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.
Campo técnico de la invención
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.
Antecedentes de la invención
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.
- 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.
Sumario de la invención
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.
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Descripción de los dibujos
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.
Descripción detallada de la invención
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.
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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.
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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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