Método y sistema para ahorrar energía y minimizar el nivel de interferencia en un despliegue de red de nodos de acceso de radio.

Metodo para ahorrar energia y minimizar el nivel de interferencia en un despliegue de red de nodos de acceso de radio,

que comprende la activacion y/o desactivacion de transceptores RF de uno o mas nodos de acceso de radio de dicho despliegue de red de nodos de acceso de radio, en el que dicho despliegue de red de nodos de acceso de radio esta dispuesto en una configuracion maestro/esclavo en el que cada nodo es apto para ser asignado, mediante una configuracion inicial, como un nodo de acceso de radio maestro o como esclavo y porque el metodo comprende:

- intercambiar informacion de manera bidireccional entre un nodo de acceso de radio maestro asignado de dicho despliegue de red de nodos de acceso de radio y cada uno de los nodos de acceso de radio esclavos asignados, para al menos:

o enviar cada nodo de acceso de radio esclavo asignado su informacion de carga de trafico al nodo de acceso de radio maestro asignado; y

o procesar, el nodo de acceso de radio maestro asignado la informacion de carga trafico recibida para calcular un parametro de decision y posteriormente enviar dicho parametro de decision a los nodos de acceso de radio esclavos asignados; y

- realizar dicha activacion y/o desactivacion automaticamente, mediante los nodos de acceso de radio esclavos asignados, de forma autonoma donde cada nodo de acceso de radio esclavo esta encargado de cambiar sus propias condiciones de transmision, por medio de un algoritmo de decision basandose en el parametro de decision recibido.

Método y sistema para ahorrar energía y minimizar el nivel de interferencia en un despliegue de red de nodos de acceso de radio

Campo de la técnica

La presente invención se refiere en general, en un primer aspecto, a un método para ahorrar energía y minimizar el nivel de interferencia en un despliegue de red de nodos de acceso de radio, realizando un procedimiento de activación y/o desactivación de sus transceptores RF, y más particularmente a un método para realizar dicha activación y/o desactivación partiendo de la base de una configuración coordinada maestro/esclavo.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un sistema de despliegue de red de nodos de acceso de radio para ahorrar energía y minimizar el nivel de interferencia adaptado para implementar el método del primer aspecto.

La invención puede aplicarse particularmente a femtocélulas, y también puede aplicarse a estaciones base convencionales, que incluyen macrocélulas, microcélulas y picocélulas de potencia alta/media.

Estado de la técnica anterior

Un femtonodo es una estación base celular pequeña, de baja potencia, de corto alcance, instalada por el usuario final, para la cobertura interior en domicilios y empresas. Una femtocélula se conecta a la red del operador móvil mediante una conexión física de banda ancha tal como una línea de abonado digital (xDSL) , cable o fibra, e incorpora mecanismos automáticos tales como: autoconexión, autoconfiguración y autooptimización, para despliegues fáciles y automáticos. Los usuarios finales pueden tener un nivel de señal alto, debido a la corta distancia entre transmisor y receptores y en consecuencia disfrutar de un alto rendimiento y una mejor experiencia del usuario en comparación con la cobertura interior proporcionada por macrocélulas.

Los femtonodos, tal como se muestra en la figura 1, se integran en la red núcleo (CN) móvil existente por medio de una pasarela y controlador de red, denominada en general femtopasarela o H (e) NB GW en documentos de la norma 30 3GPP [1], ubicada entre la red de acceso IP y la red núcleo de operador móvil. La femtopasarela agrega y tuneliza el tráfico a partir de un gran número de femtonodos sobre la red IP de banda ancha del abonado tal como DSL, cable o fibra, en la red núcleo móvil existente por medio de interfaces convencionales: IuCS e IuPS para sistemas 3G como 3GPP UMTS y S1 para sistemas 4G como 3GPP LTE/LTEAdvanced. El enfoque de conexión entre femtonodos y la pasarela para 3G es una interfaz nueva denominada Iuh [2] [3]. Debe observarse que para LTE, también se usa S1 entre femtonodos y la pasarela, de modo que un femtonodo LTE podría conectarse directamente a la red núcleo en lugar de conectarse a través de la femtopasarela.

En la actualidad, los femtonodos podrían desplegarse en dos escenarios diferentes. En un entorno doméstico, un único femtonodo permite a los clientes móviles tener una fuerte recepción celular y una conexión a Internet de banda 40 ancha dentro de su propio domicilio. El escenario para entornos de empresa (en los que se centra la invención) , se caracteriza por la formación de un grupo de femtocélulas, desplegadas de manera apropiada en el área objetivo tras una planificación racional, con el fin de proporcionar los servicios móviles demandados por los usuarios finales. Además, los femtonodos en un escenario de empresa, a diferencia del escenario residencial, tienen que garantizar la movilidad entre ellos y con la macro vecina, así como conectar con su pasarela de acceso a través de la LAN del 45 sitio en el que se despliegan. De esta forma, los femtonodos tienen la posibilidad de conectarse entre sí a través de la LAN. Esta característica la utiliza la invención tal como se explica más adelante.

Una característica importante de los despliegues de femtonodos es la capacidad de autoconfiguración y autooptimización para el ajuste de parámetros de radio. En entornos de empresa, con un grupo de femtocélulas, es 50 necesario que cada nodo individual colabore con sus vecinos para proporcionar conjuntamente la mejor cobertura de servicio con la mejor calidad de servicio.

El alto número de femtonodos desplegados en un grupo de negocio hace atractivo el estudio de diferentes algoritmos y métodos para reducir el consumo de energía global y para mitigar las interferencias lo máximo posible 55 dentro del grupo. Además, el impacto sobre la gestión de la movilidad y la autooptimización podría ser un campo de interés.

Otro aspecto que puede requerir atención es el pico de tráfico producido de una forma aleatoria o prevista en entornos tales como auditorios, salas de reuniones. En estos entornos el número de femtonodos necesarios para dar 60 servicio a estos picos de usuarios es muy superior al del resto del tiempo, y no parece recomendable mantenerlos activados todo el tiempo. Una buena gestión de femtonodos debe resolver las cuestiones anteriores.

Un requisito de los mecanismos propuestos es que deben funcionar sin ninguna interacción humana. Los femtonodos que pertenecen al agrupamiento deben colaborar de una forma coordinada para dotar a la cobertura

óptima de calidad de servicio suficiente. Una de las cuestiones más importantes a las que debe hacerse frente con respecto a las femtocélulas es cómo evitar la interferencia perjudicial o bien con una macrocélula o bien con un femtonodo vecino si se utiliza el mismo espectro por las macrocélulas y las femtocélulas [4].

El estado de la técnica actual sobre los femtonodos se centra en la optimización de cobertura compatible con interferencias y en procedimientos de ahorro de energía. Para cada una de estas cuestiones en la actualidad se han propuestos diferentes mecanismos y tecnologías que se mencionan a continuación.

Optimización de la cobertura Hay dos tipos de mecanismos de cobertura: Mecanismos basados en femtonodos autónomos, y mecanismos de cooperación basados en grupos de femtonodos:

1. Mecanismos de optimización de la cobertura no coordinados para femtonodos autónomos.

Cuando se enciende una femtocélula, explora el entorno de radio vecino y selecciona los parámetros de radio óptimos para lograr la calidad de servicio más adecuada. La potencia transmitida inicial podría ser un valor preconfigurado o podría seleccionarse de tal manera que su cobertura se ajuste al área objetivo, minimizando la interferencia con las macrocélulas vecinas.

En [5] y [6] los autores sugieren esquemas de autoconfiguración y autooptimización. Aunque los esquemas de autoconfiguración proporcionan un ajuste de potencia inicial de la femtocélula (un valor típico es de 10 dBm) , los esquemas de autooptimización intentan optimizar la potencia de transmisión de la femtocélula durante el funcionamiento normal. Los autores distinguen tres esquemas de autoconfiguración; i) potencia fija, ii) basada en la distancia y iii) basada en la medición.

En [7], los autores contemplan otra forma de adaptación de potencia de las femtocélulas teniendo en cuenta la actividad/inactividad de los usuarios. Si no hay usuarios de femtocélulas activos actualmente (no se transmite voz ni 30 datos) , la potencia de transmisión de las femtocélulas disminuye en 10 dB.

En [4] se propone un mecanismo de control de la potencia con un enfoque novedoso para la adaptación dinámica de la potencia de transmisión de puntos de acceso de femtocélula. La idea básica es adaptar la potencia de transmisión de las femtocélulas según la carga de tráfico actual y la calidad de la señal entre las estaciones móviles y la femtocélula con el fin de utilizar completamente la trama de datos. La ventaja de este enfoque es su potencial para disminuir la interferencia para los usuarios de macrocélulas o femtocélulas adyacentes con carga de tráfico ligera. Esta propuesta concluye que la potencia de transmisión de la femtocélula puede reducirse significativamente mientras que todavía se garantiza el mismo nivel de QoS a los usuarios de la femtocélula.

Aunque estos mecanismos se han diseñado para un escenario de femtocélula autónoma, desplegado en entornos residenciales, en la actualidad están usándose en escenarios de empresa.

2. Optimización de la cobertura de radio coordinada para femtocélulas en red.

En un escenario de empresa, en el que debe cubrirse un área objetivo por un grupo de femtonodos en lugar de por un femtonodo autónomo, es necesario que las células individuales colaboren para proporcionar conjuntamente optimización de la cobertura. Por tanto, los requisitos para la optimización de la cobertura para el despliegue de grupos de femtocélulas difieren significativamente de los despliegues de femtocélula autónoma,... [Seguir leyendo]

1. Método para ahorrar energía y minimizar el nivel de interferencia en un despliegue de red de nodos de acceso de radio, que comprende la activación y/o desactivación de transceptores RF de uno o más nodos de acceso de radio de dicho despliegue de red de nodos de acceso de radio, en el que dicho despliegue de red de nodos de acceso de radio está dispuesto en una configuración maestro/esclavo en el que cada nodo es apto para ser asignado, mediante una configuración inicial, cómo un nodo de acceso de radio maestro o cómo esclavo y porque el método comprende:

intercambiar información de manera bidireccional entre un nodo de acceso de radio maestro asignado de dicho despliegue de red de nodos de acceso de radio y cada uno de los nodos de acceso de radio esclavos asignados, para al menos:

o enviar cada nodo de acceso de radio esclavo asignado su información de carga de tráfico al nodo de acceso de radio maestro asignado; y o procesar, el nodo de acceso de radio maestro asignado la información de carga tráfico recibida para calcular un parámetro de decisión y posteriormente enviar dicho parámetro de decisión a los nodos de acceso de radio esclavos asignados; y realizar dicha activación y/o desactivación automáticamente, mediante los nodos de acceso de radio esclavos asignados, de forma autónoma donde cada nodo de acceso de radio esclavo está encargado de cambiar sus propias condiciones de transmisión, por medio de un algoritmo de decisión basándose en el parámetro de decisión recibido.

2. Método, según la reivindicación 1, en el que dicha configuración inicial en una configuración maestro/esclavo comprende dotar a dichos nodos de acceso de radio con datos de configuración iniciales, comprendiendo dichos datos de configuración iniciales al menos uno de los siguientes elementos: identificación de maestro, lista de identificación de esclavos, ID de grupo jerárquico, parámetros de algoritmo que van a procesarse por dicho algoritmo de decisión, o una combinación de éstos.

3. Método según la reivindicación 2, en el que dichos parámetros de algoritmo son al menos uno de: dicho parámetro de decisión, tipo de parámetro de decisión, umbral de activación, umbral de desactivación, potencia de transmisión alta, potencia de transmisión baja, tiempo de activación, tiempo de desactivación y tiempo de actualización.

4. Método según la reivindicación 3, que comprende determinar dicha información de carga de tráfico por el tipo indicado por dicho tipo de parámetro de decisión.

5. Método según la reivindicación 1, en el que dicho parámetro de decisión enviado a los nodos de acceso esclavos es igual para todos los nodos de acceso de radio esclavos. 40

6. Método según la reivindicación 1 o 5, que comprende enviar, el nodo de acceso de radio maestro, una petición de actualización a los nodos de acceso de radio esclavos cada tiempo de actualización, para solicitar a estos últimos que envíen su información de tráfico, y recalcular el parámetro de decisión.

7. Método según la reivindicación 3 o 6, en el que dicho tiempo de actualización comprende el periodo de tiempo para actualizar el valor de dicho parámetro de decisión.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende usar cada uno de dichos nodos de acceso de radio esclavos dicho algoritmo de decisión para comparar el parámetro de decisión recibido con dichos umbrales 50 de activación y desactivación, y desactivar un nodo de acceso de radio esclavo si el parámetro de decisión recibido es menor que dicho umbral de desactivación y activar un nodo de acceso de radio esclavo si el parámetro de decisión recibido es mayor que dicho umbral de activación.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende realizar dicha activación de manera 55 gradual según dicho parámetro de tiempo de activación y/o realizar dicha desactivación de manera gradual según dicho parámetro de tiempo de desactivación.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además controlar la potencia de transmisión de dicho nodo de acceso de radio maestro. 60

11. Método según la reivindicación 10 cuando depende de la reivindicación 3, que comprende usar dichos nodos de acceso de radio maestros dicho algoritmo de decisión para comparar el parámetro de decisión con dichos umbrales de activación y desactivación, y aumentar la potencia de transmisión del nodo de acceso de radio maestro a la indicada por dicho parámetro de potencia de transmisión alta si el parámetro de decisión es menor que el umbral de 17

desactivación y/o disminuir la potencia de transmisión del nodo de acceso de radio maestro a la indicada por dicho parámetro de potencia de transmisión baja si el parámetro de decisión es mayor que el umbral de activación.

12. Método según la reivindicación 11, que comprende realizar dicho aumento de la transmisión de manera gradual según el parámetro de tiempo de activación y/o realizar dicha disminución de la potencia de transmisión de manera 5 gradual según el parámetro de tiempo de desactivación.

13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende realizar dicho control de la potencia de transmisión de dicho nodo de acceso de radio maestro y dichos nodos de acceso de radio esclavos que se activan y/o se desactivan con el fin de cubrir siempre de manera sustancial la misma área de cobertura.

14. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos nodos de acceso de radio son nodos de femtocélula.

15. Un sistema de despliegue de red de nodos de acceso de radio para ahorrar energía y minimizar el nivel de

interferencia, que comprende una pluralidad de nodos de acceso de radio con transceptores RF respectivos que pueden activarse y desactivarse, en el que dichos nodos de acceso de radio están dispuestos en una configuración maestro/esclavo en el que cada nodo de acceso de radio es apto para ser asignado, mediante una configuración inicial, cómo un nodo de acceso de radio maestro o cómo esclavo, comprendiendo el sistema de despliegue de red de nodos de acceso de radio:

medios para intercambiar información de manera bidireccional entre un nodo de acceso de radio maestro seleccionado de dicho despliegue de red de nodos de acceso de radio y cada uno de los nodos de acceso de radio esclavos seleccionado, para al menos:

o enviar cada nodo de acceso de radio esclavo asignado su información de carga de tráfico al nodo de acceso de radio maestro asignado; y o procesar, el nodo de acceso de radio maestro asignado, la información de carga tráfico recibida para calcular un parámetro de decisión y posteriormente enviar dicho parámetro de decisión a los nodos de acceso de radio esclavos asignados; y medios de control para realizar dicha activación y/o desactivación automáticamente, mediante los nodos de acceso de radio esclavos asignados de dicho despliegue de red de nodos de acceso de radio, de forma autónoma donde cada nodo de acceso de radio esclavo asignado está encargado de cambiar sus propias condiciones de transmisión, por medio de un algoritmo de decisión basándose en el parámetro de decisión recibido, incluyendo dichos medios de control:

o primeros medios de procesamiento incluidos en dicho nodo de acceso de radio maestro asignado que implementan dicho algoritmo de decisión para calcular dicho parámetro de decisión; y o segundos medios de procesamiento incluidos en cada uno de dichos nodos de acceso de radio esclavos 40 asignados para realizar dicha activación y desactivación de su transceptor RF.

16. Un sistema de despliegue de red de nodos de acceso de radio según la reivindicación 15, en el que dichos primeros medios de procesamiento también están previstos para realizar un control de la potencia de transmisión del nodo de acceso de radio maestro.

17. Un sistema de despliegue de red de nodos de acceso de radio según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 16, que comprende además un sistema de gestión que dota a los nodos de acceso de radio con los datos de configuración iniciales.