Este trabajo tiene como objetivo la creación de un simulador de Handoff, por lo que surge la obvia pregunta:¿Que es HandOff?
Handoff: Es un proceso en el cual se transfiere una llamada o sesión de datos de un equipo móvil, servida por una estación base, a otra estación base. Este cambio debe ser realizado cuando la señal proveniente de la estación base, no es lo suficiente para satisfacer las necesidades del móvil, y si hay otra que pueda satisfacerlas.
Figura 1: Handoff:Cambio de estación Base
Existen múltiples algoritmos de Handoff, cada uno con sus ventajas y desventajas, algunos de ellos son:
Estación con mayor potencia: Para este trabajo será denominado de potencia absoluta, consiste en que la estación de la que se reciba una mayor potencia, es la estación que debe servir al móvil, es decir se produce Handoff, cuando hay una señal mayor, a la de la antena en servicio.
Hysteresis: En esta, el móvil es servido por una antena, hasta que se detecte una señal superior en al menos 10[dB], estos 10[dB] pueden ser modificables según el diseño de la red.
Distancia: En este diseño, se debe conocer la distancia entre el móvil y la antena, utilizando en algunos casos otros recursos, puede ser implementado de varias formas: Cuando el móvil traspase una distancia establecida, debe ser servido por otra antena; O debe ser servido por la antena mas cercana; O cuando el móvil esté mas cerca de una antena en al menos xx metros que la actual en servicio.
Tasa de Errores: En este diseño, lo que importa es la tasa de errores que se tiene al estar conectado a una antena, cuando esta tasa supera un umbral, se hace necesario buscar otra antena para que preste servicios al móvil.
Los dos primeros son las opciones mas populares utilizadas y en las que se centrará esta simulación.
La carrera de "Ingeniería Civil Telemática", tiene una gran área que centra sus estudios en las telecomunicaciones inalámbricas. En este punto toma particular importancia lo referido a las redes de telefonía inalámbrica y redes de computadoras inalámbricas. A los alumnos se les facilitaría de gran manera el comprendimiento de algunas técnicas de handoff, además abre la posibilidad a cualquiera, para modificar el código agregando nuevos algoritmos de handoff conocidos o de creación propia.
Esta aplicación facilitará la obtención de muestras de señales para ser procesadas posteriormente como se desee. En algunos casos para verificar comportamiento de señales, para investigación de nuevas metodologías u otras.
En particular, para los autores de este trabajo, sirve como plataforma para el diseño de una nueva solución de handoff basada en redes neuronales. Los valores obtenidos por la aplicación serán utilizados como entrenamiento y posteriormente como verificación para las distintas redes neuronales implementadas.
Algunos de los Requerimientos Funcionales que tendrá la aplicación (no necesariamente en el primer desarrollo) son:
La aplicación debe tener una interfaz gráfica separada en dos partes. Una de ellas referida al ingreso y salida de datos, y la otra referida al mapa de la aplicación, esta debe contar con antenas, edificios y un dispositivo móvil.
Debe ser una aplicación que simule una red de microceldas, es decir no superior a 4 cuadras x 4 cuadras, con potencias de estación base inferiores a los 2 [W].
Se deben incorporar varios algoritmos de handoff, para cada uno de estos se debe mostrar por pantalla el funcionamiento que tiene, es decir identificar la estación base que esta sirviendo al móvil.
Debe obtener conclusiones generales sobre los algoritmos de handoff presentados, es decir la cantidad de handoffs realizados y los niveles de potencia medidos en cada punto.
Se debe poder elegir la posición de cada antena, de los edificios, de la carretera y del móvil, y además controlar el inicio o detención de la simulación.
Se deben generar archivos con información de los niveles de potencias recibidos.
Existen 3 casos de usos los cuales generan cada uno un diagrama de secuencia, sin embargo se ha realizado sólo un diagrama de secuencia, que involucra los tres casos de usos. Este diagrama se aprecia en la siguiente figura.
Figura 3: Diagrama de Secuencia para iniciar simulación
El diagrama de clases, no incluye los métodos ni los atributos de cada clase, debido a que son demasiados, este diagrama se puede apreciar en la siguiente figura.
Figura 4: Diagrama de clases
Se observa que existen dos clases que heredan una gran cantidad de otras subclases, estas son "GUI" y "Dibujable", estas heredan a subclases los métodos para ser representados gráficamente. Se encuentra la clase dedicada al panel de configuración, clases dedicadas a los objetos del mapa, como lo son Edificio, Carretera, BaseSation y MobileDevice, entre otras.
Se concibe un pequeño mapa tablero, de dimensiones 3x3, es decir 3 cuadras de ancho y 3 de largo, donde el móvil sólo puede circular por las calles interiores, además de la disposición de 4 estaciones bases.
Figura 5: Mapa de la simulación
Se concibe que el ambiente es siempre NLOS, modelado según la ecuación.
P(d)=Pt-L0-K ·N(0,1)-f(d)
f(d)=10 ·log(d), d £ g.
f(d)=10 ·log(g)+10 ·log(d/g), d > g
Donde la potencia de transmisión Pt es de 1[W], es decir 30[dBm], la atenuación debido al sistema es de 35[dB]. La función K ·N(0,1), representa a ruido producido amplificado por una constante K. El parámetro d, representa la distancia real desde la estación base al móvil, y la variable g representa un punto de inflexión, que cambia el comportamiento de la señal.
Se implementan dos algoritmos de Handoff. El primero de ellos llamado aquí potencia absoluta, donde el móvil es siempre atendido por la estación que mas potencia le entregue. El segundo algoritmo implementado corresponde a "Hysteresis", donde solo hay cambio de estación base cuando la potencia recibida desde alguna estación base distinta a la que esta sirviendo el móvil, sea en al menos 10[dB] mayor a la misma.
En el mapa que se observa en la figura 5, también se pueden visualizar la estación base que esta atendiendo al móvil, según el método de "Potencia Absoluta" o "Hysteresis". Al lado del móvil aparece ABS:BS1;HYS:BS1, esto quiere decir que por los dos métodos quien está atendiendo al móvil es la estación base 1.
Se agrega a la izquierda del mapa, un panel mediante el cual se puede modificar la posición de la estación base, agregar o quitar edificios, seleccionar la posición del móvil(marcar inicio) e iniciar o pausar la simulación. Este mismo segmento es utilizado para desplegar algunos datos importantes, como lo son la cantidad de handoffs producidos por cada algoritmo, además de un gráfico que muestra la potencia recibida de cada estación base.
Se realizaron pruebas unitarias y de integración. Las pruebas unitarias fueron realizadas a medida que se avanzaba en el desarrollo, verificando el correcto funcionamiento de cada ente nuevo creado. En esta misma etapa también se realizaron algunas pruebas de integración de forma implícita, puesto que en algunas ocasiones se verificó el funcionamiento de segmentos de código con múltiples interconexiones.
Formalmente se Desarrollaron pruebas de integración una vez concluído el primer desarrollo. En estas pruebas se verificó el correcto funcionamiento de la aplicación de forma visual y a través de un simple debugueo con las herramientas de "NetBeans"
La aplicación desarrollada se encuentra aún en pañales, pudiendo crecer de gran manera, entre las mejores y complementos que pudiera tener se encuentran:
Incorporación de otros algoritmos de HandOff.
Libre gestación de mapas.
Mejoras a la parte gráfica, que incluyen líneas para poder ver mejor el comportamiento de las estaciones bases.
Manipular a través del panel de control, algunos parámetros fijos, como lo es la potencia de transmisión de cada antena, la velocidad del móvil, la altura de la antena (Que influye en el punto de inflexión), entre otros.
Generar archivos con información referente a cada antena, para luego ser analizados.
