Método, sistema y dispositivo para intercambiar paquetes de datos en redes telefónicas celulares de área extendida.

Método para intercambiar paquetes de datos en redes telefónicas celulares de área extendida,

teniendo dicha red telefónica celular de área extendida una red de acceso para conectarse con al menos un equipo de usuario (UE) a través del interfaz Uu, utilizando al menos una banda de frecuencia, que comprende:

- identificar al menos un primer nodo y al menos un segundo nodo de la red de acceso, capaz de conectarse entre sí, siendo el primer nodo un nodo-B concentrador (NB_concentrador) capaz de conectarse con un controlador de red de radio (RNC) para intercambiar datos lub y siendo el segundo nodo un nodo-B objetivo (NB_objetivo) capaz de conectarse con al menos un equipo de usuario (UE);

caracterizado por que el método además comprende:

- intercambiar, utilizando un protocolo de Control de Enlace de Radio (RLC) y un protocolo de Control de Acceso a los Medios (MAC) sobre un canal de la capa física TD-CDMA, al menos un paquete de datos del primer nodo al segundo nodo, siendo al menos el paquete de datos un paquete de datos lub.

Método, sistema y dispositivo para intercambiar paquetes de datos en redes telefónicas celulares de área extendida

Campo técnico de la invención La presente invención tiene su aplicación en el sector de las telecomunicaciones y, especialmente, en el área industrial dedicada a la provisión de redes de acceso (por ejemplo, UTRAN en UMTS) con elementos de infraestructuras celulares tales como estaciones base (por ejemplo, Nodos-B en UMTS) para redes telefónicas celulares de área extendida (por ejemplo, redes 3G) .

Más en particular, la invención descrita en esta memoria se refiere a un método y a un sistema para transmitir y recibir paquetes de datos dentro de la red de acceso de un sistema de comunicaciones inalámbricas que soporta 3G

o más modernas que las tecnologías 3G (por ejemplo, HSDPA, LTE, WiMax, etc.) .

Antecedentes de la invención La Tercera Generación (3G) es un nombre genérico para tecnologías que soportan voz de alta calidad, datos de alta velocidad y video en redes celulares inalámbricas. La especificación IMT-2000 definida por la Unión Internacional de Telecomunicación (ITU) estableció las normas de las tasas de transmisión para sistemas 3G y define las diferentes variantes 3G basándose en la tecnología de Acceso Múltiple por División de Código (CDMA) : CDMA de Banda Ancha (W-CDMA) , cdma2000 y CDMA por División en el Tiempo (TD-CDMA) . En Europa, a los servicios W-CMDA/3G y TD-CMDA/3G se les llama Sistema de Telefonía Universal con Móviles (UMTS) . El TD-CDMA definido por el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) es la técnica de interfaz aéreo, utilizada por la norma UMTS-TDD.

TD-CMDA es una técnica de acceso por radio en la que los recursos consisten en un dominio de la frecuencia, del tiempo y del código, y utiliza incrementos de 5MHz de espectro, cada parte dividida en tramas de 10ms que contienen 15 intervalos (1500 por segundo) . Los intervalos se asignan en porcentaje fijo para el enlace ascendente y para el enlace descendente. Se utiliza el Acceso Múltiple por División de Código dentro de cada intervalo para multiplexar los flujos desde o hacia múltiples transceptores.

Al contrario que W-CDMA, que utiliza Dúplex por División de Frecuencia (FDD) lo que significa que el enlace ascendente transmite en diferentes frecuencias que el enlace descendente, el TD-CDMA utiliza Dúplex por División en el Tiempo (TDD) que permite que el enlace ascendente y el enlace descendente utilicen la misma frecuencia. El TD-CDMA está así diseñado para funcionar en una sola banda de frecuencia no pareada, lo que permite que el operador divida del modo más flexible el uso del espectro disponible según los patrones de tráfico.

A lo largo de Europa, se proporcionan varias bandas específicamente para TD-CDMA o para tecnologías similares. Estas son de 1900MHz y 1920 MHz y entre 2010MHz y 2025MHz. No se especifica WCDMA para trabajar en estas frecuencias.

UMTS, al utilizar TD-CDMA, soporta tasas de transferencia de datos de hasta 10, 2 Mbit/s utilizando el Acceso por Paquetes de Enlace Descendente de Alta Velocidad (HSDPA) .

UTRAN (Red Terrestre de Acceso por Radio UMTS) es un término general que incluye el Controlador de Red de Radio (RNC) , las estaciones base 3G (Nodos-B) y el interfaz aéreo para el Equipo de Usuario (UE) . Más específicamente, el Nodo-B y el RNC son elementos que conforman la red de acceso por radio UMTS y se comunican a través de determinados interfaces. El Nodo-B maneja los canales de radio, incluyendo la multiplexación /desmultiplexación de la información de voz y datos de usuario. RNC es responsble del control y gestión de las múltiples estaciones base (Nodos-B) incluyendo el uso de los servicios de red de radio.

Hay cuatro interfaces que conectan el UTRAN interna o externamente a otras entidades funcionales: Iu, Uu, lub y lur. En concreto, el Uu es un interfaz externo, que conecta el Nodo-B con el UE o el equipo móvil (ME) que incluye, por ejemplo, teléfonos, ordenadores portátiles y PDAs. El lub es un interfaz interno que conecta el RNC con el Nodo-B, que normalmente consta de múltiples enlaces T1/E1 desde cada Nodo-B agregado a uno o varios enlaces ATM STM 1 (OC-3) o a un enlace STM-4.

Más en concreto, lub constituye el Componente de la Aplicación del Nodo-B (NBAP) definido por la especificación 3GPP TS 25.433. Este interfaz lub proporciona señalización específica UTRAN y control a las siguientes áreas de muestra:

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

• Gestión de la configuración, tal como la gestión de la configuración de la célula

• Manejo y control de las mediciones

• Informe de situaciones de error

Por otro lado, Uu gestiona la señalización del plano de control entre el UE y la UTRAN, lo que constituye el Control de Recursos de Radio (RRC) , definido por la especificación 3GPP TS 25.331. Algunas de las funciones ofrecidas por este interfaz incluyen las siguientes áreas:

• Información de la transmisión

• Gestión de las conexiones entre el UE y la UTRAN, incluyendo su establecimiento, mantenimiento y desconexión

• Gestión de los portadores de radio, incluyendo su establecimiento, mantenimiento, desconexión y la correspondiente movilidad de conexión

• Control del cifrado

• Control de potencia del lazo externo

• Protección de la integridad del mensaje

• Evaluación del informe de las mediciones del UE

• Radio búsqueda y notificación

La figura 1 ilustra la arquitectura del protocolo RRC para proporcionar comunicación entre el UE y el Nodo-B sobre el interfaz Uu. Las figuras 2-3 muestran el Componente de Aplicación del Nodo-B (NBAP) y el componente del plano de usuario en la pila de protocolos que corresponden a la ejecución del interfaz lub en el Modo de Transferencia Asíncrono (ATM) y en el Protocolo de Internet (IP) respectivamente. Las especificaciones 3GPP implicadas son:

• 3GPP TS 25.321: “Especificación de Protocolo MAC”

• 3GPP TS 25.322: “Especificación de Protocolo RLC”

• 3GPP TS 25.302: “Servicios provistos por la Capa Física”

• 3GPP TS 25.301: “Arquitectura de Protocolo de Interfaz de Radio”

Normalmente, todos los interfaces en la UTRAN se ejecutan utilizando ATM o IP, excepto el interfaz Uu, que generalmente utiliza una tecnología de interfaz aéreo W-CDMA pero que también puede utilizar cualquiera de las tecnologías de radio especificadas por 3GPP, incluyendo el interfaz aéreo TD-CDMA (normalizado en UMTS por el 3GPP como UTRA TDD-HCR) .

Cabe destacar que W-CDMA se usa comercialmente para el interfaz Uu en la mayoría de los países y por el contrario, el espectro asignado a TD-CDMA no se utiliza.

Las realizaciones lub actuales se basan en ATM/IP y hay diferentes posibilidades para la capa física: fibra óptica, línea de cobre, enlaces de microondas que ejecutan E1, capa física Ethernet, capa física ADSL, etc.

Un ejemplo de integración de diferentes tecnologías de transmisión en sistemas de comunicación inalámbrica se describe en el documento US 2004/264393, que detalla un selector TDD-FDD utilizado por un RNC con objeto de determinar qué tecnología es la mejor para una petición recibida de asignación de recursos de radio, es decir, si es preferible asignar recursos TDD o recursos FDD. El selector está siempre en un RNC donde se reciben y evalúan todas las peticiones. En un sistema de comunicación, por ejemplo, en el que TDD es la tecnología dominante, esto permite eliminar la necesidad de un FDD RNC para soportar protocolos lu porque solo se necesita una única conexión lu entre el TDD RNC y la red central y permite un rápido despliegue de las redes FDD dentro de una red TDD más amplia (y viceversa) .

Los paquetes de datos se transmiten a través de los interfaces Uu, lub y lu (PS) . El documento WO 2006/078438 muestra una modificación de la pila de protocolos del RNC con objeto de permitir que el RNC reenvíe los paquetes de datos comprimidos procedentes de los interfaces Uu e lub sobre un enlace de comunicación luPS a la red central, que a su vez descomprime los paquetes de datos. Por lo tanto, la funcionalidad Compresión de Paquetes de Datos se traslada de la red de acceso a la red central. Obsérvese que los enlaces de comunicación luPS y lub pueden ser tanto por cable como inalámbricos. Se pueden acoplar múltiples Nodos-B a un UE a través de un enlace de comunicación Uu (siempre inalámbrico) y se pueden acoplar varios Nodos-B a un RNC a través de un enlace de comunicación lub (posiblemente... [Seguir leyendo]

1. Método para intercambiar paquetes de datos en redes telefónicas celulares de área extendida, teniendo dicha red telefónica celular de área extendida una red de acceso para conectarse con al menos un equipo de usuario (UE) a través del interfaz Uu, utilizando al menos una banda de frecuencia, que comprende:

- identificar al menos un primer nodo y al menos un segundo nodo de la red de acceso, capaz de conectarse entre sí, siendo el primer nodo un nodo-B concentrador (NB_concentrador) capaz de conectarse con un controlador de red de radio (RNC) para intercambiar datos lub y siendo el segundo nodo un nodo-B objetivo (NB_objetivo) capaz de conectarse con al menos un equipo de usuario (UE) ;

caracterizado por que el método además comprende:

- intercambiar, utilizando un protocolo de Control de Enlace de Radio (RLC) y un protocolo de Control de Acceso a los Medios (MAC) sobre un canal de la capa física TD-CDMA, al menos un paquete de datos del primer nodo al segundo nodo, siendo al menos el paquete de datos un paquete de datos lub.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende la etapa de configurar el canal de la capa física TD-CDMA para que esté permanentemente abierto.

3. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de intercambiar paquetes de datos emplea un canal de transporte HS-DSCH en una trayectoria de la transmisión desde, al menos, un equipo de usuario (UE) .

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la etapa de intercambiar paquetes de datos emplea un canal de transporte E-DCH en una trayectoria de la transmisión hacia, al menos, un equipo de usuario (UE) .

5. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de intercambiar paquetes de datos emplea un canal de transporte HS-DSCH en una trayectoria de la transmisión hacia, al menos, un equipo de usuario (UE) .

6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la etapa de intercambiar paquetes de datos emplea un canal de transporte E-DCH en una trayectoria de la transmisión desde, al menos, un equipo de usuario (UE) .

7. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la etapa de intercambiar paquetes de datos utiliza una frecuencia de la capa física TD-CDMA que es diferente de la al menos una banda de frecuencia utilizada en el interfaz Uu.

8. Sistema para intercambiar paquetes de datos en redes telefónicas celulares de área extendida, teniendo dicha red telefónica celular de área extendida una red de acceso para conectarse con al menos un equipo de usuario (UE) a través del interfaz Uu utilizando al menos una banda de frecuencia, comprendiendo el sistema al menos un primer nodo y al menos un segundo nodo que son estaciones base 3G capaces de conectarse entre sí, siendo el primer nodo un nodo-B concentrador (NB_concentrador) , capaz de conectarse a un controlador de red de radio (RNC) para intercambiar datos lub, y siendo el segundo nodo un nodo-B objetivo (NB_objetivo) capaz de conectarse a al menos un equipo de usuario (UE) , caracterizado por que ambas estaciones base 3G son capaces de intercambiar paquetes datos que son paquetes de datos lub utilizando una pila de protocolos que comprende al menos una capa de red de transporte y al menos una capa física, en el que, tanto el, al menos un primer nodo, como el, al menos un segundo nodo comprenden una capa física TD-CDMA, una capa de protocolo de Control de Acceso a los Medios (MAC) y un protocolo de Control de Enlace por Radio (RLC) obre una capa física TD-CDMA.

9. Sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la capa física TD-CDMA utiliza una banda de frecuencia diferente de la al menos una banda de frecuencia utilizada en el interfaz Uu.

10. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9, en el que, tanto el, al menos un primer nodo, como el, al menos un segundo nodo comprenden además una capa física seleccionada de entre fibra óptica, linea de cobre y microondas.

11. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que la capa física TD-CDMA está configurada para utilizar un canal permanentemente abierto.

12. Sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la capa física TD-CDMA emplea un canal de transporte HS-DSCH en una trayectoria de la transmisión desde el, al menos un, equipo de usuario (UE) .

13. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la capa física TD-CDMA emplea un canal de transporte E-DCH en una trayectoria de la transmisión hacia el, al menos un, equipo de usuario (UE) .

14. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que la capa física TD-CDMA utiliza un canal de transporte HS-DSCH en una trayectoria de la transmisión hacia el, al menos un, equipo de usuario (UE) .

15. Sistema de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la capa física TD-CDMA utiliza un canal de transporte E-DCH en una trayectoria de la transmisión desde el, al menos un, equipo de usuario (UE) .

16. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 15, en el que la capa de red de transporte se selecciona de entre una capa de red de transporte basada en ATM y una capa de red de transporte basada en IP.

17. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 16, en el que el nodo-B objetivo (NB_objetivo) es 10 capaz de conectarse directamente al controlador de red de radio (RNC) .

18. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 17, que además comprende una pluralidad de controladores de red de radio (RNC) conectados a las estaciones base 3G, formando una red en malla 3G.

19. Dispositivo para intercambiar paquetes de datos en redes telefónicas celulares de área extendida, incorporados a una estación base 3G, que comprende un procesador que desarrollla una capa física TD-CDMA, una capa de

protocolo de Control de Acceso a los Medios (MAC) y una capa de protocolo de Control de Enlace por Radio (RLC) sobre la capa física TD-CDMA y que está configurado para ejecutar el método definido por cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

20. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado por que el dispositivo está conectado a un puerto ATM de la estación base 3G.

21. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado por que el dispositivo está conectado a un puerto IP de la estación base 3G.