Java basierte GSM Handover Simulation von Mobilfunktelefonen


Diplomarbeit, 2001

73 Seiten, Note: 1.0


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

1 Grundlagen der Funknetzplanung
1.1 Zellulare Netze
1.2 Zellularer Netzaufbau
1.3 Aufbau eines GSM Mobilfunksystems
1.4 Funknetzplanung
1.5 Handover
1.5.1 Handoverarten
1.5.2 Handoveralgorithmen

2 Softwarearchitektur
2.1 Programmablauf
2.2 Klassenentwurf
2.3 Kommunikationsmodelle
2.3.1 OSI-Schichten Modell
2.3.2 Client/ Server Modell
2.4 Multithreading
2.5 Kommunikation mit der Außenwelt

3 Softwareentwicklung
3.1 Entwicklungsumgebung
3.2 Entwicklungskonzepte und ihre konkrete Umsetzung
3.2.1 Entwurfsmuster
3.2.2 Schnittstellen und Aufbau der API
3.2.3 Konsistenz des Source Codes
3.3 Realisierung konkreter Programmteile
3.3.1 Generierung der Fahrzeugkoordinaten
3.3.2 Geodätische Transformationen
3.3.3 Cellrankingprozeß
3.3.4 HO Algorithmus

4 Beispiel f ür einen funkplanerischen Anwendungsprozeß

5 Testergebnisse

6 Weiterentwicklung des Tools

7 Zusammenfassung und Ausblick

Anhang: Klassendokumentation

Abk ürzungsverzeichnis

Literaturverzeichnis

Einleitung

In den letzten Jahren hat sich der Markt für mobile Kommunikation und Tele-kommunikation zu einem der erfolgreichsten Zukunfts- und Wachstumsbranchen entwickelt. Und dies, obwohl vor allem die Verbreitung des Mobilfunks weltweit noch am Anfang einer sich beschleunigerenden Entwicklung steht. Im Jahre 1926 begann der öffentliche Mobilfunk in Deutschland mit durchschnitt-lich 10 Telefonaten pro Tag auf der Reisezugstrecke von Hamburg nach Berlin. Das darauf folgende A-Netz wurde dann im Jahr 1952 eingeführt. Seine maxi-male Teilnehmerzahl betrug ca. 13.000 Gespräche, die aber von Hand vermittelt werden mußten. Erst im Jahr 1972, durch die Einführung des B/B2 Netzes, wurde eine automatische Vermittlung möglich. Ferner wurde eine grenzüberschreitende Kommunikation mit einer Kapazität von bis zu 27.000 mobilen Teilnehmern ver-wirklicht. Zu dieser Zeit war jedoch das Weiterreichen von Gesprächen von einer Funkzelle zur nächsten, dem sog. Handover, noch nicht möglich. Falls sich also der Teilnehmer über die Reichweite der Funkzelle hinaus bewegte, brach das Ge-spräch einfach ab.

Mit der Eröffnung des zellularen analogen C-Netzes im Jahr 1986 wurde die maximale Teilnehmerzahl auf 80.000 erhöht. In diesem Stadium des Mobilfunks wurden Leistungsmerkmale wie bessere Sprachqualität, Sprachverschleierung, Handover sowie diverse Zusatzdienste umgesetzt. In anderen europäischen Ländern wurden dann auch Anfang der achtziger Jahre analoge Mobilfunksysteme ähnlich dem C-Netz, eingeführt. Obwohl die Dienste der einzelnen Systeme erfolgreich waren, war eine grenzüberschreitende Kommunikation aufgrund der verschiedenen Standards der Systeme nicht möglich.

Erst als der technische Fortschritt in der digitalen Signalverbreitung weiter voran-geschritten war und der Wunsch länderübergreifend telefonieren zu können im-mer stärker wurde, gründete sich im Jahr 1982 die Groupe Special Mobile kurz GSM. Heute steht für diese Abkürzung jedoch Global System for Mobile Commu-nication. Die GSM-Arbeitsgruppe befaßte sich mit der Aufgabe, ein europawei-tes einheitlich standardisiertes, digitales System zu entwickeln. Durch die Libe-ralisierung des europäischen Mobilfunkmarktes und der sich daraus ergebenden Aufhebung des Monopols auf die Übertragung von Telefongesprächen stieg die Teilnehmerzahl in Westeuropa rasant an. Dies schlug sich auch im geringen Preis und einer höheren Leistungsfähigkeit der immer kleiner werdenden Mobiltelefone (Handys) nieder. Zunächst wurden für den Aufbau und Betrieb von GSM-Netzen in Deutschland nur zwei Lizenzen an DeTeMobil (Deutsche Telekom MobilNet) und MMO (Mannesmann Mobilfunk) vergeben. Somit wurden in der Mitte des Jahres 1992, die auf dem GSM 900 Standard beruhenden D1- und D2-Netze in Betrieb genommen.

Mit der Vergabe weiterer Lizenzen an E-Plus (E1-Netz) und VIAG Interkom (E2-Netz) entstanden 1994 bzw. 1998 neue Impulse auf dem Mobilfunkmarkt. Dies führte zu einer erhöhten Teilnehmerzahl bei den Netzbetreibern von D1 und D2 auf jeweils 8 Mio.(März 2000), von E-Plus auf 5. Mio.(Mai 2000) und von VIAG Intercom auf 1,5 Mio. (Juni 2000).

Der wirtschaftliche Erfolg der Netzbetreiber hängt vor allem von der Zufrieden-heit der Kunden ab und deren stetig steigenden Ansprüchen nach Zuverlässig-keit, Qualität, flächendeckender Versorgung und besserem Service. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden und bei steigender Teilnehmerzahl das Kostenni-veau möglichst gering zu halten, kommt der Planung eines Mobilfunknetzes eine entscheidende Bedeutung zu.

Die Netzplanung erfolgt mit leistungsfähigen rechnergestützten Planungswerk-zeugen. In dieser oft als Tool bezeichneten Netzplanungssoftware ist immer auch ein GIS (Geo Informations System ) und ein DGM (Digitales Gelände Modell) integriert. Mit den entsprechenden morphologischen und topographischen Daten des Planungsgebietes kann mit einem Planungstool eine Versorgungsanalyse (sog. Coverage) für unterschiedliche Netzkonfigurationen unter Berücksichtigung even-tuell auftretender Interferenzen der Funkzellen berechnet werden. Sie stellt die Grundlage für eine Netzplanung dar.

In einem zellularen Mobilfunknetz müssen auch Nachbarschaftsbeziehungen festgelegt werden, denn es darf nur ein Handover zu einer weiteren Zelle erfolgen, wenn sie in der Nachbarschaftsliste der jeweiligen Zelle eingetragen ist. Da Handover ein sehr zeitkritischer Vorgang ist, müssen in einer Nachbarschaftsliste nur so wenige wie möglich aber so viele Beziehungen wie nötig eingetragen werden, um Gesprächsunterbrechung zu vermeiden.

Das Ziel meiner Diplomarbeit ist es, eine Software zu erstellen, die den Handover-vorgang simuliert ohne auf Meßfahrtprotokolle zurückzugreifen, denn diese Art der Handoversimulation ist schon mehrfach implementiert worden. Mit der von mir erstellten Software namens MobileHOS ist es erstmals möglich, eine Simula-tion auf eine beliebige Teststrecke anzusetzen, und z.B. somit apriori Aussagen zu ermöglichen, wie bei einer geplanten Trassenveränderung einer Straße, das Netz an die neue Situation angepaßt werden muß. Die Realisierung des Programms erfolgte bei der Firma COSIRO in Markt Schwaben und wurde in der Program-miersprache Java implementiert.

Die folgende Arbeit bezieht sich durchgehend, wenn es nicht anders vermerkt ist, auf den noch vorherrschenden GSM Standard. Mobilfunksysteme, die auf anderen Standards beruhen, wie z.B. CDMA oder UMTS haben zwar an gewissen Punkten ÄhnlichkeitenmitGSM, sind jedoch grundsätzlich verschiedene Technologien.

Kapitel 1 Grundlagen der Funknetzplanung

1.1 Zellulare Netze

Der Aufbau von Mobilfunksystemen, die eine hohe Teilnehmerkapazität anstreben, ist typischerweise zellular. Das bedeutet, daß die gesamte zu versorgende Fläche in kleine Funkzonen - sogenannte Funkzellen - unterteilt wird. Je kleiner die Funkzonen werden, desto mehr Mobilfunkteilnehmer können bei einem limitierten Frequenzspektrum pro Fläche versorgt werden. Jedoch ist nicht nur die Systemkapazität der Grund für einen zellularen Netzaufbau, sondern auch die entfernungsabhängige Dämpfung des Signals auf dem Ausbreitungsweg zwischen Sender und Empfänger begrenzt die Größe einer Funkzelle.

1.2 Zellularer Netzaufbau

Bei der Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen im freien Raum nimmt ab einem gewissen Abstand die Feldstärke linear und die Leistung quadratisch mit der Entfernung ab. Bei Gebäuden, Wäldern und anderen topographischen Objekten sinkt die Empfangsleistung bei terrestrischen Funknetzen noch sehr viel schneller. Auf diese Weise ist bei einer vorgegebenen maximalen Sendeleistung und Mindestempfangsleistung für einen ausreichend guten Empfang die Größe der Funkzelle begrenzt.

Das hinter einem zellular aufgebauten Mobilfunknetz stehende Prinzip ist die ab-sichtliche Begrenzung der Funkzone durch eine geringe Sendeleistung. Somit lassen sich die knappen Sendefrequenzen ab einer ausreichend großen Entfernung wiederverwenden, ohne eine beidseitige Störung der Kanäle zu verursachen. Zwei weit genug voneinander entfernte Mobilfunkteilnehmer können so durchaus gleichzeitig den gleichen Kanal benutzen.

Bei um den Sender symmetrischen Wellenausbreitungsverhältnissen, in einem ebenem Gebiet, wäre die Funkzone theoretisch durch einen Kreis begrenzt. Je-doch herrschen in der Realität oft räumlich stark inhomogene Ausbreitungsbe-dingungen, die zu einer starken Deformation dieser Kreise führen. Bei den mei-sten Untersuchungen zellularer Netze genügt eine grobe Näherung der Funkzo-nengrenze. Besonders weil mit Kreisen kein überlappungsfreies und lückenloses Muster aufgebaut werden kann, vereinfacht man die Gestalt der Funkzonengrenze für theoretische Betrachtungen üblicherweise durch regelmäßige Hexagone (siehe Abbildung 1.1).

Diese Betrachtungsweise vereinfacht auch die Frequenzplanung, sowie die Flächenversorgung mit einer minimalen Anzahl von Standpunkten. Um zu vermeiden, daß sich benachbarte Zellen gegenseitig stören, führt man sogenannte “Cluster” von Zellen ein. Darunter versteht man eine Gruppe von N Zellen, auf die die zur Verfügung stehenden Kanäle aufgeteilt werden. Dabei kann N nur ganz bestimmte Werte annehmen, die sich aus folgendem Zusammenhang ergeben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Für dieses Modell errechnet sich für einen Zellradius R der Wiederverwendungsabstand D wie folgt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Typische Clustergrößen in GSM-Netzen liegen bei N=7,9,12. Die folgende Abbildung zeigt eine Zellstruktur für eine Clustergröße N=7 und dem Wiederverwendungsabstand D, welcher in der Praxis ausreichend sein sollte, um eine gegenseitige Störung der Zellen zu vermeiden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.1: Zellstruktur mit Clustergröße N=7[13]

1.3 Aufbau eines GSM Mobilfunksystems

Das folgende Kapitel gibt nur einen sehr oberflächlichen Einblick in die Funktionalität des GSM Mobilfunksystems. Ich beschränke mich im folgenden auf die Klärung funkplanerischer Begriffe und Zusammenhänge, die für das Verständnis meiner Arbeit zwingend notwendig sind. Detailiertere Erläuterungen würden den Rahmen meiner Arbeit sprengen und somit verweise ich für die Vertiefung der Thematik auf die im Anhang aufgeführte Literatur.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.2: Funktionale Architektur des GSM-Mobilfunknetzes[14]

Erläuterung wichtiger Begriffe und Zusammenhänge:

Bei der Betrachtung des Datenstroms in der Luftschnittstelle spricht man je nach Sendequelle von Uplink bzw. Downlink. Handelt es sich um ein Signal, welches ein Mobilfunkgerät sendet, bezeichnet man den Datenstrom als Uplink, sendet die Basisstation spricht man von einem Downlink.

Mobile Station (MS) Unter einer Mobile Station versteht man das Mobilfunkgerät (z.B. Handy).

Base Transceiver Station (BTS) Die BTS umfaßt die Sende- und Empfangsanlagen einschließlich der Antennen und der gesamten, für die Funkschnittstelle spezifischen Signalverbreitung. Je nach Antennentyp versorgt sie eine oder mehrere Zellen, so können z.B. sektorisierte Antennen drei 120 zueinander angeordnete Zellen bedienen. ([13] S.145)

Base Station Controller (BSC) Der BSC ist für die Verwaltung der Funkschnitt stelle via BTS ebenso verantwortlich wie für die Freigabe und Reservierung von Funkkanälen und das Handover-Management. In der Regel verwaltet eine BSC mehrere BTS.

Base Station Subsystem (BSS) Ein BSS umfaßt den kompletten funkbezogenen Teil eines GSM-Netzes.

Mobile Service Switching Center (MSC) Eine MSC ist eine digitale ISDNVermittlungsstelle, die normale Vermittlungsaufgaben ausführt und das Netz verwaltet. Darüber hinaus speichert sie signifikante Informationen eines Mobilfunkteilnehmers wie z.B. Rufnummer, MS-Identitätsnummer, abonnierte Basis- und Zusatzdienste, momentanen Aufenthaltsort in Datenbanken, die man als Heimatdatei (HLR) und Besucherdatei (VLR) bezeichnet.

1.4 Funknetzplanung

Bei zellular aufgebauten Mobilfunksystemen wird die zu versorgende Fläche in aneinandergereihte Funkzellen unterschiedlichen Typs und Größe unterteilt. Man spricht dabei von Makro-, Mikro- und Pikozellen. In Tabelle 1.1 wird diese Zelleinteilung genauer erläutert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1.1: Klassifizierung der Funkzellen Begriffserklärung:

Unter urbanen Gebieten versteht man städtische Gebiete, unter suburbanen Gebieten vorstädtische Gebiete.

Die Entscheidung für einen Typ einer Funkzelle hängt von dem zu erwarten-den Gesprächsaufkommen, der Geländeform, Bebauung und der Dämpfung des Signals auf dem Ausbreitungsweg ab. Je kleiner die Funkzellen werden, desto größer ist die Kapazität von Mobilfunkteilnehmern, die in einem begrenzten Frequenzband pro Fläche versorgt werden können. Aufgrund dessen werden in urbanen Gebieten die Zellen kleiner geplant als in suburbanen oder ländlichen Gebieten. Ein Funknetz sollte unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer (z.b. Wellenausbreitungseigenschaften, Antennentyp), politischer (z.b. Baurecht, Naturschutz) und ökonomischer (z.b. Verfügbarkeit von Sendestandorten) Randbedingungen noch weiteren Anforderungen genügen.

Ein zu versorgendes Gebiet sollte eine vorgegebene Versorgungswahrscheinlichkeit, je nach Gebietsklasse meist 90 - 95% aufweisen, sowie der Mindestempfangspegel von -102 dBm nicht unterschritten werden.

Jeder Funkzelle müssen genügend viele Funkfrequenzen zugeteilt werden, so daß ein Gespräch mit einer vorgegebenen Gesprächsqualität mit hoher Wahrscheinlichkeit gewährleistet ist.

Funkfrequenzen müssen so verteilt werden, daß Interferenzen zwischen Zellen mit gleichen bzw. benachbarten Kanälen höchstens mit einer vorgegebenen Interferenzwahrscheinlichkeit auftreten können.

Für die weitere Vertiefung von Grundlagen der Funknetzplanung verweise ich auf die Literatur (siehe Anhang).

1.5 Handover

Den Vorgang des “Handover” oder “Handoff” (HO) bezeichnet man als das Wei-terreichen eines Gesprächs von einer Basisstation (BTS) zu einer anderen. Des weiteren spricht man von einem “Streamless Handover”, wenn ein nahtloser Über-gang des Gesprächs erfolgt, ohne daß für den Teilnehmer eine Gesprächsunter-brechung erkennbar ist. Diese Funktionalität hatte z.B. das ehemalige deutsche B/B2 Netz noch nicht, denn erst beim Übergang in das C-Netz wurde die auto-matische Weitergabe von Gesprächen implementiert. Davor mußte noch bei einer Verschlechterung der Funkverbindung das Gespräch abgebrochen werden (Call Drop bzw. Cut-off).

Der Handover ist ein sehr zeitkritischer Vorgang in Mobilfunksystemen, da die Kontinuität laufender Verbindungen gewährleistet sein muß. Er hat einen bedeu-tenden Einfluß auf die Kapazität und Leistungsfähigkeit zellularer Netze und besteht aus drei Phasen: Messung, Handover-Einleitung und Umschaltung zur Zielbasisstation ([13] S.102). Jedes Weiterreichen eines Gesprächs bedeutet ei-ne Erhöhung des Steuer- und Singalisierungsaufwands im Funkverkehr zwischen dem Mobilfunkgerät (MS) und der Feststation (BTS) und sollte deshalb so selten wie möglich durchgeführt werden. Handover, die aus Pegelschwankungen resultieren könnten, sollten vermieden werden.

1.5.1 Handoverarten

Handover Entscheidungen werden entweder von der Mobilvermittlungsstelle (MSC) getroffen und die Durchführung realisiert oder durch den Base Station Controller (BSC). Je nachdem zwischen welchen Komponenten das Gespräch weiter gegeben wird, können sich folgende Fälle ergeben:

Intra-Cell-Handover: Innerhalb der Zelle wird nur der Kanal gewechselt , wenn dieser zum Beispiel stark gestört ist. Der Wechsel kann auf eine ande-re Frequenz der Zelle oder auf einen anderen Zeitschlitz derselben Frequenz erfolgen. (Die Thematik der Aufteilung physikalischer Kanäle in logische Kanäle mittels Zeitschlitzen wird in dieser Arbeit nicht weiter vertieft.)

Inter Cell/ Intra-BSC Handover: Hier wird der Funkkanal zwischen zwei Zellen gewechselt, die von der gleichen BSC bedient werden.

Inter-BSC/ Intra MSC-Handover: In diesem Fall wird die Verbindung zwischen zwei Zellen gewechselt, die von unterschiedlichen BSC´s versorgt werden, jedoch im Bereich einer MSC liegen.

Inter-MSC-Handover: Zwischen zwei Zellen im Bereich unterschiedlicher MSC´s wird die Verbindung gewechselt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.3 zeigt den Normalfall der Handoversignalisierung eines Inter-BSC/ Intra-MSC-Handovers.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.3: Inter Cell/ Intra-BSC Handovers[14]

In der Regel erfolgt die Entscheidung über einen HO durch einen Schwellwert-vergleich mit gemittelten Meßwerten einer Komponente eines Mobilfunksystems. Dabei werden Daten mit Informationen über Feldstärke, Gesprächsqualität, Ent-fernung zwischen MS und BTS und die Leistung des empfangenen Signals einem Schwellwertvergleich unterzogen. Jedoch sind die verwendeten Algorithmen für die endgültige Entscheidung des Handovers zwischen verschiedenen Netzbetrei-ber und sogar oftmals zwischen verschiedenen Mobilfunkgeräteherstellern unter-schiedlich. Aber auch Netzwerk-Kriterien wie z.B. augenblickliche Verkehrslast oder Wartungsarbeiten können zu einer Handoverentscheidung führen. Je nach-dem wie ein Handover eingeleitet werden soll und wer ihn anordnet unterscheidet man zwischen folgenden Arten:

- Mobilstationsgesteuerter HO
- Mobilgest ützter HO
- Netzgesteuerter HO

Ferner findet eine Untergliederung nach Art des Verbindungsaufbaus und der Umschaltung zwischen dem alten und dem neuen Funkweg statt. Folgende Klassen von Handovervorgängen sind zu unterscheiden.

- HO mit festem Umschaltpunkt
- HO mit variablem Umschaltpunkt
- Soft- Handover

Bei einem Handover mit festem Umschaltpunkt wird netzseitig noch vor der ei-gentlichen Umschaltung des Gesprächs ein weiterer Kanal vom MSC zur neuen Basisstation durchgeschaltet. Damit soll die Verbindungsunterbrechung während des Weiterreichens so kurz wie möglich gehalten werden, was aber nicht immer gelingt und sich durch ein störendes “Knacken” bemerkbar macht. Im früher-en C-Netz in Deutschland wurde diese Technik angewendet, wurde aber durch den HO mit variablem Umschaltpunkt abgelöst, welcher in der heutigen GSM-Technik seinen Einsatz findet. Hier wird kuzzeitig während des HO Vorgangs, eine zweite Verbindung zwischen MS und einer weiteren Basisstation aufgebaut. Erst nachdem die nötigen Vorbereitungen zum endgültigen Handover getroffen worden sind, wird die alte Verbindung unterbrochen und die bereits funktionie-rende Verbindung aktiviert.

Ein Softhandover entspricht einem HO mit variablem Umschaltpunkt, nur steht die MS während des Vorgangs mit zwei oder mehreren Basisstationen in einem ständigen Datenaustausch und das Gespräch wird auf diejenige Verbindung geschaltet mit dem stärksten oder dem am wenigsten gestörten Signal. Jedoch wird diese Technik in Deutschland erst durch die in den nächsten Jahren geplante Einführung von UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Anwen-dung finden.

Eie zusätzliche Unterscheidung des HO wird über den Signalisierungsweg gemacht. Werden alle benötigten Informationen zur Handoverdurchführung zwischen BTS und MS über die alte Verbindung übertragen und veranlaßt die alte BTS den Handover, so spricht man von einem rückwärtsgesteuerten Handover. Beim vorwärtsgesteuerten HO werden die Informationen bereits über die Luftschnittstelle zur neuen Basisstation übertragen, sie leitet dann auch den HO ein.

1.5.2 Handoveralgorithmen

Wie bereits erwähnt sind Handoveralgorithmen zwischen Netzbetreibern und Mobilfunkgeräteherstellern unterschiedlich. In diesem Kapitel beschränke ich mich auf die Darstellung der Algorithmen der Firma E+, deren Level-Handover Allgoritmus ich in meiner Application MobileHOS Version 1.1 Beta implementiert habe. Generell erfolgt der Handovervorgang in vier Schritten

1. Mittelung der Meßwerte

Um z.B. bei kurzzeitigen Pegelschwankungen keinen sog. PingpongHandover1 auszulösen, werden die Meßwerte (Pegel, Qualität, Distanz, Power Budget) arithmetisch gemittelt. Somit errechnet sich z.B. der Mittelwert der Feldstärkedaten AV_RXLEV_HO wie folgt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ein durchaus üblicher Wert für n ist 7.

2. Schwellwert-Vergleich

Um festzustellen ob ein Handover notwendig ist, werden die Mittelwerte einem Schwellwertvergleich unterzogen. Dabei dürfen die Mittelwerte den Schwellwert nicht über- bzw. unterschreiten, um einen Handover anfordern zu können. Parameter für den Schwellwertvergleich sind die Schwellwerte selbst und die P von N Kriterien. Um einen Handoverbedarf signalisieren zu dürfen, müssen Px von Nx gemittelten Werte den Schwellwert über-bzw. unterschreiten. Diese Anfragen werden von der BTS bzw. MSC ge-prüft und sie entscheiden daraufhin, ob tatsächlich ein HO angeordnet wird oder nicht. Folgende Handoverarten können daraus resultieren:

- Level Handover
- Quality Handover
- Distance Handover
- Power-Budget Handover

Ein Level Handover wird angefordert, falls die Px von Nx gemittelten Werte (AV_RXLEV_HO) unterhalb des Empfangssignalschwellenwerts (HoThresholdLev) liegen. Dieser Schwellwertvergleich erfolgt im Uplink wie im Downlink.

Bei zu schlechter Empfangsqualität im Uplink wie im Downlink wird ein Quality Handover angefordert. Dabei werden die gemittelten Qualitätswerte mit der Qualitätsschwelle HoThresholdQual verglichen. Die Messung der Entfernung zwischen MS und BTS erfolgt über die Signallaufzeit. Liegt dieser Wert über dem MSDistanceHOThresholdParam Schwellwert, wird der Distance Handover angefordert.

Mit den Mittelwerten der Nachbarzellen n wird eine Leistungsbilanz (Power Budget) PBT(n) erstellt und mit dem Hystereseschwellwert HO_MARGIN_PBT(n) verglichen. Ist er größer und positiv, wird ein HO angefordert. Der Hystereseschwellwert stellt hierbei die benötigte Differenz zwischen der Signaldämpfung (z.B. durch Gebäude , Wälder etc.) der Servingcell und der jeweiligen Neighbourcell dar. Das Power-Budget Kriterium führt dazu, daß die MS nach dem vollzogenen Handover mit geringerer Leistung senden kann, es somit zu weniger Interferenzen kommt und die Batterien des Mobilfunkgerätes entlastet werden.

Das Power Budget errechnet sich wie folgt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Zelle, über die das gerade laufende Gespräch abgewickelt wird bezeich-net man als Servingcell (SC), die ihr zugehörigen Nachbarzellen als Neigh-bourcells (NC).

3. Ermittlung der Zielzelle

Entscheidet die BTS bzw MSC aufgrund des Schwellwert-Vergleichs einen Handover, so wird die geeignetste Zelle aus der Nachbarschaftsliste aus-gewählt.

Für jede potentielle Zelle für einen Handover muß ein minimaler Empfangspegel garantiert sein.

Somit gilt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

All die Zellen, die dieses Kriterium erfüllen, werden in die Liste der mögli-chen HO Kandidaten aufgenommen. Je nach Maß der Erfüllung der nun folgenden Kriterien werden sie hierarchisch eingestuft. Diese Kriterien neh-men in absteigender Reihenfolge in ihrer Gewichtung ab. Man bezeichnet diesen Vorgang der Einstufung der Nachbarzellen als Cellranking.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zu der besteingestuften Zelle soll nun der Handover vollzogen werden. Falls diese jedoch bereits komplett ausgelastet ist, wird als Zielzelle die nächst-beste gewählt.

Abblidung 1.4 zeigt die gewollte Verzögerung des Handovers durch den HOMargin Parameter bei einem Power-Budget-Handover.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.4: Power Budget Handover[14]

4. Durchf ührung

Der Handover zur ausgewählten Neighbourcell (NC) wird eingeleitet und ausgeführt. Die ehemalige NC wird dadurch zur aktuellen Servingcell (SC).

[...]


1 Ein relativ häufiger äußerst unerw ünschter Handover zu einer Nachbarzelle und nach kurzer Zeit wieder zur urspr ünglichen Zelle zur ück.

Ende der Leseprobe aus 73 Seiten

Details

Titel
Java basierte GSM Handover Simulation von Mobilfunktelefonen
Hochschule
Hochschule München  (Geowissenschaften)
Note
1.0
Autor
Jahr
2001
Seiten
73
Katalognummer
V21800
ISBN (eBook)
9783638253277
Dateigröße
1377 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Java, Handover, Simulation, Mobilfunktelefonen
Arbeit zitieren
Ludwig Danz (Autor), 2001, Java basierte GSM Handover Simulation von Mobilfunktelefonen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/21800

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