Procedimiento y sistema para asignar capacidad en redes de acceso de radio compartidas de redes telefónicas celulares de área amplia que se comparten por N operadores de redes móviles,

N >= 2, en los que la asignación de un ancho de banda (1) disponible sobre la interfaz lub, o lur, comprende dividir el ancho de banda (1) disponible de la interfaz en un conjunto de N particiones compartibles, teniendo cada partición compartible un ancho de banda asignado inicialmente a uno de los N operadores de redes móviles para la asignación a su tráfico que aplica prioridad en paquetes y estando disponible el ancho de banda para cualquiera de los demás N-1 operadores para asignar el tráfico desde sus usuarios, siempre que haya ancho de banda libre; si no hay ancho de banda libre en la partición compartible asignada a un operador dado, el ancho de banda de otra partición compartible, asignada a otro de los N-1 operadores, se asigna al tráfico aplicando una prioridad menor que la prioridad de paquetes del otro operador

Procedimiento y sistema para acceder a capacidad de transporte en redes de acceso de radio compartidas.

Campo técnico de la invención

La presente invención tiene su aplicación en el sector de telecomunicaciones y, especialmente, en el área industrial dedicado a dotar a redes de acceso (por ejemplo, UTRAN en UMTS) con elementos de infraestructuras celulares tales como estaciones base (nodos B en UMTS) y controladores (controladores de red de radio o RNC en UMTS) para redes telefónicas celulares de área amplia (es decir, redes 3G).

Más en particular, la invención descrita en el presente documento se refiere a un procedimiento y sistema para acceder a la capacidad (ancho de banda) disponible de enlaces UTRAN, entre una pluralidad de operadores de redes móviles que comparten la red de acceso de un sistema de comunicaciones inalámbricas que soporta tecnologías 3G o superior a 3G (por ejemplo, HSDPA, LTE, WiMax, etc.). En el presente documento, enlaces UTRAN se refiere a enlaces lub, es decir, entre nodos B y el RNC, así como a enlaces lur, es decir, entre un RNC y otro, excepto la interfaz Uu aérea y la lu que proporciona a cada operador enlaces dedicados y no aplica compartición.

Antecedentes de la invención

UTRAN (red de acceso de radio terrestre UMTS) es un término colectivo que incluye el controlador de red de radio (RNC), las estaciones base 3G (nodos B) y la interfaz aérea para el equipo de usuario (UE). Más en particular, el nodo B y el RNC son elementos que forman la red de acceso de radio UMTS y se comunican a través de determinadas interfaces. El nodo B maneja los canales de radio, incluyendo la multiplexación/demultiplexación de información de datos y voz de usuarios. RNC es responsable de controlar y gestionar las múltiples estaciones base (nodos B) incluyendo la utilización de servicios de red de radio.

Hay cuatro interfaces que conectan la UTRAN interna o externamente a otras entidades funcionales: lu, Uu, lub e lur. En particular, lub es una interfaz interna que constituye una conexión lógica entre el nodo B y RNC, y físicamente lub puede implementarse sobre múltiples enlaces T1/E1 de cada nodo B agregado, sobre uno o varios enlaces ATM STM-1 (OC-3) o un enlace STM-4. Más específicamente, lub constituye la parte de aplicación de nodo B (NBAP) definida por la especificación 3GPP TS 25.433 que proporciona señalización y control específicos de la UTRAN para las siguientes áreas de muestra:

• gestión de canales comunes, recursos comunes y enlaces de radio

• gestión de configuración, tal como gestión de configuración de células

• manejo y control de medición

• notificación de situaciones de error.

La tarea de dimensionamiento de la UTRAN implica determinar cuánto ancho de banda o capacidad es necesario para la interfaz lub para soportar una carga de tráfico específica para satisfacer la calidad de servicio (QoS) requerida.

El tráfico de datos de los operadores de redes móviles (MNO) puede llenar fácilmente la transmisión lub disponible entre nodos B y RNC, y una buena manera de sobrellevar esto es introducir algoritmos de gestión de prioridad con el fin de dar mayor prioridad a usuarios/aplicaciones específicos cuando el ancho de banda de transporte lub disponible está completo.

La gestión de prioridad a través de usuarios y aplicaciones es actualmente una tarea bastante importante en la industria de las telecomunicaciones cuando la cantidad de datos que han de transportarse a través de la red es superior al ancho de banda disponible. La discriminación de calidad de servicio (QoS) entre clases de usuarios (por ejemplo, clasificando a los usuarios en "oro", "plata", y "bronce") es una de las características más importantes para los sistemas inalámbricos 3G.

Puede aplicarse cualquier tipo de política de prioridad diseñada por el MNO sobre la interfaz lub, cuando dicho MNO tiene control completo de su red; por ejemplo, un operador podría decidir dar mayor prioridad a paquetes de datos que provienen de servicios de correo electrónico de negocios frente al tráfico de paquetes de datos que proviene de aplicaciones de igual a igual o diferenciar entre usuarios oro, plata y bronce. Con el fin de hacer esto, los paquetes se marcan de alguna manera según la prioridad deseada, de modo que las diferentes partes de la UTRAN mantendrán los paquetes con menor prioridad en cola durante un tiempo mayor.

Sin embargo, la situación puede ser bastante diferente cuando se utilizan redes compartidas.

La compartición de la UTRAN es una técnica que permite compartir físicamente todos los elementos de la UTRAN: en particular, los RNC, los nodos B y los recursos lub asignados para llevar voz y datos desde los RNC hasta los nodos B.

La figura 1 ilustra un ejemplo de una implementación comercial de compartición de la UTRAN en la que se comparten completamente todos los recursos entre los operadores: en el caso mostrado, para un escenario con dos MNO diferentes, la capacidad (1) de lub se divide en dos particiones (1A, 1B) tanto en enlace descendente como en enlace ascendente. Cada partición se dedica completamente a llevar tráfico de usuarios, tal como paquetes de voz y/o datos, así como información de control, de uno de los MNO, es decir, una partición asignada a un operador no está compartida por el otro operador. Se divide toda la capacidad (1) de lub y el tamaño de cada partición, definido en Mbps, es según acuerdos de compartición entre los MNO. Los gráficos muestran el uso del ancho de banda asignado a cada partición de operador para paquetes de voz (1Av, 1Bv) y datos (1Ad, 1Bd). En este caso las funciones de compartición de la UTRAN se comparten físicamente pero se dividen lógicamente en dos UTRAN para los dos MNO diferentes, teniendo cada uno su propia PLMN, capacidades de gestión de fallos, gestión de rendimiento y gestión de configuración, y además conserva la capacidad de utilizar características únicas para cada red. Dividiendo una UTRAN física en diferentes UTRAN lógicas, múltiples operadores pueden cubrir la misma área con su propia frecuencia con una única UTRAN física.

Con referencia especial a la capacidad (1) de lub, que es uno de los cuellos de botella del sistema más crítico en las redes 3G actuales, puesto que los recursos de transporte de lub también se comparten entre los diferentes MNO, las políticas de establecimiento de prioridad sobre usuarios o servicios aplicadas por un MNO (por ejemplo ningún establecimiento de prioridad aplicado) pueden destruir la efectividad de las políticas aplicadas por los operadores (por ejemplo mayor prioridad a usuarios de negocios, menor prioridad a usuarios que utilizan servicios de igual a igual). Esto puede suceder debido al hecho de que los paquetes que corresponden a los dos operadores están mezclados entre sí, pero las clases de prioridad de los paquetes se ajustan de una manera independiente y no coordinada por cada uno de estos dos operadores.

Normalmente, hay cuatro clases QoS diferentes definidas en UMTS:

Como ejemplo, en la figura 2, se muestra la implementación de la gestión de prioridad para un único MNO en un escenario convencional en el que está asignada toda la capacidad (1) de lub al MNO. Se utilizan varias colas (Q1, Q2, ..., Q7, Q8) para diferenciar entre diversos tipos de tráficos (P1, P2, ..., P7, P8) y su prioridad correspondiente para la asignación de capacidad se determina por los pesos (w1, w2, ..., w7, w8) asignados respectivamente a las colas. Por ejemplo, (la figura 2 es sólo un ejemplo, pueden definirse diferente número y tipos de prioridades), se ponen en cola diferentes clases (P1, P2, ... P7, P8) de tráfico aplicando los pesos (w1, w2, ..., w7, w8) de establecimiento de prioridad respectivos en una cola (Q0) de salida de un nodo B o un nodo RNC:

P1: tráfico de señalización

P2: tráfico de conversación (voz y vídeo-telefonía)

...

P7: datos de aplicaciones interactivas o en segundo plano con prioridad media

P8: datos de aplicaciones interactivas o en segundo plano con baja prioridad.

Con el fin de mejorar la asignación de recursos sobre interfaces (lub e lur) internas de la UTRAN en redes 3G compartidas actuales,...

1. Procedimiento para acceder a capacidad de transporte en redes de acceso de radio compartidas de redes telefónicas celulares de área amplia, compartiéndose la red de acceso por un número N de operadores de redes móviles, N ≥q 2, comprendiendo el procedimiento asignar un ancho de banda (1) sobre una interfaz interna de la UTRAN disponible al tráfico de todos los N operadores de redes móviles y caracterizado por

- dividir el ancho de banda (1) disponible de la interfaz interna de la UTRAN en un conjunto de particiones compartibles,

teniendo el conjunto un tamaño igual al número N de operadores de redes móviles,

teniendo cada partición compartible un ancho de banda asignado inicialmente a uno de los N operadores de redes móviles para su tráfico y aplicando prioridad para los paquetes de dicho operador de red móvil asignado, estando accesible el ancho de banda para el tráfico de cualquiera de los demás N-1 operadores de redes móviles, siempre que haya ancho de banda libre;

- si no hay ancho de banda libre en la partición compartible asignada a un operador de red móvil dado, acceder al ancho de banda de a otra partición compartible, asignada a otro de los N-1 operadores de redes móviles, aplicando una prioridad menor que la prioridad para los paquetes de dicho otro operador de redes móviles.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la interfaz interna de la UTRAN es lub.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la interfaz interna de la UTRAN es lur.

4. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, que comprende además poner en cola el tráfico de diferentes usuarios de cada operador de red móvil según clases de tráfico que se seleccionan entre clase interactiva y clase de segundo plano, que definen colas para cada partición compartible.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, que comprende además comprobar el ancho de banda de la partición compartible asignada a un operador de red móvil dado determinando si se alcanza una capacidad máxima de puesta en cola en la partición asignada a dicho operador de red móvil dado y, si es así, se asigna el tráfico a una determinada partición compartible asignada a otro operador de red móvil y se pasa a una cola con la prioridad más baja de dicha determinada partición compartible.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que dicha determinada partición compartible se elige aleatoriamente de cualquiera de las N-1 particiones compartibles que no sea la partición compartible asignada inicialmente al operador de red móvil dado.

7. Sistema para acceder a capacidad de transporte en redes de acceso de radio compartidas de redes telefónicas celulares de área amplia, compartiéndose la red de acceso por un número N de operadores de redes móviles, N ≥q 2, comprendiendo el sistema al menos un primer nodo y al menos un segundo nodo que pueden conectarse entre sí a través de una interfaz interna de la UTRAN que tiene un ancho de banda (1) disponible para tráfico de todos los N operadores de redes móviles, y caracterizado porque tanto el, al menos uno, primer nodo como el, al menos uno, segundo nodo comprenden medios de asignación configurados para dividir el ancho de banda (1) disponible de la interfaz interna de la UTRAN en un conjunto de particiones compartibles, teniendo el conjunto un tamaño igual al número N de operadores de redes móviles y teniendo cada partición compartible un ancho de banda asignado inicialmente a uno de los N operadores de redes móviles para la asignación a su tráfico aplicando prioridad para los paquetes de dicho operador de red móvil asignado, estando disponible el ancho de banda de cada partición compartible para tráfico de cualquiera de los demás N-1 operadores de redes móviles, siempre que haya ancho de banda libre; y los medios de asignación están configurados para acceder al ancho de banda asignado a otro de los N-1 operadores de redes móviles, aplicando una prioridad menor que la prioridad en paquetes de dicho otro operador de red móvil, y para asignar dicho ancho de banda al tráfico de un operador de red móvil dado, si no hay ancho de banda libre en la partición compartible asignada inicialmente a dicho operador de red móvil dado.

8. Sistema según la reivindicación 7, en el que interfaz interna de la UTRAN es lub, y tanto el primero nodo como el segundo nodo son estaciones base de tercera generación.

9. Sistema según la reivindicación 7, en el que la interfaz interna de la UTRAN es lub, el primer nodo es una estación base de tercera generación y el segundo nodo es un controlador de red de radio.

10. Sistema según la reivindicación 7, en el que la interfaz interna de la UTRAN es lur, y tanto el primer nodo como el segundo nodo son controladores de red de radio.

11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 7-10, en el que tanto el, al menos uno, primer nodo como el, al menos uno, segundo nodo comprenden medios de puesta en cola definidos para cada partición compartible y configurados para poner en cola tráfico de diferentes usuarios de cada operador de red móvil según clases de tráfico seleccionadas entre la clase interactiva y la clase de segundo plano.

12. Sistema según la reivindicación 11, que comprende además que tanto el primer nodo como el segundo nodo comprenden además medios de comprobación para determinar si se alcanza una capacidad máxima de puesta en cola en la partición asignada a un operador de red móvil dado y los medios de puesta en cola de cada partición compartible están configurados para pasar tráfico a medios de puesta en cola con la prioridad más baja de otra partición diferente compartible asignada a otro operador de red móvil diferente del operador de red móvil dado.

13. Estación base de tercera generación caracterizada por comprender medios de asignación configurados para dividir el ancho de banda (1) disponible de la interfaz lub en un conjunto de particiones compartibles, teniendo el conjunto un tamaño igual al número N de operadores de redes móviles y teniendo cada partición compartible un ancho de banda asignado inicialmente a uno de los N operadores de redes móviles para la asignación a su tráfico aplicando prioridad para los paquetes de dicho operador de red móvil asignado, estando disponible el ancho de banda de cada partición compartible para tráfico de cualquiera de los demás N-1 operadores de redes móviles, siempre que haya ancho de banda libre; y los medios de asignación están configurados para acceder al ancho de banda asignado a otro de los N-1 operadores de redes móviles, aplicar una prioridad menor que la prioridad en paquetes de dicho otro operador de red móvil, y para asignar dicho ancho de banda al tráfico desde un operador de red móvil dado, si no hay ancho de banda libre en la partición compartible asignada inicialmente a dicho operador de red móvil dado.

14. Estación base de tercera generación según la reivindicación 13, que comprende además medios de puesta en cola para cada partición compartible y configurados para poner en cola tráfico desde diferentes usuarios de cada operador de red móvil según clases de tráfico seleccionadas de la clase interactiva y la clase de segundo plano.

15. Estación base de tercera generación según cualquiera de las reivindicaciones 13-14, que comprende además medios de comprobación para determinar si se alcanza una capacidad de puesta en cola máxima en la partición asignada a un operador de red móvil dado y los medios de puesta en cola de cada partición compartible están configurados para pasar tráfico a medios de puesta en cola con la prioridad más baja de otra partición diferente compartible asignada a otro operador de red móvil diferente del operador de red móvil dado.

16. Controlador de red de radio caracterizado por comprender medios de asignación configurados para dividir el ancho de banda (1) disponible de la interfaz lub en un conjunto de particiones compartibles, teniendo el conjunto un tamaño igual al número N de operadores de redes móviles y teniendo cada partición compartible ancho de banda asignado inicialmente a uno de los N operadores de redes móviles para la asignación a su tráfico que aplicando prioridad para los paquetes de dicho operador de red móvil asignado, estando disponible el ancho de banda de cada partición compartible para tráfico desde cualquiera de los demás N-1 operadores de redes móviles, siempre que haya ancho de banda libre;

y los medios de asignación están configurados para acceder al ancho de banda asignado a otro de los N-1 operadores de redes móviles, aplicar una prioridad menor que la prioridad en paquetes de dicho otro operador de red móvil, y para asignar dicho ancho de banda al tráfico desde un operador de red móvil dado, si no hay ancho de banda libre en la partición compartible asignada inicialmente a dicho operador de red móvil dado.

17. Controlador de red de radio caracterizado por comprender medios de asignación configurados para dividir el ancho de banda (1) disponible de la interfaz lur en un conjunto de particiones compartibles, teniendo el conjunto un tamaño igual al número N de operadores de redes móviles y teniendo cada partición compartible un ancho de banda asignado inicialmente a uno de los N operadores de redes móviles para la asignación a su tráfico que aplica prioridad en paquetes de dicho operador de red móvil asignado, estando disponible el ancho de banda de cada partición compartible para tráfico desde cualquiera de los demás N-1 operadores de redes móviles, siempre que haya ancho de banda libre;

y los medios de asignación están configurados para acceder al ancho de banda asignado a otro de los N-1 operadores de redes móviles, aplicar una prioridad menor que la prioridad en paquetes de dicho otro operador de red móvil, y para asignar dicho ancho de banda al tráfico desde un operador de red móvil dado, si no hay ancho de banda libre en la partición compartible asignada inicialmente a dicho operador de red móvil dado.

18. Controlador de red de radio según cualquiera de las reivindicaciones 16-17, que comprende además medios de puesta en cola definidos para cada partición compartible y configurados para poner en cola tráfico desde diferentes usuarios de cada operador de red móvil según clases de tráfico seleccionadas entre la clase interactiva y la clase de segundo plano.

19. Controlador de red de radio según cualquiera de las reivindicaciones 16-18, que comprende además medios de comprobación para determinar si se alcanza una capacidad de puesta en cola máxima en la partición asignada a un operador de red móvil dado y los medios de puesta en cola de cada partición compartible están configurados para pasar tráfico a medios de puesta en cola con la prioridad más baja de otra partición diferente compartible asignada a otro operador de red móvil diferente del operador de red móvil dado.