techmahindra - techmahindra 80216e 3gpp systems network hand over

8
  © Tech Mahindra Limited 2010 802.16e & 3GPP Systems Network Handover Interworking  Venkat Annadata Tech Mahindra (R&D) Services Ltd. Abstract: Next  Generation  Mobile Networks are  paving its way towards the ubiquitous  wireless access abilities  which  provide the automatic  handovers   for  any  moving devices in the heterogeneous  networks combining different  access technologies.  In this technical   paper, intend  to  present  a  possible Mobile WIMAX 3GPP/2 Network  Interworking architecture  based  on the 3GPP/2 standards  and  propose the seamless  inter system handover  scheme which enables the service continuity  with low handover  latency  and   packet  loss. This technical  approach of  enabling handover   feature is  purely  based  on the IEEE  802.16e Mobile WiMAX  & 3GPP/2 Standards.  APRIL 2010

Upload: techmahindra88

Post on 08-Apr-2018

224 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

8/6/2019 Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

http://slidepdf.com/reader/full/techmahindra-techmahindra-80216e-3gpp-systems-network-hand-over 1/8

 

 © Tech Mahindra Limited 2010

802.16e & 3GPP Systems 

Network Handover 

Interworking 

Venkat Annadata 

Tech Mahindra (R&D) Services Ltd. 

Abstract: 

Next  Generation Mobile Networks are  paving  its way 

towards the ubiquitous wireless access abilities which

 provide  the  automatic  handovers   for   any   moving

devices  in  the  heterogeneous  networks  combining

different  access technologies. 

In  this  technical   paper,  intend   to  present   a  possible

Mobile  WIMAX ‐3GPP/2  Network   Interworking

architecture  based   on  the  3GPP/2  standards  and 

 propose  the  seamless  inter ‐system  handover   schemewhich  enables  the  service  continuity   with  low 

handover  latency  and   packet  loss. 

This technical  approach of  enabling handover   feature

is  purely  based  on the IEEE  802.16e Mobile WiMAX  &

3GPP/2 Standards. 

APRIL ‐2010

Page 2: Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

8/6/2019 Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

http://slidepdf.com/reader/full/techmahindra-techmahindra-80216e-3gpp-systems-network-hand-over 2/8

 

1 © Tech Mahindra Limited 2010

Introduction 

Today  Mobile  WiMAX  (IEEE  802.16e)  is  one  of  

the  wireless  broadband  standards  capable  of  

providing  the  Quadruple  play  Technologies ‐

Data,  Voice,  Video  &  Mobility  using  a  single 

network.  The  introduction  of   the  802.16e 

WiMAX  flavor  is  creating  new  markets  for 

mobile  broadband  services.  Abilities  of   the 

802.16e  standard  to  provide  seamless  mobility 

to end users in their homes, offices, and during 

transit, are spurring  the demand  for  innovative 

mobile services. Users can now take advantage 

of  complex  IP‐based data‐intensive applications 

while traveling at vehicular speeds. This is made 

possible  by  IP‐specific  optimizations  of   802.16 

and its built‐in support for high‐speed handoffs. 

Mobile  customers  shall  now  be  able  to 

download  full‐length  DVD‐quality  movies 

quickly  or  host  multi‐party  video‐conferencing 

sessions  from  their  WiMAX–enabled  handheld 

devices.  Regardless  of   the  deployment  of   this 

IP‐based  version  of   WiMAX,  it  is  clear  that 

802.16e  is providing a strong mobility platform 

to help accelerate convergence. 

In  the  current  paper  Handover  Interworking 

scenarios  for  Mobile  WiMAX  and  3GPP/2  are 

presented  with  Network  Interworking 

Architecture  along  with  the  call  flows  from 

WiMAX to 3GPP and vice  –versa. 

Roadmap  for evolution of  WiMAX‐IMS  (3GPP2) 

interworking  architecture  is  also  presented  as 

per the NWG WiMAX stage 2 specifications. 

Handover Solution Architecture 

Architecture Description 

At the onset,  let us understand  the differences 

between  3GPP‐WLAN  interworking  and  3GPP‐

WIMAX  interworking.  The  WLAN  in  hot‐spot 

areas  forms  the  micro‐cells  within  the  3GPP 

macro‐cells.  The  mobility  between  3GPP  and 

WLAN  can  be  referred  to  fully  overlapping 

handover.  Accordingly,  the  required  time  for 

switching  from  3GPP  to  WLAN  connection  can 

be tolerantly  long. Moreover, when the mobile 

is  connected  to  WLAN,  it  can  maintain 

simultaneously  the  Packet  Data  Protocol  (PDP) 

context  of   3GPP  so  that  it  can  reconnect 

immediately  to  3GPP  without  need  of   PDP 

context re‐activation. 

On  the  contrary,  from  the  below  figure  1,  the 

mobility between 3GPP and WIMAX  is referred 

to  partially  overlapping  handover  since  the 

WIMAX  coverage  is  in  order  of   3GPP  coverage 

area.  Consequently,  the  handover  should  be 

done  quickly  to  maintain  the  connection 

particularly  when  the  speed  of   the  mobile 

terminal is high. In order to enable the mobility 

between  two  access  networks  3GPP  and 

WIMAX,  we  propose  a  solution  under  some 

following  conditions:  minimum  change  of   the 

existing  network  infrastructure  of   these  two 

technologies  and  feasible  solution  for  short 

term. 

By 

using 

IP 

as 

the 

common 

interconnection  protocol,  the  mobile  can 

connect  to  multiple  networks  seamlessly 

ignoring  the  heterogeneity  of   access 

technologies. This is achieved by using Mobile IP 

mechanism  that  hides  the  heterogeneities  of  

lower‐layer  technologies.  The  proposed 

architecture  for  3GPP‐WIMAX  interworking, 

depicted above is based on interworking 

architecture models of  3GPP standards. 

Figure: 1

Page 3: Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

8/6/2019 Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

http://slidepdf.com/reader/full/techmahindra-techmahindra-80216e-3gpp-systems-network-hand-over 3/8

 

2 © Tech Mahindra Limited 2010

The  mobile  subscriber  (MS)  is  a  mobile  node 

that can communicate with both 3GPP network 

and WIMAX network. However, note that it can 

connect  to  only  one  access  network  at  a  time. 

Therefore, the handover between 3GPP‐WIMAX 

must be the hard handover. The WIMAX Access Network  (AN)  provides  the  WIMAX  access 

services for the MS. The mobility inside WIMAX 

network is managed by the WIMAX Home Agent 

(HA) located between the ASN gateway and the 

WAG. The WIMAX HA is not necessarily included 

in 3GPP core network to keep its independence 

from  3GPP  system.  The  Foreign  Agents  (FA) 

located  in  ASN  Gateway  is  considered  as  the 

local  FAs  in  the  interworking  architecture.  The 

WIMAX  AN  is  connected  to  the  3GPP  network 

via  WAG  and  to  the  3GPP  AAA  server  for  the 

WIMAX 

authentication 

process. 

The 

WAG 

is 

gateway  through  which  the  data  from/to 

WIMAX AN  is  routed  to provide  MS with 3GPP 

services.  The  functions  of   WAG  include 

enforcing  routing  of   packets  through  PDG, 

performing accounting Information and filtering 

out  packets.  The  main  functions  of   PDG  are  to 

route  the  packets  received  from/sent  to  the 

PDN  to/from  the  MS  and  to  perform  the  FA 

functions. 

The  mobility  within  the  3GPP  network  is 

managed  by  its  own  mobility  mechanism  and 

the  FA  functions  implemented  in  the  GGSN.  In 

order to enable  the vertical handover between 

these two technologies, the HA  is placed  in the 

PDN  and  manages  FAs  of   both  WIMAX  and 

3GPP networks. 

IP Address Management 

In  WIMAX  network,  each  time  the  mobile 

changes  its  ASN  gateway;  it  will  obtain  a  new 

local  IP  address  through  the  DHCP  server.  The 

ASN GW can learn this new local IP address and 

also  ask  to  the  DHCP  server  the  WIMAX  HA’s 

address since it plays the role of  the DHCP relay 

agent  in  the  DHCP  discovery  process.  The  ASN 

GW  then  informs  the  serving  BS  the  MS’s  new 

local  IP address  and sends  the  Mobile  IP  (MIP) 

registration to the WIMAX HA. A generic IP‐in‐IP 

tunnel  such  as  Generic  Routing  Encapsulation 

(GRE)  may  be  used  to  transport  the  IP  packets 

between the WIMAX HA and the FA. Each time 

the mobile switches the connection to the 3GPP 

network,  it  will  initiate  the  PDP  context 

activation procedure. No IP address is allocated 

to  the  MS  at  the  PDP  context  activation.  The 

remote  address  provided  by  HA  or  an  external 

entity in PDN will be kept unchanged and will be 

informed  to  the  GGSN  via  PDP  context activation.  The  remote  IP  address  is  a  global 

home  address  that  is  used  to  address  to  the 

external  network  and  the  correspondent  node. 

It may be a static address or a dynamic address 

acquired from the HA or another external entity 

when  the  mobile  first  time  connects  to  the 

network,  discovers  and  registers  with  the  HA. 

The  PDG/GGSN  is  then  responsible  for  relaying 

MS’s remote allocated IP address to the MS. 

Handover Procedure 

To  reduce  the  interruption  time  during  the 

handover,  we  have  specified  a  forward 

handover  procedure.  That  is  to  say,  before 

leaving  the  serving  network,  the  mobile 

prepares  a  new  attachment  in  the  target 

network.  In  order  to  reduce  the  packet  loss 

during handover, the old FA notifies the HA the 

MS’s  movement  so  that  the  HA  can  buffer  the 

packets and forward them to the MS as soon as 

the HA receives the MIP update from the MS. 

Handover Call Flows 

Scenario  1:  Handover  from  WIMAX  Access 

Network to 3GPP Network 

From the Figure:2 below, before the handover is 

initiated,  the  mobile  is  connected  to  the  3GPP 

services through WIMAX access network. When 

the  MS  enters  to  an  overlapped  zone,  the  MS 

can  measure  signal  quality  from  the  3GPP 

neighboring cells. If  the triggering conditions for 

vertical  handovers  are  satisfied,  the  handover 

decision  is then taken. The target 3GPP‐UTRAN 

will be notified the imminent handover from the 

WIMAX  network  via  the  HO  request  message 

routed  through  the  core  network.  The  MS  will 

perform  the  GPRS  attach  procedure  with  the 

3GPP‐UTRAN.  Mobility  management  contexts 

are  established  at  the  MS  and  SGSN.  The  MIP 

registration between the HA and new GGSN/FA 

Page 4: Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

8/6/2019 Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

http://slidepdf.com/reader/full/techmahindra-techmahindra-80216e-3gpp-systems-network-hand-over 4/8

 

3 © Tech Mahindra Limited 2010

can  be  updated  after  the  PDP  context  is 

activated between GGSN and MS. The details of  

handover  procedure  from  a  WIMAX  cell  to  a 

3GPP cell is depicted in below call flow: 

1.  The  WIMAX  BS  sends  periodically  the 

topology advertisement message  to  inform  the 

MS  of   neighboring  WIMAX  BSs  and  NodeBs. 

Alternatively,  the  MS  can  scan  different 

channels  to  discover  the  neighboring  topology. 

However, it is not a good solution and it will be 

our future work. Throughout our study here, we 

assume  that  there  exists  a  total  cooperation 

between  the  3GPP  and  WIMAX  networks 

operators.  Thus,  the  3GPP  NodeB  can  transmit 

to  the  MS  the  WIMAX  neighboring  cell 

information and vice versa. 

2. Based on the topology advertisement, the MS 

performs  synchronization  and  measurement 

procedure.  The  event‐triggered  inter‐system 

measurement may be based on the degradation 

of  

current 

signal 

quality 

or 

on 

the 

necessity 

of  

switching  between  access  technologies  to 

support  higher  QoS  requirements  or  low  cost. 

Since the WIMAX operates in TDD mode, during 

the downlink frame duration, only some OFDM 

symbols  are  addressed  to  the  mobile. 

Accordingly, the remaining time can be used to 

measure  neighboring  cell  signals.  Note  that,  to 

facilitate  the  measurement  on  3GPP  cell,  the 

information  such  as  scrambling  code,  carrier 

frequency, should be included in advertisement 

messages. 

3. After the measurement step, the mobile shall 

send  the  measurement  report  to  the  WIMAX 

BS.  The  report  must  contain  the  signal  quality 

level of  each candidate 3GPP cell. 

4.  The  WIMAX  BS  initiates  the  handover 

procedure  by  notifying  the  potential  target 

3GPP  via  handover  (HO)  request  message.  The 

PDG  will  perform  a  DNS  request  to  know  the 

addresses  of   GGSNs  which  serve  the  current 

MS’s  Access  Point  Name  (APN).  The  PDG  then 

selects  one  GGSN  in  the  result  list  of   GGSNs 

from the DNS request phase and sends the HO 

request  to  this  selected  one.  If   the  PDG  does 

not  receive  any  response  from  the  GGSN  for  a 

certain time,  it will select another GGSN  in  the 

found list and resend the HO request message. 

5.  The  GGSN  then  sends  the  HO  request 

message to the SGSNs who serve the  indicated 

nodeBs.  In  order  to  be  able  to  retrieve  the 

address  of   SGSN  that  serves  a  specific  nodeB, 

we  assume  that  the  DNS  server  or  the  Home 

Location  Register  (HLR)  stores  this  routing 

information.  

6. The target RAN establishes bearer resources, 

including radio resources, for the MS. This step 

aims to check if  the candidate 3GPP NodeBs can 

accept the MS handover with the required QoS. 

Figure: 2

Page 5: Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

8/6/2019 Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

http://slidepdf.com/reader/full/techmahindra-techmahindra-80216e-3gpp-systems-network-hand-over 5/8

 

4 © Tech Mahindra Limited 2010

7. The NodeB which supports the MS handover 

will send a HO support message to the ASN GW 

which contains the handover decision function. 

8.  Upon  receiving  HO  support  messages,  the 

ASN  GW  selects  the  best  target  3GPP  cell  and 

then  returns  the HO command  to  the MS. This 

message must include the recommended target NodeB  and  all  the  required  information  for 

setting  up  a  new  connection.  The  above 

exchange  may  require  a  large  amount  of  

information and add more latency to handover, 

it  is  therefore  Preferable  to  use  a  pre‐

configuration   mechanism.  It  means  that  only  a 

reference  number  corresponding  to  a 

predefined  set  of   3GPP‐3GPP‐3GPP‐UTRAN 

parameters  is  inserted  in  the  handover 

command.  The  MS  should  download  the 

predefined  radio  configurations  before.  During 

this 

temporary 

connection, 

the 

MS 

can 

reconfigure the connection into a suitable one. 

9.  Right  after  that  the  ASN  GW  sends  the 

handover  confirmation  which  includes  the 

target  NodeB  identifier  to  the  PDG/FA.  The 

allocated  resources  in  the WIMAX network will 

be then released. 

10.  Upon  reception  the  handover  confirmation 

message,  PDG/FA  will  send  a  MIP  update 

message  to  HA  to  notify  the  MS’s  movement. 

The  HA  then  stops  sending  the  packets  to  the 

MS  via  this  PDG/FA  and  buffers  the  inbound 

packets  until  it  receives  the  MIP  update  from 

the target 3GPP network. 

11.  The  MS  performs  the  GPRS  attachment 

procedure  to  3GPP‐3GPP‐3GPP‐UTRAN 

network.  The  GPRS  attachment  procedure 

consists  of   accessing  to  SGSN,  authenticating 

with the AAA server and updating the location. 

12.  After  performing  successfully  the  GPRS 

attachment,  the  MS  starts  the  PDP  context 

activation  through  which  the  MS  informs  its 

remote  IP address  (its global home address)  to 

the GGSN. 

13. After the connection is established between 

a  new  GGSN/FA  and  MS,  the  GGSN/FA  will 

perform  the  MIP  registration  with  the  HA 

including  the  MS’s  remote  IP  address  and  its 

care of  address (address of  GGSN/FA). The data 

will then be transmitted to MS via the new 

NodeB 

and 

the 

handover 

procedure 

is 

completed. 

Scenario  2:  Handover  from  3GPP  to  WIMAX 

Access Network 

Before the handover is initiated, the MS is in the 

3GPP  network.  When  the  MS  moves  to  an 

overlapped  zone,  it  can  measure  the  signal 

quality from the neighboring WIMAX BSs. When 

the  network  decides  to  handover  to  WIMAX, 

the MS will set up the connection with WIMAX 

AN,  perform  the  authentication  and  MIP 

registration  update,  etc.  The  handover  scheme 

from a 3GPP cell to a WIMAX cell is depicted in 

below figure 3: 

Figure: 3

Page 6: Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

8/6/2019 Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

http://slidepdf.com/reader/full/techmahindra-techmahindra-80216e-3gpp-systems-network-hand-over 6/8

 

5 © Tech Mahindra Limited 2010

1.  The  3GPP‐3GPP‐UTRAN  is  responsible  for 

detecting  the handover  need  and  initiating  the 

inter‐system  measurement  process  by  sending 

the  measurement  control  message  to  the  MS. 

This  message  contains  the  neighboring  WIMAX 

cell information, the compressed mode pattern, 

etc. 

2.  While  the  MS  has  an  on‐going 

communication  in  FDD  mode,  in  order  to 

perform  the  measurement  on  the  neighboring 

WIMAX  cells,  it  must  enter  in  the  compressed 

mode.  Note  that  the  measurement  on  WIMAX 

cell  is  performed  on  the  preamble  of   each 

WIMAX frame. 

3. After the measurement period, the MS sends 

the  measurement  report  to  the  network.  The 

report 

must 

contain 

the 

parameters 

indicating 

the  signal  quality  level  of   the  neighboring 

WIMAX BSs. 

4. The RNC initiates the handover procedure by 

notifying the potential target WIMAX BSs where 

the  mobile  may  handover.  The  HO  request 

message including the MS’s APN, the candidate 

BS identifiers, the required QoS of  MS’s current 

applications, etc. will be sent to the GGSN. The 

GGSN  performs  the  DNS  request  to  learn  the 

addresses  of   the  PDGs  which  serve  the  MS’s 

current APN. The GGSN selects one PDG  in the 

result list and sends it the HO request message. 

If  the GGSN does not receive any response from 

the PDG after a certain time, it will send the HO 

request  to  another  PDG  in  the  list.  The  HO 

request message will then be transmitted to the 

potential  WIMAX  BSs  based  on  the  routing 

information at the PDG. This step aims to check 

if   the  target  WIMAX  BS  can  accept  the  MS 

handover with the required QoS. 

5.  The  WIMAX  BSs  which  support  the  MS 

handover will return a HO support to the RNC. 

6. The RNC will select the best target WIMAX BS 

among  the  supporting  BSs  and  then  sends  the 

HO command to the MS. This message includes 

all  the  required  information  for  setting  up  the 

connection to the selected target WIMAX BS. 

7.  Right  after  that  the  RNC  sends  the  HO 

confirmation.  The  mobile  is  then  disconnected 

from  the  3GPP  network  and  starts  the 

connection setup to the target WIMAX BS. 

8.  Upon  receiving  the  handover  confirmation, 

GGSN/FA  sends  a  MIP  update  message  to  the 

HA  to notify  the MS’s movement. The HA then 

stops  sending  the  packets  to  the  MS  via  this GGSN/FA and buffers the inbound packets until 

it  receives  the  MIP  update  from  the  target 

WIMAX network. 

9. Based on the information included in the HO 

request message,  the WIMAX BS can provide a 

non‐contention  based  initial‐ranging 

opportunity to the MS by placing a Fast Ranging 

Information  Element  in  the  UL  MAP.  This 

information  will  facilitate  the  RAN  connection 

setup  of   the  MS.  If   not,  the  MS  must  perform 

the 

normal 

ranging 

procedure 

which 

takes 

more 

time. 

10.  The  MS  initiates  the  connection  setup  by 

exchanging  Ranging  Request  (RNGREQ)/ 

Ranging  Response  (RNG‐RSP)  with  the  target 

WIMAX BS. 

11.  In  the  WIMAX  AN,  the  MS  will  perform 

DHCP request to obtain new local IP address. In 

this scenario, we describe an address allocation 

procedure  based on  IPv4  mechanism.  If   IPv6  is 

used,  the  local  address  can  be  allocated  by 

Stateless Address Autoconfiguration mechanism 

without  the  presence  of   the  DHCP  server. 

Through  this  procedure,  the  ASN  GW  will  also 

learn  the  WIMAX  HA  address  which  serves  for 

MIP registration in the following step. 

12. The MS will perform the MIP registration to 

associate the MS’s local address with its care of  

address. 

13.  The  MS  performs  DNS  resolution  for  PDG 

address.  MS  uses  APN  to  indicate  the  network 

service it wants to access. The DNS request will 

be relayed to ASN GW which  in turn relays the 

request  to  the  DNS  server.  The  MS  will  select 

one suitable PDG among the  list of  PDGs given 

in  DNS  response.  Note  that  the  selected  PDG 

here may be different from the PDG selected 

by GGSN during HO request/support step. 

Page 7: Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

8/6/2019 Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

http://slidepdf.com/reader/full/techmahindra-techmahindra-80216e-3gpp-systems-network-hand-over 7/8

 

6 © Tech Mahindra Limited 2010

14.  The  MS  then  establishes  an  end‐to‐end 

tunnel  with  the  selected  PDG  using  IKEv2 

protocol.  Through  this  process,  the  MS  will 

inform  the  PDG  about  its  local  and  remote  IP 

address.  Each  time  the mobile changes  its ANS 

network,  it  obtains  a  new  local  IP  address  and 

therefore  a  new  tunnel  should  be  correctly 

configured.  Regarding  inter‐WIMAX  mobility, 

the  time  required  for  setting  up  a  new  IPSec 

tunnel when changing  of  ASN may  be  too  long 

that the seamless mobility cannot be achieved. 

To speed up this kind of  IPSec tunnel relocation, 

we  can  use  the  MOBIKE  mechanism  proposed 

by the IETF MOBIKE WG. 

15. The PDG performs the MIP registration with 

the  HA  as  soon  as  it  will  be  notified  the  MS’s 

remote  IP  address.  The  data  packets  will  be 

transmitted 

to 

MS 

via 

the 

WIMAX 

AN. 

The 

handover procedure is completed. 

Proposed  WiMAX   –IMS  interworking 

Network Reference Model 

NOTE:  Figure:4  below  architecture  diagram  is 

evolving.  It  may  contain  old  representations 

that  will  be  resolved  at  a  later  stage  of  

investigation.  Also,  this  assumes  that  the  CSN 

functionality  is  provided  by  the  3G  Network. 

This includes IP address space allocation. 

Solution benefits 

This  network  architecture  approach  offers 

the following benefits: 

•  Offers  interworking  handover 

functionality between Mobile WiMAX & 

3GPP Networks. 

•  Seamlessly  integrates  wireless 

technology specific functionality with IP 

networking equipment 

•  Allows  for  the  use  of   a  common  IP 

network  for  multiple  wireless  access 

technologies 

•  Enables  cost‐effective  implementation 

for  deployments  ranging  from  small  to 

large scale 

•  Enables  the  use  of   mobile  devices  and 

optimizes handovers 

•  Scalable  to  3GPP2  IMS  Networks  for 

feature  rich  multimedia  applications  & 

quadruple play technologies. 

•  Enables  new  types  of   transport 

networks  such  as  metro  Ethernet,  and 

wireless point‐to‐point for backhaul 

•  Enables  distribution  of   “application 

level”  functionality  such  as  content 

delivery networks 

Figure: 4

Page 8: Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

8/6/2019 Techmahindra - Techmahindra 80216e 3gpp Systems Network Hand Over

http://slidepdf.com/reader/full/techmahindra-techmahindra-80216e-3gpp-systems-network-hand-over 8/8

 

7 © Tech Mahindra Limited 2010

Conclusion & Future Work 

In  this  paper,  we  have  introduced  a  practical 

3GPP‐WIMAX  interworking  architecture  based 

on  3GPP  standards  and  proposed  a  handover 

procedure which promises a low packet loss and 

low  interruption  time  during  the  switching  of  

the  communication.  The  mobility between  two 

access  networks  is  achieved  by  the  MIP 

mechanism  at  the  network  layer.  The  packet 

loss during handover is reduced since the old FA 

notifies  the  HA  the  MS’s  movement  and 

consequently 

the HA buffers the data packets destined to the 

MS.  The  proposed  interworking  architecture 

does  not  require  lot  of   changes  on  existing 

network  infrastructures  which  is  a  big 

advantage.  The  proposed  handover  scheme 

needs  the  exchange  of   messages  between  the 

PGD  and  the GGSN which  serve  the  same  APN 

with the help of  the DNS server. In case the MS 

connects  to  multiple  APNs,  the  handover 

preparation phase may be more complex, which 

will be our future work with some performance 

evaluation  of   our  proposed  mechanisms  in  a 

large  scale  network.  Moreover,  we  aim  to 

consider  the  tightly‐coupled  interworking 

architecture  approach  for  3GPP‐WIMAX  and 

3GPP‐WLAN  interworking  which  allows  a 

seamless  handover  with  less  handover  latency 

and  less  packet  loss.  The  future  interworking 

architecture  should  be  based  on  the 

architecture  evolution  proposed  by  3GPP 

standards.  We  therefore  plan  to  consider  the 

roaming  architecture  as  well  as  the  mobility 

scheme  in  the  context  of   multiple  operator 

environments. 

References 

1. An Architecture for UMTS‐WIMAX Interworking ‐ Quoc‐Thinh 

Nguyen‐Vuong, Lionel Fiat  and Nazim Agoulmine 

2. IEEE P802.16e/D11, ”Part 16: Air Interface for fixed and mobile 

broadband wirelessaccess system”, Sept. 2005. 

3.  Salkintzis,A.K.;  Fors,  C.;  Pazhyannur,  R.;  ”WLAN‐GPRS 

integration  for  nextgeneration  mobile  data  networks”,  IEEE  

Wireless Communication, Vol.9, pp. 112‐124, Oct. 2002. 

4. Shiao‐Li Tsao; Chia‐Ching Lin; ”Design and evaluation of  3GPP‐

WLAN  interworking  strategies”, Proceedings. VTC  2002‐Fall,  IEEE 

56th Volume 2, pp.777 ‐781, Sept. 2002 

5.  Hyun‐Ho  Choi;  Song,  O.;  Dong‐Ho  Cho;  ”A  seamless  handoff  

scheme for 3GPPWLAN interworking”, Globecom, 2004, pp.1559 ‐

1564, Vol.3. Dec. 2004 

6. V. Varma, S. Ramesh, K.D. Wong, M. Barton, G. Hayward and J. 

Friedhoffer.  ”Mobility  Management  in  Integrated  3GPP/WLAN 

Networks”, IEEE  ICC, Anchorage, Alaska, USA, May 2003. 

7.  Muhammad  Jaseemuddin.  ”An  Architecture  for  Integrating 

3GPP and 802.11 WLAN Networks”, 8th IEEE  ISCC,p.716, 2003. 

8.  N.  Vulic,  S.H.  Groot,  I.  Niemegeers,  ”A  comparison  of  

Interworking  Architectures  for  WLAN  Integration  at  3GPP  Radio 

Access Level”,ConWIN05, July 2005. 

9.  G.  Cunningham,  P.  Perry  and  L.  Murphy,  ”Soft,  Vertical 

Handover  of   Streamed  Multimedia  in  a  4G  network”,5th 

International   Conference  on  3G  mobile  communications 

Technologies, London, UK, Oct. 2004. 

Glossary 

AAA  Authentication, Authorization & Accounting 

E2E  End to End 

IMS IP Multimedia Subsystem 

IP  Internet Protocol 

MGC  Media Gateway Controller 

MGW  Media Gateway 

P‐CSCF Proxy‐Call Session Control Function

PDF  Policy Decision Function 

POC  Proof  Of  Concept 

QoS  Quality of  Service 

RADIUS Remote Access for Dial‐In User Services

SBC  Session Border Controller 

TM  Tech Mahindra 

VoIP  Voice over IP 

VSA Vendor Specific Attributes 

WISP  Wireless Internet Service Provide