ES2363671A1 - Metodo y elmento de red para reducir el consumo de energia en celdas wcdma de una red movil. - Google Patents
Metodo y elmento de red para reducir el consumo de energia en celdas wcdma de una red movil. Download PDFInfo
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Abstract
Método y elemento de red para reducir el consumo de energía en celdas WCDMA de una red móvil, comprendiendo el método: monitorizar tráfico transportado en los canales de tráfico de una celda; analizar ciertos parámetros predeterminados en el tráfico monitorizado; determinar si los mencionados parámetros predeterminados satisfacen condiciones predeterminadas correspondientes; y, cuando se satisface las mencionadas condiciones predeterminadas, desconectar la transmisión continua de canales comunes y facilitar la transmisión intermitente de los canales comunes durante uno o más eventos de transmisión, provocando de ese modo que la celda entre en un modo de espera de la celda.
Description
Método y elemento de red para reducir el consumo
de energía en celdas WCDMA de una red móvil.
La presente invención pertenece al campo de las
telecomunicaciones móviles, y más en concreto trata de un método
para reducir el consumo de energía en celdas WCDMA.
Actualmente, la energía consumida por los
operadores de redes móviles consiste fundamentalmente en el consumo
de energía en la red de radio. Los intentos de reducir el consumo de
energía en la red de radio, por ejemplo la eficiencia de potencia
incrementada en el funcionamiento de la infraestructura RAN 2G y 3G
- un componente crucial del
sistema -, conducirán a ahorros significativos. Los beneficios son no solo reducir costos operativos sino además reducir a su vez las emisiones de carbono debidas a la energía consumida.
sistema -, conducirán a ahorros significativos. Los beneficios son no solo reducir costos operativos sino además reducir a su vez las emisiones de carbono debidas a la energía consumida.
En las redes 2G, debido a la estructura TDMA de
la tecnología GERAN ha sido posible encontrar soluciones
relativamente eficientes que permiten desconectar TRXs siempre que
no haya tráfico, bien en un esquema a corto plazo (desconexión en
segmentos de tiempo dados) o en un esquema a largo plazo
(desconexión de TRX total cuando no hay tráfico). Esto es
particularmente eficiente debido a que el equipamiento físico de RF
2G heredado está basado tradicionalmente en un amplificador de
potencia de portadora única, de modo que cuando se desconecta un TRX
el amplificador de potencia puede ser desconectado
completamente.
En redes 3G, debido a la estructura TDMA de la
tecnología UMTS, incluso cuando no hay tráfico de voz o de datos a
transportar sobre una portadora dada, los canales comunes siguen
transmitiendo continuamente, lo que impide llevar a cabo cualquier
desconexión del amplificador de potencia. Solo cuando hay más de una
portadora activa al mismo tiempo, es posible desconectar las
portadoras extra (siguiendo la transmisión de una portadora para
mantener la red operativa y permitir activar las celdas inactivas
cuando sea necesario). Además, el uso común de múltiples portadoras
hace que esta desconexión de las portadoras extra siga siendo muy
ineficiente puesto que no es posible desconectar del todo el
amplificador de potencia. Por lo tanto, la transmisión continua en
3G hace que el nodo B consuma una cantidad significativa de potencia
incluso cuando no hay tráfico o éste es relativamente bajo. La
presente invención proporciona una solución para el problema
comentado.
Es bien conocido el uso frecuente que se hace de
abreviaturas y acrónimos en el campo de la telefonía móvil. A
continuación se proporciona un glosario de acrónimos/términos
utilizados a lo largo de la presente especificación:
- BCH
- Canal de Radiodifusión (BroadcastChannel)
- CDMA
- Acceso Múltiple por División de Código (Code División Multiple Access)
- CN
- Red Central (Core Network)
- CPICH
- Canal Piloto Común (Common Pilot Channel)
- DCH
- Canal Dedicado (Dedicated Channel)
- DL
- Enlace Descendente (Downlink)
- DRX
- Recepción Discontinua (Discontinuous Reception)
- FACH
- Canal de Acceso Directo (Forward Access Channel)
- GERAN
- Red de Acceso por Radio EDGE GSM (GSM EDGE Radio Access Network)
- KA
- Activación (Keep-Alive)
- P-CCPCH
- Canal Físico de Control Común Primario (Primary Common Control Physical Channel)
- P-CPICH
- Canal Piloto Común Primario (Primary Common Pilot Channel)
- PCH
- Canal de Radiobúsqueda (Paging Channel)
- RACH
- Canal de Acceso Aleatorio (Random Access Channel)
- RAN
- Red de Acceso por Radio (Radio Access Network)
- RNC
- Controlador de Red de Radio (Radio Network Controller)
- RSCP
- Potencia de Código de Señal Recibida (Received Signal Code Power)
- SCH
- Canal de Sincronización (Synchronization Channel)
- SIB
- Bloque de Información del Sistema (System Information Block)
- TRX
- Transceptor (Transceiver)
- UE
- Equipo de Usuario (User Equipment)
- UL
- Enlace Ascendente (Uplink)
- UMTS
- Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (Universal Mobile Telecommunications System)
- UTRAN
- Red de Acceso de Radio Terrestre UMTS (UMTS Terrestrial Radio Access Network)
- WCDMA
- Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha (Wideband Code División Múltiple Access)
\vskip1.000000\baselineskip
La invención trata de un método para reducir el
consumo de energía en celdas WCDMA de una red móvil, según la
reivindicación 1, y del elemento de red según la reivindicación 11.
En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones
preferidas.
El método para reducir el consumo de energía en
celdas WCDMA de una red móvil comprende:
- monitorizar el tráfico transportado en los canales de tráfico de una celda;
- analizar ciertos parámetros predeterminados en el tráfico monitorizado;
- determinar si los mencionados parámetros predeterminados satisfacen condiciones predeterminadas correspondientes; y
- cuando se satisface las mencionadas condiciones predeterminadas, desconectar la transmisión continua de canales comunes y facilitar la transmisión intermitente de los canales comunes durante uno o más eventos de transmisión, provocando de ese modo que la celda entre en un modo de espera de la celda.
En una realización preferida, la transmisión
intermitente es periódica y tiene un periodo característico P_{KA}
y el (o cada) evento de transmisión tiene una duración
característica T_{KA}, siendo la mencionada duración
característica sustancialmente más corta que el periodo
característico P_{KA}.
Las condiciones predeterminadas pueden
satisfacerse, por ejemplo, cuando no se transporta datos en los
canales de tráfico de la celda durante un periodo disparador
T_{TR} determinado.
Las condiciones predeterminadas pueden ser
analizadas por el RNC del nodo B a cargo de la celda, siendo los
parámetros predeterminados parámetros del tráfico monitorizado en
las celdas de tal RNC. Los parámetros predeterminados pueden incluir
por lo menos uno de los siguientes: solicitudes de restablecimiento
de conexión, solicitudes de liberación, volumen de tráfico de datos
de UL y de DL.
El método puede comprender además, siempre que
se reciba una solicitud de radiobúsqueda por parte de una celda en
modo de espera, reanudar el modo normal de funcionamiento de la
mencionada celda.
En una realización preferida, el método
comprende, siempre que se reciba una solicitud válida de conexión
por una celda en modo de espera, reanudar el modo normal de
funcionamiento de la mencionada celda.
El método puede comprender, además, reanudar el
modo normal de funcionamiento de la mencionada celda objetivo,
siempre que un terminal móvil con una conexión
celda-DCH esté realizando un traspaso a una celda
objetivo próxima en modo de espera.
Alternativa o adicionalmente, el método puede
comprender también reanudar el modo normal de funcionamiento de la
mencionada celda, siempre que un terminal móvil con una conexión
celda-DCH señalice un informe de medición de una
celda en modo de espera.
Cuando se transmite, los canales comunes durante
un periodo de transmisión T_{KA}, las transmisiones CPICH y SCH
son iniciadas preferentemente antes de la transmisión de datos BCH
sobre el P-CCPCH.
El método puede comprender también informar a
los terminales móviles en modo inactivo situados en una celda así
como a los terminales en modo inactivo o conectado, localizados en
las celdas vecinas, de que la celda tiene activadas capacidades de
modo de espera.
En el presente método, el UE puede descubrir que
una celda está actualmente funcionando en modo de espera con o sin
señalización explícita.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se proporciona un elemento de red para reducir el consumo
de energía en celdas WCDMA de una red móvil. El elemento de red
comprende:
- un controlador de monitorización configurado para monitorizar tráfico transportado en los canales de tráfico de una celda;
- una unidad de control operativa para:
- -
- analizar ciertos parámetros predeterminados en el tráfico monitorizado;
- -
- determinar si los mencionados parámetros predeterminados satisfacen condiciones predeterminadas correspondientes; y
- -
- cuando se satisface las mencionadas condiciones predeterminadas, desconectar la transmisión continua de canales comunes y facilitar la transmisión intermitente de los canales comunes durante uno o más eventos de transmisión, provocando de ese modo que la celda entre en un modo de espera de la celda.
La unidad de control puede estar demás
configurada para:
- siempre que se reciba una solicitud de radiobúsqueda por parte de una celda en modo de espera, reanudar el modo normal de funcionamiento de la mencionada celda; y/o
- siempre que se reciba una solicitud de conexión por parte de una celda en modo de espera, reanudar el modo normal de funcionamiento del mencionado nodo B; y/o
- siempre que un terminal móvil con una conexión celda-DCH está llevando a cabo un traspaso a una celda objetivo vecina en modo de espera, reanudar el modo normal de funcionamiento de la mencionada celda objetivo; y/o
- cuando se transmite los canales comunes de un nodo B en modo de espera durante un periodo de transmisión T_{KA}, iniciar la transmisión CPICH antes que la transmisión de datos BCH sobre el P-CCPCH.
A continuación se describe brevemente una serie
de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que están
expresamente relacionados con una realización de la mencionada
invención, presentada como ejemplo no limitativo de esta.
La figura 1 muestra el principio de desconexión
de celda, objeto de la presente invención.
La figura 2 muestra las transmisiones de canal
común durante modo normal y modo de espera.
La figura 3 muestra un patrón de transmisión de
canal común en modo de espera.
La figura 4 muestra el patrón de canal común
utilizado al comienzo de la transmisión de activación o cuando se
reanuda el modo normal.
La figura 5 muestra transmisiones de canal común
durante modo normal y modo de espera, según otra realización
preferida de la presente invención.
La solución propuesta permite reducir
significativamente el consumo de potencia en el nodo B, cuando no
hay tráfico (por ejemplo, por la noche en una celda que cubre un
área rural). Está basado en un estado de espera que consiste en un
ciclo de trabajo que permite detener periódicamente la transmisión y
la recepción en el nodo B (permitiendo la desconexión total del
amplificador de potencia). Esto se consigue mediante desconectar
periódicamente canales comunes, siempre que la celda no esté
transportando tráfico alguno. Se describe una visión general del
concepto en la figura 1, en la que se dispara la desconexión de la
celda cuando no se envía ni se recibe datos o voz sobre los canales
de tráfico durante un periodo disparador determinado T_{TR}. A
continuación, la celda entra en modo de espera, en el que los
canales comunes son transmitidos solo periódicamente.
Para llevar a cabo esta solución sin afectar el
funcionamiento de la red, el UE en la celda y en las celdas próximas
necesita ser informado sobre el patrón de desconexión mediante
señalización. En las figuras 2 y 3 se presenta una solución que
permite llevar a cabo el modo de espera, y en las que se crea un
patrón de transmisión que está caracterizado por:
- -
- Un periodo de activación P_{KA} que representa el ciclo de trabajo de los canales comunes (es decir, con qué frecuencia son transmitidos los canales comunes para que el UE lleve a cabo medidas y lea el BCH incluyendo información del sistema SIB, información PCH o información FACH).
- -
- Un periodo de transmisión de activación T_{KA} que representa el período sobre el cual los canales comunes son transmitidos sin interrupción (número de tramas consecutivas). Este período T_{KA} debería ser suficiente para leer información SIB en el BCH (por ejemplo, 1280 ms o más) y llevar a cabo medidas CPICH.
- -
- Un periodo de inicio para el modo de espera, que corresponde a la primera trama inactiva (la trama en la que se detiene la transmisión del canal común).
El periodo de transmisión de activación T_{KA}
debería permitir transmisiones periódicas durante pequeñas
conexiones de paquetes por ráfaga, por ejemplo cuando hay un tráfico
de paquetes limitado que puede gestionarse a través de canales
comunes tales como celda-FACH mejorado y RACH.
El procedimiento de modo de espera puede ser el
siguiente:
- \bullet
- El RNC monitoriza el tráfico en las diferentes celdas en función de diferentes métricas tales como solicitudes de establecimiento/liberación de conexión, volumen de tráfico de datos UL y de DL, y decide cómo y cuando una celda debe entrar en modo de espera.
- \bullet
- Siempre que se presenta una solicitud de radiobúsqueda válida originada en CN o UTRAN, el modo de espera es abortado inmediatamente y se reanuda el modo normal de funcionamiento (como se muestra en la figura 2). Para reducir el número de falsas alarmas, la radiobúsqueda en las celdas en modo de espera deberá llevarse a cabo esperando 1 o más ciclos DRX (que permiten al UE llevar a cabo la actualización de la celda si hay presente una celda funcionando en modo normal).
- \bullet
- Además, el UE será capaz de llevar a cabo una solicitud de conexión sobre RACH mientras que el nodo B está en modo de espera durante el periodo de activación (de lo que tiene conocimiento el UE). Podría adoptarse dos enfoques: 1) permitir la emisión RACH solo durante los períodos de transmisión de activación T_{KA}, o 2) permitir transmisiones RACH durante todo el periodo de activación P_{KA} (lo cual no permitiría una desconexión total del receptor pero aseguraría un rápido establecimiento de llamada). Análogamente al caso de radiobúsqueda, cuando se recibe una solicitud de conexión válida la celda reanuda el modo normal de funcionamiento. La solicitud. de conexión sobre RACH podría ser transmitida a la máxima potencia en el caso de que no haya sido posible medir adecuadamente la RSCP del CPICH sobre los diferentes periodos de activación (es decir, el nivel absoluto de potencia del CPICH que se recibe por el UE) para calcular la potencia. Pero esto no es un problema pues no hay tráfico en la celda, de forma no hay tráfico afectado debido a la alta potencia RACH. Esto es especialmente relevante cuando se elige utilizar periodos de activación largos, lo que podría hacer que las oportunidades para medir el CPICH sean demasiado infrecuentes para llevar a cabo un promedio adecuado.
El uso del modo de espera de la celda tiene un
impacto sobre el procedimiento de movilidad: los UE situados o
funcionando en 2G o en 3G en una celda vecina, son avisados de que
una celda 3G dada puede entrar en modo de espera (celda con
capacidades de "modo de espera"). El uso del nuevo modo de
espera requiere una modificación del comportamiento del UE para que
éste tenga en cuenta este nuevo estado de la celda. El UE puede ser
informado de que la celda funciona en modo de espera, o bien de que
la celda tiene activadas capacidades de "modo de espera". Esta
información puede ser señalizada al UE cuando está en modo inactivo,
utilizando un elemento de información en el BCH asociado a la celda
en la que está situado y a todas las celdas vecinas, o puede ser
informado directamente del estado de la celda cuando se encuentra en
modo conectado. Para evitar procedimientos complejos de señalización
con el fin de mantener el estado instantáneo de cada una de las
celdas en la proximidad del UE, es importante que el UE tenga la
capacidad de descubrir el estado instantáneo de una celda etiquetada
como válida para "modo de espera". Para las celdas capaces de
modo en espera, se pone al UE al tanto de los configuraciones del
periodo de activación P_{KA} y de la transmisión del canal común
asociada, puesto que están indicadas en la información de
señalización BCH, de manera que este puede identificar el estado de
la celda monitorizada. Es decir, el UE puede detectar una celda como
"capaz de modo en espera" utilizando el canal de señalización
(BCH), de modo que el UE puede detectar (mediante escuchar
periódicamente los canales comunes) si la celda está, o no,
actualmente en modo de espera.
Es importante evitar afectar a las medidas de la
RSCP del CPICH y de la Ec/No del CPICH (la Ec/No del CPICH es la
relación de la energía recibida por chip PN para CPICH, frente a la
densidad espectral de potencia total recibida en el conector de la
antena del UE) llevadas a cabo por el UE en la celda, así como por
el UE en las celdas vecinas. Esto es importante también para
asegurarse de que el UE puede leer completamente la información BCH
durante los períodos activos del P-CCPCH. Para que
el UE sea capaz de adquirir correctamente la información BCH, la
transmisión CPICH podría iniciarse (durante cierto número X de
tramas) antes de la transmisión de datos BCH sobre el
P-CCPCH, como se describe en la figura 4. Esto
podría conseguirse, por ejemplo, mediante no transmitir ningún dato
en las primeras tramas durante la transmisión de canal común en modo
de espera. Esto se debe a que el UE tiene que estar completamente
sincronizado a la celda, para recibir correctamente todos los datos
de señalización. Y para estar completamente sincronizado, es
necesario escuchar el CPICH y el SCH (canales de sincronización). El
modo de adquisición aplica al período de activación, pero también a
cuando la celda reanuda el funcionamiento en modo normal (con la
posibilidad de ajustar estos de forma independiente).
El periodo de activación P_{KA} tendrá una
duración máxima predefinida, de tal modo que un UE en el
procedimiento de selección de celda esperará a conocer si la celda
monitorizada está en modo de espera. Para el UE en modo inactivo,
cuando monitoriza celdas en modo de espera, puede requerirse un
periodo de transmisión de activación (o más) para llevar a cabo un
promedio suficiente de las medidas CPICH, dependiendo esto de cómo
esté configurada la duración del periodo de activación P_{KA}, así
como de la duración de la transmisión de activación T_{KA}.
Para aquellos UE que tienen una conexión
celda-DCH en una celda que intenta llevar a cabo un
traspaso a una celda en modo de espera, el modo de espera tiene que
ser desconectado en esta celda objetivo con el fin tener la celda
preparada para gestionar la conexión a establecer. Esto puede
realizarse, por ejemplo, en cuanto el RLC sea señalizado de un
informe de medición que dispara un traspaso a la celda en modo de
espera, con el fin de realizar el traspaso desde la celda vecina sin
interrupción del servicio., Las configuraciones del periodo de
activación deberían ser tales que permitan que el UE conectado
identifique correctamente cualquier celda potencial en modo de
espera.
En la figura 5 se representa transmisiones de
canal común durante modo normal y modo de espera, según una
realización preferida de la presente invención, lo que a su vez
resulta ser una generalización de la solución implementada en la
figura 2. En la realización mostrada en la figura 5, el patrón
(TKA_{1}, PKA_{1}), (TKA_{2}, PKA_{2}), ... (TKA_{3},
PKA_{3}) se repite periódicamente hasta que se reanuda el modo
normal.
Claims (15)
-
\global\parskip0.970000\baselineskip
1. Método para reducir el consumo de energía en las celdas WCDMA de una red móvil, caracterizado porque comprende:- monitorizar el tráfico transportado en los canales de tráfico de una celda;
- analizar ciertos parámetros predeterminados en el tráfico monitorizado;
- determinar si los mencionados parámetros predeterminados satisfacen condiciones predeterminadas correspondientes; y
- cuando se satisface las mencionadas condiciones predeterminadas, desconectar la transmisión continua de los canales comunes y facilitar la transmisión intermitente de los canales comunes durante uno o más eventos de transmisión, provocando de ese modo que la celda entre en un modo de espera de la celda.
- 2. Método según la reivindicación 1, en el que la transmisión intermitente es periódica con un periodo característico P_{KA}.
- 3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el, o cada, evento de transmisión tiene una duración característica T_{KA} y la mencionada duración característica es sustancialmente más corta que el periodo característico P_{KA}.
- 4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que se satisface las condiciones predeterminadas cuando no se transporta datos en los canales de tráfico de la celda durante un periodo disparador determinado T_{TR}.
- 5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las condiciones predeterminadas son analizadas por el RNC del nodo B a cargo de la celda, y en el que los parámetros predeterminados son parámetros del tráfico monitorizado en las celdas de tal RNC.
- 6. Método según la reivindicación 5, en el que los parámetros predeterminados incluyen por lo menos uno de los siguientes:
- solicitudes de establecimiento de conexión;
- solicitudes de liberación;
- volumen de tráfico de datos de UL y de DL.
- 7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además, siempre que sea recibida una solicitud de radiobúsqueda por una celda en modo de espera, reanudar el modo normal de funcionamiento de la mencionada celda.
- 8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además, siempre que se recibe una solicitud de conexión válida por una celda en modo de espera, reanudar el modo normal de funcionamiento de la mencionada celda.
- 9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además, siempre que un terminal móvil con una conexión celda-DCH esté realizando un traspaso a una celda objetivo vecina en modo de espera, reanudar el modo normal de funcionamiento de la mencionada celda objetivo.
- 10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además, siempre que un terminal móvil con una conexión celda-DCH señaliza informe de medición de una celda en modo de espera, reanudar el modo normal de funcionamiento de la mencionada celda.
- 11. Método acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que cuando se transmite los canales comunes durante un periodo de transmisión T_{KA}, las transmisiones CPICH y SCH son iniciadas antes de la transmisión de datos BCH sobre el P-CCPCH.
- 12. Método acorde con cualquiera de las reivindicaciones previas, que comprende informar a los terminales móviles en modo inactivo situados en una celda así como a los terminales en modo inactivo o conectado, localizados en las celdas vecinas, de que la celda tiene habilitadas capacidades de modo de espera de la celda.
- 13. Elemento de red para reducir el consumo de energía en las celdas WCDMA de una red móvil, caracterizado porque comprende:
- un controlador de monitorización configurado para monitorizar tráfico transportado en los canales de tráfico de una celda;
\newpage
\global\parskip1.000000\baselineskip
- una unidad de control operativa para:
- analizar ciertos parámetros predeterminados en el tráfico monitorizado;
- determinar si los mencionados parámetros predeterminados satisfacen condiciones predeterminadas correspondientes; y cuando se satisface las mencionadas condiciones predeterminadas, desconectar la transmisión continua de canales comunes y facilitar la transmisión intermitente de los canales comunes durante uno o más eventos de transmisión, provocando de ese modo que la celda entre en un modo de espera de la celda.
- 14. Elemento de red según la reivindicación 13, en el que se satisface las condiciones determinadas cuando no se transporta datos en los canales de tráfico de la celda durante un periodo disparador determinado T_{TR}.
- 15. Elemento de red según cualquiera de las reivindicaciones 13-14, estando además la unidad de control configurada para, siempre que se recibe una solicitud de radiobúsqueda por parte una celda en modo de espera, reanudar el modo normal de funcionamiento de la mencionada celda.
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