Handover en Telecomunicaciones – Parte I

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Antena de Panamá
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Handover es un concepto que se aplica muchísimo en las telecomunicaciones, específicamente en el campo de telefonía móvil o bien tecnologías de redes inalámbricas. En este pequeño artículo se pretende abarcar algunos conceptos básicos de redes inalámbricas dando un pantallazo de cómo functiona un sistema de telefonía y por qué se da la necesidad de utilizar handover para luego explicar cuál es el funcionamiento básico de los diferentes tipos de handover que se pueden encontrar en la actualidad.

Un two-way radio se conoce como una radio que puede transmitir y recibir información. Un ejemplo clásico es el walkie-talkies, éste tiene la particularidad de utilizar un sistema de comunicación llamado half-duplex que consiste en que el operador puede hablar o escuchar, pero no al mismo tiempo utilizando la misma frecuencia para la comunicación; mientras que por otro lado un teléfono móvil es un tipo de two-way radio en donde se utiliza full-duplex, i.e. el operador puede hablar y escuchar al mismo tiempo utilizando dos canales a diferentes frecuencias.

Antena de Panamá
Antena de Panamá

Para conocer con claro entendimiento qué es handover, primero se necesita abarcar algunos conceptos de telefonía móvil ya que precisamente en éste ámbito es que se maneja este término. Cuando se tiene un sistema móvil en una ciudad, por ejemplo: Panamá, es necesario utilizar algo que se conoce como celdas. Las celdas son las regiones en las cuales se encuentra una base estación, con el objetivo de cubrir diferentes áreas de cobertura.

Para cada celda, al tener una base estación éste cuenta con un número de canales asociados cada uno a una frecuencia específica para llevar a cabo la transmisión de información. ¿Por qué es necesario el uso de celdas en una ciudad? Para responder a esta pregunta se debe considerar que hoy en la actualidad, se tienen móviles muy pequeños en el cual si se posee una única base estación, la antena que se encuentra allí debería transmitir la potencia necesaria para llevar la información cada vez que el dispositivo se aleje de cobertura, pudiendo causar daños al móvil debido a su tamaño. Otra importante ventaja de poseer diferentes células o celdas para cubrir áreas de cobertura distintas es la re-utilización de frecuencias, debido a que cada celda como se había mencionado anteriormente posee un número específico de canales. Esto nos permite utilizar las mismas frecuencias para la comunicación de diferentes usuarios estando en células distintas. Hay que tomar en cuenta que esta reutilización de frecuencias no se tomar tan a la ligera ya que si las radio bases no tienen la suficiente distancia de separación, puede aumentar el efecto cocanal (interferencia proveniente de la re-utilización de frecuencias) logrando que pueda ser percibida por el usuario.

El término handover (mayor utilizado en América) ó handoff (en Europa) hace referencia a uno de los procesos más importantes en telefonía de redes celulares. Handover se define como la transición de una señal de usuario específica desde una base estación hacia otra geográficamente adyacente sin la desconexión de la llamada . Esto nos lleva a pensar que en una red de telefonía móvil al no tener una situación ideal (esto es: el usuario siempre estará en el área de cobertura de la célula) deberá decidir, momento a momento hacia cuál base estación podrá enviar la señal.

¿Por qué es necesario el proceso de handoff?

Handoff es una herramienta que nos permite hacer frente a diferentes situaciones que se pueden presentar en un sistema de telefonía. A continuación podemos mencionar algunas:

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  • Potencia

    Imaginemos que se tiene a un usuario utilizando su teléfono donde la señal que recibe está a -40 dB, esto indica que la señal está atenuada pero el usuario puede entender claramente la conversación. Si en la transmisión de potencia en la antena cambia y ahora la señal que recibe el usuario es de -120 dB entonces para ese rango de potencia la señal no llegará y se cortará, en este caso se necesitará un handover para cambiar de una base estación a otra que puede brindar una mejor potencia. Esto nos indica que a medida que decrece la potencia de la señal, habrá más necesidad del uso de handoff.

  • Tráfico

    Sabemos que en una base estación se poseen un número limitado de canales, si en tal momento se llegara a tener una cantidad de usuarios en la misma base estación muy grande llegando casi a la capacidad del sistema. Entonces la red deberá decidir a cuáles de estos usuarios, deberá hacerse una transición de señal a una base estación que no esté llegando a su capacidad y con una menor cantidad de usuarios. Esto reduce la cantidad de carga de la base estación que está llegando o se encuentra cerca de su capacidad.

  • Calidad de canal

    La calidad del canal depende de muchos factores, entre ellos la ubicación en la cual nos encontremos y los objetos o interferencias físicas que pueda tener el área de cobertura. Si un usuario al mantener una conversación se encuentra en un lugar por ejemplo, lleno de muchos árboles la calidad del canal se podrá ver afectada. En este caso es necesario un handoff.

  • Distancia

    La distancia quizás sea el motivo principal por el cual el handoff deba ser necesario, recordemos que un usuario promedio nunca está quieto, siempre está moviéndose a lo largo del día/noche. Al moverse, el usuario puede alejarse o acercarse de la base estación. Cuando el usuario supera cierta distancia, i.e el área de cobertura de una base estación, entonces la red se ve obligada a transferir la llamada a otra base estación donde la distancia del usuario a ésta sea menor y se encuentre dentro de su área de cobertura.

  • Administración

    En casa base estación se posee una antena. Es inevitable hacer uso de handoff cuando la antena se encuentra en reparación debido a algún daño o cuando se encuentra en mantemiento.

    El proceso de Handover no es una tarea sencilla de implementar en la realidad. Se debe tomar en cuenta sobre todo que el usuario sea incapaz de notar el efecto de cambio, esto es que al cambiar de una base estación a otra, éste no tenga ninguna interrupción. Handover es un elemento clave en telecomunicaciones que le permite al usuario hacer una llamada en movimiento sin preocuparse de las consideraciones técnicas que esto requiera.