دست به دست شدن "Hand off" در سیستم‌های سلولی تلفن همراه

سیرتکاملی سیستم‌های سیارسلولی از نسل دوم به سمت نسل سوم در حال حرکت است و این در حالی است که امروزه در مراکز تحقیقاتی جهان، کارروی نسل چهارم یا اصطلاحا G۴ شروع شده است. آنچه که این تقسیم بندی‌ها را از هم متمایز می‌سازد ارائه سرعت، دقت و سرویس‌های بیشتر با قابلیت تحرک بالاتر برای مشترک در هرزمان و در هر مکان است. با همه اینها چنین به نظر می‌رسدکه تقسیم بندی نواحی جغرافیایی به سلول‌ها، دستخوش تحول عمده‌ای نشده و نخواهد شد.
عبور از مرزبندی‌های انجام شده یا تعویض ضروری کانال جاری ما را به مفهومHand off ومسایلی که با آن درگیر است را در نسل‌های دوم و سوم به اختصار مورد بررسی قرار می‌دهیم.
Hand off فرآیند انتقال یک ایستگاه تلفن همراه(MS)۱)از یک دستگاه پایه(BS)۲)یا یک کانال، به یک دستگاه پایه دیگر یا یک کانال دیگر است.
تعویض کانال درHand off ممکن است که در خلال یک شیار زمانی(Time sbt) باند فرکانسی، لغت کد(code word)یا ترکیبی از آنها انجام گیرد.
از آنجایی که اساس پیدایش تلفن همراه بر تحرک کاربر بنا شده است، لذا تغییرکیفیت سیگنال دریافتی برای کاربر امری اجتناب ناپذیرخواهد بود. کیفیت سیگنال نیز می‌تواند به چندین طریق تغییر یابد از جمله:
۱-قرارگرفتن کاربر در نقاط کور داخل سلول جاری (سلولی که مشترک در آن قرار دارد واز BS آن سرویس می‌گیرد.)
۲-قرارگرفتن کاربردرمناطقHysteresis(مناطق تعریف شده درحواشی مرزسلول‌ها)درمورداول عوامل متعددی برکیفیت سیگنال اثرخواهد گذاشت، مثلا موقعی که کاربر به خاطر دریافت سیگنال از چند مسیر به علت برخورد سیگنال ارسالی از BSبه ساختمان‌ها و موانع با اختلاف مسیرسیگنال‌های دریافتی دچار مسئله می‌شود، یا زمانی که کاربر به طور ناگهانی در نبش خیابان می‌پیچد با مشکل مواجه می‌شود و البته مورد اخیرخصوصا در مورد وسایل نقلیه بیشتر پیش می‌آید.
در مورد بند دوم مطرح شده در بالا، باید توجه داشت که در طرح سلولی تلفن همراه فواصل از مرز یک سلول را به گونه‌ای در نظر می‌گیرند که در یک فاصله زمانی کاربر بتواند از BS جاری جدا شده و به BS سلول مجاور بپیوندد. طبیعتا درحواشی مرز سلول‌ها، سیگنال دریافتی از BS جاری تضعیف شده و با حرکت کاربر به سمت سلول جدید بر شدت سیگنال دریافتی ازBSجدید افزوده می‌شود. لذا باید مکانیزمی موجود باشد تا با استفاده از آن بتوان درعین حال که منابع سلول جاری را از دست می‌دهیم، به منابع سلول جدید دست یابیم. این کار در نسل دوم سیستم‌های همراه سلولی، به صورت فرکانسی ازF۱ به F۲امکان‌پذیر است. فرآیند انجام این breade-before-make است یعنی، ابتدا منابع سلول جاری از دست می‌رود، سپس در یک فاصله زمانی تعیین شده باید سیستم منابع سلول جدید را در اختیار کاربر قرار دهد. این فرآیندگاه ‌به قطع مکالمه جاری می‌انجامد چرا که بنا به دلایلی ممکن است که سلول جدید نتواند منابع مورد نیاز را در اختیار کاربر وارد شونده در یک سلول قراردهد.
از این رو یکی از مسائل مهمی که درoff Hand های نسل سوم مورد توجه قرار گرفته است این است که احتمال قطع مکالمه را به حداقل برسانند، یعنی ازمکانیزم make breade-before استفاده کنند. بدین ترتیب کاربر باید در هر لحظه از زمان، بیش از یکpilot در مجموعه فعالش داشته باشد. تا انجام این کارقبل از آن ‌که منابع سلول جاری را از دست دهیم، منابع جدیدرا در اختیارگرفته‌ایم ولذا با از دست دادن منابع سلول جاری می‌توان بهترینpilot که از سلول یا سلول‌های مجاور دریافت داشته‌ایم را در اختیار کاربر قرار دهیم.
در ضمن آستانهHysteresis نیز مطرح نخواهد بود و الگوریتم اجرای فرآیند به صورت پویا(Dynamic)خواهد بود. از آنجایی که فرآیندHand off نسل دوم به ‌جابه‌جا شدن سخت یا hard off Hand معروف است، فرآیند متناظرآن در نسل سوم جهت تمایز، جابه‌جاشدن نرم یا soft Hand off نامیده می‌شود.
یکی از رفتارهای کلیدی soft Hand off، امکان بهره‌برداری از چندین کانال یا اصطلاحا داشتن تنوع یاDiversityدر انتخاب کانال‌ها است. مسئله دیگر،کنترل توان‌ است. در soft Hand off، اگرتلفن همراهی توان کنترلی بالایی را از یکBS وتوان کنترل پائینی را از یکBS دیگردریافت کند، تلفن همراه توان ارسالی‌اش راکاهش می‌دهد.
تلفن همراه همواره ‌از فرمان توان پائین تبعیت می‌کند، و این مسئله به ‌کاهش تداخل کلی موجود در سیستم خواهد انجامید. در نتیجه، متوسط ظرفیت سیستم افزایش می‌یابد.
با ارسال توان کمتری ازگوشی، بدیهی ‌است که جریان کمتری از باطری گوشی کشیده ‌شده ‌و این امر بر طول عمر باطری می‌افزاید و در نتیجه به مکالمات طولانی‌تری می‌انجامد. طبیعتا در راستای تحقق این امر، کارخانه‌های سازنده‌ تجهیزات وتلفن همراه باید گوشی‌هایی را تدارک ببینند که بتوان از آنها در فرآیند soft Hand off کمک گرفت. فرآیند soft Hand offاصطلاحا MASHO یا رویه‌های soft Hand off به کمک گوشی تلفن همراه نامیده ‌می‌شود، که در آن گوشی سطوحpilotهای دریافتی ازBS های مختلف را اندازه‌گیری کرده ‌و مقدار آن را به BS گزارش می‌دهد. با ادامه این روند وتدابیری که اندیشیده ‌شده وخواهد شد، به این نتیجه خواهیم رسید که ‌برهوشمندی گوشی‌های تلفن همراه نسل‌های بعدی افزوده ‌خواهد شد، به ‌طوری که بتوان اجرای برخی از الگوریتم‌های Hand off را به ‌آنها محول کرد.
همچنین ازآنجایی که در نسل سوم تاکید بیشتری برانتقال داده(Data) ازطریق گوشی‌های تلفن همراه می‌شود، باید بتوان به‌ طریقی مشکل سرعت انتقال، وحجم انتقال داده‌ها را حل کرد. از طرفی صفحه نمایش و صفحه ‌کلید گوشی نیزدستخوش تحول عمده‌ای خواهد شد تا بتوان سلیقه‌های مشترکینی که ‌از طریق‌ رایانه‌های شخصی به اینترنت متصل می‌شوند را ارضا کرد.
در نسل سوم این امکان نیز وجود خواهد داشت‌ تا در مواقعی که شبکه سلولی زمینی(Terrestrial)تلفن همراه امکان سرویس‌دهی به مشترک را ندارد، یا در حین سرویس‌دهی کیفیت پائینی را ارائه ‌می‌کند، بتوان با شبکه ماهواره‌ای(Satellite)متصل شد و از این طریق، کیفیت، سرعت ودر نهایت سرویس بهتری را فراهم آورد. طبیعتا به ‌خاطرگران بودن برقراری ارتباط از طریق ماهواره، لازم است الگوریتم‌هایی نیز موجود باشد تا به ‌محض آن‌ که ‌منابع زمینی آزاد شده ‌ودیگر لزومی در استفاده ازماهواره مشاهده‌ نمی‌شود، Hand off از شبکه ماهواره‌ای به شبکه زمینی صورت گیرد.
در انتها با اشاره‌ای به معایبsoft Hand off، بحث خود را به ‌پایان می‌رسانیم، ازجمله معایب soft Hand offاین است که درخلال اجرای آن، منابع اضافی از شبکه درگیر یک ارتباط می‌شود.
از سویی درحین اجرای soft Hand off، تداخل درجهت BS به MS یا اصطلاحا درجهت Down Link برای سایرکاربران افزایش می‌یابد، چرا که به ‌جای اینکه فقط یکBS درحال ارسال باشد، چندین BS به‌طور همزمان درحال ارسال هستند و از طرفی دیگر اجرای off soft Handوپیاده‌سازی بهینه‌ترین الگوریتم‌هایی که در این زمینه به ذهن خطور می‌کند. مشکل، پیچیده ‌وگاه غیرممکن است. لذا نمی‌توان قطعا نظرداد که کدام نوع Hand off به ‌طور مطلق بهتراست. طراحان سیستم مجبورند به ‌تعیین اهمیت مزایا و معایب در سیستم مورد نظرشان بپردازد و با توجه ‌به ‌آن Hand off مناسبی را برای آن اجرا کنند. در نهایت شاید ترکیبی از مزایا و معایب با در نظرگرفتن امکان عملی ساختن آن در بیشتر مواقع، راه‌حل مناسب‌تری باشد.

منبع : ماهنامه دنیای مخابرات و ارتباطات