Jak sieć komórkowa utrzymuje ciągłość sesji danych i połączenia głosowe?

Przełączanie między nadajnikami Handover Handoff to proces płynnego przekazywania aktywnej sesji danych lub połączenia głosowego użytkownika między stacjami bazowymi BTS bez przerwania łączności. Mechanizm Handover w sieciach komórkowych opiera się na ciągłym pomiarze siły sygnału RSRP oraz jego jakości RSRQ, przełączając urządzenie do optymalnego nadajnika w czasie od 20 do 100 milisekund. Dzięki temu strumieniowanie wideo, transmisja VoIP oraz mobilny dostęp do internetu działają bez odczuwalnych opóźnień i bez zrywania pakietów.


Spis treści


Czym jest Handover w sieci komórkowej i dlaczego jest kluczowy dla ciągłości połączeń?

Handover w sieci komórkowej to procedura automatycznego przekazywania obsługi urządzenia mobilnego z jednej stacji bazowej BTS do drugiej w trakcie przemieszczania się użytkownika. Proces Handover zapobiega rozłączaniu rozmów głosowych VoLTE/VoNR oraz utracie pakietów danych w bezprzewodowej sieci IP.

Stacje bazowe tworzą strukturę komórkową, w której obszary zasięgu sąsiednich nadajników nakładają się na siebie. Gdy urządzenie końcowe oddala się od nadajnika źródłowego, jakość fali radiowej spada. Protokół Handover inicjuje połączenie z nową stacją docelową, zanim sygnał z dotychczasowej stacji spadnie poniżej progu detekcji. W architekturach LTE oraz 5G proces ten realizowany jest w warstwie RRC przy wsparciu sieci rdzeniowej EPC lub 5GC. Brak procedury Handover skutkowałby natychmiastowym przerwaniem sesji IP i zrzuceniem połączenia głosowego przy opuszczeniu obszaru zasięgu danej komórki.

Jakie są główne rodzaje procedury Handover w infrastrukturze telekomunikacyjnej?

Główne rodzaje procedury Handover to Hard Handover, Soft Handover, Handover poziomy Intra-RAT oraz Handover pionowy Inter-RAT. Wybór konkretnego typu przełączenia zależy od generacji sieci 3G, 4G LTE, 5G, dostępnych częstotliwości oraz konfiguracji obciążenia stacji bazowych.

  • Hard Handover: Urządzenie mobilne rozłącza połączenie z dotychczasową stacją bazową tuż przed nawiązaniem łączności z nowym nadajnikiem. Jest to podstawowy mechanizm stosowany w sieciach GSM oraz pakietowych sieciach 4G LTE i 5G NR. Czas przerwy wynosi od 20 ms do 50 ms i jest niezauważalny dla transmisji głosu oraz danych.
  • Soft Handover: Urządzenie mobilne łączy się z nowym nadajnikiem przed rozłączeniem z poprzednim, utrzymując jednoczesną transmisję z dwóch lub więcej stacji bazowych. Mechanizm ten występował w sieciach 3G (WCDMA/UMTS). W sieciach 4G/5G zastąpiono go zaawansowaną alokacją wielopunktową CoMP (Coordinated Multipoint).
  • Handover Poziomy Intra-RAT: Przełączenie następuje pomiędzy stacjami bazowymi pracującymi w tej samej technologii dostępowej np. z 4G LTE do 4G LTE lub z 5G NR do 5G NR.
  • Handover Pionowy Inter-RAT: Przełączenie zachodzi pomiędzy różnymi technologiami dostępowymi (np. automatyczne przejście terminala z sieci 5G do 4G LTE w przypadku spadku zasięgu wysokich częstotliwości).

Jak krok po kroku przebiega przełączanie sygnału podczas ruchu użytkownika?

Procedura przełączania sygnału Handover składa się z trzech etapów: fazy pomiarowej, fazy decyzji oraz fazy wykonania. Cały proces realizowany jest w czasie poniżej 100 milisekund bez interwencji użytkownika.

1.Pomiar parametrów radiowych
Faza Measurement.

Urządzenie mobilne (UE) w sposób ciągły mierzy parametry fizyczne sygnału ze stacji źródłowej oraz sąsiadujących stacji bazowych. Raporty pomiarowe zawierają wskaźniki RSRP (Reference Signal Received Power) wyrażone w dBm oraz RSRQ (Reference Signal Received Quality) wyrażone w dB.

2.Wysyłanie raportu pomiarowego
Measurement Report

Gdy sygnał ze stacji sąsiedniej przewyższa sygnał ze stacji źródłowej o wartość Histerezy tzw. zdarzenie A3 w standardzie 3GPP, urządzenie przesyła komunikat Measurement Report do aktualnej stacji bazowej.

3.Decyzja i rezerwacja zasobów
Faza Decision.

Stacja źródłowa analizuje raport i podejmuje decyzję o przekazaniu sesji. Przesyła żądanie Handover Request do wybranej stacji docelowej poprzez interfejs X2/Xn lub rdzeń sieci. Stacja docelowa weryfikuje swoje zasoby radiowe i dokonuje prealokacji kanałów transmisji.

4.Przełączenie i synchronizacja
Faza Execution.

Stacja źródłowa wysyła do urządzenia komendę RRC Reconfiguration. Urządzenie dostraja swój układ odbiorczo-nadawczy do częstotliwości stacji docelowej, wykonuje procedurę dostępu losowego RACH i uzyskuje synchronizację fazową z nowym nadajnikiem.

5.Przekierowanie ścieżki danych Path Switch
Finalizacja.
Stacja docelowa informuje rdzeń sieci MME/AMF o pomyślnym przejęciu urządzenia. Rdzeń przełącza tunel GTP dla pakietów danych na nowy nadajnik. Stacja źródłowa zwalnia zarezerwowane wcześniej zasoby radiowe.

Dla weryfikacji poprawności wykonania procedury Handover, urządzenie mobilne wysyła komunikat RRC Reconfiguration Complete do nowej stacji bazowej, a czas opóźnienia zgłoszenia ping powraca do wartości nominalnej poniżej 20 ms dla 5G.

Jakie wskaźniki radiowe decydują o inicjacji procesu Handover?

O inicjacji procedury Handover decydują parametry fizyczne fali radiowej RSRP, RSRQ, SINR oraz zdefiniowane w standardzie 3GPP zdarzenia pomiarowe. Stacje bazowe konfigurują progi aktywacji, aby uniknąć przedwczesnego przełączania sygnału.

Wskaźnik / Zdarzenie Nazwa pełna Opis mechanizmu i próg decyzyjny
RSRP Reference Signal Received Power Poziom mocy odbieranego sygnału referencyjnego (wyrażany w dBm). Wartość poniżej -110 dBm kwalifikuje komórkę do opuszczenia.
RSRQ Reference Signal Received Quality Jakość odbieranego sygnału uwzględniająca szumy i interferencje (dB). Wartość poniżej -12 dB inicjuje poszukiwanie alternatywnych stacji.
SINR Signal to Interference plus Noise Ratio Stosunek sygnału użytecznego do sumy zakłóceń i szumu. Wartości poniżej 0 dB oznaczają znaczne ryzyko zerwania połączenia.
Event A3 Neighbour becomes offset better than SpCell Zdarzenie aktywowane, gdy sąsiednia stacja bazowa staje się lepsza od obecnej komórki o określoną wartość marginesu (Offset + Hysteresis).
Event A5 SpCell becomes worse than threshold1 and neighbour becomes better than threshold2 Zdarzenie używane, gdy obecna komórka spada poniżej bezwzględnego progu jakość 1, a komórka sąsiednia przekracza bezwzględny próg jakość 2.
Event B2 PCell becomes worse than threshold1 and inter-RAT neighbour becomes better than threshold2 Zdarzenie inicjujące Handover pionowy (np. przejście z technologii 5G/LTE do starszej generacji w przypadku zaniku zasięgu).

Jak sieć chroni połączenie przed efektami Ping-Pong i wyciszeniem głosu w usłudze VoLTE?

Sieć komórkowa chroni połączenie przed zjawiskiem Ping-Pong poprzez zastosowanie parametrów Hysteresis oraz Time To Trigger, a ciągłość głosu VoLTE gwarantuje mechanizm SRVCC. Efekt Ping-Pong występuje, gdy urządzenie wielokrotnie i niepotrzebnie przełącza się między dwoma nadajnikami na granicy ich zasięgu.

  • Histereza pomiarowa: Sztucznie podwyższa wymagany próg przewagi sygnału nowej stacji bazowej np. o 2-3 dB nad obecną stacją. Urządzenie nie zmieni nadajnika, jeśli sygnał docelowy nie jest trwale mocniejszy o zadany margines.
  • Time To Trigger: Zdefiniowany czas np. 160 ms, 256 ms lub 512 ms, przez który warunek lepszego sygnału stacji docelowej musi utrzymywać się bezprzerwanie. Chwilowe skoki mocy spowodowane odbiciem fal nie aktywują przełączenia.
  • Single Radio Voice Call Continuity: Specjalny protokół w sieci rdzeniowej IMS/EPC. W sytuacji gdy zasięg 4G LTE/5G gwałtownie zanika, SRVCC płynnie konwertuje pakietową rozmowę głosową VoLTE do komutowanego połączenia w sieci 3G/2G, zapobiegając rozłączeniu trwającej rozmowy.

Autor: M. Czajek

Oferty abonamentu komórkowego

Bez okresu zobowiązania Oferty Specjalne 6 mies. za 0 zł
Polecamy do przeczytania
28.07.2025

eSIM a bezpieczeństwo, czyli czy jest się czego obawiać?

27.06.2025

Zalety korzystania z eSIM

22.01.2025

Co to jest eSIM i jak działa w nowoczesnych urządzeniach?

04.08.2026

Abonament komórkowy 5G - kompletne FAQ