Handover mechanism to meet low-latency application requirement in 5G undergraduate work

Abstract

One of the main objectives of Fifth Generation (5G) mobile communication networks is to support Low-Latency applications up to 1ms End-to-End (E2E). To enable Low-Latency Communications (LLC), 5G has adopted solutions such as Network Slicing (NS) along with access point densification (also called gNB). NS allows the creation of customized logical networks (slices) in the gNBs according to the Quality of Service (QoS) requirements of one or more applications. On the other hand, gNBs/slices densification increases network coverage and capacity. Although these two solutions allow better resource management, it generates frequent gNB changes (Handover Management - HM) due to the mobility of the user equipment (UE). Consequently, this HM in the 5G network has two difficulties to enable LLC. First is the uncertainty in meeting the QoS requirements of the application in the target gNB, given the unknown availability of resources in the slices. Second, the interruption of up to 3900 ms in UE communication, given the HM process. Therefore, the 5G network alone is deficient in performing the HM and meeting the LLC requirement. For this reason, Slicing Handover ManagEment Mechanism (SHEM) was introduced to proactively select the target gNB/slice, taking into account the available resources as the LLC requirement of the application. The evaluation results show that SHEM reduces the HM latency by approximately 3700 ms and achieves 73.5% effectiveness in meeting the LLC requirement of the application.

Uno de los principales objetivos de las redes de comunicaciones móviles de Quinta Generación (5G) es soportar aplicaciones de baja latencia de hasta 1ms de Extremo a Extremo (E2E). Para hacer posible las comunicaciones de baja latencia (LLC), 5G ha adoptado soluciones como el Network Slicing (NS) junto con la densificación de los puntos de acceso (también llamados gNB). El NS permite la creación de redes lógicas personalizadas (slices) en los gNB en función de los requisitos de la calidad de servicio (QoS) de una o varias aplicaciones. Por otro lado, la densificación de gNBs/slices aumenta la cobertura y la capacidad de la red. Aunque estas dos soluciones permiten una mejor gestión de los recursos, genera frecuentes cambios de gNB/slice (Gestión de Traspaso - HM) debido a la movilidad de los equipos de usuario (UE). En consecuencia, esta HM en la red 5G tiene dos dificultades para habilitar la LLC. En primer lugar, la incertidumbre a la hora de satisfacer los requisitos de QoS de la aplicación en el gNB/slice de destino, dada la disponibilidad desconocida de recursos en los gNB/slices. En segundo lugar, la interrupción de hasta 3900 ms en la comunicación del UE, dado el proceso de HM. Por lo tanto, la red 5G por sí sola es deficiente para realizar el HM y cumplir con el requisito de LLC. Por esta razón, SHEM -Slicing Handover ManagEment Mechanism- fue introducido para seleccionar proactivamente el gNB/slice de destino, teniendo en cuenta los recursos disponibles como el requisito de LLC de la aplicación. Los resultados de la evaluación muestran que SHEM reduce la latencia de HM en aproximadamente 3700 ms y logra un 73,5% de efectividad en el cumplimiento del requisito de LLC de la aplicación.