Handover-Strategien zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Mobilfunknetzen der 4. Generation
Final Report Abstract
In den letzten Jahren ist eine Reihe von mobilen Endgeräten auf den Markt gekommen, in denen mehrere Mobilfunktechnologien integriert sind. Der Wechsel zwischen den Technologien muss immer noch vom Nutzer initiiert werden bzw. es gibt eine festvorgegebene Reihenfolge, in der die unterschiedlichen Zugangstechnologien bei Verfügbarkeit ausgewählt werden wie z.B. WLAN vor UMTS vor GPRS. Zusätzlich gibt es Ansätze, die diesen so genannten vertikalen Handover automatisch vollziehen, jedoch wird die Handover-Entscheidung nur aufgrund der Signalstärke getroffen. In diesem Forschungsvorhaben wurden weitere Aspekte wie Last, Mobilität und Dienstgüteanforderungen in die Handover-Entscheidung miteinbezogen. Eine sehr gute Wahl dieser Entscheidungsparameter ist dabei unabdingbar, damit der zusätzliche Aufwand gering bleibt und somit die Last durch Signalisierungsverkehr im Netz nicht ansteigt. In der ersten Projektphase wurden Modelle zur Lastbestimmung in WLAN und UMTS Netzen entwickelt. Dabei lag der Schwerpunkt der Universität Würzburg auf der Lastbestimmung in UMTS Netzen. Diese unterteilt sich in drei verschiedene Lasten: die Last auf dem Downlink, von der Basisstation zum Endnutzer, die Last auf dem Uplink, die Richtung vom Endnutzer zur Basisstation, und der Codeauslastung. Zur Untersuchung der Lastmodelle wurden diese in die OPNET Simulationsumgebung implementiert, validiert und verbessert. In der zweiten Projektphase wurden zunächst mehrere Mechanismen zur besseren Auslastung der WLAN Luftschnittstelle entwickelt. Diese Mechanismen passen die Kanalzugangsparameter adaptiv an die Last in der WLAN Zelle an. Hierzu werden die Anzahl der Wiederholungsversuche, verursacht durch Kollisionen auf der Luftschnittstelle, herangezogen. Die Anzahl der Wiederholungsversuche dienen u.a. auch dazu die Dienstgüte von Echtzeitverkehr in einer WLAN Zelle zu bestimmen. Somit werden letztendlich drei Strategien (Policies) zur Initiierung des vertikalen Handovers herangezogen: die Last, Dienstgüteanforderungen und die Mobilität der Nutzer. Um die Funktionsweise der Policies zu testen und zu evaluieren, müsste noch ein vertikales Handover Protokoll entwickelt werden. Dafür wurden zunächst die verschiedenen Möglichkeiten zur Integration der beiden Übertragungstechnologien untersucht. Damit der vertikale Handover nicht zu einer Verbindungsunterbrechung führt, haben wir uns für die sogenannte Tight-Coupling Methode entschieden, bei der das WLAN in das UMTS Netz integriert wird. Simulationsstudien des entwickelten Handover Protokolls haben gezeigt, dass ein nahtloser Übergang von einer Technologie zur Anderen möglich ist. Am Ende der Projektlaufzeit wurden dann alle Mechanismen und Protokolle in der OPNET Simulationsumgebung zusammengeführt. Simulationsläufe haben gezeigt, dass die Handover Strategien sehr gut funktionieren und zu einer erhöhten Nutzer-Zufriedenheit beitragen, denn sobald einer der Policies einen Grenzwert überschreitet wird ein vertikaler Handover eingeleitet und durchgeführt.
Publications
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T. Hoßfeld, S. Oechsner, K. Tutschku, F.-U. Andersen und L. Caviglione
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A. Mäder und D. Staehle
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R. Pries, D. Staehle, S. Menth, M. Menth, P. Tran-Gia
