Uma Solução de Decisão de Handover inter-V-Cell para Veı́culos Conectados em Redes 5G Ultradensas

• Carlos Storck CEFET-MG
• Efrem Lousada IFMG
• Guilherme Silva PUC Minas
• Fátima Duarte-Figueiredo PUC Minas
• Raquel Mini PUC Minas

DOI: https://doi.org/10.5753/sbcup.2020.11213

Resumo

A rede de celular de quinta geração (5G) requer novas soluções para novos requisitos de rede, como o suporte à mobilidade para altas velocidades. Este trabalho apresenta uma solução de decisão de handover para veı́culos conectados em redes 5G ultradensas. Ele tem como objetivo principal tratar a alta mobilidade veicular e proporcionar ganhos de desempenho em handover para veı́culos, uma vez que a densificação da rede celular causa, apesar do ganho de capacidade esperado, dificuldades na seleção de células, maior número de handovers falhos e desnecessários (efeito ping-pong), maiores atrasos e consumo de energia, e altas perdas de pacotes. A solução tem como base a formação de células virtuais (V-Cells). A seleção de melhores células é feita com o auxı́lio de métricas de redes complexas para compor uma célula virtual, assim como critérios como potência de sinal, distância e velocidade. A solução se apoia em um controlador de rede definida por software (SDN) para tomada de decisão, que possui informação centralizada da rede. Simulações foram conduzidas no simulador de rede, ns-3. Os resultados obtidos mostram que a solução é eficaz no tratamento de handover para veı́culos.

Palavras-chave: Handover, V-Cells, Redes 5G Ultradensas, Veículos conectados

Referências

Bilen, T., Canberk, B., and Chowdhury, K. R. (2017). Handover Management in Software-Defined Ultra-Dense 5G Networks. IEEE Network, 31(4):49–55.

Gharsallah, A., Zarai, F., and Neji, M. (2018). SDN/NFV-based handover management approach for ultradense 5G mobile networks. Int. Journal of Communication Systems, 0(0):e3831.

ITU (2015). Recommendation ITU-R M.2083-0: IMT Vision - Framework and Overall Objectives of the Future Development of IMT for 2020 and Beyond.

Lousada, E., Storck, C., Mini, R., and Duarte-Figueiredo, F. (2019). Protocolo Baseado em Métricas de Redes Complexas para Mitigação de Tempestade de Broadcast. In XI Simpósio Brasileiro de Computação Ubíqua e Pervasiva, SBCUP 2019.

Minoli, D. and Occhiogrosso, B. (2019). Practical Aspects for the Integration of 5G Networks and IoT Applications in Smart Cities Environments. Wireless Comm. and Mob. Computing, 2019:1–30.

Mouawad, N., Naja, R., and Tohme, S. (2018). User-Centric vs Network-Centric Vertical Handover Algorithms in 5G Vehicular Networks. In Int. Conf. on Internet of Vehicles, pages 46–59.

Nguyen, T. V., Shailesh, P., Sudhir, B., Kapil, G., Jiang, L., Wu, Z., Malladi, D., and Li, J. (2017). A Comparison of Cellular Vehicle-to-Everything and Dedicated Short Range Communication. In 2017 IEEE Vehicular Networking Conference (VNC), pages 101–108.

Oliveira, G., Storck, C. R., and Duarte-Figueiredo, F. (2019). SoftH: Soft Handover Multicriteria Mechanism. In 34th ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing, pages 00884–00889.

Peng, H., Shen, X., and Li, G. Y. (2019). Vehicular Communications: A Network Layer Perspective. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 68(2):1064–1078.

Polese, M., Giordani, M., Mezzavilla, M., Rangan, S., and Zorzi, M. (2017). Improved Handover Through Dual Connectivity in 5G mmwave Mobile Networks. Sel. Areas in Communications, 35(9):2069–2084.

Prados-Garzon, J., Adamuz-Hinojosa, O., Ameigeiras, P., Ramos-Munoz, J. J., Andres-Maldonado, P., and Lopez-Soler, J. M. (2016). Handover implementation in a 5G SDN-based mobile network architecture. In Int. Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications, pages 1–6.

Rizvi, H. and Akram, J. (2018). Handover Management in 5G Software Defined Network Based V2X Communication. In Int. Conference on Open Source Systems and Technologies, pages 22–26.

Silva, F. A., Boukerche, A., Silva, T. R. M. B., Cerqueira, E., Ruiz, L. B., and Loureiro, A. A. F. (2019). Information-Driven SoftwareDefined Vehicular Networks: Adapting Flexible Architecture to Various Scenarios. IEEE Vehicular Technology Magazine, 14(1):98–107.

Souza, D. D. S., Vieira, R. F., Seruffo, M. C. D. R., and Cardoso, D. L. (2020). A Novel Heuristic for Handover Priority in Mobile Heterogeneous Networks. IEEE Access, 8:4043–4050.

Tayyab, M., Gelabert, X., and Jantti, R. (2019). A Survey on Handover Management: From LTE to NR. IEEE Access, 7:118907– 118930.

Vukadinovic, V., Bakowski, K., Marsch, P., Garcia, I. D., Xu, H., Sybis, M., Sroka, P., Wesolowski, K., Lister, D., and Thibault, I. (2018). 3GPP C-V2X and IEEE 802.11p for Vehicle-to-Vehicle communications in highway platooning scenarios. Ad Hoc Networks, 74:17–29.

Zang, S., Bao, W., Yeoh, P. L., Vucetic, B., and Li, Y. (2019). Managing Vertical Handovers in Millimeter Wave Heterogeneous Networks. IEEE Transactions on Communications, 67(2):1629–1644