Gestión de QoS en LTE para una estación base de auto retroceso.

Un método para gestionar portadores sobre un primer enlace inalámbrico (135) entre una estación base autoretrocedida (130) y una estación base (125),

donde la estación base auto retrocedida (130) sirve a uno o másequipos de usuario, UE (110), a través de uno o más segundos enlaces inalámbricos en una red y donde el métodose implementa en la estación base (125), el método que comprende:

identificar cambios en los números y/o características de portadores de UE multiplexados en un portador de red deretroceso asociado con el primer enlace inalámbrico (745, 1115, 1310, 1510, 1710, 1915, 2150) recibiendo unmensaje de petición de establecimiento de portador/establecimiento de contexto de UE desde una entidad degestión móvil, MME, que sirve a un UE conectado a la estación base auto retrocedida; y

reconfigurar dinámicamente los recursos asignados al portador de red de retroceso en base a los cambiosidentificados (755, 1135, 1365, 1765,1925, 2165) enviando un mensaje de petición de actualización de portador auna MME que sirve a la estación base auto retrocedida.

Gestión de QoS en LTE para una estación base de auto retroceso

Campo técnico

Las implementaciones descritas en la presente memoria se refieren de manera general a sistemas de comunicación inalámbricos y, más particularmente, a sistemas de comunicación inalámbricos que emplean una o más estaciones base auto retrocedidas.

Antecedentes El órgano de estandarización del Proyecto de Cooperación de 3ª Generación (3GPP) está trabajando actualmente en la especificación del sistema móvil 3G evolucionado, donde la evolución relacionada con la red central de la arquitectura a menudo se conoce como SAE (Evolución de Arquitectura de Sistema) o Núcleo de Paquete Evolucionado (EPC) , mientras que la evolución de la Red de Acceso Radio (RAN) se conoce como Evolución de Largo Plazo (LTE) o Red Universal de Acceso Radio Terrestre Evolucionada (E-UTRAN) . El nombre SAE/LTE o Sistema de Paquetes Evolucionado (EPS) se refiere al sistema total. La especificación de la Publicación 8 del estándar del 3GPP que va a ser completada en 2008, incluirá la especificación del sistema evolucionado SAE/LTE. Para una descripción total de la parte de LTE de la arquitectura, ver la TS 36.300 del 3GPP “E-UTRA, E-UTRAN Overall Description” y para la parte de SAE, ver la TS 23.401 del 3GPP “General Packet Radio Service (GPRS) Enhancements for E-UTRAN Access”.

La arquitectura SAE/LTE a menudo se conoce también como una arquitectura de dos nodos, ya que lógicamente hay solamente dos nodos implicados – ambos en los caminos del plano de usuario y control – entre el Equipo de Usuario (UE) y la red central. Estos dos nodos son la estación base, llamada eNodoB en la terminología del 3GPP y la Pasarela de Servicio (S-GW) en el plano de usuario, y la Entidad de Gestión de Movilidad (MME) en el plano de control. Puede haber múltiples nodos MME y S-GW en una red.

La S-GW ejecuta funciones de procesamiento de paquetes genéricas similares a las funciones del encaminador, incluyendo filtrado y clasificación de paquetes. La MME termina los protocolos de señalización de Capa de no Acceso (NAS) con el UE y mantiene el contexto de UE incluyendo los portadores establecidos, el contexto de seguridad, así como la ubicación del UE.

En la arquitectura LTE, los protocolos específicos de enlace radio, que incluyen los protocolos de Control de Enlace Radio (RLC) y Control de Acceso al Medio (MAC) , se terminan en el eNodoB. En el plano de control, el eNodoB usa el protocolo de Control de Recursos Radio (RRC) para ejecutar el control de recursos radio de escala de tiempo más larga hacia el UE, tal como, por ejemplo, el establecimiento de portadores radio con ciertas características de Calidad de Servicio (QoS) , el control de mediciones de UE, o el control de traspasos.

La interfaz de red entre el eNodoB y la red EPC se llama interfaz S1, la cual tiene una parte de plano de control (S1-CP) que conecta con la MME y una parte de plano de usuario (S1-UP) que conecta con la S-GW. La parte de plano de usuario de la interfaz S1 está basada en el Protocolo de Tunelización de GPRS (GTP) . El mecanismo de tunelización es necesario a fin de asegurar que los paquetes del Protocolo de Internet (IP) destinados al UE se pueden entregar al eNodoB correcto donde está situado actualmente el UE. Por ejemplo, el paquete IP original está encapsulado en un paquete IP externo que se dirige al eNodoB adecuado.

El protocolo de plano de control S1 se llama S1-AP y se transporta en la parte superior del protocolo de Transmisión de Control de Flujo (SCTP) /IP. La MME usa el protocolo S1-AP para hablar al eNodoB, por ejemplo, para pedir el establecimiento de portadores radio para soportar los servicios de QoS para el UE. También hay una interfaz de red entre eNodosB vecinos, que se llama interfaz X2, y tiene una estructura de protocolo similar que la interfaz S1 con la excepción de que el protocolo de control se llama X2-AP. La interfaz X2 en primer lugar se usa para la ejecución del traspaso de un UE desde un eNodoB al otro pero también se usa para la coordinación entre celdas de otras funciones de Gestión de Recursos Radio, tales como Coordinación de Interferencia entre Celdas. Durante una ejecución de un traspaso, el eNodoB fuente comunica con el eNodoB objetivo a través del protocolo X2-AP para preparar el traspaso, y durante la ejecución del traspaso reenvía los paquetes del plano de usuario pendientes al eNodoB objetivo, que van a ser entregados al UE una vez que ha llegado al eNodoB objetivo. El reenvío de paquetes se hace a través del plano de usuario X2 que está usando el protocolo de tunelización GTP similar al plano de usuario en la interfaz S1.

La infraestructura de red que se usa para conectar los diferentes nodos de red, por ejemplo, los eNodoB, las MME y las S-GW, es una red de transporte basada en IP, que puede incluir redes L2 con diferentes tecnologías, es decir, enlaces SDH, enlaces Ethernet, enlaces de Línea de Abonado Digital (DSL) o enlaces de Microondas, etc. El tipo de red de transporte y tecnologías L2 empleadas es una cuestión de despliegue, que depende de la disponibilidad, coste, propiedad, preferencias del operador, etc., de tales redes en el escenario de despliegue particular. No obstante, generalmente es verdadero que el coste relacionado con la red de transporte a menudo juega una parte significativa de los costes de operación totales de la red.

En una mejora adicional del sistema LTE, llamada LTE-Avanzada, el 3GPP discute posibles soluciones para usar la interfaz radio LTE a partir de un eNodoB no solamente para servir a los UE sino también para servir como un enlace de red de retroceso para conectar con otros eNodosB. Es decir, un eNodoB puede proporcionar la conectividad de red de transporte para otros eNodosB utilizando una conexión radio LTE a través de otros eNodosB. Este método se llama “auto retroceso” dado que el enlace radio en sí mismo se usa también como un enlace de transporte para algunas de las estaciones base. En un sistema LTE que emplea auto retroceso, un eNodoB que está conectado a la red a través de una conexión radio se conoce como un eNodoB auto retrocedido, o eNodoB en resumen, mientras que el eNodoB que está proporcionando la conexión radio de red de retroceso para otro (s) eNodoB (eNodosB) se llama el eNodoB de anclaje, o A-eNodoB en resumen (“eNodoB”, por sí mismo, se refiere a eNodosB habituales, los cuales ni son eNodosB auto retrocedidos ni de anclaje) .

Los métodos y sistemas para retransmisiones de red inalámbrica en el contexto de comunicaciones móviles, donde la retransmisión aparece y actúa hacia el UE como una estación base, y conecta a la red sobre una estación base de anclaje, se conocen a partir de, por ejemplo, la WO 2008/106797. Tales retransmisiones de auto retroceso se han propuesto para LTE-A del 3GPP en la contribución R1-082024. Finalmente, este mismo concepto se explica en más detalle en “A Self-backhauling Solution for LTE-Advanced”, por C. Hoymann, N. Johansson y J. Lundsjö, contribuida al Foro de Investigación Mundial Inalámbrico en octubre de 2008 y que introduce pilas de Plano de Usuario y de Plano de Control que implican a un eNodoB auto retrocedido, un eNodoB anclado y una MME.

Compendio Actualmente, no existen soluciones conocidas para realizar auto retroceso en LTE que proporcionen mecanismos eficientes para la gestión de recursos radio en el enlace auto retrocedido (por ejemplo, el enlace radio entre el eNodoB auto retrocedido y el eNodoB de anclaje) . Un defecto con las técnicas de gestión de recursos existentes en el enlace auto retrocedido es que los recursos radio asignados al enlace auto retrocedido se supone que son estáticos y, por lo tanto, estas técnicas son incapaces de seguir la variación dinámica de las necesidades de QoS en el enlace auto retrocedido según se establecen o liberan portadores de UE. Tal gestión estática de recursos radio puede conducir o bien a un sobre suministro, o bien a violaciones de QoS, y también pueden provocar una compartición no óptima de recursos radio entre el portador radio del enlace auto retrocedido y los portadores radio de los UE servidos por el eNodoB de anclaje.

Otro defecto de las técnicas de gestión de recursos existentes en el enlace auto retrocedido es que el portador radio usado para soportar el enlace auto retrocedido puede parecer un portador radio normal para el eNodoB de anclaje sin ningún conocimiento del número de portadores de UE transportados encapsulados en el portador auto retrocedido. Esto puede hacer imposible para el eNodoB de anclaje manejar el portador auto retrocedido de manera diferente, tal como, por ejemplo, dando una prioridad o cuota de programación más alta que tenga en... [Seguir leyendo]

1. Un método para gestionar portadores sobre un primer enlace inalámbrico (135) entre una estación base auto retrocedida (130) y una estación base (125) , donde la estación base auto retrocedida (130) sirve a uno o más equipos de usuario, UE (110) , a través de uno o más segundos enlaces inalámbricos en una red y donde el método se implementa en la estación base (125) , el método que comprende:

identificar cambios en los números y/o características de portadores de UE multiplexados en un portador de red de retroceso asociado con el primer enlace inalámbrico (745, 1115, 1310, 1510, 1710, 1915, 2150) recibiendo un mensaje de petición de establecimiento de portador/establecimiento de contexto de UE desde una entidad de gestión móvil, MME, que sirve a un UE conectado a la estación base auto retrocedida; y

reconfigurar dinámicamente los recursos asignados al portador de red de retroceso en base a los cambios identificados (755, 1135, 1365, 1765, 1925, 2165) enviando un mensaje de petición de actualización de portador a una MME que sirve a la estación base auto retrocedida.

2. El método de la reivindicación 1, que además comprende:

recibir, en la estación base (125) , señalización con respecto a la adición o eliminación de portadores a o desde el portador de red de retroceso; y

realizar un control de admisión y actualizar los atributos de Calidad de Servicio, QoS, del portador de red de retroceso en respuesta a la señalización.

3. El método de la reivindicación 1, que además comprende:

recibir señalización desde la estación base auto retrocedida (130) con respecto a la adición o eliminación de portadores a o desde el portador de red de retroceso; y

reenviar la señalización de una forma de múltiples saltos hacia una entidad de gestión móvil, MME, o una tercera estación base, donde la señalización se usa para transportar información con respecto a una actualización de portador de red de retroceso.

4. El método de la reivindicación 3, que además comprende:

realizar un control de admisión para el portador de red de retroceso y actualizar los atributos de Calidad de Servicio, QoS, del portador de red de retroceso en respuesta a la señalización desde la estación base auto retrocedida; e incluir información de portador actualizada en un mensaje de múltiples saltos saliente.

5. El método de la reivindicación 3, donde la señalización reenviada de una forma de múltiples saltos comprende señalización S1/X1 de múltiples saltos que incluye mensajes de señalización intercambiados en el traspaso y establecimiento, modificación y liberación de portador.

6. El método de la reivindicación 1, donde la señalización asociada con un UE del uno o más UE se termina en la estación base (125) y que además comprende:

ejecutar un control de admisión y actualizar los atributos de Calidad de Servicio, QoS, del portador de red de retroceso en respuesta a la señalización; y

traducir la señalización en señalización saliente que reconfigura el portador de red de retroceso en la estación base auto retrocedida (130) .

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde la estación base (125) y la estación base auto retrocedida (130) comprenden NodosB evolucionados, eNodosB, y donde la red comprende una red de Evolución de Largo Plazo (LTE) .

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde el primer enlace inalámbrico (135) comprende un enlace de radiofrecuencia, RF, y donde el portador de red de retorno comprende un portador radio y donde los uno o más segundos enlaces inalámbricos comprenden enlaces de RF.

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde los cambios en los números y/o características de los portadores se deben al movimiento de los UE dentro de la red.

10. El método de las reivindicaciones 1-8, donde los cambios en los números y/o características de los portadores se deben a la activación y/o desactivación de uno o más de los portadores de UE multiplexados sobre el portador de red de retroceso.

11. Una primera estación base (125) conectable a una segunda estación base (130) a través de un primer enlace inalámbrico (135) , donde la primera estación base (130) es capaz de proporcionar un servicio de red a uno o más

equipos de usuario, UE, (110) a través de uno o más segundos enlaces inalámbricos y a través de la segunda estación base (130) y el primer enlace inalámbrico (135) , que comprende:

medios (210) para determinar si los portadores, asociados con el uno o más UE, se añaden a, o eliminan de, un portador de red de retroceso asociado con el primer enlace inalámbrico recibiendo un mensaje de petición de establecimiento de portador/establecimiento de contexto de UE desde una entidad de gestión móvil, MME, (165-1) que sirve a un UE conectado a la segunda estación base (130) , que actúa como una estación base auto retrocedida; y

medios (210) para reconfigurar los recursos asignados al portador de red de retroceso en base a la determinación enviando un mensaje de petición de actualización de portador a una MME (165-2) que sirve a la estación base auto retrocedida (130) .

12. La primera estación base de la reivindicación 11, donde la primera estación base comprende un NodoB evolucionado, eNodoB.

13. La primera estación base de las reivindicaciones 11 o 12, donde el primer enlace inalámbrico comprende un enlace de radiofrecuencia, RF, y donde el portador de red de retroceso comprende un portador radio.

14. La primera estación base de cualquiera de las reivindicaciones 11-13, donde los portadores se añaden a, o eliminan de, el portador de red de retroceso en base al movimiento del uno o más UE.

15. La primera estación base de la reivindicación 11, que además comprende:

medios (205) para enviar un mensaje que requiere modificaciones de calidad de servicio, QoS, a una entidad de gestión de movilidad, MME, acoplada a la segunda estación base; y

medios (210) para modificar el portador de red de retroceso en base a las modificaciones de QoS requeridas.

16. La primera estación base de la reivindicación 11, que además comprende:

medios (205) para señalizar a la segunda estación base para informar a la segunda estación base con respecto a la adición o eliminación de portadores a o desde el portador de red de retroceso.

17. Un medio legible por ordenador que contiene instrucciones ejecutadas por al menos un dispositivo de procesamiento (210) en una estación base (125) , el medio legible por ordenador que comprende:

una o más instrucciones para averiguar cambios en los números y/o características de portadores multiplexados sobre un portador de red de retroceso asociado con un primer enlace de radiofrecuencia, RF, entre la estación base (125) y una estación base auto retrocedida (130) , donde la estación base auto retrocedida (130) es capaz de servir al menos un equipo de usuario, UE, a través de un segundo enlace de RF, por el cual se determinan los cambios en los números y/o características de portadores sobre el portador de red de retroceso recibiendo un mensaje de petición de establecimiento de portador/establecimiento de contexto de UE desde una entidad de gestión móvil, MME, (165-1) que sirve a un UE conectado a la estación base auto retrocedida (130) ; y

una o más instrucciones para reconfigurar recursos asignados al portador de red de retroceso en base a los cambios determinados enviando un mensaje de petición de actualización de portador a una MME (165-2) que sirve a la estación base auto retrocedida (130) .

18. El medio legible por ordenador de la reivindicación 17, que además comprende:

una o más instrucciones para generar señalización para reconfigurar los recursos asignados al portador de red de retroceso en el eNodoB (125) y/o el eNodoB auto retrocedido (130) .