ES2963649T3 - Estación base celular de baja potencia - Google Patents

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Abstract

Se pueden utilizar repetidores de RF para ampliar la cobertura de un sistema de IoT. Además, se pueden utilizar pequeñas estaciones base, comúnmente denominadas células pequeñas, para proporcionar cobertura local. Cuando se utilizan celdas pequeñas, se aborda la cuestión del consumo de energía, ya que estos sistemas a menudo pueden estar ubicados de forma remota y pueden funcionar con batería o alguna fuente de energía renovable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Estación base celular de baja potencia
La invención se establece en el conjunto anexo de reivindicaciones.
Antecedentes
Las redes de dispositivos que conectan máquinas al Internet se están volviendo cada vez más populares. Comúnmente tales redes se conocen como redes de IoT (Internet de las Cosas). Dentro de una red de IOT, los nodos de IoT (que muy a menudo son alimentados con baterías) típicamente miden valores físicos (tales como una temperatura, o un número de ítems, por ejemplo), y luego ya sea: almacenan los valores localmente; transmiten los valores al Internet, analizan el valor y toman una decisión local si se requiere una acción con base en los valores, y si la acción debe reportarse al Internet; o cualquier combinación de los anteriores.
Las redes de IoT tienen unas pocas características importantes. Deben ser capaces de operar sobre un rango muy largo, y deben ser capaces de operar con un consumo de potencia muy bajo.
Actualmente está siendo usado un número de tecnologías de red diferentes para desplegar redes de IoT Estas incluyen LoRa, SigFox, LTE CAT-M1 y NB-IoT. Estas redes han sido diseñadas específicamente para abordar las dos características anotadas anteriormente. También, los tipos de redes se pueden dividir en dos categorías amplias, a saber sistemas basados en celular y otros sistemas. Los sistemas celulares incluyen sistemas LTE CAT-M1 y NB-IOT, y se caracterizan por el uso de estándares y tecnologías de redes celulares para implementar las redes de IOT, y que son el foco de este documento.
Un aspecto relacionado con una estación base de red celular es que la red está siempre ENCENDIDA. Típicamente la estación base siempre está transmitiendo canales de control y piloto comunes en la dirección de enlace descendente, incluso si no hay tráfico de enlace ascendente presente. Esto permite que los dispositivos de usuario se puedan conectar en cualquier momento y, por el contrario, que los dispositivos de usuario sean capaces de enviar mensajes a través de la estación base en cualquier momento. Normalmente este es el comportamiento deseado para un sistema celular. Incluso en el caso de un sistema de IoT que ya sea comparte una infraestructura de red celular común con el tráfico celular normal, o en el caso de un sistema celular de IoT construido a propósito, este es generalmente el comportamiento deseado ya que el área de cobertura de tal sistema es muy grande, y se pueden direccionar miles de dispositivos en el área de cobertura de la estación base a través de la red.
Sin embargo, incluso con la gran área de cobertura proporcionada por las estaciones base celulares, es bien conocido que la cobertura es a menudo inadecuada debido ya sea a la distancia desde la estación base o debido al deterioro de propagación de señal por paredes y edificios.
El documento US2017/019853 divulga un sistema para extender la cobertura de una red de Internet de las Cosas (IoT) que tiene dos o más nodos de IoT, teniendo cada uno del uno o más nodos de IoT un sensor para detectar un valor en un entorno del nodo de IoT respectivo, un procesador de sensor para generar información que represente el valor, y un módem para comunicar la información al Internet. El sistema incluye un repetidor de radiofrecuencia (RF) de celda pequeña que se posiciona dentro del entorno y se configura para recibir la información comunicada desde el módem del nodo de IoT asociado con el entorno. El repetidor de RF de celda pequeña está configurado mediante una programación para alternar entre un modo APAGADO o uno de baja potencia y un modo ENCENDIDO para ser capaz de recibir la información comunicada desde el módem del nodo de IoT asociado con el entorno local.
El documento WO2016/064525 divulga sistemas y métodos de comunicación inalámbrica que agregan datos desde una pluralidad de dispositivos y suministran los datos agregados a otro dispositivo.
El documento US2016/105848 divulga sistemas de comunicaciones inalámbricas, y más particularmente sistemas, métodos, y/o aparatos para sesiones programadas regularmente en un sistema celular de internet de las cosas.
El documento EP3167557 divulga aparatos y métodos de telecomunicaciones que usan nodos de relé para retransmitir datos desde dispositivos terminales a equipo de infraestructura de red, tales como una estación base.
Resumen
Para resolver estos problemas de baja señal, se pueden tomar dos enfoques básicos. En primer lugar, se pueden usar repetidores de RF para extender la cobertura y en segundo lugar, se pueden usar pequeñas estaciones base, comúnmente denominadas como celdas pequeñas, para proporcionar cobertura local. Cuando se usan celdas pequeñas, se debe abordar la cuestión de consumo de potencia ya que estos sistemas a menudo podrían estar ubicados de manera remota y pueden estar funcionando con potencia de batería o alguna fuente de potencia renovable.
La presente invención se caracteriza por un núcleo de paquete evolucionado de celda pequeña en comunicación con el repetidor de RF de celda pequeña para recibir la información desde el repetidor de Rf de celda pequeña, y en comunicación con la red de IoT a través de un enlace inalámbrico para transmitir la información desde el repetidor de RF de celda pequeña a la red de loT, en donde la programación se envía a cada uno de los dos o más nodos (104) de IoT por el repetidor (208) de RF de celda pequeña para sincronizar la actividad de procesamiento del procesador (101) de sensor de cada uno de los dos nodos de IoT con la programación del repetidor de RF de celda pequeña para optimizar la eficiencia de potencia.
Los detalles de una o más realizaciones se establecen en los dibujos acompañantes y en la descripción a continuación. Otras características y ventajas serán evidentes a partir de la descripción y dibujos, y a partir de las reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
Estos y otros aspectos se describirán ahora en detalle con referencia a los siguientes dibujos.
La figura 1 ilustra un sistema de IOT con una celda pequeña que proporciona cobertura;
La figura 2 ilustra un sistema de IOT con un relé que proporciona cobertura.
Los símbolos de referencia similares en los diversos dibujos indican elementos similares.
Descripción detallada
Este documento describe repetidores de radiofrecuencia (RF) que pueden usarse para extender la cobertura y en segundo lugar, pequeñas estaciones base, comúnmente conocidas como celdas pequeñas, que pueden usarse para proporcionar cobertura local para una red de IOT basada en celular. Cuando se usan celdas pequeñas, se aborda la cuestión del consumo de potencia ya que estos sistemas a menudo pueden estar ubicados de manera remota entre sí, y pueden estar funcionando con potencia de batería o alguna fuente de potencia renovable, en lugar de directamente desde la red.
Por consiguiente, este documento describe una celda pequeña de IoT o un relé de IoT que se puede encender y apagar con base en si se requiere o no cobertura de señal en ese momento. También se describe un relé de IoT o de celda pequeña de IoT que recibe una programación desde los dispositivos que se conectan a través del relé o celda pequeña a la red sobre cuándo se debe ENCENDER la celda pequeña o relé para proporcionar cobertura. En implementaciones adicionales, se proporciona una celda pequeña de IoT o relé de IoT que recibe una programación desde dispositivos que se conectan a través del relé o celda pequeña a la red de cuándo se debe ENCENDER el amplificador y proporciona cobertura donde la programación se suministra al amplificador usando un enlace inalámbrico de corto alcance.
A continuación se muestran dos arquitecturas de sistema en la figura 1 y figura 2 como sistemas 100 y 200 de ejemplo, respectivamente; sin embargo, también pueden ser posibles otras arquitecturas. En la figura 1, un nodo 104 de IOT incluye un sensor 101 para detectar un valor de una cosa física, tal como una temperatura, una cantidad, una presencia de un objeto, etc. El nodo 104 de IOT incluye además un procesador 103 de sensor para procesar el valor detectado desde el sensor 101 para generar información que representa los valores, y un módem 105 de IOT para transmitir los valores al Internet, para suministrar a un servidor u otro ordenador o dispositivo, tal como un almacenamiento en la nube.
Como se muestra en la figura 1, una celda 102 pequeña que proporciona la cobertura para el Nodo 104 de IoT está conectada a la red 106 central a través de un Núcleo de Paquete Evolucionado (EPC) 108 de celda pequeña directamente, usando una conexión 107 a Internet cableada, por ejemplo. Luego el EPC de celda pequeña se conecta a su vez a la red 106 de IoT y a un distribuidor 110 de IoT para almacenar la información, tal como los valores, desde el nodo 104 de IoT y para ejecutar las acciones apropiadas.
En el sistema 200 de ejemplo mostrado en la figura 2, una celda 202 pequeña está conectada a un EPC 204 de celda pequeña usando un enlace 206 inalámbrico, tal como un módem de LTE o similar. La combinación de una celda 202 pequeña y un módem inalámbrico para conectividad de retorno se denomina comúnmente como un relé 208. Con el fin de reducir el consumo de potencia de la solución de IOT global, también se debe abordar el consumo de potencia de la celda 202 pequeña o del relé 208. Esto se puede hacer apagando la celda 202 pequeña o relé 208, o a un modo de espera de baja potencia, siempre que la cobertura no sea requerida por los nodos 210 de IOT usando la celda 202<pequeña o relé>208<para cobertura.>
En algunas implementaciones, una celda pequeña de IoT o relé de IoT recibe una programación desde los dispositivos que se conectan a través del relé o celda pequeña a la red, donde la programación proporciona los tiempos cuando el amplificador debe ENCENDERSE y proporcionar cobertura, y donde se suministra la programación al amplificador usando un enlace inalámbrico de corto alcance. Un sistema de relé de IoT puede incorporar un módem inalámbrico, y donde una programación de activación para el relé está determinada por la programación de activación de un módem inalámbrico incorporado.
En algunas implementaciones, se proporciona un sistema de procesamiento que puede combinar las programaciones de activación de múltiples nodos de IoT así como la celda pequeña o relé en un único diseño de programación de activación para optimizar la eficiencia de potencia del sistema. En algunas implementaciones de ejemplo, un sistema que sincroniza la programación de activación de un número de dispositivos conectados a una celda pequeña o relé con el fin de reducir el tiempo que el amplificador debe estar despierto y retransmitiendo una señal.
En aún otras implementaciones, se proporciona un procesador de sensor que sincroniza su actividad de procesamiento con la programación de Encendido/Apagado del nodo de IoT. Tal procesador de sensor puede sincronizar su actividad de procesamiento con la programación de Encendido/Apagado de la celda pequeña o relé que usa para conectarse a la red.
En aún otras implementaciones, se proporciona un sistema donde la frecuencia operativa de la celda pequeña se selecciona en cada ciclo de activación y donde puede ser diferente entre diferentes ciclos de activación. En implementaciones de ejemplo, se proporciona un sistema donde un nodo de IoT buscará la frecuencia de celda pequeña correcta en la que "alojar", en cada ciclo de activación.
Por consiguiente, se pueden usar repetidores de RF para extender la cobertura de un sistema de IoT Además, se pueden usar pequeñas estaciones base, comúnmente denominadas como celdas pequeñas, para proporcionar cobertura local en una red de IoT Cuando se usan celdas pequeñas, se aborda la cuestión del consumo de potencia ya que estos sistemas a menudo podrían estar ubicados de manera remota y pueden estar funcionando con potencia de batería o alguna fuente de potencia renovable distinta de la energía de la red.
Aunque anteriormente se han descrito en detalle algunas realizaciones, son posibles otras modificaciones. Otras realizaciones pueden estar dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (100, 200) para extender cobertura de una red de Internet de las Cosas (loT) que tiene dos o más nodos (104) de IoT, teniendo cada uno de los dos o más nodos de IoT un sensor (101) para detectar un valor en un entorno del respectivo nodo de IoT, un procesador (103) de sensor para generar información que representa el valor, y un módem (105) para comunicar la información al Internet, comprendiendo el sistema:
un repetidor (208) de radiofrecuencia (RF) de celda pequeña que está posicionado dentro del entorno y configurado para recibir la información comunicada desde el módem del nodo de IoT asociado con el entorno, estando el repetidor de RF de celda pequeña configurado mediante una programación para alternar entre un modo APAGADO o uno de baja potencia y un modo ENCENDIDO para ser capaz de recibir la información comunicada desde el módem del nodo de IoT asociado al entorno; y
un núcleo (204) de paquete evolucionado de celda pequeña en comunicación con el repetidor de RF de celda pequeña configurado para recibir la información desde el repetidor de RF de celda pequeña, y en comunicación con la red de IoT a través de un enlace inalámbrico para transmitir la información desde el repetidor de RF de celda pequeña a la red de IoT, caracterizado porque el repetidor (208) de RF de celda pequeña está configurado para enviar la programación a cada uno de los dos o más nodos (104) de IoT para sincronizar la actividad de procesamiento del procesador (103) de sensor de cada uno de los dos o más nodos de IoT con la programación del repetidor (208) de RF de celda pequeña para optimizar eficiencia de potencia.
2. El sistema (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el núcleo de paquete evolucionado de celda pequeña está (204) en comunicación con el repetidor (208) de RF de celda pequeña a través de una conexión cableada.
3. El sistema (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el núcleo (204) de paquete evolucionado de celda pequeña está configurado para estar en comunicación con el repetidor (208) de RF de celda pequeña a través de un enlace (206) inalámbrico.
4. El sistema (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el enlace inalámbrico incluye un módem de LTE.
5. El sistema (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el módem de LTE y el repetidor de RF de celda pequeña están empaquetados en un alojamiento común que forma un relé.
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