Das LTE-Handover-Verfahren, auch LTE-Handoff genannt, ist ein entscheidender Aspekt des Long-Term-Evolution-Netzwerks (LTE), das eine nahtlose Kontinuität der Kommunikation für einen mobilen Benutzer gewährleistet, wenn er zwischen verschiedenen Zellen wechselt. Handover ermöglicht die Übertragung einer laufenden Kommunikationssitzung von einer Zelle (bedienende Zelle) zu einer anderen (Zielzelle) unter Beibehaltung der Qualität und Zuverlässigkeit der Verbindung. Dieser Prozess ist für die Bereitstellung ununterbrochener Sprach- und Datendienste für mobile Benutzer von entscheidender Bedeutung, insbesondere in Szenarien, in denen sie unterwegs sind.
Schlüsselkomponenten des LTE-Übergabeverfahrens:
1. Übergabearten:
LTE unterstützt verschiedene Arten von Übergaben, um unterschiedliche Mobilitätsszenarien zu berücksichtigen:
- Intra-Frequenz-Handover: Tritt auf, wenn sich ein Benutzer innerhalb desselben Frequenzbandes bewegt, aber von einer Zelle in eine andere wechselt.
- Interfrequenz-Handover: Beinhaltet einen Handover zwischen Zellen, die auf verschiedenen Frequenzbändern innerhalb des LTE-Spektrums arbeiten.
- Inter-RAT (Radio Access Technology) Handover: Findet statt, wenn ein Benutzer zwischen LTE und einer anderen Funkzugangstechnologie wie 3G (UMTS) oder 2G (GSM) wechselt.
2. Messung und Bewertung:
Der Übergabeprozess beginnt damit, dass das Benutzergerät (UE) Messungen an benachbarten Zellen durchführt. Das UE wertet die Signalstärke, Qualität und andere relevante Parameter aus, um zu bestimmen, wann eine Übergabe eingeleitet werden sollte.
3. Auslösende Bedingungen:
Verschiedene auslösende Bedingungen können die Einleitung einer Übergabe veranlassen. Zu diesen Bedingungen gehören das Überschreiten eines bestimmten Schwellenwerts der Signalqualität, ein Ausfall der Funkverbindung oder das Erreichen eines bestimmten Geschwindigkeitsschwellenwerts, der auf die Mobilität des Benutzers hinweist.
4. Messbericht:
Sobald das UE anhand der gemessenen Parameter erkennt, dass eine Übergabe erforderlich sein könnte, sendet es einen Messbericht an den entwickelten NodeB (eNodeB) der bedienenden Zelle. Dieser Bericht enthält Informationen über die benachbarten Zellen und deren Signaleigenschaften.
5. Entscheidung und Übergabebefehl:
Der eNodeB verarbeitet den Messbericht und entscheidet, ob eine Übergabe erforderlich ist. Wenn eine Übergabe als notwendig erachtet wird, gibt der eNodeB einen Übergabebefehl an das UE aus, in dem er die Zielzelle und andere relevante Parameter angibt.
6. Ressourcenzuteilung in der Zielzelle:
Die Zielzelle bereitet Ressourcen für die eingehende Verbindung vor, weist Funkressourcen zu und stellt sicher, dass die erforderliche Konfiguration zur Unterstützung der Übergabe vorhanden ist.
7. Datenweiterleitung:
Vor der eigentlichen Übergabe initiiert der bedienende eNodeB die Datenweiterleitung, um sicherzustellen, dass laufende Kommunikationssitzungen während des Übergangs nicht unterbrochen werden. Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Qualität von Sprachanrufen und Datensitzungen.
8. Übergabeausführung:
Das UE führt die Übergabe durch, indem es seine Verbindung von der bedienenden Zelle zur Zielzelle überführt. Die Übergabeausführung beinhaltet eine nahtlose Übertragung der Funkverbindung des Benutzers und das UE beginnt mit der Kommunikation mit der Zielzelle.
9. Abschluss der Übergabe:
Sobald die Übergabe erfolgreich durchgeführt wurde, übernimmt die Zielzelle die Kommunikationssitzung und die bedienende Zelle gibt die dem UE zugewiesenen Ressourcen frei. Der Abschluss der Übergabe stellt sicher, dass das UE nur minimale Störungen erfährt und die Verbindungsqualität erhalten bleibt.
10. Funkverbindungsüberwachung:
Nach der Übergabe überwacht das UE weiterhin die Qualität der Funkverbindung in der neuen Zelle. Bei Bedarf können zusätzliche Übergaben ausgelöst werden, um die Verbindung des Benutzers weiter zu optimieren, während er sich innerhalb des Netzwerks bewegt.
Überlegungen und Herausforderungen:
1. Übergabelatenz:
Die Minimierung der Übergabelatenz ist entscheidend, um die Qualität von Echtzeitdiensten wie Sprachanrufen und Videostreaming aufrechtzuerhalten. Effiziente Übergabeverfahren sollen die Zeit verkürzen, die für den Übergang zwischen Zellen benötigt wird.
2. Interferenz und Signalqualität:
Übergabeentscheidungen werden von Faktoren wie Interferenzpegeln und Signalqualität in benachbarten Zellen beeinflusst. Die Gewährleistung genauer Messungen und robuster Algorithmen für die Entscheidungsfindung bei der Übergabe ist von entscheidender Bedeutung.
3. Übergaberobustheit:
LTE-Netze sind darauf ausgelegt, Übergaben in verschiedenen Szenarien zu bewältigen, einschließlich Szenarien mit sich schnell bewegenden Benutzern oder sich schnell ändernden Funkbedingungen. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen werden robuste Übergabealgorithmen und -mechanismen implementiert.
4. Mobilitätsmanagement:
Übergaben sind ein integraler Bestandteil des Mobilitätsmanagements in LTE-Netzen. Es werden Strategien für effiziente Übergaben entwickelt, um unterschiedliche Mobilitätsmuster zu bewältigen, von Fußgängern in städtischen Gebieten bis hin zu Hochgeschwindigkeitsbenutzern auf Autobahnen.
Abschluss:
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das LTE-Handover-Verfahren ein komplexer, aber entscheidender Prozess in Mobilfunknetzen ist. Es ermöglicht mobilen Benutzern eine nahtlose Konnektivität beim Wechsel zwischen verschiedenen Zellen und stellt so sicher, dass Kommunikationssitzungen unterbrechungsfrei und von hoher Qualität bleiben. Der Übergabeprozess umfasst Messung, Entscheidungsfindung, Ressourcenzuweisung und Ausführung, um das Ziel einer kontinuierlichen und zuverlässigen Konnektivität in einer dynamischen mobilen Umgebung zu erreichen.