Theo nguyên tắc, mỗi thiết bị đầu cuối di động (node) tại mọi thời điểm ở trong phạm vi ít nhất của một điểm truy cập mạng, được biết đến là một trạm gốc. Khu vực trạm gốc phục vụ được xác định là tế bào. Các kích thước và trạng thái của tế bào di động phụ thuộc vào loại mạng, kích thước của các trạm gốc, và công suất truyền dẫn và thu nhận của mỗi trạm gốc. Thông thường, các tế bào của cùng một mạng là lân cận nhau và chồng lấn lên nhau và trong phần lớn thời gian bất kỳ thiết bị di động nào cũng trong khu vực phủ sóng của nhiều hơn một trạm gốc. Mặt khác, các tế bào của các mạng không đồng nhất được cũng được chồng lấn lên nhau. Vì vậy, vấn đề chính cho một máy chủ di động là đi đến quyết định thời điểm nào thì trạm gốc nào của mạng nào sẽ xử lý truyền tín hiệu đến và đi từ một máy chủ cụ thể và thực hiện chuyển giao nếu cần thiết.
Việc phân loại chuyển giao dựa trên một số yếu tố như trong hình 3.23. Loại mạng không còn là nhân tố phân loại chuyển giao duy nhất. Nhiều yếu tố phân loại chuyển giao khác bao gồm các miền quản trị tham gia, số lượng kết nối, các tần số được dùng.
Sau đây là những yếu tố phân loại và các loại chuyển giao dựa trên các yếu tố đó [9].
Nhân tố đầu tiên: Các loại mạng tham gia
Đây là yếu tố phân loại phổ biến nhất. Chuyển giao có thể được phân loại chuyển giao ngang hay dọc. Điều này phụ thuộc vào chuyển giao diễn ra trong một loại giao diện mạng hay giữa nhiều giao diện mạng khác nhau.
- Chuyển giao ngang:
Quá trình chuyển giao của đầu cuối di động giữa các điểm truy cập hỗ trợ cùng một công nghệ mạng. Ví dụ, chuyển mạch truyền dẫn tín hiệu (khi đầu cuối di động di chuyển vòng quanh) từ trạm gốc IEEE 802.11b đến trạm gốc IEEE 802.11b lân cận được xem là quá trình chuyển giao ngang.
- Chuyển giao dọc:
Quá trình chuyển giao của đầu cuối di động giữa các điểm truy cập hỗ trợ các công nghệ mạng khác nhau.Ví dụ, chuyển mạch giữa truyền dẫn tín hiệu từ trạm gốc IEEE 802.11b đến mạng tế bào chồng lấn được xem là quá trình chuyển giao dọc [9].
Nhân tố thứ hai: Tần số sử dụng
- Intrafrequency handoff: Quá trình chuyển giao của một đầu cuối di động qua các điểm truy cập hoạt động ở cùng tần số. Kiểu chuyển giao này được thể hiện trong mạng CDMA chế độ FDD.
- Interfrequency handoff: Quá trình chuyển giao của đầu cuối di động qua các điểm truy cập hoạt động ở các tần số khác nhau. Kiểu chuyển giao này được thể hiện trong mạng CDMA với chế độ TDD và là kiểu chuyển giao duy nhất được hỗ trợ trong hệ thống tế bào GSM [9].
Các loại chuyển giao là chuyển giao cứng, mềm và mềm hơn.
- Chuyển giao cứng: Trong chuyển giao cứng kết nối vô tuyến tới trạm gốc cũ được giải phóng cùng lúc với kết nối vô tuyến đến trạm gốc mới được thiết lập. Nói cách khác, bằng cách sử dụng chuyển giao cứng, một node di động được phép duy trì một kết nối với chỉ duy nhất một trạm gốc tại bất cứ thời điểm nào.
- Chuyển giao mềm: Trái ngược với chuyển giao cứng, trong chuyển giao mềm trong node di động duy trì một kết nối vô tuyến đến không ít hơn hai trạm gốc trong một vùng chuyển giao chồng lấn và không giải phóng bất kỳ kết nối nào cho đến khi cường độ tín hiệu giảm xuống dưới một giá trị ngưỡng quy định. Chuyển giao mềm được thực hiện trong trường hợp các node di động chuyển động giữa các tế bào hoạt động trên cùng tần số.
- Chuyển giao mềm hơn: Chuyển giao mềm hơn tương tự như chuyển giao mềm, ngoại trừ việc đầu cuối di động chuyển mạch kết nối trên các kết nối vô tuyến thuộc cùng một điểm truy cập [9].
Nhân tố thứ tư: Miền quản trị tham gia
Một miền quản trị là một nhóm các hệ thống và mạng điều hành bởi một tổ chức duy nhất của cơ quan quản trị. Miền quản trị đóng một vai trò quan trọng trong mạng không dây 4G khi các mạng khác nhau và mỗi mạng được kiểm soát bởi các cơ quan quản trị khác nhau. Do đó, việc phân loại chuyển giao dựa theo miền quản trị là một vấn đề rất quan trọng.
- Intra-administrative handoff: Quá trình chuyển giao khi đầu cuối di động chuyển giao giữa các mạng khác nhau (hỗ trợ cùng hoặc khác giao diện mạng) quản lý bởi cùng miền quản trị.
- Inter-administrative handoff: Quá trình chuyển giao khi đầu cuối di động chuyển giao giữa các mạng di động khác nhau (hỗ trợ cùng hoặc khác loại giao diện mạng) quản lý bởi miền quản trị khác nhau [9].
Nhân tố thứ năm: Sự cần thiết của chuyển giao
- Chuyển giao cưỡng bức: Trong vài trường hợp, đầu cuối di động cần thiết chuyển giao kết nối đến điểm truy cập khác để tránh mất kết nối.
- Chuyển giao tự nguyện: Trong các trường hợp khác, chuyển giao kết nối là tùy chọn và có thể hoặc không cải thiện chất lượng dịch vụ [9].
Nhân tố thứ sáu: Cho phép người dùng điều khiển
Chuyển giao có thể được phân loại là chủ động và bị động.
- Chuyển giao chủ động: Trong chuyển giao chủ động, người dùng đầu cuối di động quyết định thời điểm chuyển giao. Quyết định chuyển giao có thể dựa trên tập hợp các tham chiếu chỉ định bởi người dùng. Chuyển giao chủ động được mong đợi trở thành một trong những đặc tính cơ bản của hệ thống không dây 4G.
- Chuyển giao bị động: Người dùng không quyết định quá trình chuyển giao. Loại chuyển giao này phổ biến trong hệ thống không dây thế hệ 1, 2 và 3 [9].
3.6.2 Chuyển giao trong mạng hỗn tạp 4G
Như đã đề cập ở trên, chuyển giao có thể được định nghĩa là sự chuyển tiếp của truyền tín hiệu giữa các tế bào khác nhau. Một phương án chuyển giao được yêu cầu để duy trì kết nối khi các thiết bị di chuyển, và đồng thời giảm can nhiễu đến quá trình truyền thông tin. Do đó, chuyển giao phải có độ trễ thấp, duy trì mất mát dữ liệu tối thiểu, cũng như có khả năng mở rộng tới các mạng lớn. Phương án chuyển giao đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và triển khai trong các hệ thống di động, còn được gọi là các mạng không dây phạm vi rộng (WWANs), và ngày càng quan trọng trong các mạng khác, chẳng hạn như mạng LAN không dây (WLAN), khi nghiên cứu trong truyền thông không dây 4G ngày một phổ biến. Chuyển giao có thể được phân loại là chuyển giao ngang hoặc dọc, như mô tả trong hình 3.24.
Chuyển giao ngang là chuyển đổi truyền dẫn tín hiệu từ một trạm gốc đến một trạm gốc lân cận về địa lý hỗ trợ cùng công nghệ khi người dùng chuyển vùng. Chuyển giao ngang cũng được gọi là chuyển giao trong cùng
công nghệ. Mỗi khi một máy chủ tế bào di động di chuyển từ một tế bào đến tế bào lân cận (hỗ trợ cùng công nghệ), mạng trao đổi thường xuyên và tự động trao đổi trách nhiệm phủ sóng từ một trạm gốc đến trạm gốc khác. Mỗi trạm gốc thay đổi, cũng như thủ tục hay phương thức trao đổi, được biết đến như chuyển giao ngang. Trong một mạng hoạt động phù hợp, chuyển giao diễn ra suôn sẻ và hiệu quả, mà không có những khoảng trống trong truyền dẫn và có sự đảm bảo trạm gốc nào xử lý với các nút di động nào. Người dùng di động không tham gia khi chuyển giao ngang diễn ra và cũng không nhận biết được quá trình chuyển giao hoặc xác định trạm gốc nào đang quản lý các tín hiệu tại thời điểm nhất định.
Hình 3.24 Chuyển giao ngang và chuyển giao dọc [9]
Chuyển giao ngang là khái niệm phổ biến nhất của chuyển giao do các nghiên cứu chuyên sâu đã đạt được trong lĩnh vực này trong nhiều năm. Chuyển giao dọc, mặt khác là một khái niệm gần đây hơn và hứa hẹn sẽ thay đổi cách chúng ta giao tiếp. Trong khi chuyển giao ngang là một chuyển giao giữa các trạm gốc đang phục vụ bởi cùng một giao diện mạng không dây, chuyển giao dọc diễn ra giữa các giao diện mạng khác nhau thường đại diện
cho các công nghệ khác nhau. Kiến trúc chuyển giao dọc và phương án chuyển giao sẽ đóng một vai trò chủ đạo trong tiêu chuẩn IEEE 802.21 sẽ mở đường cho sự xuất hiện của môi trường liên mạng chồng lấn 4G.
Có hai loại chuyển giao dọc: hướng lên và hướng xuống. Chuyển giao dọc hướng lên là chuyển vùng đến vùng chồng lấn với một tế bào kích thước lớn hơn và băng thông thấp hơn như WANs (mạng di động), và chuyển giao dọc hướng xuống là chuyển vùng đến với vùng chồng lấn với tế bào kích thước nhỏ hơn và băng thông lớn hơn. Chuyển giao dọc hướng xuống không quan trọng bằng chuyển giao hướng lên, vì một thiết bị di động luôn luôn có thể duy trì kết nối với lớp chồng lấn phía trên và không hoàn toàn chuyển giao [9].