Gestion de La Mobilité Partie 1

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1 1 Gestion de la mobilité Dr.Mériem Afif [email protected] Département Génie Informatique et Mathématique  INSAT-Tunis  Année universitaire 2014/2015 Filière : RT5-Réseaux de Télécommunications Mobil es 2014/2015 INSAT-Mériem Afif 2 Plan du cours Définition de la mobilité Mobilité dans les réseaux cellulaires : du GSM à lLTE Mobilité dans les réseaux s ans fil : Wifi et WiMax 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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Cours de gestion de mobilité

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Gestion de la mobilité

Dr.Mériem Afif 

[email protected]

Département Génie Informatique et Mathématique – 

INSAT-Tunis

 Année universitaire 2014/2015

Filière : RT5-Réseaux de Télécommunications Mobiles

2014/2015INSAT-Mériem Afif 2

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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2014/2015INSAT-Mériem Afif 43

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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2014/2015INSAT-Mériem Afif 53

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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2014/2015INSAT-Mériem Afif 55

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