MÉTODO PARA IMPLEMENTAR UN MECANISMO DE EQUILIBRADO DE CARGA DE CÉLULA EN REDES INALÁMBRICAS.

Método para la implementación de un mecanismo de equilibrado de carga de célula para redes inalámbricas.

El método comprende al menos un terminal de usuario (UE) inalámbrico conectado a través de una red inalámbrica a una estación base servidora y una pluralidad de células de red, comprendiendo cada una al menos una estación base y/o controladores de red de radio, difundiendo cada célula de red un indicador de carga de célula, en el que dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico realiza las siguientes acciones:

recopilar dicho indicador de carga de célula difundido de cada una de dicha pluralidad de células de red;

proporcionar a dicha red inalámbrica información acerca de los indicadores de carga de célula reales de dicha pluralidad de células, y

realizar una selección de célula de red basándose en dichos indicadores de carga de célula difundidos,

realizándose dicha selección de célula sin ningún intercambio de indicadores de carga de célula entre dicha pluralidad de células de red.

Método para implementar un mecanismo de equilibrado de carga de célula en redes inalámbricas Campo de la técnica La presente invención se refiere, en general, a un método para la transmisión de datos en redes inalámbricas, y más particularmente, a un método para implementar un mecanismo de equilibrado de carga de célula en redes inalámbricas.

Estado de la técnica anterior

El sistema universal de telecomunicación móvil (UMTS) es una norma de 3GPP basada en acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA) , y representa la principal interfaz aérea de tercera generación en el mundo, con despliegues a lo largo de Europa, Asia y Estados Unidos. La primera versión de UMTS, indicada como Release 99, proporcionó conexiones basadas en circuito hasta un máximo de 2 Mbps, aunque se entregaron tasas de transmisión de datos máximas reales de 384 kbps [1]. El UMTS Release 5, también conocido como acceso de paquetes de alta velocidad en enlace descendente (HSDPA) , proporcionó conexiones eficaces de enlace descendente basadas en paquetes con una tasa de transmisión máxima de 14, 4 Mbps [2]. El UMTS Release 6, también conocido como acceso de paquetes de alta velocidad en enlace ascendente (HSUPA) o enlace ascendente potenciado (EUL) , proporcionó conexiones de enlace ascendente de alta velocidad con una latencia muy inferior [3]. Tanto HSDPA como HSUPA se conocen conjuntamente como HSPA, y representan el principal habilitador para la explosión de aplicaciones para teléfonos inteligentes ávidas de datos inalámbricos.

La evolución a largo plazo (LTE) es la siguiente etapa en sistemas 3G celulares, lo que representa básicamente una evolución de las normas de comunicaciones móviles actuales [4]. Es una norma de 3GPP que proporciona rendimientos globales de hasta 50 Mbps en enlace ascendente y hasta 100 Mbps en enlace descendente. Usa ancho de banda ajustable desde 1, 4 hasta 20 MHz con el fin de adecuar las necesidades de los operadores de red que tienen asignaciones de ancho de banda diferentes. También se espera que la LTE mejore la eficiencia espectral en redes, permitiendo que las portadoras proporcionen más servicios de datos y voz sobre un ancho de banda dado.

Por otro lado, las tecnologías de acceso de radio no de 3GPP (tal como Wi-Fi) están volviéndose cada vez más frecuentes como tecnologías de red inalámbrica doméstica o pública. Aunque el escenario previsto para cada tecnología es diferente, en muchos casos sería deseable realizar estrategias de equilibrado de célula específicas con el objetivo de descargar parte del tráfico inalámbrico. Un caso de uso típico es la descarga de datos celulares a través de puntos de acceso Wi-Fi, pero existen otras posibilidades más complejas que implican varias frecuencias y/o células de capas diferentes (es decir, macro, micro, pico y/o femtocapas) .

En la actualidad, hay un interés creciente por la investigación de mecanismos de gestión de recursos de radio (RRM) conjuntos que consideran varias tecnologías de acceso de radio (RAT) diferentes como toda una red de acceso que conecta los usuarios al núcleo de red basado en paquetes. Es ventajoso considerar por ejemplo tecnologías 2G, 3G, WiFi y LTE como diferentes alternativas de acceso posibles para las que puede conseguirse el equilibrado de carga a través de estrategias de RRM específicas. Estos procedimientos de equilibrado de carga son altamente complejos de implementar por varios motivos:

• Cada tecnología de acceso de radio tiene capacidades de servicio inherentes diferentes, lo que en algunas situaciones descarta un equilibrado perfecto entre las mismas. Por ejemplo, los servicios de datos de alta velocidad no pueden soportarse por redes 2G legadas, y despliegues de LTE iniciales sin ningún soporte VoLTE no tendrán una capacidad de voz distinta de la de recurrir a la de las redes legadas 3G/2G.

• Los mecanismos de equilibrado de carga habitualmente implican la interacción de diferentes nodos de red para el intercambio de información de carga de célula, y este intercambio de información no está completamente estandarizado antes de 3GPP Release 9 [5]. Debido a esta falta de estandarización, nodos de diferentes proveedores no pueden comunicarse habitualmente entre sí para fines de equilibrado de carga. Adicionalmente, las redes legadas actuales pueden presentar problemas importantes cuando se intenta realizar mejoras importantes tales como las que se requieren para equilibrado de carga entre e intra-RAT, porque las interfaces existentes no pueden soportar la capacidad requerida para tal intercambio de información.

• El direccionamiento de tráfico en redes de acceso planificado convencionales es un procedimiento de radio delicado porque obliga a los usuarios a conectarse a una célula distinta de la que tiene las mejores condiciones de radio. La relación señal a interferencia más ruido (SINR) objetivo puede ser habitualmente peor que la de la mejor célula, y esto debe compensarse mediante una carga de célula inferior (que puede dar como resultado un rendimiento global percibido superior) . Esto se logra a costa de que el UE funcione en condiciones de SINR peores, lo que puede ser especialmente perjudicial para la detección de canales de control.

A pesar de estos desafíos, es altamente deseable investigar mecanismos de equilibrado de carga eficaces para la descarga de tráfico entre células, tecnologías y/o frecuencias diferentes.

Pero, aunque existen muchas soluciones propietarias para el equilibrado de carga, habitualmente no pueden interoperarse a menos que los nodos afectados entiendan los mismos protocolos.

Con el fin de facilitar el intercambio de carga entre RAT, la 3GPP Releases 9 y 10 estandariza un procedimiento de intercambio de carga por encima del protocolo RIM (gestión de información de RAN) , diseñado para ser independiente del procedimiento de traspaso, de modo que puede desencadenarse en cualquier momento por una estación base [5]. Sin embargo, este intercambio de carga debe atravesar varios nodos del nucleo de red, dando como resultado, por tanto, una congestión de señalización significativa si se requiere información de carga exacta y actualizada. Además, los nodos relevantes deben soportar esta característica lo que, en general, significa mejorar un número significativo de nodos de red.

Sin embargo, el intercambio de información de carga soportado por RIM es algo limitado [5]. Están proponiéndose extensiones del protocolo RIM [16], pero aún quedan fuera de los cuerpos de estandarización, por lo que no pueden interoperarse universalmente.

El intercambio de información de carga tiene como objetivo modificar los algoritmos de traspaso con el fin de direccionar los usuarios en modo conectado a una célula diferente, ya esté en la misma frecuencia, en otra frecuencia o incluso en una RAT diferente. Los algoritmos de traspaso son propietarios y están controlados por los nodos de acceso en redes de 3GPP, pero deben ser consistentes con los parámetros de selección y reselección de célula de modo que los UE en modo inactivo acampen en la célula más adecuada. Los informes de medición pueden configurarse por la red para controlar la movilidad de UE en modo conectado, por ejemplo tras haber desencadenado un evento (tal como que la célula servidora se vuelva peor que un umbral absoluto durante un intervalo de tiempo) , pero las decisiones de traspaso dependen de las implementaciones reales.

La movilidad en modo inactivo puede controlarse mediante parámetros de difusión relacionados con la selección y reselección de célula. Estos parámetros podrían cambiar para obligar a los UE a que acampen en una célula diferente según su carga tal como se propone en la solicitud de patente US 2006/0128394 A1. Para impedir efectos de ping-pong, esos parámetros deben modificarse tanto en las células fuente como en las objetivo, pero con signos inversos: por ejemplo, si la célula fuente aplica un desplazamiento +X, la célula objetivo también debe aplicar un desplazamiento -X por motivos de consistencia. Esto puede conducir a situaciones de conflicto como las representadas en la figura 1.

Un usuario UE1 ubicado cerca del borde entre las células A y B (pero más cercano a A) acampa en la célula A. Si se suponen cargas de célula del 90% y el 50% para las células A y B, respectivamente, puede ser aconsejable mover el UE1 hacia la célula B incluso en modo inactivo. Los parámetros de reselección correspondientes deben modificarse entonces por medio de un desplazamiento en la potencia/calidad medida de las células A y B, con signos opuestos. Por ejemplo, si debe aplicarse un desplazamiento positivo en la célula A para un movimiento al exterior del usuario, entonces debe...

1. Método para la implementación de un mecanismo de equilibrado de carga de célula para redes inalámbricas, que comprende:

al menos un terminal de usuario (UE) inalámbrico conectado a través de una red inalámbrica a una estación base servidora; y

una pluralidad de células de red, comprendiendo, cada una, una estación base, difundiendo cada célula de red un indicador de carga de célula,

caracterizado porque dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico realiza las siguientes acciones:

recopilar dicho indicador de carga de célula de cada una de dicha pluralidad de células de red;

proporcionar a dicha red inalámbrica información acerca del indicador de carga de célula real de dicha pluralidad de células, y

realizar una selección de célula de red basándose en dichos indicadores de carga de célula difundidos,

realizándose dicha selección de célula sin ningún intercambio de indicadores de carga de célula entre dicha pluralidad de células de red.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque una selección adicional denominada reselección se realiza por dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico.

3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha selección y reselección de célula se realiza por dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico que está en modo inactivo.

4. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque si no se recopila ningún indicador de carga de célula por dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico, comprende estimar dicha carga de célula analizando la carga de la interfaz aérea del enlace descendente.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además, dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico, enviar un informe de carga de las células vecinas a la estación base servidora que contiene los indicadores de carga de célula de las células de red vecinas.

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque el envío por dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico de dicho informe de carga de las células de vecinas a la estación base servidora se produce tras entrar, dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico, en modo conectado.

7. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque el envío por dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico de dicho informe de carga de las células vecinas a la estación base servidora se produce tras solicitarse desde dicha estación servidora.

8. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque el envío por dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico de dicho informe de carga de células vecinas a la estación servidora se produce tras haber enviado una estación base servidora anterior una orden de traspaso a dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico.

9. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende enviar un informe de carga de las células vecinas a la estación base servidora en cualquier momento cuando dicho al menos un terminal de usuario inalámbrico está en modo conectado.

10. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho indicador de carga de célula de cada una de dicha pluralidad de células de red se recopila en un mensaje de difusión en forma de un número entero desde 0 hasta 100 que representa una medida combinada de la carga de la célula.

11. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho mensaje de difusión se incluye como parte de cualquier bloque de información de sistema (SIB) relevante transmitido en un canal de difusión o creado dentro de uno nuevo de dicho SIB, entre cualquier otro procedimiento adecuado leído por dicho al menos un terminal de usuario.

12. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende estimar dicha carga de la interfaz aérea de enlace descendente en el caso de células de WCDMA basándose en la máxima potencia de TX disponible en la célula, denominada MAX_TX_POWER, estando incluida dicha potencia de TX disponible como parte de cualquier bloque de información de sistema (SIB) relevante transmitido en un canal de difusión o creado dentro de uno nuevo de dicho SIB.

13. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende estimar dicha carga de la interfaz aérea del enlace descendente en el caso de células de LTE basándose en la ocupación de varios elementos de recurso (RE) .

14. Método según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende actualizar dichos indicadores de carga de célula de forma dinámica por un operador de red o de forma semiestática mediante un sistema y soporte de operaciones (OSS) .

15. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende realizar dicha selección de célula de red

incorporando criterios umbral de carga de célula, y evaluando, el al menos un terminal de usuario inalámbrico, otros candidatos de célula si la carga difundida está por encima de dichos criterios umbral.

16. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende realizar dicha reselección de célula mediante el siguiente criterio:

R =10log [f (Q ) x (1-L /100) ]+ Q'

s med , s s hyst , s R =10log [f (Q ) x (1-L /100) ]+ Q' }:

n med , n n off , n en el que dicho terminal de usuario inalámbrico elige la célula con valor R más alto, y donde:

f representa cualquier curva de rendimiento global del enlace descendente tomada como referencia para la tecnología que está considerándose;

Ls y Ln son las cargas de célula en las células servidora y vecina; y

Qmed, s y Qmed, n se basan en la calidad de señal con el fin de aplicar la curva de rendimiento global.

17. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha estación base servidora y dicha al menos una estación base vecina pertenecen a la misma frecuencia y/o a la misma tecnología de acceso de radio.

18. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha estación base servidora y dicha al menos una estación base vecina pertenecen a frecuencias diferentes y/o a tecnologías de acceso de radio diferentes.