Un método de control del volumen de tráfico del plano de usuario en la interfaz Iub o Iub/Iur entre un Controlador de Red Radio y un Nodo B de una Red de Acceso Radio UMTS durante los periodos de sobrecarga,

el método que comprende, para las conexiones de enlace ascendente y del enlace descendente individuales establecidas sobre la interfaz Iub o Iub/Iur, monitorizar en el Controlador de Red Radio la llegada tardía de tramas que transportan datos del plano de usuario en el Controlador de Red Radio o en el Nodo B transmitidos sobre la interfaz Iub o Iub/Iur, y en base a los resultados de dicha monitorización, provocar una reducción en la carga Iub o Iub/Iur para una conexión cuando sea apropiado, caracterizado porque el paso de monitorizar la llegada tardía de tramas comprende analizar los resultados proporcionados por una entidad de Protocolo de Trama que incluye, para la dirección de enlace descendente, derivar dichos resultados contando el número de tramas de Ajuste de Temporización recibidas en el Controlador de Red Radio desde el NodoB y, para la dirección del enlace ascendente, derivar dichos resultados directamente contando el número de tramas basadas en llegada tardía en el Controlador de Red Radio, y comparar el valor de cuenta con algún valor umbral.

Control de congestión dentro de una red de acceso radio Campo de la invención La presente invención se refiere a un mecanismo para el control de congestión dentro de una red de acceso radio de un sistema de telecomunicaciones. Más concretamente, la invención se refiere a un mecanismo de control de congestión para la interfaz Iub o Iub/Iur de una Red de Acceso Radio de UMTS.

Antecedentes a la invención

El grupo del Proyecto de Cooperación de Tercera Generación, conocido como 3GPP, está implicado en el trabajo de estandarización en curso en el grupo WCDMA de protocolos conocido como Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) o 3G. Una red de operador UMTS se puede separar en una serie de componentes principales, a saber una o más redes centrales las cuales son responsables de las sesiones de usuario de establecimiento y control, y una Red de Acceso Radio UMTS (UTRAN) que controla el acceso a la interfaz aérea. La arquitectura de una UTRAN se ilustra esquemáticamente en la Figura 1. La interfaz entre la UTRAN y el equipo de usuario (UE) se proporciona por los nodos conocidos como “NodosB” (análogos a las Estaciones Base en las redes 2G/GSM) . Los NodosB son responsables de transmitir y recibir datos sobre la interfaz aérea y se controlan por los Controladores de Red Radio (RNC) . Los datos de usuario y control se encaminan entre los UE y una red central a través de los NodosB y los RNC. La interfaz entre un NodoB y un RNC se conoce como la interfaz Iub.

Hay situaciones en las que los mismos datos se pueden transmitir entre un UE dado y un RNC a través de dos o más NodosB. Esto se conoce como Función de Traspaso de Diversidad (DHO) o macro-diversidad. Los NodosB se pueden controlar por el mismo o distintos RNC. En este último caso, los datos se encaminan al RNC de control (o de servicio) a través de un RNC de deriva. La interfaz entre el RNC de servicio y el de deriva se conoce como la interfaz Iur. Ambos escenarios se ilustran en la Figura 1.

Los protocolos responsables de transportar la carga útil entre un RNC y un NodoB se describen en la TS 25.435 y la TS 25.427 del 3GPP para los canales comunes (es decir compartidos) y dedicados respectivamente. Las capas de protocolo presentes en el RNC y el NodoB se muestran en la Figura 2. De particular relevancia aquí son los Protocolos de Trama (indicados FP en la Figura 2) , que son responsables de transportar los datos del plano de usuario ofrecidos por las capas superiores (MAC/RLC) entre el NodoB y el RNC. La TS 25.402 (v5.3.0) del 3GPP tiene que ver con la sincronización sobre las interfaces Iub/Iur.

La red de transporte (TN) por debajo del Protocolo de Trama se puede realizar o bien como una red ATM de celdas conmutadas, o bien como una red IP basada en paquetes. El planteamiento típico para asegurar que la red de transporte entrega la calidad de servicio requerida es aplicar algún tipo de mecanismo de control de admisión de la red de transporte, que permita nuevas conexiones en tanto en cuanto hay capacidad disponible. Esta estrategia funciona bien para las conexiones cuya carga ofrecida y propiedades estadísticas son bien conocidas y comprendidas, por ejemplo la voz. La carga agregada de tales conexiones se puede estimar fácil y precisamente. Si la carga estimada excede la capacidad de la red de transporte, no se admiten conexiones adicionales. De esta manera, se puede asegurar que todas las conexiones activas reciben la calidad de servicio de red de transporte esperada sin gastar recursos con un mecanismo de admisión demasiado conservador.

El control de reserva y admisión de la red de transporte es mucho más difícil cuando se consideran conexiones de datos de paquetes conmutados (PS) , por una serie de razones:

• La carga presentada por unos canales de PS puede ser mucho más alta que para una conexión de voz: hasta 384 kbps y más sobre un Canal Dedicado (DCH) , y del orden de Mbps sobre un Canal Compartido de Enlace Descendente de Alta Velocidad (HS-DSCH) .

• El patrón de tráfico sobre los portadores de PS muestra un grado de variación mucho más alto que para las conexiones de voz, que tienen largos periodos de inactividad seguidos por grandes ráfagas de datos.

• Las propiedades estadísticas del tráfico de PS no son ni muy bien comprendidas ni capturadas por cualquier modelo simple. La carga puede ser una función compleja de la calidad del enlace, precio, segmento de cliente, hora del día/año, etc.

Cuando se usa un procedimiento de admisión de red de transporte para el tráfico de PS, se pueden adoptar dos planteamientos diferentes:

Admisión prudente: Para asegurar que la red de transporte siempre entrega el rendimiento deseado, las conexiones entrantes se bloquean en niveles de reserva moderados. La desventaja es la probabilidad del bloqueo innecesario de conexiones entrantes en momentos cuando las conexiones admitidas presentan baja actividad. Esta solución conduce a baja utilización de los recursos de la red de transporte y conexiones bloqueadas.

Admisión generosa: Para evitar el bloqueo innecesario, se admiten más usuarios de PS que se podrían servir momentáneamente si todas las conexiones se volvieran activas (la suposición que es que no todos los usuarios elegirán simultáneamente enviar o recibir datos) . La desventaja es el aumento de la probabilidad de sobrecarga de la red de transporte en los momentos cuando demasiadas conexiones ofrecen carga.

Típicamente, el primero de estos planteamientos se usa, lo que significa que solamente unas pocas conexiones de PS de, digamos 384 kbps, se pueden admitir en cualquier momento dado. Esto es particularmente verdadero si se realiza la Iub con enlaces E1 o T1 poco densos.

Sería deseable admitir más conexiones de PS (para evitar el bloqueo) y tener algún método para manejar las condiciones de sobrecarga Iub potenciales. Hay dos problemas en la implementación de tales soluciones. En primer lugar, no hay ningún mecanismo para detectar explícitamente la congestión en la interfaz Iub de una forma por conexión. En segundo lugar, los protocolos Iub implicados son insensibles a la congestión Iub. Esto significa que la entidad de FP suministrará siempre a la red de transporte con la carga ofrecida por las entidades MAC/RLC, independientemente de la sobrecarga potencial sobre la interfaz Iub. La técnica existente en el control de carga de Iub (por ejemplo Saraydar y otros: “Impacto del control de tasa en la capacidad de un enlace Iub: Caso de servicio múltiple”, Actas del WCNC 2003) emplea soluciones centralizadas basadas en algún algoritmo de control de congestión. La EP 1331768 y la US 2003223454 también proponen soluciones centralizadas al problema del control de carga Iub.

El problema se puede ilustrar además asumiendo una estrategia de admisión generosa en que se han admitido varios portadores de 384 kbps sobre una realización Iub poco densa. Cuando varios/todos los portadores pasan a ofrecer tráfico simultáneamente, el resultado probablemente va a retrasar o perder tramas Iub para algunas o todas las conexiones. Dado que los portadores de PS se realizan típicamente con el Modo de Reconocimiento (AM) , las entidades RLC de recepción requerirán retransmisiones del contenido de la trama perdido. Esto significa que la sobrecarga puede persistir, ya que los casos del FP continuarán barajando datos sobre el Iub en tanto en cuanto el MAC/RLC de envío los ofrezca. En un escenario del peor caso, ninguna conexión recibe ningún dato a tiempo y todos los datos perdidos van a los almacenadores temporales de retransmisión de RLC de envío. Las entidades RLC/MAC/FP entonces seguirán ofreciendo datos de sobrecarga al Iub sin ningún alivio hasta que sucedan errores de protocolo y las retransmisiones se abandonen con inserciones.

El documento XP 0863924 revela un método de control del volumen del tráfico en un enlace durante los periodos de sobrecarga en los que la llegada tardía de paquetes se monitoriza para detectar la congestión en el enlace y como resultado de detectar una situación de congestión, se provoca una reducción en la carga de la conexión.

Resumen de la invención

Una solución al problema de sobrecarga descrito anteriormente es crear un método para reducir delicadamente la carga Iub en los momentos de sobrecarga. Se propone un mecanismo que busca aliviar la congestión Iub usando un planteamiento descentralizado en base a las mediciones locales recibidas desde la interfaz Iub. Se consideran varios medios para controlar la congestión usando tanto los métodos existentes como nuevos para responder... [Seguir leyendo]

1. Un método de control del volumen de tráfico del plano de usuario en la interfaz Iub o Iub/Iur entre un Controlador de Red Radio y un Nodo B de una Red de Acceso Radio UMTS durante los periodos de sobrecarga, el método que comprende, para las conexiones de enlace ascendente y del enlace descendente individuales establecidas sobre la interfaz Iub o Iub/Iur, monitorizar en el Controlador de Red Radio la llegada tardía de tramas que transportan datos del plano de usuario en el Controlador de Red Radio o en el Nodo B transmitidos sobre la interfaz Iub o Iub/Iur, y en base a los resultados de dicha monitorización, provocar una reducción en la carga Iub o Iub/Iur para una conexión cuando sea apropiado, caracterizado porque el paso de monitorizar la llegada tardía de tramas comprende analizar los resultados proporcionados por una entidad de Protocolo de Trama que incluye, para la dirección de enlace descendente, derivar dichos resultados contando el número de tramas de Ajuste de Temporización recibidas en el Controlador de Red Radio desde el NodoB y, para la dirección del enlace ascendente, derivar dichos resultados directamente contando el número de tramas basadas en llegada tardía en el Controlador de Red Radio, y comparar el valor de cuenta con algún valor umbral.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el método se aplica a las conexiones de paquetes conmutados sobre la interfaz Iub o Iub/Iur.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la reducción de carga Iub o Iub/Iur se desencadena cuando la cuenta es igual o excede el valor umbral.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la reducción de carga Iub

o Iub/Iur se desencadena en base a alguna probabilidad definida que sigue a la recepción de una trama de Ajuste de Temporización o la llegada tardía de una trama.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho paso de monitorizar la llegada tardía de tramas, comprende observar los valores del momento de llegada contenido en las tramas de Ajuste de Temporización recibidas, o los retardos calculados para las tramas que llegan tardías, y desencadenar la reducción de carga Iub o Iub/Iur si el tiempo de llegada o el retardo excede algún valor umbral definido.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho paso de provocar una reducción en la carga Iub o Iub/Iur comprende restringir los formatos de transporte permitidos disponibles para la entidad de Control de Acceso al Medio de envío.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho paso de provocar una reducción en la carga Iub o Iub/Iur comprende reducir el tamaño de la ventana de Control de Enlace Radio.

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho paso de provocar una reducción en la carga Iub o Iub/Iur comprende conmutar el Portador de Acceso Radio a un estado con un consumo de recursos Iub menor.

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho paso de provocar una reducción en la carga Iub o Iub/Iur comprende tirar paquetes IP encolados para la transmisión sobre el enlace Iub o Iub/Iur congestionado.

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho paso de provocar una reducción en la carga Iub o Iub/Iur comprende descartar una fracción de las tramas del plano de usuario Iub en respuesta a una trama o tramas de Ajuste de Temporización recibidas en el controlador de red radio desde el NodoB.

11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho paso de provocar una reducción en la carga Iub o Iub/Iur comprende requerir una reducción de la tasa de codificación de un par codificador/descodificador de habla de tasas múltiples.

12. Un Controlador de Red Radio configurado para controlar el volumen de tráfico en el plano de usuario en la interfaz Iub o Iub/Iur entre el Controlador de Red Radio y un Nodo B de una Red de Acceso Radio del UMTS durante periodos de sobrecarga, el Controlador de Red Radio que comprende, para las conexiones de enlace ascendente y de enlace descendente individuales establecidas sobre la interfaz Iub o Iub/Iur, los medios para monitorizar la llegada tardía de tramas que transportan datos del plano de usuario en el Controlador de Red Radio o en el Nodo B transmitidos sobre la interfaz Iub o Iub/Iur, y, en base a los resultados de dicha monitorización, provocar una reducción en la carga Iub o Iub/Iur para una conexión cuando sea apropiado,

caracterizado porque dichos medios para la monitorización se configuran para monitorizar la llegada tardía de tramas analizando los resultados proporcionados por una entidad de Protocolo de Trama que incluye, para la dirección del enlace descendente, derivar dichos resultados contando el número de tramas de Ajuste de Temporización recibidas en el Controlador de Red Radio desde el NodoB y, para la dirección del enlace ascendente, derivar dichos resultados directamente contando el número de tramas basadas en la llegada tardía en el Controlador de Radio, y comparar el valor de cuenta con algún valor umbral.