While traditional handovers (THOs) have served as a backbone for mobile connectivity, they increasingly suffer from failures and delays, especially in dense deployments and high-frequency bands. To address these limitations, 3GPP introduced Conditional Handovers (CHOs) that enable proactive cell reservations and user-driven execution. However, both handover (HO) types present intricate trade-offs in signaling, resource usage, and reliability. This paper presents unique, countrywide mobility management datasets from a top-tier mobile network operator (MNO) that offer fresh insights into these issues and call for adaptive and robust HO control in next-generation networks. Motivated by these findings, we propose CONTRA, a framework that, for the first time, jointly optimizes THOs and CHOs within the O-RAN architecture. We study two variants of CONTRA: one where users are a priori assigned to one of the HO types, reflecting distinct service or user-specific requirements, as well as a more dynamic formulation where the controller decides on-the-fly the HO type, based on system conditions and needs. To this end, it relies on a practical meta-learning algorithm that adapts to runtime observations and guarantees performance comparable to an oracle with perfect future information (universal no-regret). CONTRA is specifically designed for near-real-time deployment as an O-RAN xApp and aligns with the 6G goals of flexible and intelligent control. Extensive evaluations leveraging crowdsourced datasets show that CONTRA improves user throughput and reduces both THO and CHO switching costs, outperforming 3GPP-compliant and Reinforcement Learning (RL) baselines in dynamic and real-world scenarios.


翻译:传统切换(THO)虽已成为移动连接的基础,但其故障与延迟问题日益凸显,尤其在密集部署和高频段场景中。为应对这些局限,3GPP引入了条件切换(CHO),支持主动的小区预留和用户驱动的执行。然而,这两种切换类型在信令、资源使用和可靠性方面均存在复杂的权衡。本文基于某顶级移动网络运营商(MNO)提供的独特全国性移动性管理数据集,对这些问题提出了新的见解,并指出下一代网络需要自适应且鲁棒的切换控制机制。受此启发,我们提出了CONTRA框架,首次在O-RAN架构内实现了THO与CHO的联合优化。我们研究了CONTRA的两种变体:一种根据特定服务或用户需求预先为用户分配切换类型;另一种采用更动态的建模方式,使控制器能根据系统状态与需求实时决策切换类型。为此,该框架依赖一种实用的元学习算法,能够自适应运行时观测数据,并保证其性能可与掌握完美未来信息的预言机相媲美(实现通用无遗憾)。CONTRA专为近实时部署设计,可作为O-RAN xApp运行,符合6G灵活智能控制的目标。基于众包数据集的广泛评估表明,CONTRA在动态真实场景中显著提升了用户吞吐量,同时降低了THO与CHO的切换成本,其性能优于符合3GPP标准的方案及强化学习(RL)基线方法。

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