ES2351830A1 - Procedimiento y controlador de red para conmutar entre arquitecturas de red compartida. - Google Patents
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Abstract
En escenarios de RAN compartida en los que el espectro de radio asignado a múltiples operadores de red móvil se divide entre al menos una portadora, las etapas para conmutar las configuraciones de portadoras para RAN compartida se proponen en el presente documento, que define: - una configuración colectiva mediante la que todos los operadores comparten al menos una portadora; y - una configuración dedicada mediante la que cada operador tiene al menos una portadora asignada para asignación de su tráfico. El punto inicial para conmutar es portadora única en la configuración colectiva. La carga de tráfico en la portadora única compartida se mide de forma constante para compararla con un umbral, de modo que, cuando la carga medida supera el umbral y si es posible reasignar espectro para crear portadoras adicionales, se realiza la conmutación a partir de la portadora única en la configuración colectiva a la pluralidad de portadoras, seleccionando la configuración para cada portadora a partir de tres opciones posibles: colectiva, dedicada o una combinación de ambas.
Description
Procedimiento y controlador de red para conmutar
entre arquitecturas de red compartida.
La presente invención tiene su aplicación dentro
del sector de las telecomunicaciones y, en especial, en el área
industrial encargada de proporcionar redes de acceso de radio (RAN)
con elementos de infraestructuras celulares tales como controladores
de red de radio (RNC) para sistemas de comunicaciones inalámbricas
que soportan tecnologías 3G o más avanzadas que 3G (es decir, WCDMA,
HSDPA, LTE, WiMax, etc.).
Más particularmente, la invención descrita en el
presente documento se refiere a un procedimiento y un RNC para
conmutar de forma dinámica entre dos arquitecturas o configuraciones
de red diferentes para permitir una RAN compartida eficaz entre una
pluralidad de operadores de red móvil de forma óptima, en función de
la carga de
tráfico.
tráfico.
Red compartida es una forma de que los
operadores compartan los fuertes costes de despliegue para redes
móviles (PLMN), en especial en la fase de desarrollo. Una
arquitectura de red compartida permite a diferentes operadores de
red principal conectarse con una red de acceso de radio (RAN)
compartida, en la que los operadores no sólo comparten los elementos
de red de radio, sino que pueden también compartir los propios
recursos de radio. Además de esta RAN compartida, los operadores
pueden o pueden no tener RAN dedicadas adicionales, como por
ejemplo, redes de acceso de radio 2G.
En la situación económica actual, las
características de RAN compartida se están haciendo cada vez más
importantes para compartir los costes CAPEX y OPEX de desarrollo 3G.
Las arquitecturas de red compartida existentes permiten compartir el
coste de inversión de los equipos (normalmente RNC, NodoB, Antenas,
licencias de software) así como el coste operativo de la red
(consumo de potencia, costes de mantenimiento, costes de transmisión
lub si la transmisión está compartida).
Hay dos técnicas o configuraciones principales
identificadas para arquitectura RAN compartida que se usan en la
actualidad en las redes 3G (véase, por ejemplo, The art of
RAN-sharing, por Zhou Lin, China Mobile the
accelerating elephant, Huawei technologies COMMUNICATE, número
35, páginas 50-52, octubre de 2007):
- La red principal de operador múltiple (MOCN)
que es una característica estandarizada por el 3GPP (3GPP TS 23.251
Network Sharing; Architecture and functional description; Release
6). MOCN es un enfoque de espectro colectivo que permite a
múltiples operadores compartir el espectro, es decir ejecutar una
red usando una portadora de 5 MHz única, que puede ser útil en
situaciones en las que el espectro es un recurso escaso. La
desventaja de esta configuración es que ha de realizarse un esfuerzo
especial (SIM, señalización especial) para garantizar que los
terminales de usuario pueden mostrar el código de operador o
identificador de red móvil terrestre pública
(PLMN-ld) correcto. Además, RAN compartida por un
MOCN requiere la pluralidad de operadores para un acuerdo sobre un
conjunto común de parámetros y activación de característica, puesto
que los recursos de radio (células UMTS) son comunes para todos los
operadores (hay una portadora compartida única = 1 sector). En la
configuración MOCN, múltiples nodos de red principal (CN) se
conectan al mismo RNC y los diferentes operadores operan los
nodos CN.
nodos CN.
- La RAN compartida con portadora dedicada
(RS-DC) es un enfoque de espectro dedicado,
actualmente no normalizado, que usa una portadora dedicada (sector
de células) por operador. Cada operador maneja su propio espectro
(es decir, sus propias células UMTS) y como consecuencia cada
operador puede escoger su conjunto de parámetros apropiado, con el
fin de crear una experiencia de usuario consistente a lo largo de
toda la red (constituida por múltiples áreas separadas en las que el
compartir no se aplica y áreas en las que el compartir se
aplica).
De este modo, cuando el espectro es un recurso
escaso (por ejemplo en UMTS900), se prefiere el uso de MOCN. Sin
embargo, cuando crece el tráfico, hay una necesidad de aumentar el
número de portadoras y se prefiere RAN compartida con portadora
dedicada.
Particularmente, en el escenario de red de
servicios UMTS900, el espectro de 900 MHz se usa principalmente por
servicios de voz y la tecnología UMTS puede activarse para aumentar
la capacidad del sistema para voz en el dominio de la CS
(conmutación por circuitos) o para ofrecer servicios PS (conmutación
por paquetes) nuevos. Una portadora UMTS única puede crearse usando
el espectro de 900 MHz para una pluralidad de operadores en la
arquitectura MOCN para RAN compartida. Pero, si se carga una
portadora, y muchas llamadas de voz CS se rechazan en UMTS o se
redirigen a RAN 2G debido a la carga, esto indica que una cantidad
de terminales de usuario suficiente está preguntando por una segunda
portadora.
Además, se prefiere el uso de MOCN cuando el
coste de potencia (OPEX) de emitir una portadora se prefiere a
emitir dos portadoras con la técnica de portadora dedicada RAN
compartida.
Por lo tanto, hoy en día se necesita una técnica
automática para conmutar entre ambas características (el enfoque de
espectro colectivo y el enfoque de espectro dedicado) para hacer
fácil y dinámico el cambio de configuración de red, puesto que una
conmutación manual para configurar por separado y activar una u otra
es una tarea difícil.
La presente invención sirve para resolver el
problema mencionado anteriormente proporcionando un controlador de
red de radio (RNC) con un procedimiento para conmutar entre
configuraciones/arquitecturas de RAN compartida automática y
dinámicamente, teniendo en cuenta la carga de tráfico frente al
tiempo debido a cada operador de red móvil que comparte la red de
acceso de radio (RAN).
La carga de tráfico se mide tanto en enlace
ascendente (UL) como enlace descendente (DL) de forma constante para
cada portadora cuyo espectro de radio está actualmente dividido y
estas mediciones pueden desencadenar la conmutación entre RAN
compartida con una (o más) portadora(s) colectiva(s)
en configuración MOCN y RAN compartida con al menos una portadora
dedicada (en una configuración dedicada o en una combinación de
ambas MOCN y RS-DC).
Además, la aplicación de tal procedimiento al
espectro de 900 MHz permite la introducción de servicios UMTS junto
con RAN compartida basándose en la cantidad de tráfico tanto en el
sistema 2G (voz) como el 3G.
En el contexto de esta invención, una portadora
es un canal UMTS de 5 MHz usado en una célula.
Un aspecto de la invención hace referencia a un
procedimiento para conmutar entre arquitecturas de red usando dos
configuraciones posibles de portadoras para RAN compartida:
configuración colectiva (MOCN) y configuración dedicada
(RS-DC). En la configuración colectiva, todos los
operadores de red móvil comparten al menos una portadora del
espectro de radio. En la configuración dedicada, cada operador de
red móvil tiene al menos una portadora asignada de entre las
portadoras cuyo espectro de radio está dividido. El procedimiento
comprende las etapas de:
- asignar una única portadora al tráfico de
todos los operadores de red móvil, que comparten la portadora única
en la configuración colectiva;
- medir un indicador de carga de tráfico en la
portadora única compartida,
- comparar la carga de tráfico medida de la
portadora única con un umbral y sólo cuando la carga medida supere
el umbral,
- comprobar la disponibilidad de reasignación
("pre-emption") del espectro de radio para
dividirlo entre una pluralidad de portadoras y si dicha reasignación
está disponible,
- conmutar a partir de la portadora única (usada
en la configuración colectiva) a la pluralidad de portadoras (usadas
todas en configuración colectiva o todas en configuración dedicada,
o bien combinado el uso de algunas portadoras en configuración
colectiva y otras en configuración dedicada) entre las que se divide
su espectro de radio para asignar tráfico de los operadores de red
móvil.
Pueden compartirse múltiples portadoras por
todos los operadores de red móvil en la configuración colectiva.
Otra opción es elegir de entre la pluralidad de portadoras al menos
una portadora que esté compartida por todos los operadores de red
móvil en la configuración colectiva y al menos otra que esté
asignada a un operador de red móvil respectivo en la configuración
dedicada. También, en la configuración dedicada, una opción de
implementación es que cada portadora esté dedicada y asignada a un
operador de red móvil respectivo.
De forma adicional, el procedimiento comprende
además medir un indicador de carga de tráfico en la pluralidad de
portadoras. Sólo cuando la carga medida de todas las portadoras
puede asignarse a una portadora única, el procedimiento vuelve a la
configuración colectiva con una única portadora en el espectro.
Otro aspecto de la invención se ocupa de un
controlador de red de radio (RNC) que comprende medios de
procesamiento para realizar el procedimiento descrito
anteriormente.
Un último aspecto de la invención se ocupa de un
programa informático que comprende medios de código de programa que
ejecutan el procedimiento descrito anteriormente, cuando se cargan
en medios de procesamiento del controlador de red de radio definido
anteriormente.
Una ventaja muy importante de la presente
invención es que cuando una portadora no es suficiente para manejar
el tráfico de los operadores que comparten, el sistema conmuta
automáticamente a la configuración dedicada permitiendo a cada
operador ganar en optimización de uso de espectro y consistencia de
red.
Una ventaja adicional está en el desarrollo de
los servicios UMTS900, puesto que esta invención permite un consumo
de espectro mínimo en las fases en las que la cantidad de terminales
capaces de UMTS900 en la red es baja y puede hacerse disponible una
cantidad limitada de ancho de banda de 900 MHz.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Para completar la descripción que se está
haciendo y con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, según un ejemplo preferido de una
realización práctica de la misma, acompañando a dicha descripción
como una parte integral de la misma, hay un conjunto de dibujos en
los que, a modo de ilustración y de forma no restrictiva, se ha
representado lo siguiente:
Figura 1. - muestra un diagrama de bloques del
procedimiento para conmutar entre configuraciones de red en una red
de acceso de radio compartida que puede soportar dos portadoras,
según una realización preferida de la invención. La figura muestra
el proceso a partir de 1 portadora MOCN hasta la activación de la
segunda portadora con diferentes posibilidades.
Figura 2. - muestra un diagrama de bloques del
procedimiento para conmutar entre configuraciones de red en una red
de acceso de radio compartida que puede soportar dos portadoras
según una realización posible adicional de la invención en la que se
incluye también la conmutación entre 2 portadoras y 1 portadora
comparada con la figura 1.
La figura 1 ilustra las etapas de un
procedimiento de conmutación dinámica implementado por un RNC para
RAN compartida en un escenario de red simple en el que dos
operadores comparten la RAN bajo cierto conjunto de parámetros por
un acuerdo de RAN compartida. Para simplificar, el RNC comienza a
partir de un escenario con una configuración colectiva en el que una
MOCN de RAN compartida está activa y se usa una única portadora
(1).
La carga de la portadora única se mide o
monitoriza de forma constante (2) tanto en UL como en DL. La carga
de tráfico es una función de las mediciones frente al tiempo sobre
la potencia de transmisión de DL, utilización de código de DL,
interferencia de UL y el porcentaje de solicitudes de portadora de
acceso de radio no atendidas.
Cuando una portadora MOCN única se considera
cargada el RNC comprueba la disponibilidad (3) de una segunda
portadora 3G de 5 MHz. Entonces, si no hay disponibles ya portadoras
adicionales, se habilita un mecanismo de
"pre-emption" o reasignación de espectro (4) en
el RNC para crear espacio para una portadora adicional, y entonces
se crea una segunda portadora (5) para asignación de tráfico de al
menos uno de los operadores. Preferentemente el RNC activa primero
configuración colectiva, MOCN, en ambas portadoras (6).
Una vez que la MOCN está activa con ambas
portadoras colectivas, el RNC puede escoger utilizar las dos
portadoras de cualquiera de las siguientes formas, según las
preferencias de los operadores establecidas por su acuerdo de RAN
compartida.
Si el tráfico a partir de cada operador, es
decir, de cada PLMN-ld, no necesita más de una
portadora (7), el RNC conmuta desde la configuración MOCN con dos
portadoras colectivas a una configuración dedicada de RAN compartida
con dos portadoras dedicadas (8).
Si el tráfico a partir de uno de los operadores
supera el uso de una portadora (9), el RNC puede realizar una
reconfiguración, basándose en parámetros de cada operador del
acuerdo de RAN compartida, de entre cualquiera de las tres opciones
siguientes:
Opción 1: conmutar una de las dos portadoras a
configuración dedicada, RS-DC, y usar MOCN sobre la
otra portadora (10).
Opción 2: reasignación de tráfico (11) del
dominio de conmutación por circuitos, usando esquemas de
"pre-emption" basados en QoS implementados en
el RNC, para ir a la configuración RS-DC con dos
portadoras dedicadas (8).
Opción 3: mantener las dos portadoras en
configuración colectiva (12) para un intervalo de tiempo
determinado, usando un temporizador, "Temporizador
Inténtelo-de-nuevo", por ejemplo,
desde 15 minutos hasta 8 horas con un paso de 30 minutos. Cuando
dicho temporizador concluye (13), el RNC reintenta o bien la opción
1 o bien la 2.
Un escenario de aplicación posible está en el
espectro de 900 MHz UMTS, que se usa principalmente por servicios
(de voz) de conmutación por circuitos y puede activarse tecnología
UMTS para aumentar la capacidad para voz o también para servicios de
conmutación por paquetes. En este escenario, el procedimiento
ilustrado en la figura 1 y también en la figura 2, usa el espectro
de 900 MHz de ambos operadores para crear la portadora UMTS inicial
(1, 21), que se usa en la configuración MOCN o colectiva.
Con respecto a la figura 2, aunque estas etapas
son las mismas que las mostradas en la figura 1, y la aplicación
UMTS900, si una portadora se carga (22) y se rechazan muchas
llamadas de voz de conmutación por circuitos en UMTS o se redirigen
a 2G debido a la carga, esto indica que una cantidad suficiente de
terminales podría manejarse por una segunda portadora. En este caso,
el RNC intenta realizar "pre-emption" o
reasignación (23) de espectro 2G, usando por ejemplo reconfiguración
de códec inferior en 2G, suficiente para activar una segunda
portadora MOCN. Si esta reasignación tiene éxito, entonces el RNC
toma la decisión dependiendo de parámetros de cada operador para
conmutar o no a partir de los dos MOCN a un modo
RS-DC en una o ambas portadoras.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Además, la figura 2 muestra cómo el
procedimiento puede volver a una portadora única. A partir de
cualquiera de las tres opciones propuestas usando dos portadoras, en
configuración colectiva, dedicada o mixta combinando portadoras
colectivas con dedicadas), el RNC puede realizar la conmutación a
MOCN con una única UMTS portadora cuando la carga medida de todas
las portadoras puede asignarse a sólo una portadora (24).
El procedimiento descrito se aplica también para
retroceder a partir de un caso RS-DC inicial a un
modo MOCN.
Los términos en que se ha redactado esta memoria
descriptiva han de tomarse siempre en el sentido más amplio y de
forma no restrictiva.
Obsérvese que en este texto, el término
"comprende" y sus derivaciones (tales como "que
comprende", etc.) no deberían entenderse en un sentido
excluyente, es decir, estos términos no deberían interpretarse como
que excluyen la posibilidad de que lo que se describe y define pueda
incluir elementos, etapas, etc. adicionales.
Claims (10)
1. Procedimiento para conmutar entre
configuraciones de red en una red de acceso de radio compartida por
una pluralidad de operadores de red móvil, en el que el espectro de
radio asignado a los operadores de red móvil se divide en al menos
una portadora y en el que se definen dos configuraciones de red para
compartir la red de acceso de radio:
- una configuración colectiva mediante la que
todos los operadores de red móvil comparten la, al menos una,
portadora en la que el espectro de radio está dividido; y
- una configuración dedicada mediante la que
cada operador de red móvil tiene al menos una portadora asignada de
entre las portadoras en las que el espectro de radio está
dividido;
caracterizándose el procedimiento por
comprender:
- asignar una única portadora al tráfico de
todos los operadores de red móvil, que comparten la portadora única
en la configuración colectiva;
- medir un indicador de carga de tráfico en la
portadora única compartida,
- comparar la carga de tráfico medida de la
portadora única con un umbral y sólo cuando la carga medida supere
el umbral,
- -
- comprobar la disponibilidad de reasignación del espectro de radio para dividirlo entre una pluralidad de portadoras y, si dicha reasignación está disponible,
- -
- conmutar desde la portadora única, en la configuración colectiva, a la pluralidad de portadoras, entre las que se divide el espectro de radio, para asignar el tráfico de los operadores de red móvil.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la pluralidad de portadoras está compartida por todos los
operadores de red móvil en la configuración colectiva.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que al menos una portadora, de entre la pluralidad de portadoras,
está compartida por todos los operadores de red móvil en la
configuración colectiva y al menos otra portadora de entre la
pluralidad de portadoras está asignada a un respectivo operador de
red móvil, de entre la pluralidad de operadores de red móvil, en la
configuración dedicada.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que cada portadora, de entre la pluralidad de portadoras, está
asignada a un respectivo operador de red móvil en la configuración
dedicada.
5. Procedimiento según cualquier reivindicación
anterior, que comprende además medir un indicador de carga de
tráfico en la pluralidad de portadoras.
6. Procedimiento según las reivindicaciones 4 y
5, que comprende además, sólo cuando la carga medida de todas las
portadoras puede asignarse a una portadora única, conmutar a la
portadora única en la configuración colectiva.
7. Procedimiento según cualquier reivindicación
anterior, en el que la configuración colectiva es la MOCN
estandarizada.
8. Procedimiento según cualquier reivindicación
anterior, en el que el espectro de radio es el espectro de 900 MHz
UMTS.
9. Controlador de red de radio
caracterizado por comprender medios de procesamiento
configurados para implementar el procedimiento para conmutar entre
configuraciones de red para red de acceso de radio compartida como
se expone en cualquier reivindicación anterior.
10. Un producto de programa informático que
comprende medios de código de programa que, cuando se cargan en
medios de procesamiento de un controlador de red de radio, hacen que
dichos medios de código de programa ejecuten el procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
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