Gestion de La Mobilité_partie2

12014/2015INSAT-Mriem Afif62

Phase 2 : dclenchement duHandover Le HO se dclenche l'initiative du rseau 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 qualit (RxQual) de la cellule serveuse est insuffisant=> HO sur Qualit (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 qualit gale mais ncessitantune puissance plus faible sans que la cellule serveuse soit mauvaise=> HO sur bilan de liaison


Phase 3 : Procdure dexcution Hard handover

ancien lien libr avant ltablissement du nouveau lien avec laBS cible

Seamless handover pendant ...

Soft handover aprs ...


Hard Handover


Hard Handover

Commutation + routage des infos vers le nouveau lien :simultanment

Un seul canal radio la fois Lgre interruption de la communication

GSM Simplicit et faibles ressources consommes dans le rseau

Micro-coupure de la communication

Mobile pas toujours connect la meilleure cellule (hystrsis pourviter un effet ping-pong)


Principe dexcution du Hard Handover

Suspension des oprations normales sauf pour la couche gestiondes ressources radio

Dconnexion du lien de signalisation et du TCH ventuel

Dconnexion et dsactivation des canaux allous prcdemment etleur libration

Activation de nouveaux canaux et leur connexion si ncessaire

Dclenchement de l'tablissement d'une connexion de liaison dedonnes sur les nouveaux canaux


Le Seamless Handover

Qualit de service maintenue Probabilit de coupure minimise Consommation suprieure des ressources

DECT: Digital Enhanced Cordless Technology


Le Soft Handover

Les 2 liens et les 2 flux sont actifs simultanment pendant un courtlaps de temps

+ Qualit de service offerte l usager - Charge leve au niveau rseau - Charge leve sur l interface radio

Systme CDMA et 3me gnration (UMTS)


Soft-handover

Continuit de la communication Confort dutilisation pour les communications vocales Absence de perte dinformation pour les transmissions de

donnes en mode circuit Mais non utilis dans le mode paquet (cf. IS 95 HDR, High

Data Rate)!!!! Mobile est connect plusieurs stations de base :

Le mobile est connect la meilleure station de base mme encas de variation rapide du signal

Consommation de ressources dans le rseau daccs


Backward/Forward Handover

tablissement nouveau lien = messages entre mobile et BS cible

change via ancien lien : backward handover lien tablit partir de lancienne BS moins rapide que la solution suivante gestion plus optimale des ressources radio

GSM change vers la BS cible : forward handover

lien tablit depuis la nouvelle BS ncessit pour le mobile de contrler le handover

DECT


Diffrents Handover1- HO intra-cellulaire2- HO intra-BSC3- HO intra-MSC4- HO inter-MSC5- HO inter-rseaux


3

BSC1

BSC2

MSC

MeasurementReport

BTS

Measurement ReportUpLink & DownLink

HO Required

HO RequestAck&

HO commandjusqu'au mobile

HO command

HO command

1 2

3

6

7

4 5

4


Rcapitulatif : Processus de HO Les tapes du processus de HO :

Dtection d'une alarme : comparaison des mesures (UL & DL) auxseuils prdfinis et paramtrables . BTS.

Slection d'une cellule cible : Algorithme de HO dans la BTS.

Dcision du HO : Algorithme de HO dans la BTS. Information transmiseau BSC.

Activation d'un canal sur la cellule cible : BSC.

Tentative d'excution du HO sur la cellule cible : Mobile.

Libration de l'ancien canal si le HO a russi : BTS.

Retour sur l'ancien canal si le HO a chou (HO_FAILURE) : Mobile.


Ajustement des critres dedclenchement de handover

Paramtres prdfinis par loprateur lors de la phase dingnierie systme

Ces paramtres sont dtermins pour chaque cellule ou couple de celluleset influencent directement le processus de handover

La zone o le HO a le plus de chance dtre dclench Le nombre de HO dclenchs Les cellules vers lesquelles des HO vont tre dclenchs plus ou moins

facilement

Les performances de la procdure de HO et par consquent lesperformances globales du systme : qualit des communications

et consommation des ressources


valuation procdure de HO :contraintes

Le nombre de handover : par distance parcourue leplus faible possible

Le handover doit tre dclench le plus prs possible dela frontire de la cellule

La cellule cible doit tre choisie correctement : selon descritres de choix pr-tablis par loprateur

La qualit de la liaison doit tre maintenue pendant laphase de handover


Les valeurs des indicateurs suivants doivent tre minimises : Nombre de tentatives de handover

Probabilit dchec de handover ou de coupure de la communication

Effet ping-pong : se produit lorsquune MS connecte une BS_A,effectue un handover vers une BS_B, revient ensuite vers la BS_A parhandover, puis retourne vers la BS_B etc.,

Dure dexcution du handover : dure entre la dcision deffectuer lehandover et le moment o la liaison est effectivement tablie avec la BScible

Quantit des ressources consommes par la procdure de handover

valuation procdure de HO :indicateurs


La plupart de ces indicateurs sont antagonistes !!

Exp : la minimisation de la probabilit de coupure decommunication peut conduire laugmentation de leffetde ping-pong et inversement

La dfinition des paramtres de travail permetdatteindre les objectifs de minimisation de ces

indicateurs


Mobilit avec lintroduction dumode paquet sur linterface radio


Gestion de la mobilit en GPRS (1)

Introduction de 2 nouveaux lments larchitecture GSM djexistante : le SGSN et le GGSN.

Architecture :

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Gestion de la mobilit en GPRS (2)Modes de fonctionnement dune station mobile en GPRS :

Class A: la MS est attache simultanment au serviceGPRS et aux autres services GSM

Class B: La MS est attache aux GSM/GPRS mais nepeut tre active que sur lun dentre eux momentdonn

Class C: La MS est attache au GPRS ou aux autresservices GSM



En GPRS : il ny a pas de vritable Handover on parle plutt de re-slection

La norme dfinit 3 modes pour la re-slection (Network Control Order) : NCO 0 : Le mobile dcide seul de la reslection NCO 1 : Le mobile dcide de la re-slection mais remonte

rgulirement des rapports de mesures vers le rseau NCO 2 : Le mobile remonte des rapports de mesures vers le

rseau. Sur la base de ces rapports de mesures, le rseaudclenche la re-slection

Les modes NCO1 et NCO2 ne peuvent exister que si le mobile maintientune communication active avec le rseau

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Gestion de la mobilit en GPRS (4) Un mobile a les capacits pour se rattacher un rseau GPRS (i.e., au

(3G)SGSN) et pour tablir des contextes PDP : Packet Data Protocol(appels de donnes).

Les protocoles utiliss pour ce faire sont GMM (GPRS MobilityManagement) et SM (Session Management)

Un souscripteur GPRS identifi par un IMSI, doit disposer dune ouplusieurs adresses de rseau, i.e., adresses PDP, associestemporairement et / ou de faon permanente la MS.

Parmi les types dadresses supports figurent : Adresse IPv4. Adresse IPv6.

Les adresses PDP sont actives et dsactives par les procdures degestion de session : Activation de Contexte PDP, Dsactivation deContexte PDP et Modification de Contexte PDP.


Gestion de la mobilit en GPRS (5)Zone de routage : Une zone de routage (RA, Routing Area) reprsente un ensemble de

cellules dans un rseau GPRS

Un SGSN contrle une aire de service contenant un ensemble de RAs.

Il ny a pas de relation entre aire de service dun MSC/VLR et aire deservice dun SGSN.

Une RA est un sous-ensemble dune seule LA et ne peut tre servie quepar un seul SGSN

Le dcoupage choisi dans un rseau GPRS est plus fin que celui du rseauGSM afin de minimiser l'usage des ressources radio pour des procduresde signalisation telles que paging (recherche).

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Aujourdhui dans les rseaux GSM/GPRS, une RA correspond une LA.

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Gestion de la mobilit en GPRS :tats du MN (1) Pour assurer le suivi de localisation du MN et afin davoir la capacit de router les paquets en

consquence vers le MN en question

Le SGSN et le GGSN jouent le rle du FA (Foreign Agent) et HA (Home Agent), respectivementcomme avec le MIP

Un MN peut avoir 3 tats : IDLE state : le mobile nest pas joignable et tous les PDP-contexts sont dsactivs le MN

nest pas attach au GPRS

STANDBY state : le MN est attach au GMM MS excute localement la slection de cellule et de RA, et remporte au SGSN les

changements de RA uniquement Si il y a changes de donnes, signalisation ou rponse : le MN passe ltat READY Procdure de dtachement : le MN passe ltat IDLE

READY state : toute lactivit du MN est indique au SGSN

Remonte des informations sur la slection de cellules La slection de cellule peut tre dclenche soit localement soit par le rseau de contrle Ltat du mobile est supervis par un temporisateur

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Gestion de la mobilit en GPRS :tats du MN (2)


Gestion de la mobilit en GPRS :tats du MN (3) La raison pour laquelle on distingue les trois tats du MN:

Si le MN met jour sa localisation assez souvent, il consomme de l'nergie etgaspille les ressources radio.

Si la mise jour est rare, un large systme de recherche (paging) est ncessaire: gaspillage de ressources.

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Gestion de la mobilit en GPRS :tats du MN (4)

Durant ltat STANDBY il y a deux types de routing area updates : Intra-SGSN RA update

Le SGSN dispose dj du profile utilisateur et une session PDPcontexte active.

Une nouvelle identit temporaire est attribue au MN commetape de la procdure de mise jour de RA accept.

La HLR na pas besoin dtre mise jour.

Inter-SGSN RA update Une nouvelle RA gre par un nouveau SGSN. Un nouveau SGSN demande lancien SGSN de lui transfrer les

PDP contextes du MN en question. Le nouveau SGSN informe le GGSN nominal, le GR, et les autres

GGSNs du nouveau contexte de routage du mobile.


Gestion de la mobilit en GPRS :protocole GMM (1)

Le protocole GMM (GPRS Mobility Management) entre la station mobile etle SGSN est similaire au protocole MM du GSM. Il assure les procduressuivantes :

Attachement au rseau GPRS ou attachement combin aux rseauxGPRS et GSM (Attach).

Dtachement du rseau GPRS, du rseau GSM ou dtachementcombin des rseaux GPRS et GSM (Detach).

Allocation de P-TMSI (GPRS) ou TMSI (GSM) ou allocation combined'un P-TMSI et d'un TMSI (P-TMSI Reallocation).

Authentification et chiffrement (Authentication And Ciphering). Mise jour de zone de routage ou mise jour combine de zone de

routage GPRS et zone de localisation GSM (Routing Area Update). Demande d'identit (e.g., IMSI, IMEI) (Identity).

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Gestion de la mobilit en GPRS :protocole GMM (2)

Procdure dattachement : Avant daccder aux services GPRS, le MN doit senregistrer

auprs du rseau GPRS et devenir connu au PDN (Public DataNetwork)

Le MN dclenche une procdure attachment procedure avecle SGSN incluant une opration dauthentification (parconsultation du GR ou GCR: Group Call Register).

Le SGSN alloue au MN un TLLI (Temporary Logical LinkIdentifier) by the SGSN et un PDP-context (Packet DataProtocol) est cr.


Gestion de la mobilit en GPRS : Re-slection Si le GPRS-MN est ltat IDLE et souhaite initier une procdure GPRS Attach :

Si la cellule dattachement supporte le GPRS alors aucune reslection de cellule nestexige

Dans le cas contraire, la reslection de cellule supportant le GPRS est exige avant touteprocdure dattachement

Si ltat du MN est STANDBY ou READY, les procdures de slection/reslection decellules spcifiques au GPRS doivent tre utilises,

La procdure de reslection de cellule dclenche ltat READY peut minimiser leschangements frquents de cellules

Si le mobile est en mode ddi (actif), alors le changement dune cellule une autrese base sur les procdures de handover contrl par le rseau

On peut avoir une coordination entre les procdures relatives ltat IDLE et aumode ddi actives pour les services CS (circuit-switched), et la procdure relative ltat READY du MN et qui sont IMSI-attached et GPRS-attached .

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Gestion de la mobilit en GPRS :mise jour de localisationLa localisation est mise jour par la procdure de mise jour de routage :

1. Lorsque un MN change de zone de routage RA, il envoie une demande RA updaterequestcontenant lidentificateur de cellule CID et le RAI de lancienne zone deroutage, au nouveau SGSN.

2. Le nouveau SGSN demande lancien SGSN de lui fournir le contexte de routage duMN (GGSN address and tunneling information).

3. Le nouveau SGSN met jour ensuite le GGSN du rseau nominal en luicommuniquant ladresse du SGSN et la nouvelle information de tunnelisation. Il met jour galement la HLR:

La HLR supprime les informations du contexte du MN de lancien SGSN etenregistre les donnes de labonn en question dans le nouveau

Le nouveau SGSN acquitte le MN.

Lancien SGSN est demand de transmettre les donnes destination du MN etqui sont en attente, au nouveau


GPRS-HO intra SGSN

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Mise jour de zone de routage intra-SGSN Une mise jour de zone de routage est ncessaire lorsque la station mobile

rattache au rseau GPRS dtecte sa prsence dans une nouvelle zone de routage :

Le message mis par la station mobile est GMM ROUTING AREA UPDATEcontenant l'ancienne RA et son identit P-TMSI.

Le BSS rajoute au message l'identit de la cellule ayant reu le message avantde le relayer au SGSN.

Le SGSN en dduit l'identit de la nouvelle zone de routage.

Le SGSN dtecte qu'il s'agit de mise jour de zone de routage intra-SGSNpuisque ces deux zones de routage sont sous le contrle du mme SGSN. Il n'ya donc pas d'interaction avec le HLR puisque le SGSN dispose dj desinformations concernant l'usager.


Mise jour de zone de routage intra-SGSN

La station mobile est authentifie par le SGSN.

Le SGSN met jour le contexte de gestion de mobilit (MM,Mobility Management) et alloue une nouvelle identit P-TMSIretourne la station mobile par une rponse GMM ROUTINGAREA UPDATE ACCEPT.

La station mobile acquitte cette rponse par un message GMMROUTING AREA UPDATE COMPLETE au SGSN pour luiindiquer que la nouvelle identit P-TMSI a t stocke sur lacarte SIM.

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Mcanisme de HO en UMTS etB3G


Architecture UMTS: HO RNC: Radio Network Controller RNS: Radio Network Subsystem UTRAN comprends plusieurs

RNSs Node B peut supporter : FDD ou

TDD ou les deux RNC est responsable des

dcisions de HO et dinformer leUE

RNC

Iub

RNS

CN

RNC

Iub

RNS

Iur

Iu

Node B

Node BNode B

Node BNode B

Node B

Node B

UE

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HO en UMTS : HHO


HO UMTS : Soft handover (1) Le soft handover est un handover au cours duquel le mobile communique avec un

nouveau nud B (Node B) sur la mme frquence porteuse, ou avec un secteur dela mme cellule (Softer Handover), engendrant en plus le changement de code

Le soft handover assure deux avantages :

Il permet une simple transition sans coupure entre les stations de basel'utilisateur peut tre connect plusieurs stations de base simultanment.

Il permet une macrodiversit, et des utilisateurs stationnaires profitent ainsi desconnexions simultanes avec plusieurs stations de base. Quand des services enmode paquet sont introduits dans le systme, une question se pose: c'estcomment un Soft handover va tre utilis pour une telle transmission ?

En fait, il y a un compromis entre les avantages d'un SHO et le taux de complexitengendr. Le SHO pour les services en mode paquet haut dbit permetd'augmenter considrablement la charge de transmission dans le rseau d'accs.

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HO UMTS : Soft handover (2)


HO UMTS : Soft handover (3) Dans son tat fonctionnel, le terminal mobile cherche continuellement de nouvelles

stations de base ( nouveaux liens radio) sur la mme frquence porteuse.

Durant la recherche, le UE mesure le niveau de signal (puissance) reu des stationsde base voisines, les compare un certain nombre de seuils (T_ADD et T_DROP),et les envoie vers la station de base de rfrence (serveuse).

En se basant sur ces informations le rseau ordonne la station mobile d'ajouter(Radio Link Addition), de supprimer (Radio Link Removal), ou de substituer(Combined Radio Link Addition and Removal) les liens avec les BSs appartenant son groupe actif (AS).

Active Set (AS) : Le groupe actif ou l'active set est l'ensemble des stations de base partir desquelles la mme information utilisateur est mise, dmodulesimultanment et combine de faon cohrente ; c'est--dire l'ensemble des stationsde base impliques dans le processus de SHO.

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puis

sanc

e Re

ue

B

A

T_ADD

T_DROP

AB


La nouvelle cellule qui est ajoute l'AS doit tre informe qu'une nouvelle connexion estsouhaite, donc a besoin d'un minimum d'informations fournies par le RNC, telles que :

Paramtres de connexion (systme de codage, nombre de canaux de code parallles, etc.).

Les paramtres dcrivant les diffrentes configurations du canal de transport pour l'utilisationsur les deux liens montant et descendant, sont donc transmis.

Identit de l'UE et code d'embrouillage du lien montant.

Information relative au timing de la nouvelle cellule, tout en respectant le fait que le timing del'UE (au niveau du rcepteur Rake de l'quipement utilisateur) est connu partir desconnexions existantes (comme il a t mesur par l'UE lors de sa localisation).

En se basant sur ceci, le nouveau nud B peut dterminer comment doit tre initi le timingde transmission tout en respectant le timing des canaux communs (CPICH) de la nouvelle

cellule.


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En contre partie, l'UE doit connatre via les connexions existantes : Les codes de canalisation utiliss pour cette transmission, sachant que les codes de

canalisation des diffrentes cellules ne sont pas ncessairement les mmes puisqu'ils sontsous des codes d'embrouillage distincts.

L'information de timing relative, qui a besoin d'tre convenable dans la nouvelle cellule

Toffsetcommande

de handoveret Toffset

Mesure deToffset

UTRAN

BTS A BTS B

informationdu canal de

la BTS B canal detransmission et

Toffset

trame PCCCH

trame PDCH/PCCH


SHO : Macrodiversit Cest une extension du concept de SHO. Dans un tat de macrodiversit, plusieurs

liens ( 2) sont de / vers diffrentes stations de base coexistent.

L'information reue via ces connexions simultanes peut tre combine en utilisantdiffrentes mthodes (Slection, MRC Maximum Ratio Combining). La plusutilise est la MRC, sur les liens montant et descendant.

L'ide principale de la macrodiversit est de permettre une station mobile decommuniquer avec le rseau fixe via plus qu'un lien radio. Pour unecommunication de voix ou de donnes le systme dclenche les connexions radiovers plusieurs stations de base.

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HO en UMTS : Ec/I0 (1) P-CPICH : Primary Common Pilot Channel (P-CPICH) Ec/Io = RSCP/RSSI : avec RSCP (Received Signal Code Power)

est la puissance, mesure par UE supporte par le canal pilote dcod etRSSI (Received Signal Strength Indicator) est la puissance totale reue,mesure par l'UE sur toute la bande passante

N o d e B k

U E i


HO en UMTS : Ec/I0 (2) Le rapport signal bruit ( Eb/N0)i reu au niveau d'un utilisateur i, est donn par

l'expression suivante :

O Gp est le gain de processus correspondant chaque type de service relativement l'utilisateur i, il est dfini par :

Avec : W est la bande de frquence en Hz, en UMTS W=5MHz, et Di est le dbitsouhait pour un service donn par rfrence l'utilisateur i.

ii

pi0

bI

CGNE

DWG

iip

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HO en UMTS : Ec/I0 (3) Le rapport C/I pour un utilisateur i relativement une station de base k est

donn par l'expression suivante :

Avec : (Pr)ik est la puissance reue par l'utilisateur i partir de la station debase k. C'est le signal utile :

Sachant que (Pe)ik est la puissance mise par la station de base k versl'utilisateur i, et AFF(dki) est l'affaiblissement de parcours entre la BSk et laMSi.

Iinter-cellules est l'interfrence cause par les autres utilisateurs du rseau setrouvant hors de la cellule serveuse de l'utilisateur i

II

Pcelluleracelluleser

kir

k

iIC

intint

dAFFPP kikiekir


HO en UMTS : Ec/I0 (4)

Est la puissance reue par l'utilisateur i partir de la station de base j, o(Pe)j est la puissance totale mise par la station de base j et est donne parl'expression suivante :

Avec (Pe)nj est la puissance mise par la BTS j vers l'utilisateur n . Do :

M

kj,1jjircelluleserint PI et dAFFPP jijejir

jnBTSjn

ej

e PP

BTSjn jneM

kj,1j ijcelluleserintPdAFFI

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HO en UMTS : Ec/I0 (5) Iintra-cellule est l'interfrence cause par les autres utilisateurs servis par la

station de base k, dont l'expression est donne par :

O est le facteur d'orthogonalit qui est gale 0.4 pour unenvironnement vhiculaire, gale 0 si l'orthogonalit est parfaite estgale 1 sinon.

Do lexpression du rapport C/I sur le lien descendant :

dAFFPI klklil

ecelluleraint

dAFFPPdAFFdAFFP

IC

klk

lile

BTSjnjne

M

kj,1j ji

kikiek

i


HO en UMTS : Ec/I0 (6) Sur le lien montant le rapport signal bruit au niveau d'une station de base k, reu

partir d'un utilisateur i, est affect par les signaux des N1 (N1N) utilisateurs actifsdans la zone de couverture considre :

Sous des hypothses de macrodiversit et plus prcisment la mthode de la MRC,la puissance totale reue par le mobile sera donne par la somme des puissancesreues partir de chacune des stations de base servant le mobile c'est--dire lesstations de base appartenant son active set. Donc le rapport (C/I)i total est sommesur k des (C/I)ik correspondants aux BTS (k) de l'active set du mobile i. On auradonc : ASik kii ICIC

1N

in,1nkn

kne

kikiek

idAFFP

dAFFPI

C

27


Mise jour de lActive Set (1)

La taille de lAS peut atteindre 6 :

Cette procdure se fait en fonction de 3 paramtres essentiels dont letroisime (t) peut tre supprim cause de la courte dure de mise jourde l'AS, qui sont le T_ADD et le T_DROP


Mise jour de lActive Set (2) T_ADD - T_DROP = 3 dB fentre du handover (Handover Window)

T_ADD et T_DROP sont dfinis par des fonctions linaires :

T_ADD = max { soft_slope*Pmax + Add_Intercept, T0}.T_DROP = max { soft_slope*Pmax + Drop_Intercept, T1}.

O soft_slope, Add_Intercept et Drop_Intercept sont des paramtres dusystme: soft_slope = 1, Add_Intercept = 0dBm, Drop_Intercept = -6dBm. Pmax : puissance pilote maximale dans l'Active Set, T0 : valeur limite de T_ADD (valeur en dBm fixe en fonction de la fourchette

de variation des puissances lors de la simulation), T1 : valeur limite de T_DROP.

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Non

Oui

Non

Oui

NonOui

Dbut

Initialisation del'Active Set

Identification descellules voisines au

mobile

Mesure des puissancespilote (P_Pri)

Calcul de T_ADD etT_DROP

P_Pri>T_ADD

P_Prj>P_Pri i#j P_Pri

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Remarques : Les algorithmes de HO prennent des chantillons de mesures de puissance

de signal sur les BSs voisines chaque seconde. 3dB : marge dhystrsis pour le HHO 6dB : marge dhystrsis pour le SHO La taille de lAS est de 3


30



Mobilit dans les Rseaux sansfil

WiFi

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Handover Wifi

Control par le terminal mobile, assist par le rseau Le noeud mobile choisit un nouveau AP auquel se connecte Le rseau echange des informations aprs la dconnexion

Handover en quatre tapesDistribution System

AP1 AP2

BSS1 BSS2

IAPP (IEEE 802.11f)

1a. Probe request1b. Probe response2. Authentication3. Re-association4. Connection handover







WiMax[1] : IEEE Computer Society and the IEEE Microwave Theory and Techniques Society, IEEE Std 802.16e-2005,IEEE Std 802.16-2004/Cor1-2005 (Amendment andCorrigendum to IEEE Std 802.16-2004) , 28 Fvrier 2006.[2] : Jeffrey G.Andrews, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed, Fundamentals of WiMax,Understanding Broadband Wireless Networking , PRENTICE HALL, Fvrier 2007.[3] : Christian Hoymann, Markus Grauer, WiMAX Mobility Support , RWTH AachenUniversity, Faculty 6, Chair of Communications Network, Germany, 2007.

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WiMAX

Le handover (HO) : une fonction dcritedans le standard IEEE 802.16e poursupporter la mobilit des MSs.

33


Types de Handover en WiMAX

Hard Handover FBSS : Fast BS Switching MDHO : Macrodiversity

Handover


HHO : Hard Handover

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Pourquoi dclencher un HHO ?Quand la qualit du signal de la station de base BS (Base Station)serveuse se dgrade ( cause des interfrences), la MS basculevers une autre station de base qui fournit de meilleures qualits designal et de service (QoS).


Les tapes du Handover (1)

La procdure de Handover consiste en: Acquisition de la topologie du rseau Lexcution du handover

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Les tapes du Handover [1] (2)

Network Topology Advertisement

MS Neighborhood Scanning

Cell Reselection

Handover Decision and Initiation

Network Entry

Normal Operation

Ranging

Re-authorization

Re-regestration

Network Topology Acquisition

HO Process


Acquisition de la topologie du rseau(1/3)

Network Topology Advertisement [1]Une BS diffuse les informations concernant la topologie du rseau enenvoyant priodiquement le message MOB_NBR-ADV.

Ce message contient le nombre des BSs voisines et des informations surles canaux de chaque BS.

Ces informations contiennent les frquences physiques, la description ducanal du lien descendant (DCD) et la description du canal du lien montant(UCD) pour chaque identifiant des BSs voisines (BSID).

Selon le standard IEEE 802.16e, les BSs doivent transmettre le messageMOB_NBR-ADV au moins une fois toutes les 30 secondes.

Les informations sur la topologie du rseau facilitent le processus desynchronisation dune MS avec les BS voisines.

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Acquisition de la topologie du rseau (2/3)

Recherche (scan) des BS voisines [1]

Quand la MS reoit le message MOB_NBR-ADV : le mobile est misau courant de lexistence de BS voisines.

La MS excute alors le processus de recherche et de mesure de laqualit de certains facteurs (Qualit du signal, Qualit du service)pour trouver une meilleure BS plus adquate.

Le processus de scan est effectu au cours des intervallesappropris scanning intervals .


Network topology advertisement and scanning [1]

37


Acquisition de la topologie du rseau(3/3)

Reslection de Cellule [1]

La MS envoie le rapport derecherche aprs chaquemesure des paramtres ducanal (CINR, Receive SignalStrength Indicator RSSI,Relative delay, Round TripDelay RTD)

Le choix de la BS cible est bassur les paramtres du canal etsur la qualit de service fourniepar la BS cible.


Le processus de Handover (1/3)

HO Decision and Initiation [1]

La procdure de HO peut tre dclenche par une dcision prise par la MS, la BS ou un autre priphriquedu rseau WiMAX. La MS peut dclencher le HO en transmettant le message MOB_MSHO-REQ.

Quand la BS serveuse reoit le message MOB_MSHO-REQ ou estime que la MS doit excuter un HO, elleenvoie un message de notification du HO, via le cur du rseau, aux autres BSs pour leur informer que laMS a besoin dexcuter un HO.

Si la BS serveuse reoit une rponse de la notification du HO partir de la BS cible, elle choisit, selon lemessage rponse, la BS cible la plus adquate pour le HO, aprs elle envoie un message de confirmationdu HO la BS cible choisie.

La BS serveuse informe la MS de la slection dune BS cible en envoyant au MS le message MOB_BSHO-RSP (dans le cas ou le HO a t initialis par le MS) ou le message MOB_BSHO-REQ (dans le cas ou leHO a t initialis par la BS).

Quand la MS reoit le message MOB_BSHO-RSP ou le message MOB_BSHO-REQ, le mobile prend unedernire dcision pour le HO et envoie un message MOB_HO-IND.

Le message MOB_HO-IND signale la dcision finale la BS serveuse. Cette dcision peut tre lalibration des raccordements avec la BS serveuse, annulation du HO ou bien le rejet du HO.

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Le processus du Handover (3/3)

Synchronization to target BS downlinkLa MS synchronise avec le lien descendant de la BS cible et obtient lesparamtres de transmission DL et UL. Le processus de synchronisationpeut tre raccourci si la MS a dj reu le message MOB_NBR-ADVpuisque ce message contient le BSID de la BS cible, la frquence physique,le DCD et le UCD.

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FBSS & MDHO


Macro Diversity Handover Fast BSSwitching

- Macro Diversity Handover (MDHO)- Fast BS Switching (FBSS)

Lobjectif de ces deux techniques est de fournir une meilleurequalit de service (QoS) et un Handover plus rapide. On appelle cestechniques Soft Handover (ou Make-before-break).

Avec ces deux techniques, une liste des BSs impliques dans leHandover est retenue par la MS et les BSs : Diversity set ouActive set.

40


Conditions pour MDHO et FBSS [2]Il y a plusieurs conditions pour activer le MDHO et le FBSS entre la MS et un groupede BS :

Les BSs impliques dans le MDHO/FBSS doivent tre synchronises sur une sourcede temps commune.

Les trames envoyes par les BSs impliques dans le MDHO/FBSS un certaintemps doivent arriver au mobile dans un intervalle de temps pr-dtermin.

Les BSs impliques dans le MDHO/FBSS doivent avoir une structure de tramesynchrone.

Les BSs impliques dans le MDHO/FBSS doivent avoir les mme frquencesattribues.

Dans le cas du MDHO, deux conditions supplmentaires sont exiges : Les BSs impliques dans la MDHO doivent utiliser le mme CID pour les connexions

tablies avec la MS. Les BSs impliques dans la MDHO doivent envoyer les mmes donnes au mobile.


Macro Diversity Handover [3]Dans le MDHO, la MS et une BS grent la

liste des BSs impliques (Diversity set )Lorsque le MDHO est activ, la MS

communique avec toutes les BSs de laDiversity set pour les trafics UL et DL.Pour le DL, deux BSs, ou plus,fournissent une transmission synchronedes donnes DL. Pour le UL, lesdonnes transmises par une MS sontreues par plusieurs BSs.

La rupture du service peut tre limine avec la MDHO puisquon utilise plusieursconnexions radio simultanes.Les inconvnients du MDHO cest que a ncessite plus quun seul rcepteur dans laMS et ceci augmente sa complexit. En plus, deux copies des ressources sontncessaires pour lexcution du Handover, ce qui rduit le spectre et augmente lesinterfrences.

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Fast BS Switching [3]

La MS et la BS impliques pour unFBSS grent le diversity set enutilisant le mme mcanisme deseuillage et une BS est dfiniecomme anchor BS dans le diversityset.Lors de lexcution dun FBSS laMS change les donnesuniquement avec lanchor BS dansles deux sens

FBSS tablit une connexion (transmission des paramtres didentification) avecla BS cible avant dinterrompre la connexion existante ce qui permet unerduction du temps dinterruption comme pour le MDHO. En mme temps, la MSaura une seule connexion radio ce qui permet davoir une faible complexitcomme pour le Hard Handover.


Une BS, qui permet les techniques MDHO et FBSS, met le message DCDqui contient les seuils H_Add et H_Delete. Ces seuils sont utiliss par laMS pour dterminer quand est ce quil faut envoyer le messageMOB_MSHO-REQ.

Quand le CINR dune BS voisine est suprieur au seuil H_Add, la MSenvoie le message MOB_MSHO-REQ pour demander lajout de cette BSvoisine au Diversity set.

Quand le CINR dune BS est infrieur au seuil H_Delete, la MS envoie lemessage MOB_MSHO-REQ pour demander la suppression de cette BS duDiversity Set.

Mise jour du Diversity Set [1]

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Mise jour du Diversity set [1]


Mise jour de lAnchor BS [1]LAnchor BS est un membre du Diversity set.

La MS fait des mesures de la qualit du signal et envoie le rapport la BS serveuse via le message MOB_MSHO-REQ.

La BS serveuse (actuelle Anchor BS) choisit lAnchor BS cible selonle rapport du mobile et linforme de la mise jour de lAnchor BS enenvoyant le message MOB_BSHO-RSP .

Le message MOB_BSHO-RSP contient linstant de permutation delAnchor BS.

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Mise jour de lAnchor BS [1].


Exemple de FBSS [2]

Slection de lAnchor Set

Diagramme squentiel des messages du FBSS

Gestion de La Mobilité_partie2

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