AVOIDANCE OF PING-PONG HANDOVER IN BEYOND 3rd GENERATION MOBILE NETWORKS

تعاني مشكلة الاستلام والتسليم في شبكات LTE النقالة من ظاهرة التأرجح لمسار الاتصال، التي تعرف بأنها حدوث أكثر من عملية استلام وتسليم ناجحة من المحطة المصدر إلى الهدف وبالعكس ضمن فترة زمنية محددة وقصيرة. تتسبب ظاهرة التأرجح لمسار الاتصال بانخفاض جودة الاتصال وزيادة عدد مرات الاستلام والتسليم وبالتالي زيادة تحميل الشبكة وهدر مواردها اللاسلكية المحدودة، إضافة إلى خفض أداء الاستلام والتسليم وتردي أداء الشبكة عموماً. يهدف البحث إلى إيجاد طريقة للتقليل من أثر الظاهرة في شبكات مابعد الجيل الثالث النقالة، حيث اقترحت الدراسة خوارزمية لتحديد نوع الحركة فيما إذا كانت متأرجحة أم لا، واعتمدت آلية جديدة للتقليل من عدد مرات التأرجح لمسار الاتصال في شبكات LTE النقالة. تعتمد الخوارزمية المقترحة على إنجاز عملية الاستلام والتسليم على مرحلتين يفصل بينهما عداد تاخير زمني، حيث تبدأ عملية الاستلام والتسليم حالما تصبح شدة الإشارة المستقبلة من المحطة الهدف الأكبر من تلك المستقبلة من المحطة المصدر كخطوة أولى (تنفيذ مرحلة التحضير والتنفيذ لعملية الاستلام والتسليم)، وتاخير المرحلة الثانية من الاستلام والتسليم لفترة قصيرة (تعادل قيمة عداد التأخير المقترح في الخوارزمية) قبل البدء بعملية الإنهاء أو الإكمال لأمر الاستلام والتسليم. ركز البحث على ظاهرة التارجح لمسار الاتصال مع مراعات الإبقاء على معدل انقطاع الاتصال في أدنى مستوى ممكن، وحدد القيم المثلى لعداد التأخير بالاعتماد على كل من عرض منطقة التداحل وسرعة المشتركة ونوع المحطة اللاسليكة المطورة، وتناول تأثير إمالة المخطط الإشعاعي لهوائيات المحطة القاعدية المطورة على معدل التأرجح لمسار الاتصال.

Handover technique in LTE networks suffers from Ping-pong Handover, which can be defined as a call is handed over to a new eNB and it then is handed back to the source eNB (evolved NodeB) within pre-defined and short time. Ping-pong handover can reduce the quality connection and increases the number of handovers which in turn raise the network load and generally degrade the network performance. The work aims to present a novel approach to reduce the undesirable effects of ping-pong handover in beyond third Generation Mobile Networks. The study guided to suggest an algorithm to select whether the user movement belongs to ping-pong type of movement or not and propose a technique to reduce the number of ping-pong handovers in Networks. The suggested algorithm is based on performing the handover process in two steps (separated by timer). First step starts the handover preparation and execution as soon as the received signal strength from the target eNodeB becomes higher than that received from the source eNodeB. And delay the completion part of the HO technique for a time equal to the timer value. The research focused on the ping-ping phenomenon taking into account maintained the dropped calls rates at lowest levels. The optimal timer values are determined based on the width of overlapping area, user velocity and type of eNodeB. Moreover, the effects of tilting antennae on the probability of ping-pong handover are studied. Analysed and simulated results (using Matlab and TRIAS) showed that the timer values of the proposed algorithm reconciled with the mathematical results. Also, results clarified that tilting eNBs’ antennas decrease the probability of dropped calls. Comparison results illustrated that there is a significant reduction in the probability of ping-pong HOs, without any increasing in the probability of dropped calls for different scenarios. In future work, the proposed algorithm can be evolved and applied to heterogeneous networks and LTE advanced.