Handover

Se denomina handover o traspaso (también handoff o Manos libres) al sistema utilizado en comunicaciones móviles celulares con el objetivo de transferir el servicio de una estación base a otra cuando la calidad del enlace es insuficiente en una de las estaciones. Este mecanismo garantiza la realización del servicio cuando un móvil se traslada a lo largo de su zona de cobertura.

La arquitectura en la cual se estructuran los sistemas celulares, permiten hacerlo compatible con un tamaño de receptor móvil actual, algo muy valorado por los usuarios. Pensemos por un momento lo que implicaría tener una única celda: a medida que el móvil se alejara de la estación base, debería transmitir tal potencia para llevar a cabo la comunicación, que lo haría incompatible con un tamaño pequeño y peso ligero.

Además, surge otro problema: el número de frecuencias en cada celda es limitado. Por ello, se propone reutilizar las frecuencias. Dicho mecanismo permite a usuarios de diferentes clusters utilizar la misma frecuencia para llevar a cabo la comunicación. Para que la interferencia procedente de la reutilización, también llamada interferencia cocanal, no sea percibida por el usuario, se debe asegurar que la separación entre celdas con la misma frecuencia sea suficiente como para minimizar este efecto.

Por último, para medir la calidad del enlace, pueden utilizarse distintos parámetros como son el RSSI (Radio Signal Strength Indicator), BER (Bit Error Rate), relación C/I (Portadora/Interferente), entre otros.

El proceso Handover puede llevarse a cabo por diferentes motivos:

1.- Cuando el teléfono se está moviendo de una área cubierta por una celda y entra en otra área de cobertura de otra celda, la llamada es transferida a la segunda celda con la finalidad de evitar la terminación de la llamada cuando el teléfono sale de la zona de la primera celda.

2.- Cuando la capacidad para la conexión de nuevas llamadas de una determinada celda se está utilizando y una existente o nueva llamada de un teléfono entra, que se encuentra en una zona superpuesta a otra celda, se transfiere a esta celda con el fin de liberar cierta capacidad en la primera celda para otros usuarios, que sólo pueden ser conectados a esta celda.

3.- En redes que no sean CDMA (acceso múltiple por división de código), cuando el canal utilizado por el teléfono pasa a ser interferido por otro teléfono utilizando el mismo canal en una celda diferente, la llamada se transfiere a un canal diferente en la misma celda o en un canal diferente en otra celda, a fin de evitar la interferencia.

4.- En redes que no sean CDMA, cuando los cambios de comportamiento del usuario, por ejemplo, un viaje rápido del usuario, conectado a una celda grande, si se detiene, la llamada puede ser transferida a una macro celda más pequeña o incluso a una micro celda a fin de liberar capacidad en la celda por otros usuarios que se muevan también rápidamente y reducir las posibles interferencias a otras células o usuarios (esto funciona también en sentido inverso, cuando un usuario se detecta que se desplaza más rápido que un determinado umbral, la llamada puede ser transferida a una celda más grande, a fin de minimizar la frecuencia de la handoffs debido a este movimiento).

5.- En redes CDMA un soft-handoff puede ser inducido a fin de reducir la interferencia a una celda vecina más pequeña debido al efecto “near-far” incluso cuando el teléfono tiene una excelente conexión con su actual celda.

Este mecanismo se utiliza cuando la potencia y la calidad de la señal recibida, se encuentran por debajo de un determinado umbral. Puede ser ejecutado mediante algoritmos controlados por el móvil, por la red o por ambos.

La elección del umbral óptimo es complicada, ya que debe evitarse en todo momento un retardo excesivo en el inicio del traspaso, así como traspasos intermedios (indeseados) que provocan una elevada carga de señalización innecesaria en la red.

Para llevar a cabo la elección del umbral óptimo, el Handover basado en RSSI debe realizar un promediado de los ecos que se producen en el entorno móvil, evitando así los efectos indeseados de cambio de estación base innecesarios (efecto ping-pong).

El efecto más destacable que introduce el promediado de los ecos es un retardo adicional en la realización del Handover. La elección del tamaño de la ventana de promediado condicionará, por tanto, dicho retardo así como la probabilidad de que se produzca un Handover indeseado. En la elección del tamaño de la ventana existirá un compromiso entre ambos parámetros, de modo que, si el tamaño de la ventana es muy elevado, la probabilidad de que se lleve a cabo un Handover intermedio será pequeña siendo el retardo en iniciarlo mayor, y viceversa. Utilizados para la medición de apertura y cierre de válvulas.

El handover se puede producir de diferentes maneras, por ello en términos generales se clasifica en dos categorías, desde el punto de vista del usuario y de red. A continuación se hace una breve descripción de los distintos tipos que encontramos en cada una de estas categorías.

A pesar de la denominación de esta distinción, el proceso de traspaso se realiza de forma transparente al usuario, de modo que las transiciones entre una célula y otra sean suficientemente pequeñas como para pasar desapercibidas por los usuarios.

Desde del punto de vista de red encontramos diferentes clasificaciones si suponemos que estamos en hard handover o bien el soft handover.

Para el primer caso de hard handover tenemos:

En cambio para soft handover:

Ambas clasificaciones no son excluyentes, es decir, un Handover puede ser, por ejemplo, Intra-Cell desde el punto de vista de red y Soft desde el punto de vista de usuario.

Existen cuatro protocolos de handover (o handoff) básicos; Network-Controlled Handoff (NCHO), Mobile-Assisted Handoff (MAHO), Soft Handoff (SHO), and Mobile-Controlled Handoff (MCHO). La tendencia de NCHO a MCHO es descentralizar el proceso de decisión del handover, logrando así tiempos de retardo menores pero también perdemos información disponible para realizar la decisión. En resumen, encontramos estos mecanismos: