PROCEDIMIENTO Y SISTEMA DE MONITORIZACIÓN, GESTIÓN Y CONTROL DE REDES INALÁMBRICAS MULTI-TECNOLOGÍA.

Procedimiento y sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología.

La invención consiste en el diseño de un nuevo sistema de gestión, monitorización y control de redes inalámbricas multi-tecnología y multi-fabricante utilizando las funcionalidades y la estructura de intercambio de información que proporciona el estándar IEEE 802.21. La invención prevé utilizar para otros fines un estándar de señalización ya existente, siendo plenamente compatible con dispositivos que ya implementan el estándar, tanto clientes como puntos de acceso.

Adicionalmente, se plantea el uso de un cliente MIH en los dispositivos de usuario, de forma que sea posible implementar una gestión del enlace controlada por la red, a diferencia de las redes basadas en la familia de estándares inalámbricos IEEE, donde el control de la conectividad se ejecuta en el cliente, ya que es éste quien inicia el proceso de asociación y re-asociación a los puntos de acceso, así como el inicio del proceso de handover. Estas mejoras repercuten en un menor coste de inversión y operación por parte de los operadores de telecomunicaciones al poder simplificar la gestión de sus sistemas, unificando los sistemas de control y monitorización de las diferentes tecnologías de transmisión utilizadas.

Procedimiento y sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología

SECTOR DE LA TÉCNICA

La invención se encuadra en el sector técnico de las radiocomunicaciones, y más concretamente, en el sector de las comunicaciones inalámbricas y los sistemas de comunicaciones móviles.

ESTADO DE LA TÉCNICA

El estándar IEEE 802.21 tiene como propósito mejorar la experiencia de los usuarios móviles, facilitando el traspaso (en adelante handover) entre redes heterogéneas. Esto incluye redes pertenecientes a los estándares de 3rd Generation Partnership Project (3GPP) , 3GPP2 y medios tanto cableados como inalámbricos de la familia de estándares IEEE 802. El estándar IEEE 802.21 proporciona inteligencia a nivel de capa de red, así como otra información de la red relacionada con capas superiores para optimizar dichos procedimientos de handover entre sistemas.

Este estándar también admite el uso cooperativo de la información disponible en el nodo móvil y en la infraestructura de red. En este sentido, el nodo móvil está óptimamente situado para detectar las redes disponibles, mientras que la infraestructura de red está mejor preparada para almacenar la información global de la red o redes, tal como listas de celdas adyacentes o vecinas, ubicación de los nodos móviles, o la disponibilidad de servicio en capas superiores.

En general, tanto el nodo móvil como las estaciones base o puntos de acceso pueden ser multi-modales, es decir, capaces de soportar múltiples estándares de acceso radio y conexiones simultáneas a más de una interfaz radio. Bajo este escenario, tanto el nodo móvil como la red toman decisiones sobre conectividad.

La red, entendida en sentido amplio, puede incluir diferentes tecnologías y protocolos de transmisión, así como una mezcla de celdas de diferentes tamaños, como las que implementan las tecnologías IEEE 802.11, IEEE 802.15, IEEE 802.16, 3GPP y 3GPP2, con superposición de cobertura. El proceso de handover puede ser iniciado en el nodo móvil o por iniciativa de la propia red, normalmente tras realizar ciertas medidas de la interfaz radio. Los informes de medidas radio pueden incluir datos como calidad de la señal, diferencias de tiempo de sincronización o tasas de error de transmisión. En concreto, el estándar contempla las siguientes entidades:

a) Media Independent Handover User (MIH User) . Esta entidad lógica se encarga de las tareas de gestión, ya sea de varios elementos que compongan una red compleja o de un dispositivo concreto e independiente de la red. Por lo tanto, su implementación depende de la inteligencia que requiera el dispositivo. El MIH User envía mensajes de comando con destino MIH Link local o remoto. Si el mensaje tiene como destino el MIH Link local, el mensaje pasa a través del MIHF actuando éste de puente. En cambio, si tiene como destino un MIH Link remoto, el MIHF se comporta como un enrutador hacia el MIHF remoto. Cuando un MIH User genera un comando, automáticamente se subscribe al mensaje evento asociado. De esta forma, cuando el MIH Link lanza el evento asociado, el destinatario está listo para recibirlo y tratarlo.

b) Media Independent Handover Function (MIHF) . Se encarga de intercomunicar el MIH User con el MIH Link. Es una entidad de gestión que obtiene información de red de distintos protocolos, retransmitiéndola a las capas superiores del protocolo para que éstas puedan tomar decisiones adecuadas. La retransmisión de mensajes es posible gracias a que el MIHF almacena en una base de datos los mensajes comando que el MIH User envía en dirección al MIH Link, ya sea local o remoto. Junto con el mensaje comando, se debe almacenar el mensaje evento asociado. De esta manera, cuando éste se reciba desde un MIH Link con destino a un MIH User, el MIHF será capaz de retransmitir el mensaje de una forma correcta, teniendo en cuenta que para poder actuar de enrutador de mensajes, cada MIHF debe tener conocimiento de la topología de red.

c) Media Independent Handover Link (MIH Link) . Adquiere los datos a nivel de capa de enlace de las distintas tecnologías y genera los mensajes evento solicitados por el MIH User. Su implementación en un dispositivo es opcional y depende del rol que el dispositivo tome dentro de la red. Para poder recibir y tratar los eventos que el MIH Link genera, el MIHF y el MIH User deben de haberse subscrito a ellos previamente. Si el MIHF no se ha registrado al evento, éste le llegará pero no será retransmitido a capas superiores. Si es el MIH User el que no se ha registrado, el evento recibido quedará sin ser tratado.

Además de la definición de las entidades lógicas, el estándar IEEE 802.21 MIH consta de los siguientes elementos:

a) Una estructura lógica y conceptual que permite la continuidad del servicio mientras que un nodo móvil (MN) realiza un traspaso entre tecnologías heterogéneas a nivel de capa de enlace. El marco de funcionamiento se basa en la presencia de una pila de protocolos de gestión de la movilidad dentro de los

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elementos de red que soportan el handover. Este marco define modelos de referencia Media Independent

Handover (MIH) para las diferentes tecnologías de capa de enlace soportadas.

b) Un conjunto de funciones habilitadoras del handover dentro de las pilas de protocolos de los elementos de red. Esta entidad lógica controla el proceso de handover y, por definición, soporta arquitecturas de toma de decisión centralizadas o distribuidas.

c) Un Media Independent Handover Service Access Point (MIH_SAP) y las primitivas asociadas definidas para proporcionar a los usuarios MIH acceso a los servicios de la MIHF. El MIHF ofrece los siguientes servicios:

1) El servicio media independent event: Detecta cambios en las propiedades de la capa de enlace e inicia eventos adecuados (triggers) desde las interfaces locales y remotas.

2) El servicio media independent command: Proporciona un conjunto de comandos para los usuarios MIH que permiten controlar las propiedades de enlace que son relevantes para el handover y cambiar entre los enlaces si es necesario.

3) El servicio media independent information: Proporciona información acerca de las diferentes redes y sus servicios, permitiendo establecer una decisión de handover lo más eficaz posible a través de redes heterogéneas.

d) La definición de nuevos puntos de acceso a nivel de capa de enlace (SAPs) y las primitivas asociadas para cada tecnología de capa de enlace. Las nuevas primitivas ayudan al MIHF a obtener la información de los enlaces y controlar el comportamiento del enlace durante el handover. Si es aplicable, se recomienda implementar los SAPs como modificaciones de los estándares para las respectivas tecnologías de capa de enlace.

Las siguientes patentes han declarado sistemas que estructuran y ordenan los procesos de handover:

• "Mechanism to discover 802.21 remote events and information services" de Stefano M. Faccin, patente asignada a Nokia Corporation.

• "Seamless handoff across heterogeneous access networks using a handoff controller in a service control point" patente asignada a Telecordia Technologies Inc.

• "Method and Apparatus for media independent messaging over the internet" patente asignada a Interdigital Technology Corporation.

• "Method and Apparatus for facilitating inter-network handover" patente asignada a Interdigital Technology Corporation.

• "Apparatus and Method for providing service for media independent handover" de Eun-Ah Kim, Jong-Hwa Yi y Jung-Hoong Jee.

• "System and Method for implementing a media independent handover" patente asignada a Interdigital Technology Corporation.

• "Wireless Communication Method and System for implementing media independent handover between technologically diversified access networks" patente asignada a Interdigital Technology Corporation.

En general, estos sistemas se centran en estructurar únicamente los procesos de handover entre diferentes redes, sin abordar la gestión, monitorización y control de las redes ni aspectos de calidad de servicio.

La presente invención se centra en el diseño de un nuevo sistema de gestión, monitorización y control de redes inalámbricas multi-tecnología y multi-fabricante utilizando las funcionalidades y la estructura de intercambio de información que proporciona el estándar IEEE 802.21. En este sentido, una de las mejoras más importantes que desarrolla esta invención es utilizar para otros fines un estándar de señalización ya existente, siendo plenamente compatible con dispositivos que ya implementan el estándar, tanto clientes como puntos de acceso.

Además,...

1ª. Procedimiento de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, caracterizado porque consiste en el empleo del protocolo IEEE 802.21 en los procesos de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas.

2ª. Procedimiento de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, según reivindicación 1ª, caracterizado porque, adicionalmente a las entidades lógicas que se definen en el estándar IEEE 802.21, se define una nueva entidad MIH denominada MIH S-User “Media Independent Handover Super User” encargada de tomar las decisiones globales de control y centralización de las funciones de monitorización del sistema.

3ª. Sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque en el mismo participan una pluralidad de nodos móviles (MN) , una serie de puntos de servicio (PoS) , y una pluralidad de redes de comunicaciones inalámbricas con diferentes tecnologías de acceso de radio, así como medios para implementar traspasos entre dichas redes, con la particularidad de que las citadas redes inalámbricas se monitorizan, gestionan y controlan mediante el uso del protocolo IEEE 802.21.

4ª. Sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, según reivindicación 3ª, caracterizado porque presenta una arquitectura centralizada, en la que la entidad MIH S-User se implementa en un Controlador Central de red que centraliza la toma de decisiones y monitoriza de forma global la red.

5ª. Sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, según reivindicación 3ª, caracterizado porque presenta una arquitectura distribuida, donde los diferentes nodos inalámbricos o puntos de servicio inalámbrico (PoS) que implementan la entidad MIHF intercambian información de la red y de los clientes asociados a estos nodos de forma cooperativa para tomar decisión de control distribuidas, teniendo en cuenta el estado global de la red.

6ª. Sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, según reivindicaciones 4ª y 5ª, caracterizado porque incorpora mecanismos de comunicación específicos para proveer de la información necesaria a una entidad MIH S-User o MIH User y la lógica asociada para poder tomar decisiones de control de red que incluyen control de handover, control del enlace, balanceo de carga, control de asociación y desasociación de clientes y gestión de perfiles de calidad de servicio de clientes o de servicios o flujos de servicios a través de CQIs u otros mecanismos diseñados a tal efecto.

7ª. Sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, según reivindicaciones 4ª y 5ª, caracterizado porque el sistema incorpora medios de gestión de las medidas estándar realizadas en la interfaz radio por los MNs así como de la extensión “Vendor Specific” para el envío de información específica por parte de los PoS.

8ª. Sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, según reivindicaciones 4ª y 5ª, caracterizado porque el sistema incorpora mecanismos de comunicación específicos para proveer de la información necesaria a una entidad MIH S-User o MIH User y la lógica asociada para poder mostrar la información relevante de la red en un servicio de monitorización.

9ª. Sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, según reivindicaciones 4ª y 5ª, caracterizado porque el sistema incorpora medios para hacer uso de los comandos libres de uso disponibles en el procedimiento MIH_Link_Action o de las variables “Vendor Specific” del mensaje MIH_Push_Information, y que permita la ejecución de acciones de control sobre los PoS.

10ª. Sistema de monitorización, gestión y control de redes inalámbricas multi-tecnología, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un mecanismo de gestión de equipos de usuario que integren un cliente MIH, de forma que el control de los mismos dependa de los PoS o del Controlador Central, dependiendo de si se implementa una arquitectura centralizada o distribuida, que ceden sus decisiones a nivel de capa de enlace al MIH User de los PoS o al MIH S-User del Controlador Central.