ES2524655A1

ES2524655A1 - Método de transmisión multicast en la interfaz radio LTE para soporte de comunicaciones de grupo

Info

Publication number: ES2524655A1
Application number: ES201431134A
Authority: ES
Inventors: Ángela HERNÁNDEZ SOLANA; Antonio VALDOVINOS BARDAJÍ; Ignacio CANO LÁZARO; Isabel SERRANO VICENTE
Original assignee: Teltronic SA
Current assignee: Teltronic SA
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2014-12-10
Also published as: WO2016016491A1

Abstract

Método de transmisión multicast en la interfaz radio LTE para soporte de comunicaciones de grupo, mediante el cual se permite que todos los equipos de usuario (UE) de un grupo de dispositivos móviles situados en una celda puedan recibir flujos de información de la estación base (eNB) utilizando los mismos recursos físicos, de forma que la estación base (eNB) asigna a todos los miembros del grupo un diferente valor de identificador de scheduling dinámico (C-RNTI), y el mismo valor de identificador scheduling semipersistente (SPS C-RNTI) para todos los equipos de usuarios (UEs) del grupo.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de transmisión multicast en la interfaz radio LTE para soporte de comunicaciones de grupo.
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OBJETO DE LA INVENCIÓN.

La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un método de transmisión multicast en la interfaz radio LTE (Long Term Evolution) para soporte de comunicaciones de grupo, teniendo por objeto que dicho 10 método provea de los mecanismos necesarios a nivel radio para la implementación de servicios de comunicación simultánea con un grupo de usuarios, constituido por dispositivos móviles Release 8, o superiores, utilizando el mismo recurso radioeléctrico en la interfaz radio para todos ellos.
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CAMPO DE APLICACIÓN.

En la presente memoria se describe un método de transmisión multicast en la interfaz radio LTE para soporte de comunicaciones de grupo, el cual es de especial aplicación en la industria de las radiocomunicaciones para ofrecer servicios de comunicaciones móviles que 20 requieran alta velocidad de transmisión, como es el caso del vídeo en tiempo real, a grupos de usuarios sin necesidad de asignar recursos radioeléctricos específicos y diferenciados para cada uno de ellos, lo que permite la provisión de tales servicios con un máximo aprovechamiento de los recursos radioeléctricos y minimizando los riesgos de congestión de la red. 25

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

Los sistemas de comunicaciones móviles han evolucionado para proporcionar nuevos servicios de voz, vídeo y datos a un gran número de usuarios mediante el uso eficiente del 30 espectro radioeléctrico de forma que, el ejemplo más característico es el estándar internacional LTE/LTE-Advanced, definido por el 3GPP (3rd Generation Partnership Project) en el conjunto de especificaciones de la serie 36: “LTE (Evolved UTRA) and LTE-Advanced radio technology”.
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Esta tecnología se definió inicialmente en la Release 8 del 3GPP, aprobada en diciembre de
2008, y es una de las dos tecnologías que en diciembre de 2010 fueron incluidas en la primera versión de la familia IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications-Advanced) por la ITU-R (International Telecommunications Union - Radiocommunication Sector).
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La tecnología LTE/LTE-Advanced ha sido aceptada en todo el mundo para llevar a cabo los despliegues de redes de comunicaciones móviles de cuarta generación (4G) sobre las que proporcionar servicios multimedia de alta calidad en un amplio rango de escenarios.

Los servicios orientados a grupos de usuarios presentan un gran interés económico y social 10 en las redes de comunicaciones móviles públicas y resultan imprescindibles para llevar a cabo comunicaciones profesionales de diferentes cuerpos de seguridad y emergencias, así como en sectores de transporte y utilities.

Así, en el sector de las radiocomunicaciones profesionales existe un amplio consenso 15 acerca de la idoneidad de la tecnología LTE/LTE-Advanced, como tecnología base para disponer de servicios de alta velocidad y alta capacidad de transmisión de datos.

Las especificaciones LTE definen un servicio multimedia broadcast/multicast (MBMS: Multimedia Broadcast/Multicast Service) en los documentos 3GPP TS 22.146, 3GPP TS 20 22.246, 3GPP TS 22.346, 3GPP TS 36.440, 3GPP TS 36.442.

En la interfaz radio, el transporte de información (datos y señalización) entre la estación base (eNB: evolved Node B en terminología LTE) y los equipos de usuario (UE: User Equipment) asociado al servicio MBMS se puede proporcionar en modo punto a punto 25 (PTP) o punto multipunto (PTM).

La comunicación punto a punto (PTP), similar a una comunicación convencional unicast entre la estación base (eNB) y el equipo de usuario (UE), puede permitir comunicación de alta calidad, utilizando mejoras como HARQ y adaptación al enlace, pero cuando el número 30 de usuarios es elevado supone una sobrecarga sustancial en la red.

Así, las soluciones punto multipunto (PTM) implican el uso de recursos físicos comunes para transmitir datos a múltiples usuarios, reduciendo la sobrecarga en la red,
particularmente cuando el número de usuarios involucrados en el servicio es elevado, de forma que la transmisión punto multipunto (PTM) puede ser independiente para cada celda (transmisión monocelda) o las múltiples celdas involucradas pueden sincronizar sus transmisiones sobre los mismos recursos físicos (transmisión multicelda).
5
La transmisión punto multipunto (PTM) monocelda sobre canales de transporte y físicos comunes (DL-SCH y PDSCH, respectivamente) se ha descartado en las especificaciones de LTE, contemplándose únicamente la transmisión unicast punto a punto (PTP) o alternativamente la transmisión punto multipunto (PTM) multicelda.
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Sin embargo, en su primera versión (Release 8), LTE únicamente define un canal de transporte multicast (MCH) y su correspondiente mapeado en un canal físico multicast (PMCH), para el soporte de transporte multicast multicelda, pero no especifica los procedimientos de nivel físico para la recepción del PMCH.
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Asimismo, tampoco se especifican los canales lógicos multicast de datos y de control (MTCH y MCCH) ni los aspectos relativos al soporte del servicio MBMS en el nivel de enlace y capas superiores, de forma que estas especificaciones no aparecen hasta la Release 9 del estándar.
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Así, los procedimientos de transmisión multicast definidos en la Release 9 de LTE y que no aparecen en la Release 8 son los que permitirán transmitir un determinado flujo de información desde la estación base (eNB) a varios usuarios que se encuentren en la misma celda utilizando los mismos recursos radioeléctricos.
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De este modo, los dispositivos móviles LTE, diseñados según las especificaciones de la Release 8, no pueden soportar las funcionalidades del servicio multimedia broadcast/multicast (MBMS). De hecho, el servicio evolved MBMS (eMBMS) tampoco se soporta en el Evolved Packet Core en la Release 8.
Por este motivo, cualquier flujo de información destinado a varios usuarios de una misma 30 celda se tratará como transmisiones unicast independientes tanto en el core de la red como en la interfaz radio. En consecuencia se transmitirá como flujos independientes que utilizarán recursos radioeléctricos diferentes en el enlace descendente (desde la estación base (eNB) a los dispositivos móviles) y consumirán, por tanto, un porcentaje de la capacidad
disponible en la celda proporcional al número de usuarios del grupo.

En este sentido, si bien es cierto que la escasez de ancho de banda requiere la optimización del uso de los recursos radioeléctricos en todo tipo de redes de comunicaciones móviles, en el sector de las comunicaciones profesionales esta escasez es incluso más acusada, por lo 5 que la provisión de servicios de grupo mediante el multiplexado de flujos unicast, es decir, mediante el uso de recursos radioeléctricos distintos para cada usuario en el enlace descendente, es completamente inasumible.

Cabe esperar que la disponibilidad masiva de dispositivos móviles que cumplan la Release 10 9 y posteriores e implementen todas las funcionalidades del servicio multimedia broacast/multicast (MBMS) no sea efectiva hasta dentro de varios años, lo que supone un grave inconveniente para la implantación de la tecnología LTE en el sector de las comunicaciones profesionales.
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Así, con el objeto de la presente invención se resuelve la provisión de servicios de comunicaciones de grupo a dispositivos móviles LTE Release 8, o superiores, transmitiendo en los mismos recursos radioeléctricos en el enlace descendente para todos los usuarios del grupo situados en una misma celda y haciendo uso únicamente de las especificaciones desarrolladas para comunicaciones unicast. 20

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

En la presente memoria se describe un método de transmisión multicast en la interfaz radio LTE para soporte de comunicaciones de grupo, mediante el cual se permite que todos los 25 equipos de usuario (UE) de un grupo de dispositivos móviles situados en una celda puedan recibir flujos de información de la estación base (eNB) utilizando los mismos recursos físicos, de forma que la estación base (eNB) asigna a todos los miembros del grupo un diferente valor de identificador de scheduling dinámico C-RNTI, y el mismo valor de identificador scheduling semipersistente SPS C-RNTI para todos los equipos de usuario 30 (UEs) del grupo.

Así, la estación base (eNB) mantiene información sobre el grupo al que pertenece cada equipo de usuario (UE) para asignarle los identificadores adecuados cuando se registra y se adhiera a un servicio portador EPS asociado al servicio multicast.

Por otra parte, un equipo de usuario (UE) puede mantener simultáneamente 5 comunicaciones dedicadas y de grupo de forma que las transmisiones en el enlace ascendente siempre recibirán recursos mediante scheduling dinámico utilizando el identificador C-RNTI, mientras que en el enlace descendente las comunicaciones dedicadas estarán identificadas mediante el identificador dinámico C-RNTI del equipo de usuario (UE) y las comunicaciones de grupo, mediante el identificador semipersistente SPS C-RNTI que 10 comparten todos los miembros del grupo.

Asimismo, la estación base (eNB) determina los parámetros de transmisión más apropiados (modulación, codificación de canal, entrelazado, potencia) coordinando los informes sobre la calidad del enlace obtenidos de todos los miembros del grupo. 15

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de la invención. 20

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DISEÑOS.

Figura 1. Muestra un sistema como el que se describe en este método, de forma que una estación base o eNB se comunica a través de un canal radioeléctrico con varios equipos de 25 usuario.

Figura 2. Muestra una vista simplificada de una trama downlink LTE, de manera que esta trama se encuentra dividida en subtramas, las que, a su vez, se dividen en las unidades mínimas de asignación de recursos, los cuales pueden estar asignados con identificadores 30 dinámicos C-RNTI ó identificadores semipersistentes SPS C-RNTI.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE.

A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada podemos observar como en la presente invención se describe un método de transmisión multicast en la interfaz radio LTE para soporte de comunicaciones de grupo, permitiendo que desde una estación base (eNB) LTE establezca una comunicación de datos a un conjunto de usuarios de una determinada celda mediante el uso del mismo recurso radioeléctrico para todos ellos 5 (ranuras temporales, subportadoras frecuenciales y potencia de transmisión), aunque los dispositivos móviles no soporten el servicio de comunicaciones broadcast/multicast (MBMS) definido en los estándares del 3GPP.

El método descrito en la presente la invención se basa en el aprovechamiento de los 10 mecanismos que define el estándar 3GPP-LTE para los procedimientos de scheduling dinámico y scheduling semipersistente, de forma que mediante la aplicación de dicho método, un terminal LTE será capaz de soportar servicios de comunicaciones de grupo sobre los canales físicos PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) y PUSCH (Physical Uplink Shared Channel). 15

Dicho método se implementa mediante el desarrollo de nuevas funcionalidades en la estación base (eNB) 1 que permitan:
 Gestionar la asignación de los identificadores dinámico (C-RNTI) 4, 4’, 4’’, 4’’’.. y 20 semipersistente (SPS-C-RNTI) 5 a los equipos de usuarios (UEs) 3, 3’, 3’’, 3’’’.. de la celda;
 Realizar una gestión coordinada del scheduling de los flujos de información unicast y el scheduling de los flujos de información destinados a un grupo de usuarios; 25
 La configuración de una portadora radio asociada a la transmisión entre la estación base (eNB) 1 y el equipo de usuario (UE) 3, 3’, 3’’, 3’’’…. con parámetros idénticos para todos los equipos de usuarios (UEs) 3, 3’, 3’’, 3’’’… involucrados en la recepción del flujo multicast. 30

Ante lo expuesto, se proponen los siguientes métodos para llevar a cabo el procedimiento planteado en esta invención:
 Tras el registro de un equipo de usuario (UE) 3, 3’, 3’’, 3’’’… en la red LTE, la estación base (eNB) 1 le asigna dos identificadores: el identificador de scheduling dinámico (C-RNTI) 4, 4’, 4’’, 4’’’… y el identificador scheduling semipersistente (SPS-C-RNTI) 5. Si el equipo de usuario (UE) es el primero del grupo en registrarse, los valores de los identificadores pueden ser cualesquiera. En el caso de que el grupo al 5 que pertenece el equipo de usuario (UE) ya se haya creado y haya otros miembros registrados, el identificador semipersistente (SPS-C-RNTI) 5 asignado al nuevo equipo de usuario (UE) 3, 3’, 3’’, 3’’’… será el mismo que ha sido previamente asignado al resto de miembros del grupo. Sin embargo, el identificador dinámico (C-RNTI) 4, 4’, 4’’, 4’’’… será distinto y único para cada equipo de usuario (UE) 3, 3’, 3’’, 10 3’’’.. de la celda.
 Las indicaciones de scheduling del enlace ascendente para un equipo de usuario (UE) 3, 3’, 3’’, 3’’’… determinado serán enviadas por la estación base (eNB) 1 haciendo uso del identificador dinámico (C-RNTI) 4, 4’, 4’’, 4’’’... De este modo, es 15 posible señalizar individualmente a cada equipo de usuario (UE), proporcionándole recursos en el enlace ascendente para que efectúe sus transmisiones sin que se produzca colisión con las del resto de usuarios. Estas transmisiones del enlace ascendente podrán estar destinadas al resto de miembros del grupo o a cualquier otro destinatario, pues el equipo de usuario (UE) puede mantener varias 20 comunicaciones con el mismo identificador.
 Las indicaciones de scheduling del enlace descendente que hagan referencia a flujos de datos destinados a un equipo de usuario (UE) específico, aunque este pueda formar parte de un grupo en ese momento, serán enviadas por la estación 25 base (eNB) haciendo uso del identificador dinámico (C-RNTI). De este modo, un equipo de usuario (UE), aunque esté manteniendo una comunicación de grupo, podrá mantener simultáneamente comunicaciones dedicadas bidireccionales.
 Las indicaciones de scheduling del enlace descendente que hagan referencia a los 30 flujos de datos destinados a todos los miembros del grupo serán enviadas por la estación (eNB) haciendo uso del identificador semipersistente (SPS-C-RNTI). Al tener todos los miembros del grupo el mismo identificador semipersistente (SPS-C-RNTI), todos ellos recibirán la notificación de en qué recursos físicos deben decodificar la información y todos ellos podrán realizar la desaleatorización de la señal en el nivel físico con la misma secuencia de scrambling que ha utilizado el transmisor de la estación base (eNB).
 Las transmisiones en el enlace descendente que hagan referencia a los flujos de 5 datos destinados a todos los miembros del grupo estarán asociadas a un servicio portador EPS. Dicho servicio portador EPS se mapeará en la interfaz radio en una portadora radio de datos (DRB) cuya configuración se establecerá individualmente con cada equipo de usuario (UE), mediante mensaje de señalización (RRC), haciendo uso de las portadoras de señalización (SRB) y el identificador dinámico C-10 RNTI. La configuración de la portadora radio dedicada deberá ser idéntica para todos los equipos de usuarios (UEs): mismo identificador de canal lógico (LCID), configuración del control del enlace radio (RLC) (modo TM: Transparent Mode o alternativamente UM (Unacknowledged Mode) y PDCP (Packet Data Convergence Protocol). 15
 La seguridad Access Stratum (AS) se configurará individualmente para cada equipo de usuario (UE), anulando el cifrado en el plano de usuario.

En definitiva, dado que los dispositivos móviles LTE que cumplen con las especificaciones 20 de la Release 8 no soportan comunicaciones de grupo, que resultan necesarias en particular para la provisión de servicios de alta velocidad de transmisión como es el vídeo a los colectivos profesionales de diferentes grupos de cuerpos de seguridad y emergencias, así como en sectores de transporte y utilities, en la presente memoria descriptiva se describe un método que solventa dichos inconvenientes, de forma que permite que todos 25 los equipos de usuario (UE) de un grupo de dispositivos móviles situados en una celda puedan recibir flujos de información de la estación base (eNB) utilizando los mismos recursos físicos.
De esta forma, el sistema descrito en este método se basa en una estación base o eNB 1 que se comunica a través de un canal radioeléctrico 2 con varios equipos de usuario 3, 3’, 30 3’’, 3’’’….

En la figura 2 podemos ver una simplificada trama downlink LTE, de manera que esta trama se encuentra dividida en subtramas, las que, a su vez, se dividen en las unidades
mínimas de asignación de recursos, los cuales pueden estar asignados con identificadores dinámicos C-RNTI 4, 4’, 4’’,…. ó identificadores semipersistentes SPS C-RNTI 5.

Según lo descrito en esta memoria, los identificadores dinámicos C-RNTI referenciados como 4, 4’, 4’’,… se utilizarán de manera unívoca para comunicaciones individuales a un 5 equipo de usuario 3, 3’, 3’’,…y el identificador semipersistente SPS C-RNTI referenciado como 5 para un grupo de equipos de usuario de manera conjunta.

Claims

REIVINDICACIONES

1ª.- MÉTODO DE TRANSMISIÓN MULTICAST EN LA INTERFAZ RADIO LTE PARA SOPORTE DE COMUNICACIONES DE GRUPO, mediante el cual se permite que todos los equipos de usuario (UE) de un grupo de dispositivos móviles situados en una celda puedan recibir flujos 5 de información de la estación base (eNB) utilizando los mismos recursos físicos, caracterizado por que la estación base (eNB) (1) asigna a todos los miembros del grupo un diferente valor de identificador de scheduling dinámico C-RNTI (4, 4’, 4’’, 4’’’..), y el mismo valor de identificador semipersistente SPS C-RNTI (5) para todos los equipos de usuario (UEs) (3, 3’, 3’’, 3’’’..) del grupo. 10
2ª.- MÉTODO DE TRANSMISIÓN MULTICAST EN LA INTERFAZ RADIO LTE PARA SOPORTE DE COMUNICACIONES DE GRUPO, según la 1ª reivindicación, caracterizado por que la estación base (eNB) (1) mantiene información sobre el grupo al que pertenece cada equipo de usuario (UE) (3, 3’, 3’’, 3’’’..) para asignarle los identificadores adecuados cuando se registra y se adhiera a un servicio portador EPS asociado al servicio multicast. 15

3ª.- MÉTODO DE TRANSMISIÓN MULTICAST EN LA INTERFAZ RADIO LTE PARA SOPORTE DE COMUNICACIONES DE GRUPO, según la 1ª reivindicación, caracterizado por que un equipo de usuario (UE) (1) puede mantener simultáneamente comunicaciones dedicadas y de grupo de forma que las transmisiones en el enlace ascendente siempre 20 recibirán recursos mediante el identificador de scheduling dinámico C-RNTI (4, 4’, 4’’, 4’’’..), mientras que en el enlace descendente las comunicaciones dedicadas estarán identificadas mediante el identificador dinámico C-RNTI (4, 4’, 4’’, 4’’’…) del equipo de usuario (UE) (3, 3’, 3’’, 3’’’…) y las comunicaciones de grupo, mediante el identificador semipersistente SPS C-RNTI que comparten todos los miembros del grupo. 25

4ª.- MÉTODO DE TRANSMISIÓN MULTICAST EN LA INTERFAZ RADIO LTE PARA SOPORTE DE COMUNICACIONES DE GRUPO, según la 1ª reivindicación, caracterizado por que la estación base (eNB) (1) determina los parámetros de transmisión más apropiados (modulación, codificación de canal, entrelazado, potencia) coordinando los 30 informes sobre la calidad del enlace obtenidos de todos los miembros del grupo.