ES2274313T3 - Sistema de gestion de recursos de radio inalambrico que utiliza una maquina de estado finito. - Google Patents
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Abstract
Componente (30) de Gestión de Recursos de Radio, RRM, para un sistema de telecomunicaciones inalámbrico que proporciona servicio de comunicaciones inalámbrico en zonas geográficas predeterminadas a Unidades de Transmisión Recepción Inalámbricas, WTRUs, dentro de dichas zonas, comprendiendo el componente de RRM: una pluralidad de máquinas de estado finito (32, 34, 36, 38), FSMs, para controlar recursos de radio para una zona geográfica concreta a la que presta servicio el sistema de telecomunicaciones; estando cada FSM configurada con una pluralidad de estados (100, 200, 300); y estando cada zona configurada con una pluralidad de conmutadores de estado (110, 120, 130, 140, 210, 220) para cambiar la FSM de un estado a otro diferente, caracterizado porque la pluralidad de estados de una FSM tienen funciones comunes activadas por activadores comunes, en el que al menos algunos de los activadores activarán diferente comportamiento de funciones para los diferentes estados, y el cambio de la FSM se efectúa en respuesta a cambios en la carga de comunicaciones inalámbricas entre el sistema de telecomunicaciones y WTRUs dentro de la zona geográfica concreta.
Description
Sistema de gestión de recursos de radio
inalámbrico que utiliza una máquina de estado finito.
Esta invención se refiere en general a sistemas
de Gestión de Recursos de Radio inalámbricos (RRM: Radio Resourse
Management) y, en particular, al uso de una Máquina de Estado Finito
(FSM: Finite State Machine) para ejecutar varias funciones de un
sistema de RRM.
Los sistemas de comunicaciones inalámbricos que
incluyen sistema de Gestión de Recursos de Radio (RRM) son bien
conocidos en la técnica. Con el fin de proporcionar una capacidad de
conexión global para sistemas inalámbricos, se han desarrollado
normas y están siendo realizadas o ejecutadas. Una norma común de
uso extendido se conoce como Sistema Global para Telecomunicaciones
de Móviles (GSM: Global System for Mobile). Esta se considera como
una denominada norma de sistema de radio de móviles de Segunda
Generación (2G) y fue seguida por su revisión (2.5G). GPRS y EDGE
son ejemplos de tecnologías de 2.5G que ofrecen servicio de datos de
velocidad relativamente elevada en la parte superior de redes de
GSM de (2G). Cada una de estas normas pretende mejorar la norma
anterior con características e innovaciones adicionales. En enero
de 1998, el European Telecommunications Standard Institute-
Special Mobile Group (ETSI SMG) acordó un esquema de acceso de radio
para Sistemas de Radio de Tercera Generación denominados Sistemas
de Telecomunicaciones Universales de Móviles (UMTS: Universal Mobile
Telecommunications Systems). Para ejecutar adicionalmente la norma
de UMTS, se formó, en diciembre de 1998, el Proyecto de Asociación
de Tercera Generación (3GPP: Thirt Generation Partnership Projet).
3GPP continúa trabajando sobre una norma común de radio de móviles
de tercera generación.
Una estructura de sistema típica de UMTS de
acuerdo con especificaciones actuales de 3GPP se representa en la
figura 1. La estructura de red de UMTS incluye una Red de Núcleo
(CN: Core Network) interconectada con una Red de Acceso de Radio
Terrestre de UMTS (UTRAN) a través de una interfaz conocida como Iu
que está definida con detalle en los documentos de especificación
de 3GPP disponibles de la publicidad actual. La UTRAN está
configurada para proporcionar servicios de telecomunicaciones
inalámbricas a usuarios a través de unidades de transmisión
recepción inalámbrica (WTRUs: wireless transmit receive units),
conocidas como Equipos de Usuario (UEs: User Equipments) en 3GPP, a
través de una interfaz de radio conocida como Uu. La UTRAN tiene uno
o más Controladores de Red de Radio (RNCs: Radio Network
Controllers) y estaciones de base, conocidas como Nodo Bs en 3GPP,
que proporcionan colectivamente la cobertura geográfica para
comunicaciones inalámbricas con UEs. Uno o más Nodos Bs están
conectados a cada RNC a través de una interfaz conocida como Iub en
3GPP. La UTRAN puede tener varios grupos de Nodo Bs conectados a
diferentes RNCs, siendo dos mostrados en el ejemplo representado en
la figura 1. Cuando se disponen más de un RNC en una UTRAN, la
comunicación inter-RNC se realiza a través de una
interfaz de Iur. Las comunicaciones externas a los componentes de
red son realizadas por el Nodo Bs sobre un nivel de usuario a
través de la interfaz de Uu y la CN sobre un nivel de red a través
de varias conexiones de CN a sistemas
externos.
externos.
En general, la función primaria de estaciones de
base, tales como el Nodo Bs, es proporcionar una conexión de radio
entre la red de estaciones de base y las WTRUs. Típicamente, una
estación de base emite señales en canal común que permiten que
WTRUs no conectadas sean sincronizadas con la temporización de
estación de base. En 3GPP, un Nodo B realiza la conexión física de
radio con los UEs. El Nodo B recibe señales por la interfaz de Iub
desde los RNC que controlan las señales de radio transmitidas por el
Nodo B por la interfaz de Uu.
Una CN es responsable de encaminar información a
su destino correcto. Por ejemplo, la CN puede encaminar tráfico de
voz desde un UE que es recibido por el UMTS a través del Nodo Bs a
una red de teléfono pública conmutada (PSTN: Public switched
telephone network) o datos en paquetes destinados a Internet. En
3GPP, la CN tiene seis componentes principales: 1) un nodo de
soporte de servicio, Servicio General de Radio en Paquetes (GPRS:
General Packet Radio Service); 2) un nodo de soporte de GPRS de
puerta de acceso; 3) una puerta de acceso de frontera; 4) un
registro de situación de visitante; 5) un centro de conmutación de
servicios de móviles; y 6) un centro de conmutación de servicios de
móviles de puerta de acceso. El nodo de soporte de servicios GPRS
proporciona acceso a dominios conmutados en paquetes, tal como la
Internet. El nodo de soporte de puerta de acceso GPRS es un nodo de
puerta de acceso para conexiones a otras redes. Todo el tráfico de
datos que va a otras redes de operador o a la Internet atraviesa el
nodo de soporte de puerta de acceso GPRS. La puerta de acceso de
frontera actúa como un cortafuegos para evitar ataques de intrusos
del exterior de la red sobre abonados dentro del dominio de la red.
El registro de situación de visitante es una "copia" de redes
de servicio corrientes de datos de abonado precisados para
proporcionar servicios. Esta información viene inicialmente de una
base de datos que administra abonados de móviles. El centro de
conmutación de servicios de móviles está a cargo de conexiones de
"circuito conmutado" desde terminales de UMTS a la red. El
centro de conmutación de servicios de móviles de puerta de acceso
ejecuta funciones de encaminamiento requeridas, basadas en situación
actual de abonados. Los servicios de móviles de puerta de acceso
también reciben y administran peticiones de conexión de abonados
procedentes de redes externas.
Los RNCs controlan generalmente funciones
internas de la UTRAN. Los RNCs proporcionan también servicios
intermedios para comunicaciones que tienen un componente local a
través de conexión de interfaz de Uu con un Nodo B y una componente
de servicio externa a través de una conexión entre la CN y un
sistema externo, por ejemplo vigila llamadas hechas desde un
teléfono celular en un UMTS doméstico o local.
Normalmente una RNC vigila estaciones de base
múltiples, gestiona recursos de radio dentro de la zona geográfica
de cobertura de servicios de radio inalámbricos aportados por el
Nodo Bs y controla los recursos de radio físicos para la interfaz
de Uu. En 3GPP, la interfaz de Uu de un RNC proporciona dos
conexiones a la CN: una a un dominio conmutado en paquetes y la
otra en un dominio de circuito conmutado. Otras funciones
importantes de los RNCs incluyen la protección de confidencialidad
e integridad.
Un RNC tiene varios roles lógicos, dependiendo
de las necesidades de CN. Generalmente, estas funciones se dividen
en dos componentes: un RNC de servicio (S-RNC) y un
RNC de control (C-RNC). Como un RNC de servicio
(S-RNC), el RNC funciona como un puente para la CN y
el Nodo Bs. Como un RNC de control (C-RNC), el RNC
es responsable de la configuración de un equipo físico (hardware)
de estación de base. El C-RNC también controla
transferencias de datos y maneja la congestión entre diferentes
estaciones de base. Un tercer rol lógico de un RNC es como un RNC
de tráfico. Como un RNC de Desviación, el RNC es responsable de
manejar el equipo de UE hacia otra estación de base cuando el UE
atraviesa la zona de cobertura.
Los RNCs y las estaciones de base realizan
conjuntamente la gestión de recursos de radio, tal como "control
de potencia de bucle interior". Esta es una característica para
evitar problemas de cerca-lejos. Generalmente, por
ejemplo, si varias WRTUs transmiten al mismo nivel de potencia, las
WRTUs más próximas a una estación de base pueden ahogar las señales
procedentes de las WRTUs que estén más alejadas. La estación de base
verifica la potencia recibida de las diferentes WRTUs y transmite
órdenes a las WRTUs para reducir o aumentar potencia hasta que la
estación de base recibe la potencia desde cada WRTU aproximadamente
al mismo nivel.
Sería deseable disponer de un sistema unificado
que acomodara interacciones de direccionamiento entre muchos
algoritmos de RRM, mientras se considera la operación global del
sistema.
Los inventores han reconocido que una Máquina de
Estado Finito (FSM) es una elección ideal para manejar RRM para un
sistema de comunicaciones inalámbricas debido a que el número de
asuntos direccionables está limitado y se repiten numerosas veces
los mismos tipos de asuntos. Un beneficio primario de utilizar una
solución de FSM para RRM es que un algoritmo de RRM dado se
comporta de manera diferente, dependiendo de la carga del sistema.
También se pueden inhibir algunos algoritmos de RRM en ciertas
condiciones de carga. Los inventores han reconocido que puede ser
proporcionada una FSM cuando varios estados corresponden a varias
condiciones de carga. En general, la FSM permite un comportamiento
eficaz y coordinado de algoritmos de RRM que concuerdan con un
nivel de carga actual del sistema u otros criterios para definir los
estados funcionales de la FSM.
El uso de FSMs para controlar sistemas es
generalmente conocido en la técnica anterior, pero no para la
ejecución de RRM. Por ejemplo, la patente US 6.408.228, de Seem
et al., titulada Controlador Híbrido de Sistema Ambiental de
Máquina de Estado Finito, enseña el uso de varios controladores, o
de un controlador único que opera en varios conjuntos de parámetros
de control que operan secuencialmente para controlar el
funcionamiento del sistema. Ciertas patentes de la técnica anterior
enseñan el uso de un algoritmo único de RRM, por ejemplo a una
conmutación de llamada en curso (handover), y se muestran como
ejemplos en la patente US 5.884.175, de Schifer et al, en la
patente US 6.163.524, de Magnusson et al y en la patente US
6.377.817, de Hakaste et al.
El documento WO 02/31672 describe un sistema de
compartir recursos en el que un primer ordenador gestiona un
recurso que ha de quedar disponible para un segundo ordenador por
medio de un protocolo de comunicaciones. El protocolo de
comunicaciones incluye máquinas de estado. Cada máquina de estado
mantiene un estado de un recurso e identifica cómo los mensajes
que entran en y salen de un protocolo asociado de mensajes
específico de recursos afectan al estado de la máquina de
estado.
El documento US 5 818 828 describe un protocolo
en un sistema de comunicaciones inalámbricas de variación por
saltos frecuencia para adjudicar apropiada y eficazmente ancho de
banda bajo condiciones de carga variables.
El documento WO 02/052869 describe
adjudicaciones de recursos en redes de teléfonos celulares.
Una metodología y un sistema holísticos de
gestión de recursos de radio para un sistema inalámbrico de
telecomunicaciones de móviles se ejecuta utilizando máquinas de
estado finito (FSMs) que permiten decisiones óptimas de RRM sobre
la base de varios activadores para consideraciones de carga del
sistema de estado finito. Esta solución del sistema holístico
coordina las operaciones, así como las interacciones entre muchos de
los algoritmos de RRM del sistema, proporcionando así una
metodología global de RRM.
Un componente de Gestión de Recursos de Radio
(RRM) es proporcionado para un sistema de telecomunicaciones
inalámbrico que proporciona servicio de comunicaciones inalámbricas
en zonas geográficas predeterminadas a Unidades de Transmisión
Recepción inalámbrica (WTRUs) dentro de dichas zonas. El componente
de RRM tiene una pluralidad de máquinas de estado finito (FSMs)
para controlar recursos de radio para una zona geográfica concreta
servida por el sistema de telecomunicaciones. Cada FSM está
configurada con una pluralidad de estados cuando, en un conjunto
seleccionado de funciones, se ejecuta sobre la base de parámetros
basados en estado. Cada FSM está configurada con una pluralidad de
conmutadores de estado para cambiar la FSM desde un estado a un
estado diferente en respuesta a cambios de la carga de comunicación
inalámbrica entre el sistema de telecomunicaciones y WTRUs dentro
de una zona geográfica concreta.
Cuando el sistema de telecomunicaciones
inalámbricas es un sistema de 3GPP que da servicio a zonas
geográficas designadas como células, el componente de RMM está
preferiblemente configurado para ejecutar funciones seleccionadas
dentro de un Controlador de Red de Radio (RNC) con respecto a una
celda designada para la que el RNC gestiona recursos de radio. En
tal caso, el componente de RMM está preferiblemente configurado para
ejecutar funciones de Controlador de Red de Radio de Control
(C-RNC) dentro del RNC. En una configuración
preferida, la RMM incluye una FSM para ejecutar funciones de
comunicación de enlace ascendente (UL: UpLink) en Tiempo Real (RT:
Real Time), una FSM para ejecutar funciones de comunicación de
Enlace Descendente (DL: Down Link) en Tiempo Real, una FSM para
ejecutar funciones de comunicación de Enlace Ascendente (UL) en
Tiempo No Real (NRT), y una FSM para ejecutar funciones de
comunicación de Enlace Descendente (DL) en Tiempo No Real
(NRT).
(NRT).
Cada FSM puede ser, por ejemplo, configurada con
un estado normal, un estado elevado y un estado de sobrecarga y
cada estado está asociado a dos conmutadores, cada uno para cambiar
a uno de los otros dos estados. Preferiblemente, cada conmutador de
estado que es operable para cambiar una FSM para volver a un estado
desde un estado diferente está configurado para operar sobre la
base de un umbral que incluye un factor de histéresis que es
complementario de un umbral sobre el que está configurado el
respectivo conmutador de estado para operar el FSM para conmutar
desde el primer estado al estado diferente. Cuando el componente de
RMM está configurado para ejecutar funciones seleccionadas de
C-RNC para comunicaciones de Tiempo Compartido
Dúplex (TDD: Time Division Duplex) que tienen un formato de Ranura
de Tiempo predeterminado, las conmutaciones de estado de FSM están
preferiblemente configuradas para cambiar la respectiva FSM desde
un estado a un estado diferente en respuest4a a cambios de la carga
de comunicación inalámbrica dentro de Ranuras de Tiempo. En tal
caso, se selecciona preferiblemente un primer umbral TST1 de carga
de ranura de tiempo de manera que cada conmutador de estado operable
para cambiar una FSM desde el estado normal al estado elevado está
configurado para operar cuando la carga en al menos una ranura de
tiempo excede del primer umbral TST1, y cada conmutador de estado
operable para cambiar una FSM desde el estado normal o el estado
elevado al estado de sobrecarga está configurado para operar cuando
la carga en al menos un porcentaje predeterminado X de ranuras de
tiempo adjudicadas en la celda excede del primer umbral TST1. En
tal caso, se selecciona preferiblemente un segundo umbral TST2 de
carga de ranura de tiempo sobre la base del primer umbral TST1
menos un factor de histéresis para que cada conmutador de estado
operable para cambiar una FSM para retornar al estado normal desde
el estado elevado o el estado de sobrecarga está configurado para
operar cuando la carga en todas las ranuras de tiempo cae por debajo
del segundo umbral TST2 y cada conmutador de estado operable para
cambiar una FSM para retornar al estado elevado desde el estado de
sobrecarga está configurado para operar cuando la carga en al menos
un porcentaje 100-X de ranuras de tiempo
adjudicadas en la celda cae por debajo del segundo umbral TST2.
Se describe ahora un método de Gestión de
Recursos de Radio (RRM) para un sistema de telecomunicaciones
inalámbricas que proporciona servicio de comunicaciones
inalámbricas en zonas geográficas predeterminadas para Unidades de
Transmisión Recepción inalámbricas (WTRUs). Se proporcionan una
pluralidad de máquinas de estado finito (FSMs) tales como a las que
se ha hecho referencia anteriormente, donde cada FSM está
configurada con una pluralidad de estados en los que un conjunto
seleccionado de funciones se ejecutan sobre la base de parámetros
basados en el estado. Los recursos de radio para una zona geográfica
concreta servida por el sistema de telecomunicaciones son
controlados cambiando las FSMs desde un estado a un estrado
diferente en respuesta a cambios de la carga de comunicación
inalámbrica entre el sistema de telecomunicaciones y WTRUs dentro
de la zona geográfica concreta. Cuando el sistema de
telecomunicaciones inalámbrico es un sistema de 3GPP que da servicio
a zonas geográficas designadas como celdas, los FSMs proporcionados
están configurados para ejecutar funciones seleccionadas dentro de
un Controlador de Red de Radio (RNC) con respecto a una célula
designada para la que el RNC gestiona recursos de radio.
Otros objetos y ventajas resultarán evidentes de
la siguiente descripción de realizaciones preferidas y de los
dibujos que se acompañan.
La figura 1 muestra una vista general de una
estructura de sistema de una red de UMTS convencional.
La figura 2 es un diagrama esquemático de un
componente holístico de Gestión de Recursos de Radio (RRM) de un
sistema de comunicaciones inalámbrico ejecutado utilizando Máquinas
de Estado Finito (FSMs) de acuerdo con las enseñanzas de la
presente invención.
La figura 3 es un diagrama esquemático de una
FSM del componente de RRM de la figura 2.
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TABLA DE
ACRÓNIMOS
La presente invención se describe con referencia
a las figuras de los dibujos, en los que los mismos números
representan elementos similares en todos ellos. El componente de
gestión de recursos de radio (RRM) de un sistema de comunicaciones
inalámbrico de la invención utiliza componentes de Máquina de
Estado Finito (FSM) para ejecutar la utilización eficaz de los
recursos de interfaz de aire que proporcionan servido inalámbrico a
WRTUs en una zona de servicio geográfica definida. La ejecución de
FSM de RRM se utiliza para proporcionar una alta calidad de
servicio (QoS) a WRTUs sobre la zona de cobertura de servicio. Otras
funciones ejecutadas pueden incluir control de acceso al sistema
para, inter alia, control de admisión y control de
congestión, conmutación de llamada en curso de movilidad de WRTU,
adjudicación de canal dinámica, vigilancia de entorno de radio y
control de potencia de RF.
La ejecución de FSM de RRM tiene amplia
aplicación virtualmente para cualesquiera tipos de sistemas de
comunicaciones inalámbricas. Preferiblemente, la FSM está de
acuerdo con los requisitos del Sistema Universal de
Telecomunicaciones de Móviles (UMTS) según se especifica por la
especificación técnica TS-25.401 de Proyecto de
Asociación de tercera Generación (3GPP), titulada "Descripción
Global de UTRAN". La invención descrita a continuación puede ser
ejecutada en una RRM de división de tiempo dúplex inalámbrico, pero
los expertos ordinarios en la técnica reconocerán ya la
aplicabilidad de la invención a división de frecuencia dúplex u otro
modo inalámbrico.
El sistema holístico de RRM de la presente
invención es responsable de controlar la utilización de los recursos
de interfaz de aire con los objetivos de proporcionar una alta
calidad de servicio (QoS) y alta capacidad mientras se mantiene la
zona de cobertura planificada.
La figura 2 ilustra una vista de nivel superior
de un componente holístico 30 de RRM de un sistema de
telecomunicaciones de acuerdo con las enseñanzas de la presente
invención. El componente holístico 30 de RRM incluye preferiblemente
cuatro FSMs: 1) una Máquina 32 de Estado Finito de Gestión de
Recursos de Radio en Tiempo Real de Enlace Ascendente (UL RT RRM
FSM); 2) una máquina 34 de Estado Finito de Gestión de Recursos de
Radio en Tiempo Real de Enlace Descendente (DL RT RRM FSM); 3) una
máquina 36 de Estado Finito de Gestión de Recursos de Radio en
Tiempo No Real de Enlace Ascendente (UL NRT RRM FSM); y 4) una
máquina 38 de Estado Finito de Gestión de Recursos de Radio en
Tiempo No Real de Enlace Descendente (DL NRT RRM FSM). Una tal
configuración es particularmente útil en la ejecución de RRM en un
Controlador de Red de Radio (RNC) de un UMTS de 3GPP. La RRM 30 está
preferiblemente configurada para operar las funciones de
C-RNC de un RNC de acuerdo con normas de 3GPP.
Preferiblemente, cada una las FSMs 32, 34, 36 y
38 están configuradas con una estructura similar. Sin embargo, la
funcionalidad de RRM difiere de acuerdo con sus funciones
respectivas.
Los estados de RRM para las FSMs están basados
en la carga del sistema y pueden también tener en cuenta la
disponibilidad de los recursos físicos de canal. Como se aprecia
mejor en la figura 3, cada FSM tiene preferiblemente tres estados:
1) un estado de carga normal 100; 2) un estado de carga elevada 200;
y 3) un estado de sobrecarga 300. Se proporcionan pares
complementarios de conmutadores de estado 110 y 120, 210 y 220, 130
y 140 que operan para cambiar entre diferentes estados,
preferiblemente sobre la base de umbrales determinados como una
función de la carga de comunicaciones. Preferiblemente, se
proporciona un factor de histéresis en el establecimiento de
criterios de umbral para conmutadores de estado complementarios.
Un conmutador 110 de estado de carga elevada
conmuta la operación desde el estado de carga normal 100 al estado
de carga elevada 200 cuando se excede un umbral de carga elevada. Un
conmutador de estado de retorno a carga normal 100 conmuta la
operación de nuevo al estado 100 de carga normal desde el estado 200
de carga elevada cuando la carga desciende por debajo del umbral de
carga elevada. Un conmutador 210 de estado de sobrecarga conmuta la
operación desde el estado 200 de carga elevada al estado 300 de
sobrecarga cuando se excede un umbral de sobrecarga. Un conmutador
220 de estado de retorno de carga elevada conmuta de nuevo al estado
200 de carga elevada desde el estado 300 de sobrecarga cuando la
carga desciende por debajo del umbral de sobrecarga.
Se proporcionan también conmutadores de estado
para cambiar entre el estado de carga normal 100 y el estado de
sobrecarga 300. Un conmutador 130 de estado de sobrecarga conmuta la
operación desde el estado de carga normal 100 directamente al
estado de sobrecarga 300 cuando se excede el umbral de sobrecarga
mientras la FSM está operando en su estado normal 100. Esto puede
ocurrir dado que la evaluación del umbral no es instantánea y
múltiples WRTUs pueden plantear demandas a la red en el mismo o casi
el mismo tiempo. Asimismo, es posible que una demanda de WRTU única
que requiera una gran cantidad de recursos pueda ser suficiente para
exceder el umbral de sobrecarga más elevado, incluso si el nivel
de carga elevado no fue superado antes de tal demanda de servicio.
Un conmutador 140 de estado de retorno a carga normal conmuta la
operación al estado de carga normal 100 directamente desde el
estado de sobrecarga 300 cuando la carga desciende por debajo del
umbral de carga elevado cuando se opera en el estado de sobrecarga.
Esto puede suceder cuando múltiples WRTUs se desconectan al mismo o
esencialmente al mismo tiempo o posiblemente cuando se termina una
comunicación única que está utilizando una gran cantidad de
recursos.
Preferiblemente, se proporciona un cierto grado
de histéresis para los conmutadores de estado de retorno para
impedir la acción de ping-pong entre cualquier par
de estados dado. Por ejemplo, puede ser requerida una caída de una
magnitud predeterminada por debajo del umbral de carga elevada antes
de que el conmutador 120 de estado de retorno conmute de nuevo la
operación al estado 100 de carga normal desde el estado 200 de carga
elevada.
Son posibles otras configuraciones. Por ejemplo,
las FSMs pueden ser configuradas con cinco estados, tales como: 1)
un estado sin carga; 2) un estado de condición normal; 3) un estado
disponible de unidades de recursos (RUs) bajos; 4) un estado de
carga media del sistema; y 5) un estado de carga elevada del
sistema.
En el entorno de 3GPP, la carga del sistema
puede estar caracterizada como una combinación de información de
interferencia y de potencia disponible en un C-RNC.
Un canal físico RU está definido por código, frecuencia y ranura de
tiempo, como se expone en la TS-25.990 de 3GPP.
Cuando más WTRUs comunican con las estaciones de base de RNC,
aumentará la carga del sistema.
La carga del sistema puede ser calculada
separadamente para el enlace ascendente (UL), es decir, señales de
comunicación procedentes de WRTUs a estaciones de base, y enlace
descendente (DL), es decir, señales de comunicación desde
estaciones de base a WRTUs. Por ejemplo, de acuerdo con la
especificación técnica TS-25.225 de 3GPP, la
entrada de carga del sistema en UL puede ser cualquiera de las
siguientes: (1) Potencia de Tx de UE, que es la potencia total
transmitida a UE sobre un portador en una ranura de tiempo
especificada; (2) Potencia de Banda Ancha Total Recibida por el
Nodo B, la potencia de banda ancha recibida en una ranura de tiempo
especificada incluyendo el ruido generado en el receptor; (3) RSCP
de Nodo B, la potencia recibida en un Canal de Control Físico
Dedicado (DPCH), Canal de Acceso Aleatorio Físico (PRACH) o código
de Canal Compartido de Enlace Ascendente Físico (PUSCH); (4)
Potencia de Código de Señal de Interferencia (ISCP) de Ranura de
Tiempo (TS) de Nodo B, la interferencia sobre la señal recibida en
una ranura de tiempo especificada, medida en una parte media; y (5)
Canal de Transporte BER de UTRAN, la estimación del régimen promedio
de error de bits (BER) de un Canal de Datos (DCH) específico o
Canal Compartido de Enlace Ascendente (USCH).
En el contexto de 3GPP, para medir la carga del
sistema en DL, las opciones de entradas son: (1) Potencia de
Portadora Tx de Nodo B, que es la relación entre la potencia total
transmitida y la potencia máxima de transmisión; (2) Potencia de
Código de Tx de Nodo B, la potencia transmitida sobre una portadora
y un código de canalización en una ranura de tiempo; (3) RSCP de
canal físico de control común (CCPCH) de P de UE; (4) canal de
transporte BLER de UE, una estimación del régimen de error de
bloques (BLER) de canal de transporte, basada en la evaluación de
la verificación de redundancia cíclica (CRC) en cada bloque de
transporte; y (5) potencia de código de señal de interferencia
(ISCP) de TS de UE, la interferencia sobre la señal recibida en una
ranura de tiempo especificada, medida en la parte media.
Cuando la RRM 30 está configurada para controlar
funciones de C-RNC en una UTRAN de 3GPP, las FSMs
32, 36 de UL usan preferiblemente una o más de las anteriores
entradas de carga del sistema de UL para controlar cambios de
estado, y las FSMs 34, 38 de DL usan una o más de las anteriores
entradas de carga del sistema de DL para controlar los cambios de
estado. Se pueden utilizar entradas diferentes para los respectivos
conmutadores de estado de FSMs en RT y de FSMs en NRT, estando
determinados los respectivos umbrales basados en parte en el tipo
de entradas
usado.
usado.
En funcionamiento, las FSMs 32, 34, 36, 38 son
preferiblemente iniciadas en su estado de carga normal 100. Sin
embargo, cuando no se proporciona estado de carga, es iniciada
preferiblemente una FSM en el estado sin carga. En un estado sin
carga no hay WTRUs que comuniquen con estaciones de base asociadas
con la componente de RMM. Una vez que se establece la comunicación
con cualquier WTRU, las FSMs cambian desde un tal estado de carga.
Esto ocurre generalmente cuando una WTRU es primeramente conectada y
resulta activa o una WTRU activa entra en la zona geográfica de
cobertura de al menos una de las estaciones de base asociadas.
Después de la iniciación, cuando son conectadas
WTRUs o entran en la zona geográfica de servicio del sistema de
comunicaciones, aumenta generalmente la carga del sistema. Cuando
una FSM 32, 34, 36, 38 está en su estado 100 de carga normal y la
carga del sistema aumenta hasta exceder el valor de umbral de carga
elevada, pero no por encima del valor de umbral de sobrecarga, la
FSM cambiará desde el estado 100 de carga normal al estado 200 de
carga elevada. Un aumento adicional de la carga del sistema por
encima del umbral hará que el sistema cambie desde el estado 200 de
carga elevada al estado de sobrecarga 300. Cuando una FSM 32, 34,
36, 38 está en su estado 100 de carga normal y aumenta la carga del
sistema hasta exceder el valor de umbral de sobrecarga, la FSM
cambiará desde el estado 100 de carga normal directamente al estado
de sobrecarga 300.
Cuando se desconectan WRTUs o abandonan la zona
geográfica de servicio del sistema de comunicaciones, la carga del
sistema disminuye. Cuando una FSM 32, 34, 36, 38 está en su estado
de sobrecarga 300 y la carga del sistema disminuye hasta un nivel
predeterminado por debajo del valor de umbral de sobrecarga, pero no
por debajo del valor de umbral de carga elevada, la FSM cambiará
desde el estado de sobrecarga 300 al estado 200 de carga elevada.
Una disminución adicional de la carga del sistema hasta un nivel
predeterminado por debajo del umbral de carga elevada hará que el
sistema cambie desde el estado 200 de carga elevada al estado 100
de carga normal. Cuando una FSM 32, 34, 36, 38 está en su estado de
sobrecarga 300 y la carga del sistema disminuye hasta un nivel
predeterminado por debajo del valor de umbral de carga elevada, la
FSM cambiará desde el estado de sobrecarga 300 directamente al
estado 100 de carga normal.
En adición a cargas del sistema, las FSMs de RRM
pueden vigilar las unidades de recursos (RUs) disponibles. Una
unidad de recursos es un único recurso controlable que se puede
emplear para transferencia de información unidireccional por la
interfaz de radio. Ejemplos típicos para sistemas de comunicación de
radio son ranuras de tiempo y de frecuencia en un esquema de
transmisión de Acceso Múltiple de Tiempo Compartido (TDMA) y
esperanza de frecuencia o una porción de recurso de radio
caracterizada por una secuencia de código en un esquema de
transmisión de Acceso Múltiple de Código Compartido (CDMA).
Un estado de recurso adicional bajo puede ser
incluido en la configuración de FSM. En tal caso, un descenso de
RUs por debajo de un nivel específico puede ser usado para disparar
un cambio de estado en las FSMs hasta el estado de recursos bajo.
Sin embargo, en la realización preferida, mostrada en las figuras 2
y 3, no es proporcionado un estado de recursos bajo separado y el
nivel de disponibilidad de RU puede ser usado como un factor en el
cálculo de valores de umbrales de carga elevada y de sobrecarga.
Cuando la RRM 30 está configurada para usarse en
la ejecución de funciones de C-RNC en un sistema de
3GPP que presta servicios a zonas geográficas divididas en células,
la RRM 30 es utilizada preferiblemente para controlar recursos de
radio para una célula particular. Cuando un RNC presta servicios a
más de una célula, un componente 30 de RRM para funciones de
C-RNC es proporcionado preferiblemente para cada
célula y está configurado con FSMs que conmutan estados basados en
la carga dentro de la célula a la que se ha adjudicado el componente
30 de RRM. El umbral de carga de la célula para la operación de los
conmutadores de estado está preferiblemente basado en un cálculo de
carga de algoritmo de Control de Régimen del Control de Congestión
Lento (SCC).
Para comunicaciones de Tiempo Compartido Dúplex
(TDD) en un sistema de 3GPP, los recursos de radio están divididos
en códigos de Ranuras de Tiempo (TSs) y de CDMA y la carga de la
célula está preferiblemente basada como una función de congestión
de TS y código. Por ejemplo, se selecciona un Umbral de Ranura de
Tiempo (TST) basado en SCC, TST1. El umbral de carga elevada se
puede fijar entonces para activar el conmutador de estado 110
cuando se determina que una TS cualquiera de la célula excede el
umbral TST1. El umbral de sobrecarga puede establecerse entonces
para activar los conmutadores de estado 210 y 130 cuando se
determina que un cierto porcentaje, X%, de las TSs en la célula
excede del umbral TST1. El porcentaje X% puede, por ejemplo, fijarse
en 75% de las células o algún otro valor, preferiblemente basado en
el requisito del operador para requisitos de bloqueo frente a
descenso.
En dicho ejemplo, la histéresis usada para
evitar el efecto de ping-pong puede ser ejecutada
estableciendo un Umbral de Ranura de Tiempo inferior, TST2, donde
TST2 iguala a TST1 menos un factor de histéresis deseado. El umbral
que es utilizado entonces para activar los conmutadores de retorno
de estado 120 y 140 puede fijarse cuando se determina que TS en la
célula no excede del umbral TST2. El umbral que es entonces
utilizado para activar el conmutador 220 de retorno de estado puede
ser fijado cuando se determina que (100-X)% de las
TSs en la célula no excede del umbral TST2, es decir, cuando
X=75,25% de las TSs no excede de TST2.
La Tabla 1 proporciona un listado preferido de
las funciones por estado ejecutado en las FSMs 32, 34 de RT de un
componente 30 de RRM configurado para ejecutar funciones de
C-RNC para comunicaciones de TDD en un sistema de
3GPP basado en la carga de célula. La Tabla 2 proporciona un listado
preferido de las funciones por estado ejecutado en las FSMs 36, 38
de NRT de un tal componente 30 de RRM.
| Nota 1: \begin{minipage}[t]{140mm} El C-RNC conoce la diferencia entre HO y nuevo establecimiento de RAB. Las peticiones de F-DCA CAC mejoradas corresponden a HO si el C-RNC no tienen un contexto para U-RNTI (RNC-ID + S-RNTI) o el C-RNC no tiene un contexto y tiene asignado un enlace de radio. \end{minipage} |
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
| Nota 2: \begin{minipage}[t]{140mm} Cuando régimen de bits de TFC4 > régimen de bits de TFC3 > régimen de bits de TFC2 > régimen de bits de TFC1 > 0 \end{minipage} |
| Nota 3: \begin{minipage}[t]{140mm} El C-RNC conoce la diferencia entre HO y un nuevo establecimiento de RAB. Las peticiones mejoradas de F-DCA CAC corresponden a HO si los C-RNC no tienen un contexto para U-RNTI (RNC-ID + S-RNTI) o los C-RNC no tienen un contexto y tienen un enlace de radio asignado.\end{minipage} |
En tal realización, cuando el estado 100 de
carga normal, cuando se espera que el tráfico sea bajo, las FSMs
usan preferiblemente máximo régimen de bits para la admisión de
usuario (CAC). El Equilibrado de Carga de TS de Fondo funciona
también para extender la carga sobre todas las TS, de manera que no
hay TS que encuentre congestión de carga.
En una tal realización, cuando las FSMs están en
el estado 200 de carga elevada, el tráfico comienza a ser elevado
en la mayor parte de las TS. Para evitar la sobrecarga de célula, se
adjudican preferiblemente nuevos recursos sobre la base del Régimen
de Bits Garantizado de RAB. RABs que operan con un régimen mayor que
el Régimen de Bits Garantizado son disminuidos hasta el Régimen de
Bits Garantizado. Esta acción preventiva permite liberar recursos
para nueva admisión.
En dicha realización, cuando las FSMs están en
el estado de sobrecarga, la mayoría de las TSs experimentan
congestión. Los mecanismos de escape ya no son eficaces, puesto que
hay menos lugares de escape. La acción preferida es liberar
recursos disminuyendo el régimen de usuario. Si el régimen objetivo
está por debajo del Régimen de Bits Garantizado, se hace una
renegociación de régimen con la CN. Sólo se admiten en la célula
nuevos RABs para fines de conmutación de llamada en curso. Se
rechazan todas las otras peticiones de RAB.
Los anteriores ejemplos reflejan una
configuración preferida de la invención para control de
comunicaciones de celdas de TDD de funciones de
C-RNC en un sistema de 3GPP. La componente de RRM
compuesta de FSMs es igualmente aplicable a Frecuencia Compartida
Dúplex y a los otros modos de comunicaciones especificados en normas
actuales para sistemas de 3GPP. Además, la invención tiene
aplicabilidad más allá de sistema de 3GPP, a virtualmente cualquier
sistema inalámbrico en el que las cargas de comunicaciones varíen y
los recursos de radio requieran gestión.
Claims (20)
1. Componente (30) de Gestión de Recursos de
Radio, RRM, para un sistema de telecomunicaciones inalámbrico que
proporciona servicio de comunicaciones inalámbrico en zonas
geográficas predeterminadas a Unidades
de Transmisión Recepción Inalámbricas, WTRUs, dentro de dichas zonas, comprendiendo el componente de
RRM:
de Transmisión Recepción Inalámbricas, WTRUs, dentro de dichas zonas, comprendiendo el componente de
RRM:
una pluralidad de máquinas de estado finito (32,
34, 36, 38), FSMs, para controlar recursos de radio para una zona
geográfica concreta a la que presta servicio el sistema de
telecomunicaciones;
estando cada FSM configurada con una pluralidad
de estados (100, 200, 300); y
estando cada zona configurada con una pluralidad
de conmutadores de estado (110, 120, 130, 140, 210, 220) para
cambiar la FSM de un estado a otro diferente,
caracterizado
porque
la pluralidad de estados de una FSM tienen
funciones comunes activadas por activadores comunes, en el que al
menos algunos de los activadores activarán diferente comportamiento
de funciones para los diferentes estados, y
el cambio de la FSM se efectúa en respuesta a
cambios en la carga de comunicaciones inalámbricas entre el sistema
de telecomunicaciones y WTRUs dentro de la zona geográfica
concreta.
2. El componente de RRM de la reivindicación 1,
en el que el sistema de telecomunicaciones inalámbrico es un
sistema de 3GPP que presta servicio a zonas geográficas designadas
como células y el componente de RRM está configurado para ejecutar
funciones seleccionadas dentro de un Controlador de Red de Radio,
RNC, con respecto a una célula designada para la que el RNC
gestiona recursos de radio.
3. El componente de RRM de la reivindicación 2,
en el que el componente de RMM está configurado para ejecutar
funciones de Controlador de Red de Radio de Control,
C-RNC, dentro del RNC y la RMM incluye una FSM para
ejecutar funciones de comunicaciones en Tiempo Real, RT, y una FSM
para ejecutar funciones de comunicaciones en Tiempo No Real.
4. El componente de RRM de la reivindicación 2,
en el que el componente de RMM está configurado para ejecutar
funciones seleccionadas de Controlador de Red de Radio de Control,
C-CNR, dentro del RNC y la RMM incluye una FSM para
ejecutar funciones de comunicación de Enlace Ascendente, UL, y una
FSM para ejecutar funciones de comunicación de Enlace Descendente,
DL.
5. El componente de RRM de la reivindicación 1,
en el componente de RMM está configurado para ejecutar funciones
seleccionadas de Controlador de Red de Radio de Control,
C-RNC, dentro del RNC y RMM incluye una FSM para
ejecutar funciones de comunicación de Enlace Ascendente, UL, en
Tiempo Real, RT, una FSM para ejecutar funciones de comunicación de
Enlace Descendente, DL, en Tiempo Real, TR, una FSM para ejecutar
funciones de comunicación de Enlace Ascendente, UL, en Tiempo No
Real, NRT, y una FSM para ejecutar funciones de comunicación de
Enlace Descendente, DL, en Tiempo No Real, NRT.
6. El componente de RRM de la reivindicación 5,
en el que el componente de RMM está configurado para ejecutar
funciones seleccionadas de C-RNC para comunicaciones
de Tiempo Compartido Dúplex, TDD, que tienen un formato de Ranura
de Tiempo predeterminado y en el que los conmutadores de estado de
FSM están configurados para cambiar la respectiva FSM desde un
estado a un estado diferente en respuesta a cambios de la carga de
comunicaciones inalámbricas dentro de Ranuras de Tiempo.
7. El componente de RRM de la reivindicación 6,
en el que cada FSM está configurada con un estado normal, un estado
elevado y un estado de sobrecarga y cada estado está asociado con
dos conmutadores, cada uno para cambiar a uno de los otros dos
estados.
8. El componente de RRM de la reivindicación 7,
en el que se selecciona un primer umbral TST1 de carga de ranura de
tiempo en el cual:
cada conmutador de estado operable para cambiar
una FSM desde el estado normal al estado elevado está configurado
para operar cuando la carga en al menos una ranura de tiempo excede
del primer umbral TST1, y
cada conmutador de estado operable para cambiar
una FSM desde el estado normal o el estado elevado al estado de
sobrecarga está configurado para operar cuando la carga en al menos
un porcentaje predeterminado X de ranuras de tiempo adjudicadas en
la célula excede del primer umbral TST1.
9. El componente de RRM de la reivindicación 8,
en el que cada conmutador de estado operable para cambiar una FSM
en retorno a un estado desde un estado diferente está configurado
para operar sobre la base de un umbral que incluye un factor de
histéresis que es complementario de un umbral tras el cual el
respectivo conmutador de estado es configurado para operar la FSM
para conmutar desde el primer estado al estado diferente.
10. El componente de RRM de la reivindicación 9,
en el que se selecciona un segundo umbral TST2 de carga de ranura
de tiempo sobre la base del primer umbral TST1 menos un factor de
histéresis, en el que:
cada conmutador de estado operable para cambiar
una FSM en retorno al estado normal desde el estado elevado o el
estado de sobrecarga está configurado para operar cuando la carga en
todas las ranuras de tiempo disminuye por debajo del segundo umbral
TST2, y
cada conmutador de estado operable para cambiar
una FSM en retorno al estado elevado desde el estado de sobrecarga
está configurado para operar cuando la carga en al menos un
porcentaje 100-X de ranuras de tiempo adjudicadas
en la célula disminuye por debajo del segundo umbral TST2.
11. El componente de RRM de la reivindicación 1,
en el que cada FSM está configurada con un estado normal, un estado
elevado y un estado de sobrecarga y cada estado está asociado a dos
conmutadores, cada uno para cambiar a uno de los otros dos
estados.
12. El componente de RRM de la reivindicación
11, en el que cada conmutador de estado operable para cambiar una
FSM en retorno a un est4ado desde un estado diferente está
configurado para operar sobre la base de un umbral que incluye un
factor de histéresis que es complementario de un umbral tras el cual
el respectivo conmutador de estado está configurado para operar la
FSM para conmutar desde el primer estado al estado diferente.
13. Un método para gestionar recursos de radio
en un sistema de telecomunicaciones inalámbricas que proporciona
servicio de comunicación en zonas geográficas predeterminadas a
Unidades de Transmisión Recepción Inalámbricas, WTRUs, dentro de
dichas zonas, comprendiendo el método:
proporcionar una pluralidad de máquinas de
estado finito (32, 34, 36, 38), FSMs, estando cada FSM configurada
con una pluralidad de estados (100, 200, 300); y
controlar recursos de radio para una zona
geográfica concreta servida por el sistema de telecomunicaciones
cambiando las FSMs desde un estado a un estado diferente,
caracterizado
porque
la pluralidad de estados de una FSM tienen
funciones comunes activadas por activadores comunes, en el que al
menos algunos de los activadores comunes activarán comportamiento de
función diferente para diferentes estados, y
el cambio de la FSM se efectúa en respuesta a
cambios en la carga de comunicación inalámbrica entre el sistema de
telecomunicaciones y WTRUs dentro de la zona geográfica
especificada.
14. El método de la reivindicación 13, en el que
el sistema de telecomunicaciones inalámbricas es un sistema de 3GPP
que presta servicios en zonas geográficas designadas como células y
las FSMs proporcionadas están configuradas para ejecutar funciones
seleccionadas dentro del Controlador de Red de Radio, RNC, con
respecto a una célula designada para la que el RNC gestiona
recursos de radio.
15. El método de la reivindicación 14, en el que
el proporcionar FSMs incluye proporcionar una FSM para ejecutar
funciones de comunicación de Enlace Ascendente, UL, en Tiempo Real,
RT, una FSM para ejecutar funciones de comunicación de Enlace
Descendente, DL, en Tiempo Real, RT, una FSM para ejecutar funciones
de comunicación de Enlace Ascendente, UL, en Tiempo No Real, NRT, y
una FSM para ejecutar funciones de comunicación de Enlace
Descendente, DL, en Tiempo No Real, NRT, para ejecutar funciones
seleccionadas de Controlador de Red de Radio de Control,
C-RNC, dentro del RNC.
16. El método de la reivindicación 15, en el que
las FSMs son configuradas para ejecutar funciones seleccionadas de
C-RNC para comunicaciones de Tiempo Compartido
Dúplex, TDD, que tienen un formato predeterminado de Ranura de
Tiempo y en el que el cambio de las respectivas FSMs desde un estado
a un estado diferente tiene lugar en respuesta a cambios en la carga
de comunicación inalámbrica dentro de Ranuras de Tiempo.
17. El método de la reivindicación 16, en el que
cada FSM es configurada con un estado normal, un estado elevado y
un estado de sobrecarga y cada estado se asocia a dos conmutadores,
cada uno para cambiar a uno de los otros dos estados y cada
conmutador de estado operable para cambiar una FSM en retorno a un
estado desde un estado diferente opera sobre la base de un umbral
que incluye un factor de histéresis que es complementario de un
umbral tras el cual el respectivo conmutador de estado opera la FSM
para conmutar desde el primer estado al estado diferente.
18. El método de la reivindicación 17, que
comprende además un primer umbral TST1 de carga de ranura de tiempo
y un segundo umbral TST2 de carga de ranura de tiempo basado en el
primer umbral TST1 menos un factor de histéresis tal que:
cada conmutador de estado operable para cambiar
una FSM desde el estado normal al estado elevado opera cuando la
carga en al menos una ranura de tiempo excede del primer umbral
TST1,
cada conmutador de estado operable para cambiar
una FSM desde el estado normal o el estado elevado al estado de
sobrecarga opera cuando la carga en al menos un porcentaje X
predeterminado de ranuras de tiempo adjudicadas a la célula excede
del primer umbral TST1,
cada conmutador de estado operable para cambiar
una FSM en retorno al estado normal desde el estado elevado o el
estado de sobrecarga opera cuando la carga en todas las ranuras de
tiempo desciende por debajo del segundo umbral TST2, y
cada conmutador de estado operable para cambiar
una FSM en retorno al estado elevado desde el estado de sobrecarga
opera cuando la carga en al menos un porcentaje
100-X de ranuras de tiempo adjudicadas a la célula
cae por debajo del segundo umbral TST2.
19. El método de la reivindicación 13, en el que
cada FSM se configura con un estado normal, un estado elevado y un
estado de sobrecarga y cada estado está asociado a dos conmutadores,
cada uno para cambiar a uno de los otros dos estados y cada
conmutador de estado operable para cambiar una FSM en retorno a un
estado desde un estado diferente opera basado en un umbral que
incluye un factor de histéresis que es complementario de un umbral
tras el cual el respectivo conmutador de estado opera la FSM para
conmutar desde el primer estado al estado diferente.
20. El método de la reivindicación 13, en el que
el proporcionar FSMs incluye proporcionar una FSM para ejecutar
funciones de comunicación de Enlace Ascendente, UL, en Tiempo Real,
RT, una FSM para ejecutar funciones de comunicación de Enlace
Descendente, DL, en Tiempo Real, RT, una FSM para ejecutar funciones
de comunicación de Enlace Ascendente, UL, en Tiempo No Real, NRT, y
una FSM para ejecutar funciones de comunicación de Enlace
Descendente, DL, en Tiempo No Real, NRT.
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