ES2292971T3 - Control de admision a la conexion de señalizacion en una red inalambrica. - Google Patents

Control de admision a la conexion de señalizacion en una red inalambrica. Download PDF

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Abstract

Un método (10) para el control de admisión de peticiones de señalización del plano de control, que comprende: aceptar una petición (12) de conexión de señalización; realizar una primera determinación sobre si proporcionar o no admisión a recursos (14) comunes; realizar una segunda determinación sobre si proporcionar o no admisión a recursos dedicados cuando la primera determinación es negativa (15); rechazar la petición (21) de señalización cuando la segunda determinación es negativa; admitir la petición (22) a recursos dedicados cuando la segunda determinación es positiva; realizar una tercera determinación (16) sobre si la calidad de la petición de señalización es alta o baja cuando la primera determinación es positiva; admitir la petición (20) de señalización a recursos comunes cuando la calidad de la petición de señalización es alta; realizar una cuarta determinación (18) sobre si proporcionar o no admisión a recursos dedicados cuando la calidad de la petición de señalizaciónes baja; admitir la petición (22) a recursos dedicados cuando la cuarta determinación es positiva; y admitir la petición (20) a recursos comunes cuando la cuarta determinación es negativa.

Description

Control de admisión a la conexión de señalización en una red inalámbrica.
Antecedentes del invento
El presente invento se refiere a una red inalámbrica en la cual el Equipo de Usuario (UE) se comunica con una red de acceso radio (RAN).
Se puede utilizar un plano de control para toda la señalización de control entre el UE y la RAN. Se puede utilizar un plano de usuario para transmitir y recibir toda la información del usuario. Recursos comunes y recursos dedicados están definidos dentro de una célula para la transmisión de enlace de subida y de enlace de bajada entre los UEs y la RAN. Por ejemplo, un Canal de Acceso Aleatorio (RACH) y un Canal de Acceso Directo (FACH) podrían representar a los canales comunes de transporte para el enlace de subida y el de bajada, respectivamente. El RACH es un canal de transporte de enlace de subida basado en contienda, en el cual un parámetro de nivel de persistencia dinámica controla la velocidad con la que un UE accede al RACH.
Se dice que un UE está en modo REPOSO cuando no existe conexión con la RAN, por ejemplo, después de un encendido de un UE. Cuando se establece una conexión de señalización, es decir, una conexión del plano de control, se dice que un UE está en modo CONECTADO. Una vez en modo conectado, la señalización del plano de control y la información del plano de usuario pueden ser intercambiadas entre el UE y la RAN.
Un UE en modo de reposo pide una conexión de señalización del plano de control transmitiendo un mensaje de PETICIÓN DE CONEXIÓN a través de un canal común, tal como el RACH. En el mensaje de petición de conexión se puede incluir una causa de establecimiento para informar a la RAN de la razón por la cual el UE está pidiendo la conexión. La RAN puede admitir o rechazar la petición procedente del UE de una conexión de señalización. En el primer caso, el UE puede ser admitido para señalización sobre recursos comunes (estado CELL_FACH) o señalización sobre recursos dedicados (estado CELL_DCH). Se puede utilizar un algoritmo (CAC) de Control de Admisión de Llamada para evaluar la asignación de recursos dedicados para la transmisión de enlace de subida o de enlace de bajada entre un UE y la RAN.
Sin embargo, no hay actualmente métodos disponibles para determinar si un UE debería o no ser admitido para una conexión de señalización del plano de control y, si es admitido, determinar si el UE debería o no ser admitido para señalización sobre recursos comunes o recursos dedicados. Algunos sistemas actuales simplemente admiten siempre UEs a recursos comunes con independencia del nivel de congestión de los recursos comunes, aumentando de esta manera arbitrariamente la congestión y a menudo provocando que el UE sufra retraso significativo en el intercambio de información de señalización. Para ilustrar esto, se hace referencia a la Publicación Internacional nº WO 01/05050, en la cual se describen un método y un aparato de asignación de canal para un canal de paquetes común de un sistema de comunicación móvil CDMA de banda ancha.
Es necesario por lo tanto un método para determinar si un UE debería o no ser admitido para señalización del plano de control y, si es admitido, determinar si el UE debería o no ser admitido para señalización sobre recursos comunes o sobre recursos dedicados.
Resumen
El invento es un método para el control de admisión de peticiones de conexión de señalización del plano de control. El método de control de admisión determina si se acepta o se rechaza un UE para una conexión de señalización del plano de control. En el primer caso, el método determina si el UE será o no admitido para señalización sobre recursos comunes o recursos dedicados. En el segundo caso, al UE se le deniega el acceso a la red y permanece en su estado de reposo.
Breve descripción del/de los dibujo(s)
La figura 1 es un método para el control de admisión de peticiones de conexión de señalización del plano de control de acuerdo con la realización preferente del invento.
La figura 2 es un método para evaluar si una conexión de señalización será o no admitida a recursos comunes de acuerdo con la realización preferente del invento.
Descripción detallada de la/s realización/es preferente/s
En la figura 1 se muestra un diagrama de flujo del método del presente invento y se indica este método de forma general con el número 10. El método 10 sirve para controlar la admisión a conexión de señalización del plano de control en una red inalámbrica.
\newpage
El método 10 comienza cuando la RAN recibe una petición de conexión de señalización del plano de control procedente de un UE en estado de reposo (paso 12). En primer lugar se evalúa la admisión de la petición de conexión de señalización para determinar si la conexión debería o no ser admitida a recursos comunes (paso 14).
La admisión a recursos comunes se evalúa basándose en la condición prevista de los recursos comunes de enlace de subida y de bajada; en términos del RACH, (o de cualquier canal común de enlace de subida equivalente), y del FACH, (o, de forma similar, de cualquier canal común de enlace de bajada equivalente). La admisión a recursos comunes puede ser también evaluada basándose en la causa de establecimiento, si está disponible, incluida en el mensaje de petición de conexión de señalización. Para cada posible causa de establecimiento se definen diferentes condiciones de RACH y FACH para admisión a recursos comunes.
Para evaluar la admisión de una conexión de señalización sobre recursos comunes (paso 14), el método 10 prevé la congestión/rendimiento de los recursos comunes para el UE admitido y para todos los demás UEs del interior de la célula que están transmitiendo sobre recursos comunes. Si las condiciones previstas quedan por debajo de valores máximos predeterminados, la petición de conexión de señalización es admitida a recursos comunes. Si no, la petición de conexión de señalización puede ser evaluada para su admisión a recursos dedicados en el paso 15. Una admisión para una conexión de señalización sobre recursos comunes implica que un UE estará en un estado CELL_FACH después de un establecimiento de conexión, mientras que un UE admitido a recursos dedicados de acuerdo con una conexión de señalización de baja calidad estará en un estado CELL_DCH después de un establecimiento de conexión.
Cuando la admisión a recursos comunes ha sido denegada en el paso 14, se evalúa (paso 15) la admisión a recursos dedicados invocando el método de Control de Admisión de Llamada (CAC) en el interior de la RAN. El CAC evalúa la posibilidad de asignar recursos dedicados para el intercambio de información entre la RAN y un UE. Cuando el CAC recibe una petición de recursos, contesta asignando los recursos pedidos o rechazando la petición. Si el CAC asigna recursos dedicados, el UE es admitido para una conexión de señalización con los recursos dedicados asignados (paso 22). De lo contrario, el UE es rechazado para una conexión de señalización (paso 21).
En una realización preferente, la evaluación de la admisión a recursos dedicados (paso 15) puede ser específica de la causa de establecimiento, si la causa de establecimiento se incluye en el mensaje de petición de conexión. Por ejemplo, para una causa de establecimiento de baja prioridad, la admisión a recursos dedicados se podría rechazar sin haber invocado al CAC. Es decir, a las peticiones de conexión que ya han sido rechazadas para la admisión a recursos comunes en el paso 14 y que tienen causas de establecimiento de baja prioridad, se les puede denegar automáticamente la admisión a recursos dedicados y pueden ser rechazadas por ello.
Cuando se ha concedido admisión a recursos comunes en el paso 14, el acceso a recursos comunes es caracterizado como de alta o de baja calidad en el paso 16. La caracterización puede basarse en factores tales como retraso, tasa de error de la transmisión por interferencia, congestión, flujo de datos o cualquier otro factor que permita la clasificación como de alta o de baja calidad.
El umbral o criterios para clasificar el acceso de un UE como de alta o de baja calidad puede variar en función de la causa de establecimiento. Preferentemente, se define una tabla de consulta de umbrales para diferentes causas de establecimiento. Para ciertas causas de establecimiento, los criterios para clasificar el acceso de un UE como de alta calidad deberían ser muy amplios, de manera que las peticiones de señalización que contienen estas causas de establecimiento sean siempre clasificadas como de alta calidad, garantizando de ese modo que no se pedirán nunca recursos dedicados. De forma alternativa, para otras causas de establecimiento, tales como la causa de establecimiento que corresponde a una llamada de emergencia, los criterios para clasificar el acceso de un UE como de alta calidad deberían ser muy exigentes, de manera que las peticiones de señalización que contienen estas causas de establecimiento se clasifiquen siempre como de baja calidad, garantizando de este modo que serán evaluadas para admisión a recursos dedicados.
En el caso de alta calidad, el UE es inmediatamente admitido para una conexión de señalización sobre recursos comunes (paso 20). En el caso de baja calidad, sin embargo, se realiza un análisis (paso 18) para determinar si el UE puede ser o no admitido a recursos dedicados. El análisis (paso 18) se realiza porque, aunque los factores relevantes para la admisión a recursos comunes se consideran aceptables, están sin embargo por debajo del óptimo, haciendo probable que el UE experimente errores de transmisión o retrasos de acceso significativos. Como resultado de esto, la admisión para conexión de señalización sobre recursos dedicados es evaluada en el paso 18.
La evaluación para determinar si una petición de conexión de señalización de baja calidad será o no admitida a recursos dedicados (paso 18) se lleva a cabo de la misma manera que en el paso 15, como se ha descrito anteriormente. Sin embargo, en el caso de que el UE no sea admitido a recursos dedicados (paso 22), será admitido para una conexión de señalización sobre recursos comunes (paso 20).
Como se mencionó en conexión con la figura 1, el paso 14 implica una evaluación para determinar si un UE será o no admitido a recursos comunes. Un método 50 preferente para evaluar si una petición de conexión de señal será o no admitida a recursos comunes se muestra en la figura 2 y se indica de forma general con el número 50, donde los recursos comunes comprenden el FACH (enlace de bajada) y el RACH (enlace de subida), el cual es un canal de transporte de enlace de subida basado en contienda.
Cuando se evalúa el efecto de la admisión a recursos comunes en términos del RACH, el método 50 evalúa las tasas de error de la transmisión y (opcionalmente) el correspondiente retraso en el acceso RACH realizado con éxito. El primer paso 52 es calcular la tasa de error de la transmisión para acceder al RACH. La tasa de error de la transmisión para acceder al RACH se observa durante las tramas que preceden a la petición de conexión y se puede calcular utilizando información disponible en la RAN.
Primero, se calculan la velocidad de la transmisión RACH y la tasa de éxito de la transmisión RACH recopilando la siguiente información:
\bullet Un historial de transmisiones RACH realizadas con éxito observadas sobre N tramas, donde N está típicamente en el rango de 100.
\bullet Un historial de transmisiones RACH fallidas observadas sobre N tramas, donde N está típicamente en el rango de 100.
Por consiguiente, la siguiente información se encuentra total o parcialmente disponible en la RAN:
\bullet
La causa de establecimiento (IE) en el MENSAJE DE PETICIÓN DE CONEXIÓN RRC.
\bullet
La proporción de transmisiones RACH realizadas con éxito, observada a lo largo de N tramas que preceden a la petición de conexión donde N está típicamente en el rango de 100.
\bullet
La proporción de transmisiones RACH fallidas, observada a lo largo de N tramas que preceden a la petición de conexión donde N está típicamente en el rango de 100.
\bullet
El parámetro de nivel de persistencia dinámica (DP) que controla la velocidad con la que los UEs acceden al RACH, si es gestionado en RNC.
Se puede predecir el número de accesos RACH intentados por el UE admitido utilizando la causa de establecimiento en el mensaje de PETICIÓN DE CONEXIÓN RRC. Por ejemplo, un UE utilizaría RACH para preparar el RAB en el caso de "Llamada Conversacional de Origen", lo cual típicamente daría como resultado 5 accesos RACH y 5 accesos FACH en forma de protocolo de establecimiento de comunicación. A partir del número estimado de accesos RACH intentados por el UE admitido, (es decir, del tráfico RACH esperado), se obtiene una estimación del número de accesos RACH realizados con éxito y fallidos y de la correspondiente tasa de error de la transmisión en el interior de la célula a partir de matemáticas básicas/simulaciones relacionadas con el mecanismo de acceso RACH o mediante monitorización de sistemas.
Después del paso 52, (es decir, una vez que se conoce la tasa de error de la transmisión RACH), existen dos posibilidades para evaluar si la calidad del RACH es suficiente para admitir un UE (paso 54). La admisión puede estar basada en el retraso previsto o en el aumento previsto de la carga RACH. En el primer caso, el retraso se calcula basándose en la tasa de error de la transmisión, mientras que, en el segundo caso, se evalúa la propia tasa de error de la transmisión. El que la admisión de un UE esté o no basada en retraso o en carga depende de la causa de establecimiento. Por ejemplo, conexiones sensibles a retraso, tales como una llamada conversacional de origen, deberían ser admitidas basándose en el retraso. Otros tipos de peticiones pueden ser aceptadas únicamente en base al aumento esperado de la carga RACH.
Para peticiones de señalización que tienen causas de establecimiento que requieren que la admisión RACH esté basada en retraso, el método avanza al paso 55. En el paso 55, el retraso resultante en acceder al RACH se puede calcular utilizando la tasa de error de la transmisión calculada en el paso 52. El valor del retraso se evalúa en el paso 56 para determinar si está o no por debajo de un valor máximo predeterminado. Si, por el contrario, la admisión está basada en carga (es decir, no se calcula el retraso), la propia tasa de error de la transmisión se evalúa en el paso 58 para determinar si está o no por debajo de un valor máximo predeterminado. Si cualquiera de esos valores (retraso o tasa de error de la transmisión) está por debajo de su valor máximo predeterminado, las condiciones en el RACH se consideran aceptables para admisión a recursos comunes.
Preferentemente a un valor máximo permitido se le resta un margen para conseguir el valor máximo predeterminado. El margen tiene en cuenta los UEs que transmiten/reciben sobre recursos comunes desde células vecinas que podrían re-seleccionar a la célula actual, un procedimiento que se asume que es incontrolable o al menos difícil de controlar con la UTRAN. En los casos en que los recursos comunes del modo de reposo y del modo conectado sean los mismos, (es decir, donde los UEs del modo de reposo y del modo conectado transmiten y reciben utilizando los mismos recursos comunes), el método debería también considerar la transmisión de otros mensajes de conexión RRC en el margen. Obsérvese que los valores máximos predeterminados pueden variar de acuerdo con la causa de establecimiento que se transmite en el mensaje de PETICIÓN DE CONEXIÓN RRC.
Una vez que el efecto de admitir una petición de conexión de señalización a recursos comunes se ha evaluado en términos del RACH, se debe evaluar también en términos del FACH. El factor que impacta en los recursos comunes en términos del FACH es la cantidad de congestión en el FACH. La congestión en el FACH se identifica en el paso 60. La cantidad de congestión del FACH es conocida en la RAN por el programador del FACH y por la memoria intermedia del FACH, la cual incluye el número de mensajes FACH que esperan a ser transmitidos. El nivel de congestión FACH es una función del número de recursos FACH, del diseño y la implementación del programador FACH y de la arquitectura de la UTRAN.
De forma similar a la evaluación del RACH, después del paso 60, (es decir, una vez que se ha identificado la congestión del FACH), existen dos posibilidades para evaluar si se admite o no un UE basándose en el nivel identificado de congestión (paso 62). La admisión se puede basar en el retraso previsto que resultará de la congestión identificada o la admisión se puede basar en el incremento previsto de la carga del FACH, es decir, de la propia congestión. La selección de qué método se utiliza depende de nuevo de la causa de establecimiento.
Para las causas de establecimiento que requieren que la evaluación de la congestión del FACH se base en retraso, el método avanza al paso 64. En el paso 64, el retraso resultante en acceder al FACH se puede calcular utilizando la cantidad de congestión identificada en el paso 60. El valor del retraso resultante se evalúa en el paso 65 para determinar si está por debajo de un valor máximo predeterminado. Si, por otra parte, la admisión se basa en carga (es decir, no se calcula el retraso), la propia congestión se evalúa en el paso 66 para determinar si está o no por debajo de un valor máximo predeterminado. Si cualquiera de esos valores (retraso o congestión) está por debajo de sus respectivos valores máximos predeterminados, las condiciones en el FACH se consideran aceptables para admisión a recursos comunes y la conexión de señalización es admitida a recursos comunes (paso 70). Al igual que con la evaluación del RACH, a un valor máximo permitido se le resta preferentemente un margen para obtener el valor máximo predeterminado.
Como se puede ver en la figura 2, si la tasa de error de la transmisión (paso 52) o el retraso causado por ella (paso 55) en el RACH están por encima del valor máximo predeterminado, la petición de conexión de señalización no será admitida a recursos comunes (paso 68). De forma similar, si la congestión (paso 60) o el retraso causado por ella (paso 64) en el FACH están por encima del valor máximo predeterminado, la petición de conexión de señalización no será admitida a recursos comunes (paso 68).
Al igual que los criterios para determinar el acceso de alta y de baja calidad en el paso 16 de la figura 1, el valor máximo predeterminado para los parámetros en el RACH y el FACH puede variar en función de la causa de establecimiento. Por lo tanto, se puede utilizar la causa de establecimiento para garantizar que las peticiones de conexión de señalización que tienen algunas causas de establecimiento sean admitidas a recursos comunes con independencia de las condiciones en el RACH y el FACH. A modo de ejemplo, para causas de establecimiento de alta prioridad tales como llamadas de emergencia, el valor máximo predeterminado puede ser muy alto, de manera que todas las peticiones sean admitidas con independencia de las tasas de error, de la congestión o de los retrasos resultantes causados por ellas.
Si la admisión a recursos comunes es denegada en la figura 2, el método mostrado en la figura 1 pasará del paso 14 al paso 15 para determinar si la petición puede ser admitida a recursos dedicados y continuará como se ha descrito anteriormente. De forma similar, si la admisión a recursos comunes es aceptada en la figura 2, el método mostrado en la figura 1 pasará del paso 14 al paso 16 y continuará como se ha descrito anteriormente.
Aunque se ha descrito el presente invento en detalle, debe entenderse que el invento no está limitado a lo aquí descrito, y que se pueden hacer diversos cambios en él sin apartarse del alcance del invento, el cual es definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

1. Un método (10) para el control de admisión de peticiones de señalización del plano de control, que comprende:
aceptar una petición (12) de conexión de señalización;
realizar una primera determinación sobre si proporcionar o no admisión a recursos (14) comunes;
realizar una segunda determinación sobre si proporcionar o no admisión a recursos dedicados cuando la primera determinación es negativa (15);
rechazar la petición (21) de señalización cuando la segunda determinación es negativa;
admitir la petición (22) a recursos dedicados cuando la segunda determinación es positiva;
realizar una tercera determinación (16) sobre si la calidad de la petición de señalización es alta o baja cuando la primera determinación es positiva;
admitir la petición (20) de señalización a recursos comunes cuando la calidad de la petición de señalización es alta;
realizar una cuarta determinación (18) sobre si proporcionar o no admisión a recursos dedicados cuando la calidad de la petición de señalización es baja;
admitir la petición (22) a recursos dedicados cuando la cuarta determinación es positiva; y
admitir la petición (20) a recursos comunes cuando la cuarta determinación es negativa.
2. El método (10) de la reivindicación 1, en el cual un umbral para realizar la primera determinación (14) sobre si proporcionar o no admisión a recursos comunes está basado en las condiciones en un canal de acceso aleatorio.
3. El método (10) de la reivindicación 2, en el cual el umbral para realizar la primera determinación (14) sobre si proporcionar o no admisión a recursos comunes está además basado en las condiciones en un canal de acceso directo.
4. El método (10) de la reivindicación 3, en el cual el umbral para realizar la primera determinación (14) sobre si proporcionar o no admisión a recursos comunes varía de acuerdo con una causa de establecimiento contenida en la petición de conexión de señalización.
5. El método (10) de la reivindicación 4, en el cual un umbral para realizar la segunda determinación (15) sobre si proporcionar o no admisión a recursos dedicados varía de acuerdo con una causa de establecimiento contenida en la petición de conexión de señalización.
6. El método (10) de la reivindicación 1, en el cual un umbral para realizar la tercera determinación (16) sobre si la calidad de la petición de conexión de señalización es alta o baja varía de acuerdo con una causa de establecimiento contenida en la petición de conexión de señalización.
7. El método (10) de la reivindicación 1, en el cual la primera determinación (14) de si proporcionar o no admisión a recursos comunes comprende los siguientes pasos:
determinar si las condiciones de un canal de acceso aleatorio son o no adecuadas para aceptar una petición de señalización;
determinar si las condiciones de un canal de acceso directo son o no adecuadas para aceptar una petición de señalización;
admitir la petición de señalización a recursos comunes si ambas determinaciones son positivas; y
rechazar la petición de señalización a recursos comunes si cualquiera de las determinaciones es negativa.
8. El método (10) de la reivindicación 7, en el cual los umbrales para determinar si las condiciones en el canal de acceso aleatorio y en el canal de acceso directo son o no aceptables varían de acuerdo con una causa de establecimiento contenida en la petición de señalización.
9. El método (10) de la reivindicación 1, en el cual la primera determinación (14) sobre si proporcionar o no admisión a recursos comunes comprende los siguientes pasos:
calcular (52) una tasa de error de la transmisión de un canal de acceso aleatorio;
determinar (54) si la admisión a recursos comunes en términos de las condiciones en el canal de acceso aleatorio debería basarse en el retraso del canal de acceso aleatorio o en la carga del canal de acceso aleatorio;
determinar (58) si la tasa de error de la transmisión está por debajo de un primer valor máximo predeterminado cuando la admisión a recursos comunes en términos de las condiciones en el canal de acceso aleatorio se basa en la carga del canal de acceso aleatorio;
denegar (68) la admisión a recursos comunes cuando la tasa de error de la transmisión no está por debajo del primer valor máximo predeterminado;
calcular (55) un primer retraso en acceder al canal de acceso aleatorio basado en la tasa de error de la transmisión cuando la admisión al canal de acceso aleatorio se basa en el retraso del canal de acceso aleatorio;
determinar (56) si el primer retraso está o no por debajo de un segundo valor máximo predeterminado;
identificar (60) la congestión en un canal de acceso directo cuando la tasa de error de la transmisión o el primer retraso están por debajo de sus respectivos valores máximos predeterminados;
determinar (62) si la admisión a recursos comunes en términos de condiciones en el canal de acceso directo debería basarse en el retraso del canal de acceso directo o en la carga del canal de acceso directo;
determinar (66) si la congestión está por debajo de un tercer valor máximo predeterminado cuando la admisión a recursos comunes en términos de las condiciones en el canal de acceso directo se basa en la carga del canal de acceso directo;
denegar (68) la admisión a recursos comunes cuando la congestión no está por debajo del tercer valor máximo predeterminado;
calcular (64) un segundo retraso en el acceso al canal de acceso directo basado en la congestión cuando la admisión al canal de acceso directo se basa en el retraso;
determinar (65) si el retraso calculado está o no por debajo de un cuarto valor máximo predeterminado;
denegar (68) la admisión a recursos comunes cuando el retraso calculado no está por debajo del cuarto valor máximo predeterminado; y
admitir (70) una petición de conexión de señalización a recursos comunes cuando la congestión o el segundo retraso están por debajo de sus respectivos valores predeterminados.
10. El método de la reivindicación 9, en el cual el primer valor máximo predeterminado varía de acuerdo con una causa de establecimiento contenida en la petición de conexión de señalización.
11. El método de la reivindicación 9, en el cual el segundo valor máximo predeterminado varía de acuerdo con una causa de establecimiento contenida en la petición de conexión de señalización.
12. El método de la reivindicación 9, en el cual el tercer valor máximo predeterminado varía de acuerdo con una causa de establecimiento contenida en la petición de conexión de señalización.
13. El método de la reivindicación 9, en el cual el cuarto valor máximo predeterminado varía de acuerdo con una causa de establecimiento contenida en la petición de conexión de señalización.
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