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Consegna UMTS WCDMA: hard, soft, soft, inter-RAT

Consegna UMTS WCDMA: hard, soft, soft, inter-RAT


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Uno degli aspetti chiave di qualsiasi sistema di telecomunicazioni cellulari è il passaggio da una cella o un settore a un altro.

All'interno dell'UMTS 3G esistono diverse forme di passaggio di consegne, tra cui hard handover, soft handover, una forma di handover chiamata soft handover e passaggio da una tecnologia di accesso radio a un'altra chiamata inter-RAT handover.

È fondamentale che tutti questi passaggi funzionino senza problemi, poiché qualsiasi problema comporterà l'interruzione delle chiamate e questa è una delle principali fonti di fastidio per l'utente.

Vale la pena notare che i due termini handover e handoff hanno lo stesso significato. Il passaggio di consegne UMTS è la terminologia che tende ad essere utilizzata in Europa, mentre è più probabile che il trasferimento di UMTS venga utilizzato in Nord America.

Tipi di consegna UMTS

All'interno dell'UMTS è possibile definire una serie di diversi tipi di handover o handoff UMTS. Con l'avvento della tecnologia CDMA generica, sono diventate possibili nuove possibilità per effettuare forme di consegna più affidabili e, di conseguenza, sono disponibili una varietà di diverse forme di trasferimento a seconda delle diverse circostanze.

Per la tecnologia puramente inter W-CDMA, ci sono tre tipi fondamentali di passaggio di consegne:

  • Hard handover: Questa forma di passaggio di consegne è essenzialmente la stessa utilizzata per le reti 2G in cui un collegamento viene interrotto e un altro stabilito.
  • Consegna graduale: Questa forma di trasferimento è più graduale e l'UE comunica simultaneamente con più di un nodo B o stazione base durante il processo di trasferimento.
  • Consegna più morbida: Non una forma completa di trasferimento UMTS, ma l'UE comunica con più di un settore gestito dallo stesso NodoB.
  • Consegna UMTS inter RAT: Questa forma di consegna si verifica quando i cellulari devono cambiare tra le tecnologie di accesso radio, ad es. UMTS da / a GSM o UMTS a / da 4G LTE, ecc.

Ciascuno dei diversi tipi di passaggio di consegne viene utilizzato in diverse occasioni a seconda delle condizioni. Ulteriori dettagli su ciascun tipo di trasferimento UMTS sono forniti nelle singole sezioni seguenti.

Hard handover UMTS

Il nome hard handover indica che c'è un cambiamento "hard" durante il processo di handover. In caso di hard handover i collegamenti radio vengono interrotti e quindi ripristinati. Sebbene l'hard handover debba apparire senza soluzione di continuità per l'utente, c'è sempre la possibilità che l'utente noti una breve interruzione della connessione.

La metodologia di base alla base di una consegna forzata è relativamente semplice. Ci sono una serie di fasi fondamentali di una consegna forzata:

  1. La rete decide che è necessario un passaggio di consegne in base alle intensità del segnale del collegamento esistente e alle forze dei canali di trasmissione delle celle adiacenti.
  2. Il collegamento tra il Nodo B esistente e l'UE è interrotto.
  3. Viene stabilito un nuovo collegamento tra il nuovo NodoB e l'UE.

Sebbene questa sia una semplificazione del processo, è fondamentalmente ciò che accade. Il problema principale è che qualsiasi difficoltà nel ristabilire il collegamento farà sì che il trasferimento non venga eseguito e la chiamata o la connessione venga interrotta.

Gli hard handover UMTS possono essere utilizzati in diversi casi:

  • Quando ci si sposta da una cella a una cella adiacente che potrebbe trovarsi su una frequenza diversa.
  • Quando si implementa un cambio di modalità, ad es. dalla modalità FDD alla modalità TDD, ad esempio.
  • Quando ci si sposta da una cella all'altra in cui non è presente capacità sul canale esistente ed è richiesta una modifica a una nuova frequenza.

Uno dei problemi che devono affrontare gli hard handovers UMTS è stato riscontrato anche nel GSM. Quando i livelli di utilizzo sono elevati, la capacità di una particolare cella in cui una UE sta tentando di entrare può essere insufficiente per supportare un nuovo utente. Per ovviare a questo problema, potrebbe essere necessario riservare una certa capacità ai nuovi utenti. Ciò può essere ottenuto diffondendo il carico ove possibile - per esempio UE che possono ricevere un segnale sufficientemente forte da una cella vicina possono essere trasferite fuori quando la cella originale si avvicina al suo livello di capacità.

Consegna morbida 3G UMTS

Il soft handover è una forma di handover abilitata dall'introduzione del CDMA. Il trasferimento graduale si verifica quando una UE si trova nell'area di copertura sovrapposta di due celle. I collegamenti alle due stazioni base possono essere stabiliti simultaneamente e in questo modo l'UE può comunicare con due stazioni base. Avendo più di un collegamento attivo durante il processo di consegna, ciò fornisce un modo più affidabile e senza soluzione di continuità in cui eseguire la consegna.

In considerazione del fatto che il soft handover utilizza più collegamenti simultanei, significa che le celle adiacenti devono funzionare sulla stessa frequenza o canale poiché le UE non hanno più trasmettitori e ricevitori che sarebbero necessari se fossero su frequenze diverse.

Quando l'UE e il NodoB intraprendono un trasferimento morbido, l'UE riceve segnali dai due NodiB e li combina utilizzando la capacità del ricevitore RAKE disponibile nell'elaborazione del segnale dell'UE.

Nel collegamento verso monte la situazione è più complicata in quanto la combinazione di segnali non può essere realizzata nel NodoB poiché è coinvolto più di un NodoB. Invece, la combinazione viene eseguita frame per frame. I migliori frame vengono selezionati dopo ogni periodo di interleaving. La selezione viene eseguita utilizzando l'algoritmo di controllo della potenza dell'anello esterno che misura il rapporto segnale / rumore (SNR) dei segnali di uplink ricevuti. Queste informazioni vengono quindi utilizzate per selezionare la cornice di migliore qualità.

Una volta completato il soft handover, i collegamenti al vecchio NodoB vengono eliminati e l'UE continua a comunicare con il nuovo NodoB.

Come si può immaginare, il soft handover utilizza un grado più elevato di risorse di rete rispetto a un normale collegamento, o anche un hard handover. Tuttavia, ciò è compensato dalla maggiore affidabilità e prestazione del processo di consegna. Tuttavia, con circa il 5-10% dei passaggi di consegne che rientrano in questa categoria, gli operatori di rete devono tenerne conto.

Trasmissione più morbida dell'UMTS 3G

Una forma di passaggio di consegne denominata passaggio di consegne più morbido è in realtà una forma speciale di passaggio di consegne morbido. È una forma di trasferimento morbido che si verifica quando i nuovi collegamenti radio aggiunti provengono dallo stesso NodoB. Ciò si verifica quando più settori possono essere serviti dallo stesso NodoB, semplificando così la combinazione poiché può essere ottenuta all'interno del NodoB e non richiede il collegamento più indietro nella rete.

L'handover più morbido dell'UMTS è possibile solo quando un UE può ascoltare i segnali da due settori serviti dallo stesso NodoB. Ciò può verificarsi a causa della sovrapposizione dei settori, o più comunemente a causa della propagazione di percorsi multipli risultante dai riflessi degli edifici, ecc.

Nell'uplink, i segnali ricevuti dal NodoB, i segnali dai due settori possono essere instradati allo stesso ricevitore RAKE e quindi combinati per fornire un segnale potenziato.

Nel downlink, è un po 'più complicato perché i diversi settori del NodoB utilizzano codici di scrambling diversi. Per ovviare a ciò, diverse dita del ricevitore RAKE applicano i codici di de-spreading o de-scrambling appropriati ai segnali ricevuti. Una volta fatto, possono essere combinati come prima.

In considerazione del fatto che un singolo trasmettitore è utilizzato all'interno dell'UE, è attivo solo un anello di controllo di potenza. Potrebbe non essere ottimale per tutte le istanze, ma semplifica l'hardware e il funzionamento generale.

Consegna Inter-RAT / Intersystem o iRAT

In molti casi è necessario che la rete di accesso radio UMTS passi alla rete GSM 2G. Questi passaggi vengono assegnati a una varietà di nomi, compreso il passaggio Inter-RAT in quanto vengono trasferiti tra diverse forme di tecnologia di accesso radio, trasferimento Intersystem e trasferimento UMTS / GSM. Questi passaggi possono essere richiesti per una serie di motivi, tra cui:

  • Copertura UMTS limitata
  • Rete UMTS occupata mentre la capacità di riserva è disponibile sulla rete GSM

La forma più comune di trasferimento intersistema o inter-RAT è tra UMTS e GSM. Esistono due diversi tipi di trasferimento inter-RAT o trasferimento iRAT:

  • Passaggio da UMTS a GSM: Ci sono due ulteriori divisioni di questa categoria di passaggio di consegne:
    • Consegna in modalità compressa: Usando il passaggio di consegne in modalità compressa, l'UE utilizza le lacune nella trasmissione che si verificano per analizzare la ricezione delle stazioni base GSM locali. La UE utilizza l'elenco dei vicini fornito dalla rete UMTS per monitorare e selezionare una stazione base candidata adatta. Dopo aver selezionato una stazione base adatta, avviene il passaggio di consegne, ma senza che sia avvenuta alcuna sincronizzazione temporale.
    • Consegna cieca: Questa forma di passaggio di consegne si verifica quando la stazione di base cede l'UE passando i dettagli della nuova cella all'UE senza collegarsi ad essa e impostando la temporizzazione, ecc. Del cellulare per la nuova cella. In questa modalità, la rete seleziona quella che ritiene essere la stazione GSM ottimale. L'UE individua dapprima il canale di trasmissione della nuova cella, ottiene la sincronizzazione di temporizzazione e quindi esegue il passaggio di consegne tra celle non sincronizzato.
  • Passaggio da GSM a UMTS: Questa forma di passaggio di consegne è supportata all'interno del GSM ed è stata creata una "lista dei vicini" per consentire che ciò avvenga facilmente. Poiché la rete GSM / 2G è normalmente più estesa della rete 3G, questo tipo di passaggio di consegne non si verifica normalmente quando l'UE lascia un'area di copertura e deve trovare rapidamente una nuova stazione base per mantenere il contatto. Il passaggio da GSM a UMTS avviene per fornire un miglioramento delle prestazioni e normalmente può avvenire solo quando le condizioni sono favorevoli. La lista dei vicini informerà l'UE quando ciò potrebbe accadere.

Uno dei vantaggi dell'utilizzo di uno schema come CDMA è che il passaggio di consegne può essere effettuato più facilmente rispetto a sistemi come il GSM in cui è sempre necessario un passaggio di consegne forzato. Usando una forma di consegna morbida o più morbida è più facile effettuare una consegna di successo. Ovviamente il passaggio di consegne Inter-RAT è il più difficile da realizzare, ma nonostante ciò viene fatto con successo.

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Commenti:

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