zellen.
  2. Die Verbindung zwischen dem vorhandenen NodeB und dem UE ist unterbrochen.
  3. Eine neue Verbindung wird zwischen dem neuen NodeB und dem UE hergestellt.

Obwohl dies eine Vereinfachung des Prozesses ist, ist es im Grunde das, was passiert. Das Hauptproblem besteht darin, dass Schwierigkeiten beim Wiederherstellen der Verbindung dazu führen, dass die Übergabe fehlschlägt und der Anruf oder die Verbindung unterbrochen wird.

UMTS-Hard-Handovers können in mehreren Fällen verwendet werden:

  • Beim Übergang von einer Zelle zu einer benachbarten Zelle, die sich möglicherweise auf einer anderen Frequenz befindet.
  • Bei der Implementierung eines Moduswechsels, z. Zum Beispiel vom FDD- in den TDD-Modus.
  • Wenn Sie von einer Zelle in eine andere wechseln, in der auf dem vorhandenen Kanal keine Kapazität vorhanden ist und eine Änderung auf eine neue Frequenz erforderlich ist.

Eines der Probleme bei UMTS-Übergaben trat auch bei GSM auf. Wenn die Nutzungsniveaus hoch sind, reicht die Kapazität einer bestimmten Zelle, in die ein UE eintreten möchte, möglicherweise nicht aus, um einen neuen Benutzer zu unterstützen. Um dies zu überwinden, muss möglicherweise eine Kapazität für neue Benutzer reserviert werden. Dies kann erreicht werden, indem die Last nach Möglichkeit verteilt wird. Beispielsweise können UEs, die ein ausreichend starkes Signal von einer benachbarten Zelle empfangen können, übertragen werden, wenn sich die ursprüngliche Zelle ihrem Kapazitätsniveau nähert.

3G UMTS Soft Handover

Soft Handover ist eine Form der Übergabe, die durch die Einführung von CDMA ermöglicht wurde. Eine weiche Übergabe tritt auf, wenn sich ein UE im überlappenden Abdeckungsbereich von zwei Zellen befindet. Verbindungen zu den zwei Basisstationen können gleichzeitig hergestellt werden und auf diese Weise kann das UE mit zwei Basisstationen kommunizieren. Indem während des Übergabeprozesses mehr als eine Verbindung aktiv ist, bietet dies eine zuverlässigere und nahtlosere Möglichkeit, die Übergabe durchzuführen.

Angesichts der Tatsache, dass Soft Handover mehrere gleichzeitige Verbindungen verwendet, bedeutet dies, dass die benachbarten Zellen auf derselben Frequenz oder demselben Kanal arbeiten müssen, da UEs nicht über mehrere Sender und Empfänger verfügen, die erforderlich wären, wenn sie auf unterschiedlichen Frequenzen wären.

Wenn das UE und der NodeB eine weiche Übergabe vornehmen, empfängt das UE Signale von den beiden NodeBs und kombiniert sie unter Verwendung der RAKE-Empfängerfunktion, die bei der Signalverarbeitung des UE verfügbar ist.

In der Aufwärtsverbindung ist die Situation komplizierter, da die Signalkombination im Knoten B nicht durchgeführt werden kann, da mehr als ein Knoten B beteiligt ist. Stattdessen wird das Kombinieren Frame für Frame durchgeführt. Die besten Frames werden nach jeder Interleaving-Periode ausgewählt. Die Auswahl erfolgt unter Verwendung des Leistungsregelungsalgorithmus der äußeren Schleife, der das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) der empfangenen Aufwärtsverbindungssignale misst. Diese Informationen werden dann verwendet, um den Rahmen mit der besten Qualität auszuwählen.

Sobald der Soft-Handover abgeschlossen ist, werden die Verbindungen zum alten NodeB getrennt und das UE kommuniziert weiterhin mit dem neuen NodeB.

Wie man sich vorstellen kann, verwendet die weiche Übergabe einen höheren Grad an Netzwerkressourcen als eine normale Verbindung oder sogar eine harte Übergabe. Dies wird jedoch durch die verbesserte Zuverlässigkeit und Leistung des Übergabeprozesses kompensiert. Da jedoch etwa 5 bis 10% der Übergaben in diese Kategorie fallen, müssen die Netzbetreiber dies berücksichtigen.

3G UMTS weichere Übergabe

Eine Form der Übergabe, die als weichere Übergabe bezeichnet wird, ist wirklich eine spezielle Form der weichen Übergabe. Es handelt sich um eine Form der weichen Übergabe, die auftritt, wenn die neu hinzugefügten Funkverbindungen vom selben NodeB stammen. Dies tritt auf, wenn mehrere Sektoren von demselben NodeB aus bedient werden können, wodurch die Kombination vereinfacht wird, da dies innerhalb des NodeB erreicht werden kann und keine weitere Verbindung zurück in das Netzwerk erforderlich ist.

Eine weichere UMTS-Übergabe ist nur möglich, wenn ein UE die Signale von zwei Sektoren hören kann, die von demselben NodeB bedient werden. Dies kann als Folge der Überlappung der Sektoren oder häufiger als Folge der Mehrwegeausbreitung infolge von Reflexionen von Gebäuden usw. auftreten.

In der Aufwärtsverbindung können die vom Knoten B empfangenen Signale, die Signale von den beiden Sektoren, zu demselben RAKE-Empfänger geleitet und dann kombiniert werden, um ein verbessertes Signal bereitzustellen.

Im Downlink ist es etwas komplizierter, da die verschiedenen Sektoren des NodeB unterschiedliche Verschlüsselungscodes verwenden. Um dies zu überwinden, wenden verschiedene Finger des RAKE-Empfängers die entsprechenden Entspreizungs- oder Entschlüsselungscodes auf die empfangenen Signale an. Sobald dies geschehen ist, können sie wie zuvor kombiniert werden.

Angesichts der Tatsache, dass ein einzelner Sender innerhalb des UE verwendet wird, ist nur ein Leistungsregelkreis aktiv. Dies ist möglicherweise nicht für alle Instanzen optimal, vereinfacht jedoch die Hardware und den allgemeinen Betrieb.

Inter-RAT / Intersystem- oder iRAT-Handover

In vielen Fällen muss das UMTS-Funkzugangsnetz an das 2G-GSM-Netz übergeben werden. Diese Übergaben erhalten eine Vielzahl von Namen, einschließlich der Inter-RAT-Übergabe, da sie zwischen verschiedenen Formen der Funkzugangstechnologie, der Intersystem-Übergabe und der UMTS / GSM-Übergabe übergeben werden. Diese Übergaben können aus verschiedenen Gründen erforderlich sein, darunter:

  • Begrenzte UMTS-Abdeckung
  • UMTS-Netz belegt, während im GSM-Netz freie Kapazität verfügbar ist

Die häufigste Form der systemübergreifenden oder RAT-Übergabe ist zwischen UMTS und GSM. Es gibt zwei verschiedene Arten von Inter-RAT-Handovers oder iRAT-Handovers:

  • Übergabe von UMTS an GSM: Es gibt zwei weitere Abteilungen dieser Übergabekategorie:
    • Übergabe im komprimierten Modus: Bei Verwendung der Übergabe im komprimierten Modus verwendet das UE die auftretenden Übertragungslücken, um den Empfang lokaler GSM-Basisstationen zu analysieren. Das UE verwendet die vom UMTS-Netzwerk bereitgestellte Nachbarliste, um eine geeignete Kandidatenbasisstation zu überwachen und auszuwählen. Nach Auswahl einer geeigneten Basisstation erfolgt die Übergabe, jedoch ohne zeitliche Synchronisation.
    • Blinde Übergabe: Diese Form der Übergabe tritt auf, wenn die Basisstation das UE übergibt, indem sie die Details der neuen Zelle an das UE weiterleitet, ohne eine Verbindung zu diesem herzustellen, und das Timing usw. des Mobiltelefons für die neue Zelle einstellt. In diesem Modus wählt das Netzwerk die seiner Meinung nach optimale GSM-basierte Station aus. Das UE lokalisiert zuerst den Rundfunkkanal der neuen Zelle, erhält eine Zeitsynchronisation und führt dann eine nicht synchronisierte Interzellenübergabe durch.
  • Übergabe von GSM an UMTS: Diese Form der Übergabe wird in GSM unterstützt, und es wurde eine "Nachbarliste" erstellt, um dies zu ermöglichen. Da das GSM / 2G-Netz normalerweise umfangreicher ist als das 3G-Netz, tritt diese Art der Übergabe normalerweise nicht auf, wenn das UE einen Versorgungsbereich verlässt und schnell eine neue Basisstation finden muss, um den Kontakt aufrechtzuerhalten. Die Übergabe von GSM an UMTS dient der Leistungsverbesserung und kann normalerweise nur unter den richtigen Bedingungen erfolgen. Die Nachbarliste informiert das UE, wenn dies geschehen kann.

Einer der Vorteile der Verwendung eines Schemas wie CDMA besteht darin, dass die Übergabe einfacher durchgeführt werden kann als bei Systemen wie GSM, bei denen immer eine harte Übergabe erforderlich ist. Mit einer weichen oder weicheren Form der Übergabe ist es einfacher, eine erfolgreiche Übergabe durchzuführen. Natürlich ist die Inter-RAT-Übergabe am schwierigsten zu erreichen, aber dennoch erfolgreich.

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