ES2878167T3 - Procedimiento de descarga de tráfico dentro en el interior de una célula de una red móvil - Google Patents

Abstract

Procedimiento de descarga del tráfico de comunicaciones en una red móvil, que comprende las siguientes etapas: - una estación base detecta una congestión persistente en un área de la célula para la que proporciona cobertura, y - la estación base envía al menos un relé de telecomunicaciones móviles a dicha zona, siendo dicho relé móvil llevado por un dron.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de descarga de tráfico dentro en el interior de una célula de una red móvil

La presente invención se refiere a las comunicaciones en una red móvil. Más particularmente, la invención se refiere a la descarga ("offload", en inglés), mediante relés de telecomunicaciones, de tráfico en áreas de una célula donde el tráfico de comunicaciones es significativamente mayor que el tráfico promedio en la célula; en aras de la brevedad, dicha zona se designará a continuación con la palabra en inglés "hotspot".

Se recordará que un relé de telecomunicaciones es un equipo que combina un receptor y un transmisor de radio, y que está destinado a propagar un enlace de radio a una distancia relativamente grande entre una estación base y el terminal móvil de un usuario de red. Un relé puede usar, para transmisión y recepción, las mismas bandas de frecuencia (en cuyo caso hablamos más concretamente de "repetidor"), o (por ejemplo, en el caso de los satélites de telecomunicaciones) distintas bandas de frecuencia (en cuyo caso hablamos más concretamente de "transpondedor"). Por lo demás, un relé puede ser pasivo o proactivo: en el caso de un relé pasivo, este último amplifica y retransmite la señal recibida de un usuario sin realizar ningún procesamiento específico; en el caso de un relé proactivo, este último puede, en particular, programar las comunicaciones con los usuarios, reservar recursos de red y configurar los parámetros de red.

De manera convencional, los operadores telefónicos utilizan relés fijos y/o relés móviles (es decir, que se pueden mover fácilmente). En particular, los relés móviles colocados en vehículos de carretera (automóviles, furgonetas, autobuses, etc.) tienen muchas ventajas. De este modo:

• pueden ir al sitio en caso de eventos imprevistos, como fallos localizados de la red o reuniones de personas;

• son económicos en términos de implementación, mantenimiento y modernización;

• la transferencia de comunicación (que se designará a continuación con el término en inglés "handover") para un terminal móvil desde una estación base a un relé móvil es fácil de implementar.

No obstante, estos relés móviles convencionales tienen varios inconvenientes. De este modo:

• requieren señalización adicional;

• las comunicaciones entre un relé y un terminal de abonado a menudo se ven interrumpidas por edificios ubicados entre ellos, de ahí un efecto de máscara ("shadowing" en inglés).

Para remediar este último inconveniente, recientemente se ha propuesto colocar relés móviles en globos de helio, para que las comunicaciones entre, por un lado, un relé móvil y los terminales móviles a los que sirve y, por otro lado, este relé móvil y la estación base que retransmite, están en la línea de visión ("line of sight", en inglés), para proporcionar una calidad de transmisión óptima porque no sufre los fenómenos de desvanecimiento rápido ("fast fading" en inglés) y efecto de máscara. Sin embargo, estos relés colocados en globos presentan, ellos también, algunos inconvenientes. De este modo:

• los globos deben volar a una altitud lo suficientemente alta para evitar colisiones con edificios;

• las comunicaciones entre un globo y un terminal móvil se degradan debido a la gran distancia entre ellos;

• siempre por la gran distancia entre ellos, la potencia de transmisión requerida para el terminal móvil es alta, de ahí los problemas de la exposición humana a la radiación y el rápido agotamiento de la batería;

• siempre por la gran distancia entre ellos, la potencia de transmisión requerida para el relé es alta, por lo tanto, el globo debe estar equipado con una batería grande, lo que aumenta el peso del globo;

• el reabastecimiento del relé móvil (batería, mantenimiento, etc.) es difícil;

• si el globo está conectado a la estación base a través de un enlace por cable, el reabastecimiento del relé es relativamente fácil, pero mover el globo de un hotspot a otro es difícil; si, por el contrario, el globo está conectado a la estación base a través de un enlace inalámbrico, el reabastecimiento del globo es relativamente difícil y, además, el foco de este enlace inalámbrico es inestable debido a los movimientos del globo debido a las corrientes de aire. El documento US 2009/0098850 se refiere a un sistema de comunicaciones inalámbricas integrado que comprende un circuito configurado para acceder a información que describe una configuración de una estación base terrestre inoperante.

El documento US 2013/0163565 describe un procedimiento de comunicación basado en un hotspot móvil en un sistema de comunicación por radio.

La presente invención se refiere, por lo tanto, a un procedimiento de descarga de tráfico de comunicaciones en una red móvil, que comprende las siguientes etapas:

- una estación base detecta una congestión persistente en un área de la célula para la que proporciona cobertura, y - la estación base envía al menos un relé de telecomunicaciones móviles a dicha zona.

Dicho procedimiento es destacable por el hecho de que dicho relé móvil es transportado por un dron.

De este modo, la presente invención propone utilizar drones (que vuelan a baja altura) como relés móviles. Diseñados originalmente para fines militares., los drones han disfrutado de un gran éxito en el campo de los servicios de vigilancia y control durante varios años. Sin embargo, los autores de la presente invención se han dado cuenta de que esta tecnología también podría ser de gran interés en el campo de las telecomunicaciones. En efecto, recientemente se han logrado avances significativos en términos de costes de implementación y mantenimiento, así como en términos de fiabilidad del control de vuelo de los drones. Esta es la razón por la que una arquitectura de red basada en una flota de drones puede usarse de manera ventajosa para proporcionar descarga de tráfico en una célula de una red móvil. Gracias a estas disposiciones, la estación base de la célula y los terminales móviles ubicados en el hotspot, ven aumentar la relación señal sobre ruido ("Signal over Noise Ratio" o SNR en inglés). Como resultado, por un lado, una reducción en el número de bits de redundancia requeridos y, por lo tanto, una reducción en la tasa de bits total requerida para la codificación de fuente y canal y, por lo tanto, al final, una disminución en la carga de la célula. Por otra parte, el aumento de la SNR permite ventajosamente a la estación base, así como a los terminales móviles del hotspot, reducir sus potencias de transmisión.

La solución según la invención tiene muchas otras ventajas. De este modo:

• los drones se pueden desplegar muy rápidamente en las ubicaciones deseadas;

• los drones pueden aterrizar de forma estable cerca de puntos de acceso, por ejemplo, en puntos de conexión predeterminados (como una farola o un edificio), e incluso seguir los terminales móviles correspondientes (por ejemplo, una multitud en marcha) en sus movimientos dentro de la célula, "saltando" de un punto de unión a otro;

• las comunicaciones entre, por un lado, un dron y los terminales móviles a los que sirve, y, por otro lado, este dron y la estación base que retransmite, están en la línea de visión;

• cada dron tiene, durante su viaje, una base de datos donde se definen todas las rutas entre los puntos de enlace; por tanto, el dron puede circular a baja altura sin riesgo de accidente;

• una vez que el dron ha aterrizado, puede establecer fácilmente un enlace cableado o no cableado estable con la estación base;

• la distancia entre un dron y un terminal móvil es corta, la potencia de transmisión requerida tanto para el terminal móvil como para el dron es baja;

• un relé instalado en un dron es económico en términos de equipo integrado; para poder comunicarse, debe estar equipado únicamente con un módulo de RF (radiofrecuencia); sin embargo, un módulo de RF de este tipo representa solo una pequeña parte del costo habitual de una estación de radio, ya que, si debe incluir un RRH (iniciales de las palabras en inglés "Remote Radio Head" que significa "Cabezal de radio remoto"), no es necesario comprender una BBU (iniciales de las palabras en inglés "Base Band Unit" que significan "Unidad de banda base");

• tan pronto como aterriza un dron, activa los componentes de RF y desactiva los componentes que le permiten volar; el consumo de energía de un dron es, por tanto, bajo, especialmente si funciona con energía solar (como se puede imaginar si la superficie de las alas del dron es lo suficientemente grande);

• el reabastecimiento del dron es fácil ya que puede aterrizar directamente en un área de reabastecimiento para recargar sus baterías; por ejemplo, el equipo de reabastecimiento se puede instalar en la parte superior de algunas farolas distribuidas por la célula.

Por tanto, la invención permite responder de forma eficaz a la necesidad de absorber la congestión constatada o prevista, en un área de una célula de la red móvil, por ejemplo, en el caso de una reunión a corto plazo o un desastre natural, económico en términos de consumo de materiales y energía. Por lo demás, la invención mejora significativamente la experiencia y la satisfacción de los clientes de un operador de telefonía móvil.

Según características particulares, tras el aterrizaje de dicho dron cerca de dicha zona congestionada, al menos un parámetro de la estación base y/o de dicho relé está configurado para que el dron se haga cargo de los terminales móviles ubicados en la zona congestionada.

Gracias a estas disposiciones, los terminales móviles del hotspot se separan de la estación base y se conectan al relé de telecomunicaciones del dron. Por lo demás, los terminales móviles a punto de iniciar una comunicación y que se encuentran en el hotspot, se conectan directamente al dron.

Según características aún más específicas, tras hacerse cargo de dichos terminales móviles, el dron ejecuta un algoritmo de programación de estos terminales móviles.

Gracias a estas disposiciones, los terminales móviles del hotspot están programados para sus comunicaciones con el relé (operando en modo "proactivo" como se ha definido anteriormente), en lugar de estar programados para sus comunicaciones con la estación base.

Según otras características particulares, la estación base da por terminada la función de relé desempeñada por el dron cuando esta constata una desaparición persistente de dicha congestión.

Gracias a estas disposiciones, los costes operativos se minimizan y el dron está disponible para descargar (si es necesario) otro hotspot.

Correlativamente, según un segundo aspecto, la invención se refiere a varios dispositivos.

Por lo tanto, se trata de, en primer lugar, un dron que comprende un relé de telecomunicaciones móviles como se define en la reivindicación 6.

Las ventajas ofrecidas por estos drones son esencialmente las mismas que las ofrecidas por los procedimientos correlativos expuestos sucintamente anteriormente.

Según características particulares, dicho relé mantiene en memoria un conjunto planificado de posibles plazas de estacionamiento para realizar sus funciones de relé.

Gracias a estas disposiciones, el mensaje que usa la estación base para indicarle a un dron dónde debe ir puede ser relativamente corto. Estas plazas de estacionamiento se proporcionan preferiblemente en ubicaciones estratégicas (cubriendo en particular la mayoría de las áreas donde la señal de la estación base es pobre, principalmente por el efecto máscara), por ejemplo, en la parte superior de una farola o un edificio, para que cada dron siempre pueda tener una ubicación en la que pueda estar en línea de visión con la estación base a la que está conectado.

La invención se refiere también, en segundo lugar, una estación base que comprende unos medios para detectar la congestión persistente en un área de la célula para la que proporciona cobertura. Dicha estación base destaca porque comprende medios para:

- enviar a dicha zona congestionada un relé de telecomunicaciones móviles transportado por un dron, y

- configurar al menos uno de sus parámetros y/o de los parámetros de dicho relé para que el relé se haga cargo de los terminales móviles ubicados en la zona congestionada.

Las ventajas ofrecidas por esta estación base son esencialmente las mismas que las ofrecidas por los procedimientos de comunicación expuestos sucintamente anteriormente.

Cabe destacar que es posible realizar estos dispositivos en el contexto de instrucciones de software y/o en el contexto de circuitos electrónicos.

Por este motivo, la invención también se refiere a un programa de ordenador descargable desde una red de comunicación y/o almacenado en un soporte legible por ordenador y/o ejecutable por un microprocesador. Este programa informático es destacable porque comprende instrucciones para la ejecución de las etapas del procedimiento de descarga de tráfico sucintamente expuesto anteriormente, cuando se ejecuta en un ordenador.

Según un tercer aspecto, la invención se refiere a un sistema para descargar tráfico de comunicaciones en una red móvil, que comprende al menos un relé móvil como se describe brevemente anteriormente y al menos una estación base como se ha descrito brevemente anteriormente.

Las ventajas que ofrece este sistema son esencialmente las mismas que las que ofrece el procedimiento de descarga de tráfico descrito brevemente anteriormente.

Surgirán otros aspectos y ventajas de la invención con la lectura de la descripción detallada a continuación de modos de realización particulares, dados a título de ejemplos no limitativos. La descripción se refiere a las figuras adjuntas, en las que:

- la figura 1 muestra el estado de congestión de una célula de una red móvil en función de la carga de la célula y la distancia entre un hotspot y la estación base de la célula, y

- la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra las etapas del procedimiento de descarga según una realización de la invención.

Para empezar, debe tenerse en cuenta que se conocen varios procedimientos para localizar un hotspot.

De este modo, un primer procedimiento, denominado "proyección de tráfico" (véase la solicitud EP 1168866), se basa en métricas definidas y almacenadas en el nivel de entidad de O&M ("Operation and Maintenance Center") de la red. Un segundo procedimiento (véase A. Jaziri, R. Nash y T. Chahed, "Traffic Hotspot localization in 3G and 4G wireless networks using OMC metric", en Proc. IEEE PIMRC, páginas 270 a 274, septiembre de 2014) se basa en el uso de cinco indicadores de desempeño, a saber, la carga, los caudales de usuarios y células, el grado de vecindad, las estadísticas sobre la distribución del avance de tiempo ("Timing Advance", en inglés) y el ángulo de llegada, que se proyectan en un mapa de cobertura.

Un tercer procedimiento se basa principalmente en sondas y análisis de rastros. A pesar de su alto coste, este procedimiento es el más utilizado en equipos operativos. Según este procedimiento, la localización se realiza para cada usuario individualmente explotando los rastros almacenados en servidores con gran capacidad de memoria. Los rastros más utilizados son: datos de GPS enviados por el móvil, la proximidad a un hotspot WiFi, el nivel de campo informado por el móvil y el identificador de célula. También se pueden utilizar otros procedimientos de localización como la triangulación (véase A. Roxin et al., "Survey of Wireless Geolocation Techniques", en IEEE Globecom Workshops, 2007).

Por lo demás, el artículo de Q. Xu et al. titulado "AccuLoc: practical localization of performance measurements in 3G networks" (Proc, de la ACM International Conférence on Mobile Systems, Applications and Services, páginas 183 a 196, 2011) utiliza predicciones sobre la movilidad de los usuarios de dispositivos móviles para estimar mejor la ubicación de un hotspot.

La presente invención propone el uso de drones esencialmente para descargar hotspots, sin embargo, debe tenerse en cuenta que los drones también se pueden usar de manera ventajosa para detectar puntos de acceso.

A continuación, se definirán varios indicadores que se mencionan a continuación en la descripción de una realización de la invención.

a- Modos de funcionamiento de un dron

- Inactivo: el dron está parado, con consumo de energía nulo o extremadamente bajo, y no da servicio a ningún terminal móvil;

- En espera: el dron activa varios componentes eléctricos en modo de ahorro de energía;

- Activo: el dron se mueve a la posición de un hotspot detectado, pero su módulo de RF aún no está activado para dar servicio a terminales móviles (es decir, el dron solo se comunica con la estación base);

- Listo: el relé ha aterrizado cerca del hotspot y puede ser utilizado por terminales móviles.

b- Estados de congestión de una célula

- Verde: la célula no está congestionada;

- Amarillo: puede producirse una congestión cerca del borde de la célula;

- Rojo: la célula se enfrenta a un grave problema de congestión lejos de la estación base;

- Azul: se ha resuelto un problema de congestión en la célula,

c- Variables

- Cell_Load: carga instantánea de la célula, expresado en número de recursos utilizados, o en tasa de uso de recursos, en este momento, por ejemplo:

• en tecnología GSM (Global System for Mobile Communications, o 2G), el número de franjas horarias ("time slots", en inglés) ocupadas,

• en tecnología UMTS (Universal Mobile Telecommunications System, o 3G), la tasa de uso de los códigos de difusión y potencia,

• en tecnología LTE (Long-Term Evolution o 4G), el número de PRB ocupados (iniciales de las palabras en inglés "Physical Resource Block" que significa "Bloque de recursos físicos");

- Hotspot_position: distancia entre un hotspot y la estación base de la célula, calculado por un proceso de localización de hotspot ejecutado a intervalos de tiempo Timer_1;

- N_UE: número de usuarios atendidos por un dron determinado;

- N_PRB: número de recursos disponibles reservados por un dron determinado (por ejemplo, intervalos de tiempo en GSM, o códigos de potencia y propagación en UMTS, o PRB en LTE).

d- Parámetros celulares

- Load_Threshold_1: umbral de carga celular para pasar del estado de congestión verde al estado de congestión amarillo;

- Load_Threshold_2: umbral de carga celular para pasar del estado de congestión Amarillo al estado de congestión Rojo;

- Load_Threshold_3: umbral de carga celular que permite la desactivación del relé cuando no hay congestión;

- {Traffic_Point_i, i = 1... n}: conjunto planificado de plazas de estacionamiento para drones en la célula, identificadas dichas plazas de estacionamiento, por ejemplo, mediante coordenadas GPS (Global Positioning System);

- Hotspot_0: distancia mínima desde la estación base para la cual la descarga del relé repetidor puede ser efectiva; en efecto, en el caso de un dron que lleve un relé repetidor, la distancia entre el hotspot y la estación base es importante, porque (como han demostrado los estudios clásicos), si un hotspot está relativamente cerca de una estación base, es probable que el despliegue de un relé degrade el rendimiento general del sistema debido a la interferencia entre los enlaces de la estación de base del relé y del terminal móvil de relé;

- Selection_offset_D: factor de compensación agregado al nivel de campo real, y cuyo valor se incrementa cuando se desea aumentar el número de terminales móviles conectados al dron cuando inician una comunicación (ampliación del área de servicio del dron);

- Handover_offset_D: factor de compensación que se suma al nivel de campo real, y cuyo valor se incrementa cuando se desea reducir el número de terminales móviles conectados a un dron que podrían desprenderse de él para conectarse a la estación base de la célula a la que este el dron pertenece o posiblemente a una estación base de una célula vecina;

- Handover_hysteresis: histéresis de traspaso entre la célula y su dron, cuyo valor se incrementa cuando se quiere facilitar los traspasos (en ambos sentidos) entre la estación base y el dron.

e- Eventos

- Event_DA1: la carga de la célula excede el Load_Threshold_1;

- Event_DA2: la célula enfrenta un problema de congestión con Cell_Load mayor que el Load_Threshold_2;

- Event_DA3: o el problema de congestión ha desaparecido, o el hotspot se ha acercado a la estación base;

- Event_DA4: el hotspot se mueve a otra célula,

f- Temporizadores

- Timer_1: período que separa dos ejecuciones consecutivas de un algoritmo de ubicación de hotspot;

- Timer_2: tiempo para que el dron llegue cerca del hotspot;

- Timer_3: tiempo para pasar del modo de espera al modo inactivo;

- Timer_4: tiempo para pasar del estado de congestión rojo al estado de congestión amarillo;

- Timer_5: tiempo para desactivar el dron cuando la célula ya no está congestionada;

- Timer_6: hora de ejecutar, apagar el dron cuando el hotspot se mueve a otra célula.

La figura 1 muestra el estado de congestión de una célula en una red móvil en función de la carga Cell_Load y la distancia Hotspot_position. Con referencia a los estados de congestión definidos anteriormente, la trama paralela al eje x cubre el área del estado de congestión Amarillo, la trama paralela al eje y cubre el área del estado de congestión Rojo, las tramas de pendiente (+ 45°) cubren el área del estado de congestión azul y las tramas de pendiente (-45°) cubren el área del estado de congestión verde.

Naturalmente, un experto en la materia podrá definir los estados de congestión de una célula basándose en otros indicadores y otros umbrales, además, o en sustitución, los indicadores y umbrales propuestos anteriormente.

Se describirá ahora, con referencia a la figura 2, una realización del procedimiento de descarga según la invención. Se observará que un dron según la invención puede comunicarse con la estación base de la célula a través de un enlace cableado o no cableado.

Cuando al menos un dron de la flota esté destinado a comunicarse con la estación base de la célula mediante un enlace de cable (por ejemplo, mediante cable coaxial o fibra óptica), uno puede instalar convenientemente una conexión a este enlace cableado en una o más plazas de estacionamiento {Traffic_Point_i}.

En el caso de un enlace inalámbrico, un dron puede funcionar como un relé repetidor (la misma banda de frecuencia para la estación base y el relé) o como un relé transpondedor (bandas de frecuencia separadas para la estación base y el relé). Incluso puede definir un modo de funcionamiento dinámico en el que el relé puede pasar del modo transpondedor al modo repetidor y viceversa, mediante el despliegue de una función de adaptación dinámica del espectro ("flexible spectrum" en inglés). Cuando el hotspot está relativamente cerca de la estación base, el modo transpondedor evita la pérdida de calidad de la señal debido a interferencias en la misma banda de frecuencia; no obstante, el uso de transpondedores se limita a implementaciones en las que los propios terminales móviles son capaces de operar en bandas de frecuencia separadas, no siempre es así.

Es por eso que habrá un interés particular, en la realización descrita anteriormente, en el caso de relés repetidores. Por lo demás, se considera el caso de los relés "proactivos" (como se han definido anteriormente), porque permiten una gestión más precisa de la descarga.

En estas condiciones, la estación base y el dron se comunicarán entre sí, preferentemente, en una banda de baja frecuencia en FDD (iniciales de las palabras en inglés "Frequency Division Duplexing" que significa "Duplexación por división de frecuencia"), lo cual es posible gracias al alcance extendido del dron a la vista. Este principio permite una baja congestión en el espectro con licencia y poca interferencia con otras aplicaciones en el campo de la radio o con las comunicaciones por satélite.

En cuanto a las comunicaciones entre el dron y los terminales, preferiblemente utilizan espectro con licencia si están disponibles los recursos necesarios, y espectro sin licencia en caso contrario.

Con respecto al espectro sin licencia, el uso de WiFi, que es, de hecho, una tecnología disponible en la mayoría de los teléfonos inteligentes del mercado, así como en otros dispositivos, permite a los operadores obtener ingresos adicionales de dispositivos compatibles solo con WiFi. Sin embargo, la facturación y la seguridad requieren actualizaciones de hardware y software relacionadas con el módulo WiFi del dron. Las actualizaciones deben realizarse a nivel de red central para el sistema de facturación y a nivel de drones para garantizar comunicaciones seguras. Por lo demás, las interferencias en la banda WiFi no se pueden controlar debido al amplio uso de esta banda sin licencia en otras áreas, tales como campos médicos, científicos e industriales. Preferentemente, por lo tanto, el WiFi solo se utilizará en caso de que los recursos en el espectro con licencia sean insuficientes.

Con respecto precisamente al espectro con licencia, preferentemente se usará TDD (iniciales de las palabras en inglés "Time Division Duplexing" que significa ""Duplexación por división del tiempo") para las comunicaciones entre el dron y los terminales móviles, porque (como es conocido por los expertos en la técnica), la TDD funciona eficazmente para comunicaciones a distancias pequeñas, sobre todo porque la mayoría de los operadores han invertido en la compra de una banda de frecuencia TDD con licencia, incluso si todas estas bandas no están en uso (por lo tanto, una pérdida de recursos). Mediante el uso de estas bandas, se tendrá menos interferencia en las bandas FDD, se mejorará el rendimiento general del sistema y se hará un uso eficiente de los recursos de radio disponibles.

Cuando la célula no está congestionada (Cell_Load <Load_Threshold_1, estado de congestión verde), el dron está en modo inactivo.

Según una etapa S1, la estación base detecta que un conjunto de terminales móviles experimenta malas condiciones de radio.

Cuando la tasa de congestión en la célula es mayor que un primer umbral predeterminado, pero es inferior a un segundo umbral predeterminado (Load_Threshold_1 <Cell_Load <Load_Threshold_2), la estación base desencadena un evento event_DA1 y ejecuta un algoritmo de ubicación de hotspot para estimar la posición del hotspot que causa esta congestión de tráfico. Si el algoritmo determina que la posición del hotspot está cerca de la estación base (Hotspot_position <Hotspot_0), el dron no será notificado de este evento, porque (como se mencionó anteriormente) la implementación de un repetidor cerca de una estación base puede degradar el rendimiento general del sistema. Por el contrario, si el hotspot no está ubicado cerca de la estación base (Hotspot_position> Hotspot_0, Load_Threshold_1 <Cell_Load <Load_Threshold _2, estado de congestión amarillo), la estación base envía un mensaje a un dron para notificarle que entre en modo de espera.

Según una etapa S2, la estación base está probando el empeoramiento de la congestión.

Después de confirmar la existencia de un hotspot (es decir, Cell_Load> Load_Threshold_1), la estación base inicia la ejecución periódica (con un período de Timer_1) de un algoritmo de ubicación de hotspot, para predecir el perfil de movilidad del hotspot. Seguidamente, si la tasa de congestión Cell_Load es mayor que el segundo umbral Load_Threshold_2, y si la ubicación del hotspot todavía está lejos de la estación base (Cell_Load> Load_Threshold_2, Hotspot_position> Hotspot_0, estado de congestión roja), la estación base espera la expiración del Timer_2 y luego verifica si las condiciones (Cell_Load> Load_Threshold_2, Hotspot_position> Hotspot_0) todavía están satisfechas. Según una etapa S3, la estación base prueba la persistencia del hotspot.

Después de que el Timer_2 expire, si la distancia al hotspot es menor que el umbral de distancia (Hotspot_position <Hotspot_0), la estación base espera hasta que expira el Timer_3. Seguidamente, si Hotspot_position es siempre menor que Hotspot_0, la estación base indica al dron que entre en modo inactivo.

Asimismo, si la tasa de congestión ha disminuido (Cell_Load <Load_Threshold_1) cuando el Timer_2 expira, la estación base indica al dron que entre en modo inactivo.

Si (Hotspot_position> Hotspot_0) y (Load_Threshold_1 <Cell_Load <Load_Threshold_2), el temporizador_2 se activa de nuevo y la estación base espera a que expire. La estación base luego verifica si estas dos condiciones (Hotspot_position> Hotspot_0 y Load_Threshold_1 <Cell_Load <Load_Threshold_2) todavía se cumplen.

Si, por otro lado, cuando el Timer_2 expira, se cumplen las condiciones (Cell_Load> Load_Threshold_2) y (Hotspot_position> Hotspot_0), la estación base activa un evento event_DA2, lo que significa que requiere la intervención de un dron de la flota para aliviar la zona congestionada de la célula.

En este último caso, según una etapa S4, la estación base envía un dron al hotspot.

La estación base envía un mensaje de activación que contiene una identificación a un dron de la flota (por ejemplo, e valor del índice i en Traffic_Point_i) del lugar de estacionamiento adonde debe ir el dron. Basado en esta información, el dron cambia al modo Activo y se mueve al lugar de estacionamiento indicado en el mensaje de activación. Como se explica más adelante, esta posición se determina para minimizar la distancia del hotspot y tener este último en la línea de visión.

La estación base también intenta predecir el perfil de movilidad de los terminales móviles del hotspot, para que el dron pueda moverse y aterrizar en una nueva posición, para dar servicio a la mayoría de los terminales móviles del hotspot durante el mayor tiempo posible. Esta es la razón por la que la estación base ejecuta periódicamente el algoritmo de ubicación del hotspot (cada Timer_1), siempre que el dron esté en modo activo.

Según una etapa S5, la estación base configura una serie de parámetros.

Después de aterrizar en la posición correcta, el dron entra en modo Listo. Los parámetros de la célula se configuran luego en el espíritu de las tecnologías de Redes Autoorganizadas ("Self-Organizing Networks", o SON, en inglés), de la siguiente manera.

Los parámetros de selección y traspaso (Selection_offset_D, Handoverhysterisis y Handover_offset_D) se autoconfiguran para absorber más tráfico y poder implementar rápidamente el traspaso al relé. El valor del parámetro de histéresis de traspaso entre la célula y el dron se incrementa para que el dron se haga cargo rápidamente de los terminales móviles ubicados en el hotspot. Al mismo tiempo, el valor del parámetro Handover_offset_D del dron se incrementa para que los terminales móviles conectados al dron permanezcan conectados por más tiempo. El parámetro Selection_offset_D se incrementa para que el relé se haga cargo de nuevas comunicaciones iniciadas por terminales móviles ubicados en el hotspot.

Según una etapa S6, el dron ordena los terminales móviles del hotspot.

El dron ejecuta un algoritmo de programación, cuyo objetivo es maximizar el número (N UE) de terminales móviles atendidos por el dron, utilizando tantos recursos como sea posible (N PRB) que se le puedan asignar. El desarrollo de este algoritmo de programación se puede formular, por ejemplo, como un problema de "mochila" (véase el artículo de S. Martello et al. Titulado "Algorithme for knapsackproblems", Annals of Discréte Mathematics n° 31, páginas 213 a 258, 1987), y más precisamente como un "problema de mochila local" porque el algoritmo sólo se refiere a los terminales móviles atendidos por el dron. Este problema no es muy complejo en comparación con la programación que realiza la estación base si el número de terminales móviles conectados al dron es bajo.

Por último, según una etapa S7, la estación base comprueba la evolución del estado de la célula.

Una vez que, gracias al establecimiento del relé, la tasa de congestión en la célula, estimada con los recursos del dron, cayó hasta que cayó por debajo de un cierto umbral (Cell_Load <Load_Threshold_3), se activa un evento event_DA3 y se activa el Timer_4 para probar si el estado de congestión en la célula permanece bajo de manera estable.

Si, cuando el Timer_4 expira, la condición (Cell_Load <Load_Threshold_3) persiste, esto significa que la estación base puede, sin usar un dron, servir todo el tráfico generado dentro de la región cubierta por la estación base. Por consiguiente, el estado de congestión de la célula cambia a Azul y la estación base envía un mensaje de desactivación al dron. Los parámetros de selección y traspaso (Selection_offset_D, Handoverhysterisis, Handover_offset_D) se reconfiguran para que las comunicaciones transmitidas por el dron se transfieran a comunicaciones directas con la estación base.

Luego, el dron espera en modo Listo hasta que expira el Timer_5. Si, cuando el Timer_5 expira, el estado de congestión en la célula es siempre Azul, luego cambia a Verde y el dron cambia al modo Inactivo si su nivel de batería está por encima de un umbral predeterminado (suficiente para una próxima misión), o si su lugar de estacionamiento dispone de un equipo de reabastecimiento; si no, el dron primero entra en modo Activo y se mueve al lugar más cercano donde hay un área de reabastecimiento de combustible disponible; y posteriormente, una vez colocado allí, el dron entra en modo Inactivo.

Si, por el contrario, Cell_Load se vuelve mayor que Load_Threshold_3 cuando EL Timer_4 expira, el dron permanece en modo Listo y continúa prestando servicio a terminales móviles, y la célula permanece en el estado de congestión Rojo.

Ahora estudiaremos dos situaciones particulares.

Una primera situación particular es cuando el hotspot se acerca a la estación base.

Si el hotspot se acerca a la estación base (Hotspot_position <Hotspot_0), se activa un evento event_DA3 y el dron espera el siguiente informe de ubicación del hotspot, que se produce EN cada Timer_1.

Si la condición (Hotspot_position <Hotspot_0) permanece verificada, el estado de congestión de la célula cambia a verde. El dron luego cambia al modo Inactivo si su nivel de batería está por encima de un umbral predeterminado (suficiente para una próxima misión), o si su lugar de estacionamiento dispone de un equipo de reabastecimiento; si no, el dron primero entra en modo Activo y se mueve al lugar más cercano donde hay un área de reabastecimiento de combustible disponible; y posteriormente, una vez colocado allí, el dron entra en modo Inactivo.

Si, por el contrario, la condición (Hotspot_position <Hotspot_0) ya no se verifica, el dron continúa prestando servicio a terminales móviles en modo Listo y la célula permanece en el estado de congestión Rojo.

Una segunda situación especial es cuando el hotspot se mueve a una nueva célula, adyacente a la célula inicial. En este caso, se activa un evento event_DA4 y se envía un mensaje de alerta a la nueva célula para informarle de la llegada del hotspot. La nueva célula ejecuta las etapas descritas anteriormente basándose en su estado de congestión y las mediciones enviadas por la célula inicial (principalmente la posición del hotspot y el tamaño del hotspot en términos de número de terminales móviles N UE y número de recursos NPRB requerido). Mientras que la nueva estación base calcula la mejor solución sin volver a activarla, si el siguiente informe (a la expiración del Timer_1) de la ubicación del hotspot de la célula inicial da una posición ubicada en la región de cobertura de la célula inicial, la nueva estación base no activa uno de sus drones y el dron de la célula original permanece en modo Listo.

Por el contrario, si al expirar el Timer_1 el informe de ubicación del hotspot de la célula inicial nuevamente indica que la posición del hotspot se encuentra en la región de cobertura de la nueva célula, el dron todavía está procesando el tráfico temporalmente hasta que el Timer_6 expire, para que la nueva célula pueda activar uno de sus propios drones si se congestiona.

Una vez que se ha enviado un mensaje a la célula inicial informándole que la nueva célula está lista para servir al hotspot creado por los terminales móviles entrantes, se reduce el valor del parámetro Handover_offset_D del dron de la célula inicial, para que los terminales móviles atendidos anteriormente por el primer dron se conecten a la nueva estación base, directamente o mediante un dron desde la nueva célula. El parámetro Selection_offset_D del dron celular inicial se reduce, de modo que este dron se vuelve inaccesible para los terminales móviles que se han trasladado a la nueva célula y quieren iniciar la comunicación. Seguidamente, la estación base inicial envía un mensaje a su dron, ya sea para informarle del próximo puesto al que debe trasladarse para servir a un nuevo hotspot, ya sea para indicarle que cambie al modo de Espera o Inactivo. El parámetro Handoverhysterisis entre la célula y el dron se restablece.

La invención se puede implementar dentro de nodos de redes de comunicación, por ejemplo, estaciones base o drones que sirven como relés móviles, por medio de componentes de software y/o hardware.

Los componentes de software pueden integrarse en un programa de ordenador clásico de gestión de nodo de red. Esto es por lo que, como se ha indicado anteriormente, la presente invención también se refiere a un sistema informático. Este sistema informático consta, de manera convencional, de una unidad central de procesamiento que controla mediante señales una memoria, así como una unidad de entrada y una unidad de salida. Por lo demás, este sistema informático puede utilizarse para ejecutar un programa de ordenador que incluye instrucciones para la implementación de uno cualquiera de los procedimientos de descarga de tráfico según la invención.

En efecto, la invención se dirige también a un programa de ordenador descargable desde una red de comunicación que comprende instrucciones para la ejecución de las etapas del procedimiento de descarga de tráfico según la invención, cuando se ejecuta en un ordenador. Este programa de ordenador pueda almacenarse sobre un soporte legible por ordenador y puede ser ejecutable por un microprocesador.

Este programa puede utilizar cualquier lenguaje de programación y presentarse en forma de código fuente, código objeto o código intermedio entre código fuente y código objeto, tal como en una forma parcialmente compilada o en cualquier otra forma deseable.

La invención se refiere también a un soporte de informaciones, fijo o parcialmente o totalmente extraíble, legible por un ordenador y que incluye instrucciones de programa de ordenador tal como se ha mencionado anteriormente. El soporte de informaciones puede ser no importa qué entidad o dispositivo capaz de almacenar el programa. Por ejemplo, el soporte puede comprender un medio de almacenamiento, tal como una ROM, por ejemplo, un CD ROM o una ROM de circuito microelectrónico o un medio de registro magnético, tal como disco duro, o incluso una llave USB ("USB flash drive" en inglés).

Por otra parte, el soporte de información puede ser un soporte transmisible tal como una señal eléctrica u óptica, que puede encaminarse a través de un cable eléctrico u óptico, por radio o por otros medios. El programa de ordenador según la invención puede en particular descargarse desde una red de tipo Internet.

Como variante, el soporte de información puede ser un circuito integrado en el que está incorporado el programa, estando el circuito adaptado para ejecutar o para ser utilizado en la ejecución de uno cualquiera de los procedimientos de descarga de tráfico según la invención.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de descarga del tráfico de comunicaciones en una red móvil, que comprende las siguientes etapas: - una estación base detecta una congestión persistente en un área de la célula para la que proporciona cobertura, y - la estación base envía al menos un relé de telecomunicaciones móviles a dicha zona, siendo dicho relé móvil llevado por un dron.

2. Procedimiento de descarga de tráfico según la reivindicación 1, en donde, tras el aterrizaje de dicho dron cerca de dicha zona congestionada, al menos un parámetro de la estación base y/o de dicho relé está configurado para que el dron se haga cargo de los terminales móviles ubicados en la zona congestionada.

3. Procedimiento de descarga de tráfico según la reivindicación 2, en donde, tras hacerse cargo de dichos terminales móviles, el dron ejecuta un algoritmo de programación de estos terminales móviles.

4. Procedimiento de descarga de tráfico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la estación base da por terminada la función de relé desempeñada por el dron cuando esta constata una desaparición persistente de dicha congestión.

5. Procedimiento de descarga de tráfico según la reivindicación 4, en donde, cuando finaliza su función de relé con respecto a dicha zona congestionada, el dron se dirige a una zona de además comprende.

6. Dron que comprende un relé de telecomunicaciones móviles y además comprende unos medios para:

- recibir de una estación base un mensaje de activación que contenga la identificación de un lugar de estacionamiento adonde debe ir dicho dron,

- desplazarse al lugar de estacionamiento indicado en dicho mensaje de activación, y

- tras su aterrizaje, hacerse cargo de los terminales móviles ubicados cerca de dicho lugar de estacionamiento.

7. Dron según la reivindicación 6, adaptado para guardar en memoria un conjunto planificado de posibles lugares de estacionamiento (Traffic_Point_i) para ejercer sus funciones de relé.

8. Dron según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, que comprende unos medios para ejecutar un algoritmo de programación de los terminales móviles de los que se ha hecho cargo.

9. Estación base, que comprende unos medios para detectar una congestión persistente en un área de la célula para la que proporciona cobertura, y que además comprende unos medios para:

- enviar a dicha zona congestionada un dron que comprende un relé de telecomunicaciones móviles, y

- configurar al menos uno de sus parámetros y/o de los parámetros de dicho relé para que el relé se haga cargo de los terminales móviles ubicados en la zona congestionada.

10. Sistema para descargar tráfico de comunicaciones en una red móvil, que comprende:

- al menos un dron según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, y

- al menos una estación base según la reivindicación 9.

11. Medio de almacenamiento de datos fijo, o parcialmente o totalmente extraíble, que comprende instrucciones de código de programa informático para la ejecución de las etapas de un procedimiento de descarga de tráfico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

12. Programa de ordenador descargable desde una red de comunicación y/o almacenado en un soporte legible por ordenador y/o ejecutable por un microprocesador, que comprende instrucciones para la ejecución de las etapas de un procedimiento de descarga de tráfico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, cuando se ejecuta en un ordenador.