Procedimiento de sincronización dentro de un sistema de estación base.

Un procedimiento de sincronización de una frecuencia de referencia de un oscilador de un segundo dispositivo de red

(BTS, IPM) a la frecuencia de referencia de un oscilador de un primer dispositivo de red (BSC, IPG), comprendiendo el procedimiento las etapas de:

asignar una marca de tiempo del momento de transmisión a un paquete de sincronización para su transmisión por parte del primer dispositivo de red (BSC, IPG) al segundo dispositivo de red (BTS, IPM),

transmitir el paquete al segundo dispositivo de red (BTS, IPM);

al recibir el paquete por parte del segundo dispositivo de red (BTS, IPM), asignar una marca de tiempo del momento de recepción,

almacenar la marca de tiempo del momento de recepción y una marca de tiempo recibida del momento de transmisión en el segundo dispositivo de red (BTS, IPM);

repetir dicha transmisión de paquetes de sincronización, dicha aplicación de marcas de tiempo del momento de recepción dentro de un período de observación, y dicho almacenamiento de marcas de tiempo en el segundo dispositivo de red (BTS, IPM); caracterizado por las etapas de:

al finalizar el período de observación, evaluar una entrega de red en base a unas diferencias de tiempo entre la marca de tiempo de recepción y la correspondiente marca de tiempo de transmisión,

estimar un error de temporización y un nivel de confianza de los paquetes de sincronización recibidos cuando la entrega de red se considera aceptable,

aplicar cualquier corrección a una frecuencia del oscilador del segundo dispositivo de red (BTS, IPM) en base al error de temporización cuando el nivel de confianza está por encima de un umbral.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/067967.

Solicitante: Kapsch CarrierCom France S.A.S.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 1, rue Jean-Pierre Timbaud, Site Immontigny CS 80737 78180, Montigny le Bretonneux 78066 St Quentin Yvelines Cedex FRANCIA.

Inventor/es: MAURICE, FRANCOIS, SIRDEY,RENAUD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > COMUNICACIONES MULTIPLEX (peculiar de la transmisión... > Sistemas múltiplex de división de tiempos (H04J... > H04J3/06 (Disposiciones de sincronización)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS > H04W56/00 (Disposiciones para sincronización)

PDF original: ES-2528759_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de sincronización dentro de un sistema de estación base

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un procedimiento de sincronización de una frecuencia de referencia de un transceptor de estación base (BTS - basestation transceiver) a la frecuencia de referencia de un controlador de la estación base 1 (BSC - basestation controller), en el que el controlador de la estación base está provisto de un primer módulo de interfaz (IPG) que comprende un oscilador y un transmisor para transmitir a un segundo módulo de interfaz (IPM) del transceptor de la estación base {BTS) sobre una red IP.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Un Sistema de Estación Base (BSS - Basestation System) comprende típicamente un Controlador de la Estación Base y una pluralidad de transceptores de la estación base en diferentes ubicaciones. La transmisión entre el controlador de la estación base y el transceptor de la estación base se produce por ejemplo a través de una interfaz 2 denominada Abis. Dicha transmisión es necesaria con el fin de sincronizar las frecuencias del transceptor de la estación base con el controlador de la estación base. Todos los transceptores de la estación base proporcionarán un dominio preciso de la frecuencia para cualesquiera móviles activos; de lo contrario, es probable que la transferencia de los móviles sea insegura y haga caer los aumentos de la frecuencia de llamada. En relación con esto, hay un requisito en alguna especificación estándar de telecomunicaciones, tal como la GSM, f.i. 3GPP Rec 45.1: "El 25 transceptor de la estación base utilizará una sola fuente de frecuencia de precisión absoluta mejor que ,5 ppm para la generación de frecuencia RF y la sincronización de la base de tiempo. No hay relación de fase entre un primer y un segundo sitio del transceptor de la estación base: esto es sintonización de la frecuencia, no sincronización temporal. Sin embargo, por razones históricas, la palabra 'sincronización' se ha utilizado siempre y seguirá siendo utilizada en todo el documento.

La transmisión tradicional entre el controlador de la estación base y el transceptor de la estación base en redes GSM/EDGE (interfaz Abis) se consigue utilizando circuitos (TDM) dentro de la frecuencia de sincronización de banda. Los enlaces E1/T1 basados en TDM propagan una frecuencia de referencia de la capa 1 desde el controlador de la estación base al transceptor de la estación base, en otras palabras, la frecuencia de referencia se 35 propaga en la capa 1, la que también se conoce como la capa física. De esta manera, se recupera la estabilidad de la frecuencia a largo plazo utilizando un bucle bloqueado de frecuencia (FLL - frequency iocked loop) o un bucle bloqueado de fase (PLL - phase Iocked loop) bloqueado a un oscilador sintonizable a 16,384 MHz. El tiempo GSM transcurre libremente en cada sitio, sin ninguna relación de fase entre los sitios. Esta "característica de caída e inserción" para la frecuencia permite la sincronización de varios transceptores de la estación base desde el 4 controlador de la estación base por el mismo enlace ABIS. Se puede usar temporalmente un modo de retención {holdover mode) en el transceptor de la estación base cuando la fuente de sincronización es declarada ausente o no satisfactoria.

En un primer modo alternativo, se divide un conjunto de transceptores de la estación base en un "transceptor 45 maestro" y un par de "transceptores esclavos". Esto es particularmente útil si los transceptores del conjunto tienen una ubicación que es relativamente cercana entre ellos. La base de tiempo del transceptor 'maestro' de la estación base es bloqueada en el enlace ABIS según se ha indicado anteriormente. La base de tiempo de los transceptores "esclavos" de la estación base son bloqueados en la del maestro: bloquear el oscilador local del esclavo en modo PLL, recuperar la frecuencia de referencia desde el maestro, y copiar el tiempo GSM del maestro en la el esclavo.

Recientemente, se están produciendo avances para reemplazar la red TDM por una red de paquetes. En este documento, la transmisión dentro del sistema de estación base se produce a través de una red IP, por ejemplo, protocolos de Internet, en lugar de a través de una comunicación inalámbrica. Estos avances son conocidos como ABIS sobre IP. La característica IP del sistema de estación base permite la transmisión backhaul basada en 55 paquetes como una alternativa a los enlaces E1/T1 basados en TDM de hoy en día, en la interfaz Abis del controlador de la estación base al transceptor de la estación base, definiéndose backhaul como transmisión de tráfico de voz y datos entre los sitios de celda (ce// sites) y el controlador de la estación base.

Una característica no ventajosa de ABIS sobre IP es que las redes de paquetes no propagan ninguna frecuencia de referencia en la capa 1 desde el controlador de la estación base al transceptor de la estación base. En su lugar se deben utilizar las de las capas 2 y 3, por ejemplo, una transmisión con una capa MAC (Médium Access Control) o 5 con la capa de red. Por lo tanto, el transceptor de la estación base está perdiendo la capa 1 de sintonización proporcionada por el enlace TDM. Para resolver este inconveniente, se han introducido los siguientes elementos dentro del sistema de la estación base: Las características ABIS sobre IP agregan los siguientes elementos a la red del sistema de estación base TDM preexistente:

Una función /SOS, responsable de la gestión, autenticación y seguridad de la red IP,

un módulo IPG dentro del controlador de la estación base responsable del TDM para la conversión de paquetes en el controlador de la estación base. Es muy importante tener en cuenta que este IPG recupera un reloj trazable de estrato-1 de la placa posterior del controlador de la estación base;

un módulo IPM ubicado físicamente en el transceptor de la estación base, pero gestionado por la /SOS y controlado 15 por el IPG. Este módulo se encarga del TDM para la conversión de paquetes en el transceptor de la estación base. Proporciona una frecuencia de referencia al oscilador del transceptor de la estación base preexistente pero ninguna indicación de fase para su tiempo GSM.

Sin embargo, no está claro cómo obtener la sincronización de todos los módulos IPM dentro de la red sin aumentar 2 sustanclalmente el coste. Cada transceptor de la estación base puede estar provisto de medios para la sincronización usando el sistema GPS. El sistema GPS proporciona una temporización de referencia, cuya precisión es compatible con la del transceptor de la estación base GSM. Sin embargo, esta solución es costosa, difícil de configurar y administrar (instalación, mantenimiento) y se ve afectada por la disponibilidad de cobertura de los satélites. Alternativamente, se puede prever el uso de una Ethernet síncrona. Sin embargo, esto sólo está disponible 25 cuando se ¡mplementa un transceptor óptico gigabit en el IPM de cada transceptor de la estación base. Por lo tanto, se considera una tecnología futura válida, pero que no es aplicable para la actualización de la red existente. Además, se puede prever la aplicación de técnicas de capa 2 estándar tales como la 1588.2. Sin embargo, estas técnicas incluyen características que no están optimizadas para el sistema de estación base GSM.

Además, EP 1 427 121 A1 divulga una red de acceso por radio basada en IP en la que unos nodos de reloj recogen un número de mensajes procedentes de un servidor, que incluyen unas marcas de tiempo que indican sus momentos de transmisión y de recepción. A partir de entonces, se procesan los intervalos de momento de transmisión y los intervalos de momento de recepción de los mensajes recibidos posteriormente. Si la diferencia de un intervalo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de sincronización de una frecuencia de referencia de un oscilador de un segundo dispositivo 5 de red (BTS, IPM) a la frecuencia de referencia de un oscilador de un primer dispositivo de red (BSC, IPG),

comprendiendo el procedimiento las etapas de:

asignar una marca de tiempo del momento de transmisión a un paquete de sincronización para su transmisión por parte del primer dispositivo de red (BSC, IPG) al segundo dispositivo de red (BTS, IPM),

transmitir el paquete al segundo dispositivo de red (BTS, IPM)]

al recibir el paquete por parte del segundo dispositivo de red (BTS, IPM), asignar una marca de tiempo del momento de recepción,

almacenar la marca de tiempo del momento de recepción y una marca de tiempo recibida del momento de transmisión en el segundo dispositivo de red (BTS, IPM)]

repetir dicha transmisión de paquetes de sincronización, dicha aplicación de marcas de tiempo del momento de recepción dentro de un período de observación, y dicho almacenamiento de marcas de tiempo en el segundo dispositivo de red (BTS, IPM)] caracterizado por las etapas de:

al finalizar el período de observación, evaluar una entrega de red en base a unas diferencias de tiempo entre la 2 marca de tiempo de recepción y la correspondiente marca de tiempo de transmisión,

estimar un error de temporización y un nivel de confianza de los paquetes de sincronización recibidos cuando la entrega de red se considera aceptable,

aplicar cualquier corrección a una frecuencia del oscilador del segundo dispositivo de red (BTS, IPM) en base al error de temporización cuando el nivel de confianza está por encima de un umbral.

2. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, en el que el primer dispositivo de red (BSC, IPG) es un controlador de estación base (BSC) y el segundo dispositivo de red (BTS, IPM) es un transceptor de la estación base (BTS).

3. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 2, en el que el controlador de la estación base (BSC) y el transceptor de la estación base (BTS) están provistos de un primer y un segundo módulo de interfaz (IPG, IPM) respectivamente para permitir la transmisión y la recepción sobre la red IP, cada uno de dichos módulos de interfaz está provisto de un contador de tiempo, usándose un valor actual del contador de tiempo para la asignación de las marcas de tiempo.

4. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que los osciladores del primer y del segundo dispositivo de red (BSC, IPG, BTS, IPM) tienen una frecuencia nominal que es igual.

5. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 3, en el que la frecuencia nominal es lo suficientemente 4 alta como para limitar el ruido de medición creado por un efecto de redondeo de un período de mareaje de tiempo.

6. El procedimiento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los paquetes de sincronización son transmitidos periódicamente.

7. El procedimiento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la marca de tiempo de transmisión se almacena en el primer dispositivo de red (BSC, IPG) para su inserción en un cuerpo de un paquete de sincronización posterior y luego transmitirlo con el paquete de sincronización posterior.

8. El procedimiento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que hay un número 5 de secuencia en el cuerpo de un paquete de sincronización, el cual también es almacenado en el segundo

dispositivo de red (BTS, IPM) y usado en la estimación del tiempo de entrega y/o del nivel de confianza.

9. El procedimiento según se reivindica en las reivindicación 1 u 8, en el que la evaluación de la entrega de red comprende las etapas de:

evaluar un tiempo de entrega como la diferencia de tiempo entre la marca de tiempo de recepción y una correspondiente marca de tiempo de transmisión;

calificar un paquete de sincronización como inválido, si el tiempo de entrega está por encima de un umbral o no se 5 puede determinar debido a una marca de tiempo perdida, determinar cuántos paquetes de sincronización son inválidos;

1. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 9, en el que una transmisión de un paquete de sincronización se considera válida si se recibe de acuerdo con su número de secuencia.

11. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, en el que la especificación del nivel de confianza comprende las etapas de:

detectar variaciones térmicas cerca del oscilador del segundo dispositivo de red (BTS, IPM) con un sensor térmico;

determinar una desviación de la frecuencia en base a dichas variaciones térmicas;

comparar las marcas de tiempo de al menos algunos de los paquetes de sincronización con dicha desviación de la frecuencia;

si las marcas de tiempo no se ajustan con la desviación de la frecuencia, bajar el nivel de confianza.

12. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, en el que el error de temporización es proporcionado estimando un desfase (offset) de la base de tiempo entre el primer dispositivo de red (BSC, IPG) y el segundo dispositivo de red (BSC, IPM), y una desviación (skew) de la frecuencia de reloj local.

13. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 11 ó 12, en el que la evaluación de las marcas de 25 tiempo se realiza sólo para un número seleccionado de paquetes de sincronización, realizándose una selección de

paquetes de sincronización eligiendo un paquete de sincronización de entre un grupo de paquetes de sincronización sucesivos.

14. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 13, en el que se elige el paquete de sincronización que 3 es el más rápido dentro del grupo.

15. El procedimiento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una secuencia de compensación de envejecimiento que comprende:

calcular un promedio de la frecuencia a largo plazo introduciendo cada corrección de frecuencia válida en un filtro de paso bajo, y

actualizar periódicamente un valor de envejecimiento en una memoria no volátil

si el valor de envejecimiento se aproxima a un valor extremo de un rango predefinido, se emite un mensaje de alarma.

16. El procedimiento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los paquetes de sincronización tienen un tamaño constante.

17. El procedimiento según se reivindica en la reivindicación 3, en el que la asignación de marcas de tiempo es 45 realizada por marcas de tiempo hardware que se encuentran en una interfaz MAC dentro del primer y segundo

módulos de interfaz (IPG, IPM).

18. El procedimiento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se aplica un proceso adicional de mareaje de tiempo mediante la transmisión de paquetes de sincronización desde el segundo

dispositivo de red (BTS, IPG) al primer dispositivo de red (BSC, IPM), usándose los resultados del proceso adicional de mareaje de tiempo al estimar el nivel de confianza y el error de temporización.

19. El procedimiento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los paquetes de sincronización son transmitidos a través de un protocolo de seguridad IP (IPSEC).

2. El procedimiento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo dispositivo de red (BTS, IPG) actúa como un reloj master con respecto a al menos un dispositivo de red adicional, preferiblemente un transceptor de la estación base (BTS), siendo un reloj de dicho dispositivo de red adicional actualizado por sustitución por el reloj master.

21. Un sistema de estación base que comprende un primer y un segundo dispositivo de red (SSC, IPG, BTS, IPM) que están acoplados entre sí a través de una red IP, estando cada uno de dicho primer y segundo dispositivo de red (SSC, IPG, BTS, IPM) provisto de un oscilador que tiene una frecuencia de referencia,

en el que el primer dispositivo de red (SSC, IPG) comprende un marcador de tiempo (timestamper) para la 1 asignación de una marca de tiempo a un paquete de sincronización en un momento de transmisión, y una memoria para el almacenamiento de dicha marca de tiempo antes de su inserción en un cuerpo de un paquete de

sincronización posterior,

en el que el segundo dispositivo de red (BTS, IPM) comprende un marcador de tiempo (timestamper) para la asignación de una marca de tiempo a un paquete de sincronización en un momento de recepción, y comprende 15 además una memoria para el almacenamiento de dichas marcas de tiempo del momento de transmisión y del momento de recepción para una pluralidad de paquetes de sincronización dentro de un período de observación, caracterizado porque el segundo dispositivo de red (BTS, IPM) comprende además un procesador adaptado para: evaluar una entrega de red al final de un período de observación en base a unas diferencias de tiempo entre la marca de tiempo de recepción y la correspondiente marca de tiempo de transmisión,

estimar un error de temporización y un nivel de confianza de los paquetes de sincronización recibidos cuando la entrega de red se considera aceptable, y

aplicar cualquier corrección a la frecuencia de referencia del oscilador del segundo dispositivo de red (BTS, IPM) en base al error de temporización cuando el nivel de confianza está por encima de un umbral.

22. El sistema de estación base según se reivindica en la reivindicación 21, en el que el primer dispositivo de red (SSC, IPG) es un controlador de estación base (BSC) y el segundo dispositivo de red (BTS, IPM) es un transceptor de la estación base (BTS), estando cada uno de dichos controlador de estación base (BSC) y transceptor de la estación base (BTS) provistos de un módulo de interfaz (IPG, IPM) que comprende dicho marcador de tiempo.

23. Un transceptor de estación base (BTS) acoplado a y/o diseñado para su acoplamiento a un controlador de la estación base (BSC) a través de una red IP, y que comprende:

- un oscilador provisto de una frecuencia de referencia;

- un transceptor para la transmisión y recepción de paquetes desde y hacia el controlador de la estación base (BSC) 35 a través de la red IP;

- un marcador de tiempo (timestamper) para la asignación de una marca de tiempo del momento de recepción a un paquete de sincronización recibido desde el controlador de la estación base (BSC) a través de la red IP;

- una memoria para el almacenamiento de dichas marcas de tiempo de recepción y marcas de tiempo de transmisión recibidas desde el controlador de la estación base (BSC) en los cuerpos de una pluralidad de paquetes de

sincronización recibidos dentro de un período de observación; caracterizado por

- un procesador adaptado para evaluar una entrega de red al final de un período de observación en base a unas diferencias de tiempo entre la marca de tiempo de recepción y la correspondiente marca de tiempo de transmisión; para estimar un error de temporización y un nivel de confianza de los paquetes de sincronización recibidos cuando se considera que la entrega de red es aceptable; y para aplicar cualquier corrección a la frecuencia de referencia del

oscilador en base al error de temporización cuando el nivel de confianza está por encima de un umbral.

24. El transceptor de estación base según se reivindica en la reivindicación 23, que comprende además un sensor térmico situado cerca del oscilador para detectar variaciones térmicas en el oscilador, siendo los datos de detección del sensor térmico usados por el procesador para evaluar el nivel de confianza.

25. El transceptor de estación base según se reivindica en la reivindicación 23, en el que dicho marcador de tiempo (timestamper) está dispuesto además para asignar una marca de tiempo del momento de transmisión a un paquete de sincronización de respuesta (reverse synchronisation packet) para su envío al controlador de la estación base (BSC), siendo los valores de marca de tiempo relativos a los paquetes de sincronización de respuesta almacenados en la memoria y usados para la evaluación de la entrega de red, el error de temporización y/o el nivel de confianza.