ES2305113T3 - Sistema de comunicacion que soporta comunicacion inalambrica de datos por paquetes y metodo y disposicion relacionados con el mismo. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de comunicación para soportar comunicación de datos por paquetes dentro de una red de datos por paquetes, que comprende: - una red central que comprende, además, - una pluralidad de nodos de soporte de datos por paquetes; y - una pluralidad de nodos de pasarela (GW1, GW2, GW3) para comunicar con redes de datos por paquetes externas; - una pluralidad de redes de radio (RAN1, RAN2, RAN3), en donde cada red de radio (RAN1, RAN2, RAN3) incluye medios (RAC11, RAC16) para controlar cada red de radio (RAN1, RAN2, RAN3); caracterizado porque algunos de la pluralidad de nodos de soporte de datos por paquetes comprenden además una pluralidad de nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8) que forman un grupo común (100), y en donde cada uno de los nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8) dentro del grupo común (100) es capaz de ser asociado, y de controlar, cualquiera de los medios (RNC11, RNC16) para controlar cada red de radio (RAN1, RAN2, RAN3); y en donde cada uno de los medios (RNC11, RNC16) para controlar las redes de radio (RAN1, RAN2, RAN3) comprende además medios para realizar un procedimiento de agregación para agregar una estación de usuario (UE) particular a uno particular de la pluralidad de nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8) independientemente de la ubicación de la estación de usuario (UE) y en forma no afectada por la itinerancia de la estación de usuario (UE).
Description
Sistema de comunicación que soporta comunicación
inalámbrica de datos por paquetes y método y disposición
relacionados con el mismo.
La presente invención se refiere a los sistemas
de comunicación inalámbrica que soportan comunicación de datos por
paquetes que incluyen una red central y una pluralidad de redes de
radio y, particularmente, se refiere al control de redes de radio,
por ejemplo, a través de medios de control de red de radio, por
nodos de soporte de datos por paquetes de la red central. La
invención también se refiere a un nodo de soporte de datos por
paquetes en un sistema de comunicación que soporta comunicación de
datos por paquetes y a un método de control, en un sistema de
comunicación que soporta comunicación de datos por paquetes,
conexiones entre estaciones de usuario y/o conexiones entre
estaciones de usuario y redes de datos por paquetes externas.
En sistemas de comunicación que soportan
comunicación de datos por paquetes que incluyen una pluralidad de
redes de radio y una red central, por ejemplo una PLMN, cada red de
radio generalmente comprende medios de control de red de radio que
comprenden uno o más nodos de control de red de radio que controla
una pluralidad de estaciones base a las que las estaciones de
usuario pueden ser conectadas o agregadas. Generalmente, se
controlan unos medios de control de red de radio o un nodo de
control de red de radio por un nodo de soporte de datos por
paquetes de una red central. Para GPRS/UMTS tal nodo de soporte de
datos por paquetes se denomina SGSN (Nodo de Soporte GPRS
Servidor). Otro nodo de soporte en tal sistema de comunicación es el
GGSN (Nodo de Soporte GPRS Pasarela), el cual maneja o controla la
comunicación con redes de datos por paquetes externas. En sistemas
conocidos hoy el SGSN, o más generalmente el nodo de soporte de
datos por paquetes, controla uno o más medios de control de red de
radio, es decir, es responsable de tales medios de control de red de
radio, por ejemplo los RNCs. Se fija qué SGSN controla a qué
RNC(s).
Se ha sugerido dividir un nodo de soporte de
datos por paquetes, o particularmente un SGSN, en dos
"subnodos", a saber un servidor SGSN y otro subnodo indicado
como pasarela de medio (MGW) en el que el nodo servidor SGSN maneja
las funcionalidades del plano de control y la pasarela de medio
maneja las funcionalidades del plano del usuario. No obstante, las
cuestiones de redundancia constituyen un problema en tal sistema, ya
que si un SGSN (o un nodo servidor SGSN) está funcionando
defectuosamente, tiene que ser ubicado otro SGSN o tiene que ser
previsto un SGSN redundante. Generalmente, cuando un abonado realiza
un procedimiento de agregación a la red, el RNC que controla la
estación base a la que él se conecta asigna un SGSN (o servidor
SGSN) cercano, es decir, la selección del SGSN se basa,
generalmente, en la ubicación del abonado.
Esto también da lugar a problemas por lo que a
la carga compartida se refiere, lo cual, generalmente, no es
manejado de ninguna manera satisfactoria. Como ejemplo, en horas
punta un gran número de abonados se mueven en la misma dirección,
es decir, hacia el centro de una ciudad y, como la selección del
servidor SGSN depende de la ubicación, es decir, depende de a qué
red de radio se ha agregado el abonado, los servidores SGSN en
tales áreas corren el riesgo de ser sobrecargados mientras que otros
servidores SGSN apenas son usados del todo. En un momento posterior
la situación puede ser la opuesta, es decir, los SGSNs apenas
cargados previamente serán cargados pesadamente mientras que los
otros tendrán mucha capacidad de repuesto. Esto significa que los
SGSNs (o servidores SGSN) tienen que ser dimensionados para el
"caso peor". Además, cuando un abonado está itinerante dentro
de la red de tal manera que la estación base más cercana estará
controlada por otros medios de control de red de radio, disjuntos
de aquél al que él le ha agregado y de ahí que el SGSN, que es
responsable de unos medios de control de red de radio particulares
esté configurado estáticamente, la responsabilidad de la conexión
será tomada por otro SGSN (servidor), etc. Esto implica mucha
señalización, por ejemplo, con el nodo de localización local (HLR)
del abonado, es decir, requiere actualizaciones del HLR, lo cual
significa una carga en el HLR e implica mucha señalización. Hacer
reconfiguraciones y añadir equipamiento en tal sistema también
implicará altos costes y trabajo de configuración muy complicado.
Además, están implicados altos costes cuando tal sistema necesita
ser apropiado, es decir, cuando necesitan ser añadidos nuevos
servidores o servidores con una mayor capacidad, o servidores que
reemplazan a servidores que funcionan defectuosamente.
Consecuentemente, las soluciones conocidas no son ventajosas por lo
que a una carga que se comparte se refiere y, además, no se
proporciona redundancia al nodo de soporte de datos por paquetes en
grado suficiente, y el trabajo de configuración de red es caro,
complicado y consume tiempo. Además de ello los nodos de soporte de
datos por paquetes están asociados con unos medios de control de
red de radio específicos, lo que significa que, para un abonado en
itinerancia, la responsabilidad de tal abonado por un nodo de
soporte de datos por paquetes será transferida a otros nodos de
soporte de datos por paquetes cuando el abonado se mueve a través de
la red. Esto conlleva mucha señalización entre los nodos de soporte
de datos por paquetes y los nodos de localización local de los
abonados para actualizar los nodos implicados (nodos HLR,
SGSN-SGSN, SGSN-GGSN), lo cual ponen
una gran carga en el nodo de localización local, por ejemplo, y
requiere mucha señalización en general. Por supuesto, este problema
puede ser incluso más serio desde el punto de vista de una red si,
en un tiempo dado, una pluralidad de abonados se mueve,
considerablemente, a lo largo del mismo camino; compárese con el
tráfico de hora punta.
La WO 98/59505 se refiere a un servicio de radio
de paquetes de datos con una gestión de movilidad mejorada. Un
mensaje de actualización especial enviado desde un SGSN a un GGSN
provee la dirección de un último SGSN. El mensaje de actualización
puede ser enviado en un escenario Agregado GPRS o en un escenario de
Actualización de Área de Enrutamiento de SGSN. El GGSN responde al
mensaje de actualización avisando si la actualización de dirección
ha sido un éxito.
Lo que es necesario es, por lo tanto, un sistema
de comunicación que soporte comunicación de paquetes, cuyo sistema
sea de un tipo que comprenda una red central con una pluralidad de
nodos de soporte de datos por paquetes (y nodos de pasarela para
comunicación con redes de datos por paquetes externas) y una
pluralidad de redes de radio controladas por medios de control de
red de radio, en donde la carga en los nodos de soporte de datos
por paquetes pueda ser distribuida de una manera apropiada o, en
otras palabras, sea capaz de proveer una carga adecuada compartida
entre los nodos de soporte de datos por paquetes y en donde la carga
de los nodos de soporte de datos por paquetes se hace tan
independiente del tiempo como sea posible o, al menos, se distribuye
tan uniformemente como sea posible entre los nodos de soporte de
datos por paquetes.
También se necesita un sistema de comunicación
cuya redundancia del nodo de soporte de datos por paquetes pueda
ser proporcionada de una manera fácil y franca. Además, se necesita
un sistema cuyo trabajo de configuración y desarrollo de nodos de
soporte de datos por paquetes pueda ser manejado tan fácil y
eficientemente como sea posible, por ejemplo, en el caso de nodos
que funcionan defectuosamente, la introducción de equipamiento
adicional o, particularmente, incorporación de nodos completos de
soporte de datos por paquetes, etc. Además, se necesita un sistema
cuyo funcionamiento y mantenimiento, especialmente en lo que
concierne a los nodos de soporte de datos por paquetes, pueda ser
proporcionado de manera rentable, fácil y rápida. Asimismo se
necesita un sistema a través del cual la señalización que se refiere
al control de un nodo de soporte de datos por paquetes pueda ser
reducida e igualmente la carga en nodos de localización local para
abonados que se mueven a través de la red, por ejemplo, en lo que
concierne a actualizaciones de nodos de localización local que se
refiere a tales abonados, pueda ser reducida comparada con sistemas
conocidos hasta ahora.
Por lo tanto, la presente invención provee un
sistema de comunicación como el referido más arriba en el cual al
menos algunos de los nodos de soporte de datos por paquetes están
divididos en un nodo de servidor funcional (FSN) y un nodo de
pasarela de usuario funcional (UGN). Alternativamente, la
funcionalidad de nodo de servidor funcional, es decir, las
funcionalidades del plano de control, de una pluralidad de nodos de
soporte de datos por paquetes, es decir, los nodos de servidores
funcionales, son provistos en un grupo; no siendo provistos nodos
de pasarela de usuario funcional. Una pluralidad de nodos de
servidores funcionales son provistos, en común, para controlar al
menos una pluralidad de áreas de enrutamiento servidas por
diferentes medios de control de red de radio. Estos nodos de
servidores funcionales están dispuestos para formar un grupo de
nodos de servidores funcionales y cada uno de los nodos de
servidores funcionales en dicho grupo es capaz de controlar
cualquiera de los medios de control de red de radio.
En una adaptación particularmente ventajosa
todos los nodos de servidores funcionales están incluidos en un
grupo que es común para la red completa, es decir, todas las redes
de radio. Cualquier nodo de servidor funcional entonces puede
servir a cualesquiera medios de control de red de radio. Por
supuesto, puede haber también, por ejemplo, dos o más diferentes
grupos en los cuales los nodos de servidores funcionales de un grupo
son responsables comúnmente de una parte de la red mientras que el
resto de los medios de control de red de radio están controlados,
comúnmente, por los nodos de servidores funcionales del otro
grupo.
Un número de nodos de servidores funcionales
puede ser localizado en una primera ubicación de servidor mientras
que otros nodos de servidores funcionales del mismo grupo pueden ser
localizados en una ubicación de servidor diferente para proveer,
además de la redundancia de servidor funcional, también la
redundancia de ubicación de servidor, incrementando, de esta
manera, incluso más, la redundancia del nodo de servidor. Por
supuesto, tampoco es necesario proveer una o dos ubicaciones pero
los medios de servidor funcional pueden ser dispuestos en cualquier
manera apropiada. Es, no obstante, particularmente ventajoso juntar
una pluralidad de nodos de servidores funcionales en al menos una
ubicación, o dos o más, si se considera la redundancia en un grado
incluso mayor.
En una implementación particular el sistema de
comunicación comprende una PLMN (Red Pública Móvil Terrestre), la
cual, de esta manera, comprende una red central y una pluralidad de
redes de radio. En una implementación ventajosa todos los nodos
servidores funcionales son capaces de servir la PLMN completa. Unos
medios de control de red de radio pueden comprender,
particularmente, uno o más nodos de control de red de radio para la
red de radio específica que controla una pluralidad de estaciones
base. Los nodos de control de red de radio comunican con un nodo
servidor funcional asignado o seleccionado sobre un subprotocolo del
plano de control y con el nodo de pasarela de usuario sobre un
subprotocolo del plano de usuario. Esto significa que, para permitir
la división del nodo de soporte de datos por paquetes, tiene que
ser usado un protocolo que pueda ser dividido en un subprotocolo
del plano de control y un subprotocolo del plano de usuario entre el
nodo de soporte de datos por paquetes y la red de radio. No
obstante, si no hay tal protocolo, el concepto inventivo puede ser
implementado también pero entonces todas las comunicaciones van a
través de un UGN que envía la señalización de control al FSN. Tal
concepto se describe en la solicitud de patente Provisional US
60/152 748 presentada el 9 de septiembre de 1999 por el mismo
solicitante y con el título "Método, aparato y sistema para
habilitar la comunicación entre la segunda generación y la tercera
generación de redes de datos por paquetes" y cuyo contenido se
incorpora aquí por referencia. Esta solicitud fue seguida por una
solicitud de patente regular basada en ella.
Particularmente, el sistema comprende GPRS/UMTS
y los nodos de soporte de paquetes son nodos SGSN (nodos de soporte
GPRS servidor), los cuales están divididos en nodos de servidor
funcional (y nodos de pasarela de usuario funcional). Los nodos
pasarela de usuario, si se implementan, particularmente comprenden
las llamadas pasarelas de medio (MGW). Las redes de radio son las
llamadas UTRANs y los medios de control de red de radio de tal
UTRAN comprenden una o más RNCs. A cada estación de abonado o de
usuario (UE o US) (equipo) que tiene iniciado un procedimiento de
agregación a la red se le asigna un nodo de servidor funcional
independientemente de la ubicación de la estación de equipo de
usuario, es decir, cualquier nodo de servidor funcional puede ser
seleccionado y dicha asignación tampoco es afectada por la estación
de usuario que se mueve a través de la red, si se itinera alrededor
de la red. Mientras que el usuario esté agregado o conectado, el
mismo nodo de servidor funcional (seleccionado) puede ser
responsable del control, por supuesto a menos que esté sujeto a
funcionamiento defectuoso o similar. En una particular
implementación la asignación de un nodo de servidor funcional para
un abonado o una estación de usuario se mantiene al menos durante un
intervalo de tiempo dado o, alternativamente, mientras el abonado
esté agregado a la red.
En una implementación ventajosa un nodo de
servidor funcional permanece responsable de un abonado particular
al que le ha sido asignado el nodo de servidor funcional, también
cuando el abonado ha realizado un procedimiento de separación. La
información sobre cuál fue el nodo de servidor funcional asignado
para ese abonado particular puede ser almacenada en medios de
almacenamiento en los medios de control de red de radio de tal
manera que cuando el abonado inicie de nuevo un procedimiento de
agregación, el mismo nodo de servidor funcional puede ser
reutilizado para ese abonado. Son los medios de control de red de
radio los que son responsables de asignar un nodo de servidor
funcional o de seleccionar un nodo de servidor funcional, para un
abonado que realiza un procedimiento de agregación para agregarse a
la red.
Unos medios de control de red de radio pueden
asignar o seleccionar un nodo de servidor funcional de diferentes
formas. En una implementación abonados consecutivos que se están
agregando/conectando a la red sobre un nodo de control de red de
radio particular, son asignados a diferentes nodos de servidor
funcional, lo cual significa que los medios de control de red de
radio seleccionan diferentes nodos de servidor funcional para
conectar o agregar abonados consecutivamente. Esto también puede
ser hecho de diferentes maneras, abonados consecutivos pueden ser
asignados a medios de servidor funcional diferentes de acuerdo a
cualquier esquema dado o en cualquier orden dado. También es
posible seleccionar aleatoriamente unos medios de servidor funcional
para cada abonado. Entonces pueden, por supuesto, ser asignados dos
abonados consecutivos al mismo nodo de servidor funcional; no
obstante, esto no es importante porque en principio no es necesario
que abonados consecutivos en realidad estén asignados a diferentes
medios de servidor funcional. En una implementación alternativa
abonados en modo grupo están asignados a medios de servidor
funcional de tal manera que, por ejemplo, cinco abonados pueden ser
asignados a unos primeros medios de servidor funcional, el siguiente
grupo de abonados pueden ser asignados a otros medios de servidor
funcional, etc. Esto no es una cuestión crítica, siendo la cosa
principal que la selección o asignación de medios de servidor
funcional se mantenga al menos mientras el abonado esté agregado,
es decir, que no dependa de la ubicación de unos medios de control
de red de radio, sino que la carga de cada medio de control de red
de radio pueda ser nivelada entre los medios funcionales servidores
de tal manera que se provea una buena compartición de carga y
también redundancia. Es un medio eficiente manejar una carga no
nivelada en la red, compárese con la situación inicialmente referida
cuando muchos abonados se mueven al mismo tiempo en la misma
dirección, etc., o cuando una gran cantidad de abonados al mismo
tiempo están en el mismo lugar, etc.
En una implementación particular cada nodo de
servidor funcional incluye una funcionalidad para seleccionar el
nodo de pasarela de usuario funcional para cada abonado para el cual
ha sido seleccionado el nodo de servidor funcional particular. El
nodo de servidor funcional puede seleccionar un nodo de pasarela de
usuario funcional opcional para un abonado o, alternativamente, un
nodo de servidor funcional tiene que seleccionar un nodo de
pasarela de usuario que está cerca del abonado o de acuerdo a un
esquema o algoritmo dado. También esto puede ser hecho de cualquier
manera apropiada. Además, ventajosamente el nodo de servidor
funcional es responsable de seleccionar el nodo de soporte de
pasarela de datos por paquetes para la comunicación con redes de
datos por paquetes externas. Esto también puede ser hecho de
diferentes maneras.
La invención también provee un nodo de soporte
de datos por paquetes para la gestión de movilidad y sesión en un
sistema de comunicación que soporta comunicación de datos por
paquetes. El nodo de soporte de datos por paquetes está dividido en
un nodo de servidor funcional y un nodo de pasarela de usuario o
comprende, al menos, un nodo de servidor funcional (separado). El
nodo de servidor funcional forma parte de un grupo de nodos de
servidor funcional y, en común con dichos otros nodos de servidor
funcional, es capaz de servir al menos a una parte dada del sistema
de comunicación, es decir, al menos una pluralidad de áreas de
enrutamiento o una pluralidad de redes de radio, particularmente
medios de control de red de radio que controlan una pluralidad de
redes de radio diferentes. Esto significa que dicho nodo de servidor
funcional es responsable de todos los medios de control de red de
radio dentro de una parte dada de la red.
En una implementación todos los nodos de
servidor funcional en el grupo son responsables de la red completa,
lo cual significa que el propio nodo de servidor funcional comparte
la responsabilidad de todos los medios de control de red de radio
con todos los otros medios de servidor funcional y que éste puede
ser seleccionado o asignado por cualquiera de los medios de control
de red de radio. El nodo de servidor funcional, particularmente,
comprende medios para seleccionar un nodo de pasarela de usuario
para un abonado (conexión) al cual ha sido asignado como nodo de
servidor funcional o, en otras palabras, para el cual ha sido
seleccionado por los medios de control de red de radio que
controlan la estación base que sirve al abonado o la estación de
usuario del abonado.
La acción de seleccionar un nodo de pasarela de
usuario puede ser realizada de formas diferentes. En una
implementación un nodo de pasarela de usuario puede ser
seleccionado libremente. En una realización alternativa la selección
puede ser hecha de acuerdo a algunos requerimientos dados. En una
realización particular el nodo de pasarela de usuario más cercano
al abonado que tiene iniciado un procedimiento de agregación debería
ser "seleccionado"; otros criterios son, no obstante, también
aplicables y cualquiera de tales modelos de selección pretende ser
cubierto por el alcance de la presente invención. En una
implementación particular el nodo de soporte de datos por paquetes
es un SGSN del sistema GPRS/UMTS que está dividido en un nodo de
servidor funcional (servidor SGSN) y un nodo de pasarela de
usuario, en donde el nodo de pasarela de usuario comprende una
llamada pasarela de medio. Particularmente, el nodo de servidor
funcional es responsable de la selección de un nodo de pasarela de
usuario o una MGW. En una implementación la selección puede ser
hecha más o menos libremente y en una implementación alternativa la
MGW más cercana a los medios de control de red de radio debería ser
"seleccionada". También son posibles otros procedimientos de
selección.
La invención, por consiguiente, también expone
un método, en un sistema de comunicación, que comprende una red
central y una pluridad de redes de radio y que soporta comunicación
de datos por paquetes, para controlar las conexiones entre
estaciones (equipo) de usuario y/o entre estaciones (equipo) de
usuario y redes de datos por paquetes externas, en donde las
estaciones de usuario están conectadas a redes radio, cada una de
las cuales es controlada por unos medios de control de red de
radio, y en donde los nodos de soporte de datos por paquetes están
provistos de control de red de radio. De acuerdo a la invención un
nodo de soporte de datos por paquetes se divide en un nodo de
servidor funcional y un nodo de pasarela de usuario para
aplicaciones del plano de control y aplicaciones del plano de
usuario respectivamente. El método incluye los pasos de: proveer un
grupo de nodos de servidor funcional; controlar comúnmente al menos
una parte de la red por dichos nodos de servidor funcional de tal
manera que cualquier nodo de servidor funcional en el grupo pueda
controlar cualquier conexión independientemente de en qué red de
radio esté ubicada la estación de usuario.
En una implementación particular el método
incluye los pasos de: seleccionar, arbitrariamente o de acuerdo a
un esquema dado, un nodo de servidor funcional para un abonado que
tiene iniciado un procedimiento de agregación a la red; manteniendo
dicho nodo de servidor funcional para dicho abonado/la estación de
usuario independientemente de dónde esté el abonado en la red.
Ventajosamente, el método incluye los pasos de: seleccionar nodos de
servidor funcional diferentes para abonados consecutivos que
realizan un procedimiento de agregación sobre una red de radio
particular. La selección del nodo de servidor funcional se realiza
por los medios de control de red de radio que controlan la red de
radio a la cual se agrega un abonado. El método también incluye,
particularmente, los pasos de: seleccionar un nodo de pasarela de
usuario desde el nodo de servidor funcional asignado o seleccionado;
seleccionar un nodo de soporte de pasarela para acceso a redes de
datos por paquetes externas también desde el nodo de servidor
funcional asignado.
De esta manera, en una implementación ventajosa,
cuando un servidor funcional ha sido seleccionado y un abonado ha
realizado un procedimiento de agregación y durante un procedimiento
de petición del contexto de PDP, el nodo de servidor funcional
selecciona un nodo de pasarela de usuario, lo que también puede ser
hecho de cualquier manera, pero en una implementación ventajosa es
seleccionado un nodo de pasarela de usuario cercano a los medios de
control de red de radio, es decir, al abonado.
El nodo de servidor funcional también es
responsable de seleccionar un nodo de soporte pasarela para el
acceso a redes de datos por paquetes externas. Generalmente cada
uno de los medios de control de red de radio contiene información
sobre cuáles son los nodos de servidor funcional, y, por ejemplo,
para cada abonado subsiguiente que se conecta a la red, se
seleccionan unos medios de servidor funcional diferentes, por
ejemplo, de acuerdo a un esquema rotativo, si bien esto puede ser
hecho de muchas formas diferentes y el punto principal es que no
todos los abonados que se conectan o agregan a través de unos medios
de control de red de radio particulares están asignados al mismo
nodo de servidor funcional y, además, que un nodo de servidor
funcional se mantiene incluso si el abonado se mueve a través de la
red y de ahí que la carga de señalización se reduzca y se evite que
el nodo de localización local o HLR del abonado tenga que ser
actualizado continuamente. En una realización, se proveen medios de
almacenamiento en los medios de control de red de radio para, al
menos, durante un periodo de tiempo dado, almacenar información
sobre cuál fue el nodo de servidor funcional seleccionado más
recientemente para un abonado particular que ha llegado a ser
separado de la red de manera que, en la reagregación a la red, el
mismo nodo de servidor funcional pueda ser seleccionado de nuevo
para ese abonado.
En diferentes implementaciones la funcionalidad
del plano de control de un nodo de soporte de datos por paquetes se
provee en uno o más grupos como se discutió más arriba y no se
implementan pasarelas de usuario para funcionalidades del plano de
usuario, sino que hay un túnel directo desde los medios de control
de red de radio a un nodo de soporte de pasarela de datos por
paquetes (por ejemplo GGSN).
La invención será descrita a continuación con
más detalle en una manera no limitativa y con referencia a los
dibujos que se acompañan, en los cuales:
La Fig. 1 ilustra esquemáticamente un sistema de
comunicación con un grupo de medios de servidor funcional,
La Fig. 2 es una figura similar a la de la Fig.
1, en la que un sistema de comunicación que comprende GPRS/UMTS
comprende una pluralidad de nodos de servidor funcional que consta
de nodos de servidor SGSN y nodos de pasarela de usuario que
comprenden pasarelas de medio,
La Fig. 3 ilustra una implementación alternativa
con dos grupos con medios de servidor funcional,
La Fig. 4A ilustra esquemáticamente el
procedimiento de agregación en pasos secuenciales,
La Fig. 4B ilustra esquemáticamente el
procedimiento de activación del Contexto de PDP en pasos
secuenciales,
La Fig. 5A es un diagrama de flujo que ilustra
esquemáticamente una forma de seleccionar un nodo de servidor
funcional desde unos medios de control de red de radio y el
procedimiento de agregación,
La Fig. 5B ilustra un procedimiento de
activación del Contexto de PDP,
La Fig. 6 es un diagrama de flujo esquemático
que ilustra la selección de un nodo de pasarela de usuario desde
unos medios de servidor funcional y
La Fig. 7 es un diagrama de flujo que ilustra
esquemáticamente la selección de un nodo de soporte de pasarela,
GGSN, por el nodo de servidor funcional, nodo de servidor SGSN.
La Fig. 1 muestra una forma de implementar el
concepto inventivo. Se expone un sistema de comunicación que
soporta comunicación de datos por paquetes. Comprende una red
troncal de conectividad IP y una pluralidad de redes de radio RAN1,
RAN2, ..., RAN6 (de las cuales solamente RAN1-RAN3
son indicadas explícitamente en la Figura). Cada red de radio
comprende una pluralidad de estaciones base BS que son controladas
por medios de control de red de radio RNC11, ..., RNC16
respectivamente. En la figura se ilustra una estación de equipo de
usuario UE_{A} es ilustrada que, por ejemplo, comprende un
ordenador conectado a una estación móvil MS_{A}, la cual aquí se
conecta a la RAN2. La funcionalidad de nodo de soporte de datos por
paquetes es provista por nodos de servidor funcional FSN y nodos de
pasarela de usuario UGN respectivamente. De esta manera, se provee
una pluralidad de nodos de soporte de datos por paquetes
descompuestos como FSN1-FSN8 y UGN
21-26.
Los nodos de servidor funcional FSN1, ..., FSN8
son provistos en un grupo 100 y comparten la responsabilidad del
control, aquí, de todas las redes de radio RAN1, ..., RAN6,
significando que cualquier FSN del grupo es capaz de controlar
cualquiera de las redes de radio. En esta realización los nodos de
servidor funcional se proveen en dos ubicaciones diferentes,
ubicación 10 y ubicación 20 respectivamente, por razones de
redundancia, lo cual es claramente ventajoso, por ejemplo, si una
ubicación por una razón u otra se destruye, por ejemplo, debido a
un fuego o sabotaje. Por supuesto, puede haber más de dos
ubicaciones y es posible, por supuesto, mantener todos los medios
de servidor funcional en una sola ubicación también. Otras
alternativas son también posibles. De esta manera, en esta
realización los FSN1, ..., FSN4 se proveen en la ubicación 10
mientras que los FSN5, ..., FSN8 son provistos en la ubicación 20.
Debería notarse que en este caso todos los nodos de servidor
funcional son provistos en un grupo común. También es posible tener
más de un grupo, dependiendo, por ejemplo, de consideraciones
geográficas y prácticas. Los
FSN1, ..., FSN4 están conectados al enrutador R5, el cual por su parte está conectado al enrutador R1 de la red troncal, el cual está en comunicación directa o indirecta con los otros enrutadores de la troncal, aquí R2, R3, R4. De una manera similar los FSN5, ..., FSN8 están conectados a un enrutador R6 en la ubicación 20, el cual por su parte comunica directamente con el enrutador R4 de la red troncal. Los enrutadores en los enlaces de la red troncal y los enrutadores en las respectivas ubicaciones pueden estar dispuestos de cualquier manera apropiada. También es posible proveer enrutadores y enlaces redundantes en la red troncal.
FSN1, ..., FSN4 están conectados al enrutador R5, el cual por su parte está conectado al enrutador R1 de la red troncal, el cual está en comunicación directa o indirecta con los otros enrutadores de la troncal, aquí R2, R3, R4. De una manera similar los FSN5, ..., FSN8 están conectados a un enrutador R6 en la ubicación 20, el cual por su parte comunica directamente con el enrutador R4 de la red troncal. Los enrutadores en los enlaces de la red troncal y los enrutadores en las respectivas ubicaciones pueden estar dispuestos de cualquier manera apropiada. También es posible proveer enrutadores y enlaces redundantes en la red troncal.
Los nodos de soporte de pasarela de datos por
paquetes GW1, GW2, GW3 están previstos para conexión a redes de
datos por paquetes externas tales como Internet, Intranets y LANs
corporativas. La conexión a una red externa puede ser hecha a
través de una o más GWs. Si hay más de una pasarela a una red
externa se necesita una selección de pasarelas en cada activación
de conexión. El registro de localización local HLR y el servidor de
nombre de dominio DNS están conectados para conectividad troncal a
través del enrutador R4, pero, por supuesto, pueden ser conectados
de cualquier otra manera apropiada.
Los medios de control de red de radio RNC1, ...,
16 son responsables de seleccionar un nodo de servidor funcional
cuando un abonado se conecta/agrega a la red. De esta manera, cuando
el equipo de usuario UE_{A} inicia un procedimiento de
agregación o conexión para ser agregado a la red a través de una
estación base de RAN2, RNC12, la cual controla el RAN2, es
responsable de seleccionar un nodo de servidor funcional FSN. En
principio un RNC12 puede seleccionar cualquiera de los FSNs del
grupo 100 para controlar al abonado del equipo de usuario UE_{A}.
Aquí se supone que el RNC12 selecciona el FSN3. Ventajosamente la
selección del FSN se hace tomando en consideración la compartición
de carga, el estado del FSN, etc. La selección puede ser realizada
de formas diferentes; por ejemplo, puede ser usado un método de
selección Rotativo Equilibrado Ponderado WRR con posibilidad de
rechazo. Esto significa, generalmente, que para cada conexión o
agregación, se selecciona otro o el FSN consecutivo, es decir, para
el siguiente abonado que conecta, el RNC 12 seleccionaría, por
ejemplo, el FSN4. Un factor de ponderación en un método de
selección WRR puede ser un factor que toma en cuenta la capacidad
(capacidad configurada) de cada servidor FSN. La carga actual en el
FSN también puede ser incluida en el factor de ponderación y lo
mismo ocurre con otros factores. Un servidor FSN puede ser provisto
con la posibilidad de rechazar una petición por un RNC y entonces
el RNC intentará otro nodo de servidor FSN. En una implementación
ventajosa el método de selección también incluye la posibilidad de
devolver información en un mensaje rechazado, por ejemplo, la causa
del rechazo, el estado de carga corriente del nodo de servidor
funcional afectado, etc. Ventajosamente cada RNC mantiene
información sobre el estado de los servidores FSN diferentes y
introduce esto en el algoritmo de selección.
En una implementación particularmente ventajosa
un RNC mantiene información sobre qué servidor FSN ha usado
previamente una estación de equipo de usuario. Esta información
entonces puede ser usada con ventaja cuando un usuario separado se
reagrega y el FSN puede ser reutilizado. De esa forma la
señalización se reduce o minimiza y no hay necesidad de coger
información sobre el contexto antiguo en el servidor FSN antiguo.
Ello puede ser usado, también, si el portador en el protocolo de
comunicación usado ha sido temporalmente liberado y entonces esto
se necesita cuando el portador va a ser ajustado de nuevo. No
obstante, la información almacenada en un RNC se mantiene solamente
durante un periodo de tiempo dado, ya que de otro modo la capacidad
de almacenamiento tendría que ser innecesariamente alta y la
información demasiado antigua no es generalmente útil.
En una realización se mantiene en las RNCs una
estadística relacionada con el número de rechazos o razones de
rechazos, etc. por diferentes FSNs. Es también posible mantener tal
información en un FSN o en un RNC y un FSN. La información puede
ser usada para indicar cuál es la capacidad y provocar un incremento
de capacidad. Qué FSN es asignado o seleccionado para un abonado o
estación de usuario particular, es independiente de dónde está el
abonado en la red y no es necesario un cambio de FSN si el abonado o
estación de usuario se mueve a otras áreas de enrutamiento o redes
de radio, sino que el mismo servidor FSN puede ser mantenido. Esto
significa que no es necesaria una actualización de Área de
Enrutador de nodo de servidor interfuncional, lo cual a su vez
tendrá como consecuencia que es necesaria menos señalización que en
sistemas conocidos hasta ahora y no son requeridas actualizaciones
HLR para tales propósitos. La identidad (P-TMSI) de
estación de usuario (UE) asignada temporalmente por el FSN (la cual
es almacenada en la estación de usuario en separación y apagada)
puede ser usada para encontrar el FSN usado previamente en el caso
de que un usuario se haya movido a otro RNC. Pueden ser usadas
diferentes formas para codificar el FSN en la identidad de estación
de usuario, por ejemplo, por algunos bits que identifiquen FSN,
etc.
Dado que todos los servidores FSN tienen
substancialmente la misma o idéntica configuración, los costes de
funcionamiento y mantenimiento, serán bajos, mucho más bajos que en
sistemas conocidos hasta ahora, y esto hace también más fácil
añadir más capacidad, por ejemplo, a través de añadir un nuevo FSN.
Las configuraciones de parámetros y software de los FSNs son,
ventajosamente, más o menos idénticas. La configuración hardware
por supuesto puede ser diferente, la capacidad puede diferir,
etc.
Si hay más de un grupo que sirve a la red,
entonces todos los FSNs en un grupo particularmente tienen idéntica
configuración de parámetro y SW. Dado que hay siempre FSNs
alternativos que pueden ser usados si un nodo completo falla, se
obtiene redundancia en el nivel de red y los requerimientos de
redundancia en el FSN no serán tan rigurosos como los
requerimientos en nodos de servidor/nodos de soporte de datos por
paquetes en sistemas hasta ahora conocidos. Cuando los nodos de
soporte de datos por paquetes están divididos en dos nodos
funcionales, los nodos de servidor funcional generalmente manejan
las funcionalidades del plano de control mientras los nodos de
pasarela de usuario manejan las funcionalidades del plano de
usuario. Esto será descrito con más detalle con referencia a la
Fig. 2 siguientes la cual es una figura similar a la Fig. 1, pero
que muestra específicamente una implementación UMTS.
En una realización ventajosa, cuando un RNC ha
seleccionado un nodo de servidor funcional FSN para una estación de
usuario o un abonado que se agrega a la red, el FSN asignado o
seleccionado es responsable de la selección de un nodo de pasarela
de usuario. Particularmente, cada servidor FSN en un grupo puede
comunicar con cualquier nodo de pasarela de usuario UGN en la red
(o la parte controlada por el grupo), y cada nodo de pasarela de
usuario UGN puede ser usado por cualquier nodo de servidor funcional
FSN en la red del grupo. De acuerdo a una implementación el FSN
"selecciona" el UGN conectado al RNC con el que comunica; es
decir por el cual fue seleccionado. (Entonces hay una relación 1:M
entre el nodo de pasarela de usuario UGN y los medios de control de
red de radio RNC).
En una implementación alternativa el FSN
selecciona el UGN de una manera más libre. En una implementación se
usa un algoritmo de acuerdo al cual se intenta primero el UGN más
próximo. Entonces hay una relación M:N entre el UGN y el RNC. Esto
es ventajoso en tanto en cuanto también provee redundancia de UGN.
Particularmente el UGN más cercano al RNC afectado debería ser
seleccionado primero para minimizar el uso de capacidad troncal y
si este UGN no está disponible o si rechaza la petición, otro UGN es
seleccionado. En una implementación particular, en caso de un
rechazo, puede ser usado un algoritmo Rotativo Equilibrado ponderado
para seleccionar un UGN alternativo. Si el UGN es seleccionado sin
restricciones, al menos hasta cierto grado, o si más de un UGN es
seleccionable, esto provee de redundancia a un nivel de red por lo
que concierne a los nodos de pasarela de usuario funcional y habrá
siempre el UGN alternativo que puede ser usado si un UGN completo
falla. Los requerimientos de redundancia en tales nodos serán
también menos rigurosos. Esto es también ventajoso debido a que se
facilitan las operaciones de actualización, por ejemplo, cuando un
nodo UGN es sacado de tráfico. Además, en una implementación podría
ser una opción usar el mismo UGN hasta la desactivación o
separación.
Además, en una implementación el nodo de
servidor funcional seleccionado es responsable de seleccionar entre
varios nodos de pasarela a redes de datos por paquetes externas
tales como por ejemplo Internet o una intranet para APNs (Nombre de
Punto de Acceso) multi-conectados. De acuerdo a
diferentes realizaciones el nodo de pasarela más cercano se
selecciona primero o, alternativamente, se usa algún algoritmo tal
como el ya mencionado algoritmo Rotativo Equilibrado ponderado. En
una implementación particular la carga y/o las consideraciones de
capacidad están incluidas en el algoritmo. De esta manera, pude ser
provista la redundancia en el nivel de red por lo que concierne al
nodo de pasarela a la red externa. Habrá siempre nodos alternativos
para usar si un nodo de pasarela completo falla y los
requerimientos de redundancia serán menos rigurosos en tales nodos
que en sistemas conocidos. Será fácil para tales nodos
actualizarlos, por ejemplo, llevando los nodos fuera de tráfico,
etc.
La Fig. 2 muestra una implementación del
concepto inventivo para UMTS. Los nodos de soporte de datos por
paquetes aquí comprenden SGSNs (Nodo de Soporte GPRS Servidor) y
son divididos o descompuestos en un nodo servidor SGSN y una
pasarela de medio (MGW). En otros aspectos esta figura es similar a
la Fig. 1 y los nodos de servidor SGSN1_{1}, ..., 8_{1} están
ubicados en dos ubicaciones diferentes 10_{1}, 20_{1} y todos
forman parte de un grupo común 100. No obstante, en esta figura la
pasarela de medio 23 está conectada al enrutador R9, el cual está
en conexión con el RNC13_{1} de la red de radio y con el enrutador
R2 de la red troncal IP. De esta forma las MGWs redundantes están
implementadas. Un enrutador correspondiente puede ser conectado a
las otras MGWs también (compárese con la Fig. 3). El concepto de
provisionar nodos de pasarela de usuario redundantes fue descrito
más a fondo más arriba pero aquí se muestra la implementación
específica de un UGN en forma de una pasarela de medio MGW. Para
los conceptos, terminología, etc. que se usan se hace referencia a
la Especificación Técnica 3GTS 23.060 v3.4.0
(2000-07), del Proyecto de Cooperación de 3ª
Generación (3GPP^{R}), la cual se incorpora adjunto aquí dentro
por referencia.
En que sigue la descomposición o división de un
nodo SGSN en un servidor SGSN y una pasarela de medio MGW será
explicada más a fondo. Un SGSN normalmente maneja una gran parte de
funciones del plano de control y usuario. Cuando está dividido, el
nodo servidor SGSN manejará todos los interfaces de señalización
(Gs, Gr, Gd, etc.) así como el protocolo GTP-C
mientras que la MGW manejará el tráfico de usuario y, en particular,
el protocolo GTP-U. De esta manera la carga, en el
estado de la técnica, soportada por el SGSN será distribuida sobre
dos elementos de red diferentes, nodo servidor SGSN y MGW. Un nuevo
interfaz se introduce entre el nodo servidor SGSN y la MGW, pero,
esto requerirá algún procesamiento y señalización adicional si bien
ello será bastante insignificante y casi enteramente compensado por
las ventajas generales proporcionadas a través de la división. En
una implementación particular las funciones del nodo servidor SGSN
serán gestión de la sesión, gestión de la movilidad, terminación
GTP-C, terminación MAP, terminación RANAP, manejo
CDR, selección de pasarela de medio, selección GGSN, provisión de
información relacionada de interceptación. Los protocolos
relacionados más arriba, GTC-C, Plano de Control
GTP, significando GTP Protocolo de Tunelización GPRS, MAP, RANAP
(Protocolo de Aplicación de Red de Acceso Radio) son tratados en
3GPP, 3G TS 23.060 v3.4.0 (2000-07).
El nodo de pasarela de medio incluirá las
funcionalidades de terminación GTP-U (Plano de
Usuario GTP), recolección de información de uso para propósitos de
vigilancia de red y carga, reporte de información de uso bajo
demanda o evento al nodo servidor SGSN u otros nodos, provisión de
contenido de comunicación, etc.
El nodo servidor SGSN puede controlar la MGW a
través del interfaz Mc siguiendo el estándar MEGACO
ITU-T H.248/IETF y el GGSN a través del Interfaz Gn
por medio de mensajes GTP-C. Los paquetes
GTP-U son transferidos entre la MGW y el GGSN sobre
el interfaz Gn y entre la MGW y el RNC sobre el interfaz Iu
siguiendo la especificación GTP-U, compárese con el
documento 3GPP relacionado más arriba. Debido a la división de un
SGSN en un nodo servidor SGSN y una MGW, habrá solamente un impacto
funcional en el SGSN mismo, y los RNCs, GGSNs y otros SGSNs así
como los protocolos que son usados entre estos nodos no son
afectados por la descomposición. Además del interfaz Mc entre el
servidor SGSN y la MGW, no se impactan otros interfaces. El nodo
servidor SGSN es un nodo de control principal para UMTS (y GPRS).
Maneja todos los interfaces de señalización de un SGSN de 3GPP
versión 1999, incluyendo el protocolo GTP-C en los
interfaces Gn y Gp y el protocolo RANAP en el interfaz Iu. El
servidor SGSN controla la pasarela de medio a través del interfaz Mc
siguiendo el estándar H.248. El servidor SGSN soporta el interfaz
Iu para UMTS y, en una implementación, el interfaz Gb para GPRS de
GSM.
La MGW maneja la funcionalidad del plano de
usuario para GPRS y termina los túneles GTP-U hacia
el GGSN sobre los interfaces G_{N} y G_{P} y hacia el RNC sobre
el interfaz Iu. La MGW es controlada por el servidor SGSN a través
del interfaz Mc siguiendo el estándar H.248. Para UMTS la MGW es
controlada por el servidor SGSN a través del interfaz Mc que
soporta el protocolo H.248 con las extensiones específicas GPRS, y
el interfaz Iu entre el RNC y el servidor SGSN soporta el protocolo
RANAP. El Mc y el RANAP pertenecen al plano de control así como el
interfaz Iu entre el RNC y la MGW que soporta el protocolo
GTP-U. En UMTS el interfaz Gn entre el nodo de
servidor SGSN y el GGSN soporta el protocolo GTP-C y
pertenece al plano de control. Como se mencionó antes, los
protocolos y la terminología puede ser encontrados en 3GPP, 3G TS
23.060, el cual fue incorporado aquí por referencia al mismo.
El concepto inventivo también cubre una
implementación en la cual los FSNs (servidores SGSN) son provistos
en uno o más grupos pero en los cuales no hay UGNs, es decir, no hay
nodos o medios manejando las funcionalidades del plano de usuario,
los cuales podrían no ser necesarios para datos conmutados por
paquetes. Para tráfico conmutado de circuitos, tales nodos son, no
obstante, necesarios generalmente; los RNCs entonces comunican
directamente con los FSNs.
La Fig. 3 muestra una implementación alternativa
del concepto inventivo. Es aquí tratada con referencia a UMTS, pero
debería quedar claro que es aplicable generalmente a cualquier
sistema y particularmente cualquier sistema en donde el protocolo
entre la red de radio y el nodo de soporte de datos por paquetes
pueda ser dividido entre las funcionalidades del plano de control y
las funcionalidades del plano de usuario.
Los nodos de servidor SGSN se proveen en dos
diferentes grupos, grupo A 100 y grupo B 200 respectivamente. Los
nodos de servidor funcional, particularmente los nodos de servidor
SGSN 1A, 2A, 3A del grupo A 100 están ubicados en la ubicación
10_{AB} mientras los nodos de servidor funcional 4A, 5A, 6A del
grupo A 100 están ubicados en la ubicación 20_{AB}.
Correspondientemente, los nodos de servidor funcional 1B, 2B, 3B del
grupo B 200 están ubicadas en la ubicación 10_{AB} mientras los
nodos de servidor funcional 4B, 5B, 6B del grupo B 200 están
ubicadas en la ubicación 20_{AB}. Los medios de servidor funcional
de un mismo grupo están ubicados en diferentes ubicaciones por
razones de redundancia; en caso de que una ubicación sea destruida
debido a sabotaje, fuego o esté fuera de funcionamiento por alguna
otra razón, los RNCs 11_{2}, 12_{2}, 13_{2} son aquí
controlados por un grupo A mientras que los RNCs 14_{2}, 15_{2},
16_{2} son controlados por un grupo B. En esta realización todas
las pasarelas de medio 21_{2}, 22_{2}, 23_{2}, 24_{2},
25_{2} 26_{2} están conectadas a enrutadores R7, R8, R9, R10,
R11, R12 respectivamente habilitando el uso de pasarelas de medio
redundantes como también se ha discutido con referencia a la Fig. 2.
Debería notarse que la MGW 25_{2} está conectada a un RNC
15_{2} y al R11, lo cual es una alternativa que también puede ser
representada en otra parte; por supuesto el R11 podría estar
conectado como por ejemplo el R10. En otros aspectos la figura es
similar a la Fig. 1 y la Fig. 2.
Es posible, en lugar de un grupo de dos
ubicaciones (aquí Fig. 1, Fig. 2) o dos grupos compartiendo dos
ubicaciones, tener un grupo en una ubicación solamente; entonces,
no obstante, la redundancia no es tan buena, o dos grupos en una
ubicación solamente, tres grupos compartiendo dos ubicaciones o tres
ubicaciones o cualquier otra constelación conveniente. En una
implementación particular dos o más ubicaciones están
co-ubicadas pero separadas aún. Alternativamente,
dos ubicaciones pueden tener ubicaciones completamente
diferentes.
Es común para todas las realizaciones que el
número de FSNs (servidores SGSN) pueda ser arbitrariamente cambiado
sin que afecte a la estructura de red. Particularmente si el número
de abonados aumenta simplemente son añadidas más FSNs (servidores
SGSN) - no hay necesidad de añadir UGNs (MGWs), RNCs, BSs, etc., lo
cual es extremadamente ventajoso.
La Fig. 4A muestra un ejemplo en un
procedimiento de agregación cuando se implementa el concepto
inventivo. Una petición de agregación se envía desde la US1 al RNC
en el protocolo RLC (Control de Enlace Radio). Indica el
procedimiento de selección de servidor SGSN como se describe con más
detalle, por ejemplo, con referencia a la
Fig. 5A. Cuando un servidor SGSN ha sido seleccionado, la petición de agregación se envía al servidor SGSN usando el protocolo RANAP. Inmediatamente después sigue un procedimiento de autentificación, por ejemplo, de una manera convencional (compárese con 3G TS 23.060 V3.4.0 (2000-07). Subsiguientemente se realizan pasos relacionados con la actualización de ubicación, incluyendo la inserción de los datos de usuario, y, finalmente, se envía un Acuse de Recibo de Actualización de Ubicación al servidor SGSN seleccionado. Después de este paso se asigna un nuevo P-TMSI (TMSI de Paquete), ilustrado por II en la Figura. Entonces sigue una Aceptación de Agregación desde el servidor SGSN al RNC en el protocolo RANAP. A la recepción de la Aceptación de Agregación en el RNC, la información sobre el nuevo T-PMSI y el servidor SGSN seleccionado (y aceptado) se almacena en el RNC (III). Finalmente, se envía una Aceptación de Agregación a la US1 usando el protocolo RLC.
Fig. 5A. Cuando un servidor SGSN ha sido seleccionado, la petición de agregación se envía al servidor SGSN usando el protocolo RANAP. Inmediatamente después sigue un procedimiento de autentificación, por ejemplo, de una manera convencional (compárese con 3G TS 23.060 V3.4.0 (2000-07). Subsiguientemente se realizan pasos relacionados con la actualización de ubicación, incluyendo la inserción de los datos de usuario, y, finalmente, se envía un Acuse de Recibo de Actualización de Ubicación al servidor SGSN seleccionado. Después de este paso se asigna un nuevo P-TMSI (TMSI de Paquete), ilustrado por II en la Figura. Entonces sigue una Aceptación de Agregación desde el servidor SGSN al RNC en el protocolo RANAP. A la recepción de la Aceptación de Agregación en el RNC, la información sobre el nuevo T-PMSI y el servidor SGSN seleccionado (y aceptado) se almacena en el RNC (III). Finalmente, se envía una Aceptación de Agregación a la US1 usando el protocolo RLC.
La Fig. 4B ilustra un ejemplo en un
procedimiento de Activación del Contexto de PDP cuando se implementa
el concepto de servidor de grupo SGSN de acuerdo a la invención.
Una Petición de Activación del Contexto de PDP se envía desde la
US1 al RNC usando el protocolo RLC. En esa etapa, compárese con IV
en la Fig, 4B, se realiza una consulta de servidor SGSN. Esto se
describe con más detalle en la Fig. 5B siguiente. Si hay información
sobre cuál es el servidor SGSN seleccionado (y aceptado), se envía
la Petición de Activación del Contexto de PDP al servidor SGSN
seleccionado (consultado) usando RANAP. Entonces se realiza una
selección de la MGW; esto se describe con más detalle, con
referencia a la Fig. 6. El servidor SGSN entonces envía un Contexto
Añadido para el punto final del tunel Iu a la MGW, la cual envía de
vuelta un Contexto Añadido de Respuesta con el punto final del
tunel Iu al servidor SGSN.
Entonces siguen la Petición del RAB (Portador de
Acceso Radio) desde el servidor SGSN al RNC y la respuesta
correspondiente. Consecutivamente, el SGSN envía un Contexto
modificado de punto final de túnel Iu y un Contexto añadido para la
petición de punto final de túnel Gn a la MGW, la cual envía de
vuelta una respuesta al servidor SGSN. A partir de entonces el
servidor SGSN envía una pregunta DNS al DNS (Servidor de Nombre de
Dominio) y siguiendo la respuesta, puede ser seleccionado un GGSN,
IV. Cómo puede ser hecho esto se trata con más detalle en la Fig. 7
siguiente. Consecutivamente una Petición de Creación del Contexto de
PDP se envía al GGSN seleccionado el cual envía de vuelta una
respuesta al servidor SGSN. Un mensaje de Contexto Modificado (con
punto final de túnel Gn) se envía a la MGW, la cual lo confirma al
servidor SGSN. Finalmente, una Aceptación del Contexto de PDP
Activado se envía desde el servidor SGSN al RNC usando el RANAP. Una
Aceptación del Contexto de PDP Activado es expedida desde el RNC a
la US1 usando el protocolo RLC.
El orden en el cual son añadidos y modificados
los puntos finales de túnel puede ser diferente.
En el diagrama de flujo de la Fig. 5A se ilustra
la selección de un nodo de servidor SGSN tal como es iniciada por
una petición de agregación, particularmente relativa al sistema UMTS
y de acuerdo a una implementación. Primero se supone que una
petición de agregación de una estación de usuario, aquí denominada
US1, se recibe en el RNC X, 101. El RNC X comprueba en los medios
de almacenamiento si hay alguna información sobre un nodo de
servidor SGSN usado recientemente para la US1, generalmente el
servidor SGSN usado más recientemente, 102. Si los medios de
almacenamiento contienen tal información, la petición de agregación
se envía por el RNC X al nodo de servidor SGSN previo, 103. Se
establece, entonces, si el servidor SGSN "previo" acepta la
petición de agregación, 104. Si no, un mensaje de rechazo se envía
al RNC X, 105. En una implementación preferente el mensaje contiene
información sobre por qué la petición es rechazada y sobre el estado
del servidor SGSN "previo". En una implementación alternativa
el servidor SYSN almacenado como servidor SYSN "previo" no
tiene que ser usado, sino que otros servidores SYSN pueden ser
usados, por ejemplo, para tomar la situación de carga en cuenta,
incluso si entonces es necesaria más señalización. Si un rechazo es
recibido desde el servidor SGSN, entonces el RNC X selecciona un
servidor SGSN del grupo responsable del RNC X, por ejemplo, usando
un algoritmo tal como WRR y tomando en consideración el estado del
servidor SGSN y los rechazos posibles, 106. Una petición de
agregación entonces se envía al servidor SGSN seleccionado, 107. Si
la petición de agregación no es aceptada, el servidor SGSN
seleccionado envía un mensaje de rechazo, preferiblemente con
información sobre la razón del rechazo y sobre el estado, al RNC X,
109; esto es similar al paso 105 tratado más arriba. Un nuevo
servidor SGSN se selecciona entonces y el procedimiento se repite
desde el paso 106 y en adelante, preferiblemente hasta que la
petición de agregación es aceptada.
La inteligencia para tomar tales decisiones
puede residir en el servidor SGSN usando un mecanismo de rechazo
para provocar la selección de un nuevo servidor SYSN.
El envío de mensajes de rechazo no necesita ser
obligatorio; en una implementación alternativa se selecciona un
nuevo servidor SGSN a no ser que se reciba una aceptación, o si la
selección está completa (petición de agregación confirmada) en un
intervalo de tiempo predeterminado. Son posibles varias alternativas
para constatar que una selección no fue exitosa. Si, por otra
parte, el nodo de servidor SGSN seleccionado acepta ser
seleccionado, se completa la selección/asignación, 110, y un
mensaje de aceptación se envía al RNC X, 110. La información en el
servidor SGSN seleccionado/asignado es almacenada entonces en el
RNC, 111. Desde el RNC el mensaje de aceptación se envía a la US1,
112, y, entonces, se completan los procedimientos de selección y
agregación, 113.
La Fig. 5B ilustra la recepción en el RNC X de
una petición de Activación del Contexto de PDP desde la US1, 114.
(El procedimiento de Activación del Contexto de PDP se describe en
el 3GPP TS 23.060 mencionado antes en este documento). Se examina
si hay alguna información en el servidor SGSN seleccionado/asignado
para el US1 en los medios de almacenamiento del RNC X, 115. Si no,
un mensaje de error se envía de vuelta al US1, 116. La razón será
presumiblemente que ningún procedimiento de agregación ha sido
hecho/completado. Si la información está contenida en los medios de
almacenamiento del RNC X, la Petición del Contexto de PDP activado
desde la US1 se envía al servidor SGSN seleccionado por el RNC X,
117. Después de un procedimiento de señalización, por ejemplo, como
el expuesto en el documento mencionado más arriba, (ilustrado a
través de una línea discontinua), se acepta la petición de
Activación del Contexto de PDP, 118.
Durante el procedimiento de activación de una
Petición del Contexto de PDP, se selecciona una MGW por el nodo de
servidor SGSN. Si no se implementan las MGWs, en su lugar un tunel
puede ser fijado directamente al GGSN apropiado. Finalmente, los
paquetes pueden ser enrutados entre la US1 y el GGSN, 119.
La Fig. 6 ilustra el procedimiento de selección
de la MGW, la cual, preferiblemente, es responsable del servidor
SGSN seleccionado (bajo la condición de que las MGWs estén
implementadas realmente), 201. La selección tiene lugar entre los
pasos 117, 118 de la Fig. 5B.
Un paso, 202, puede ser incluido para establecer
si hay verdaderamente MGWs redundantes. Si no, la MGM que está
conectada al RNC que ha seleccionado el servidor SGSN es
"seleccionada", 203. Si, no obstante, están implementadas las
MGWs redundantes, se envía una petición desde el servidor SGSN
seleccionado a la MGW_{i} que está más próxima al RNC que ha
seleccionado el servidor SGSN, 204. Consecutivamente, se establece
si la selección es aceptada por la MGW_{i}, 205. En caso
afirmativo, la MGW_{i} es seleccionada y usada para las
funcionalidades del plano de usuario. Si, por otra parte, la
MGW_{i} no acepta la selección, el servidor SGSN selecciona la
siguiente MGW_{i}, i=i+1 de acuerdo a un esquema o un algoritmo,
por ejemplo, WRR como se trató con respecto a la selección del
servidor SGSN. Mensajes de rechazo con o sin información de
acompañamiento pueden ser enviados desde la MGW_{i} al servidor
SGSN. También puede ser implementado el envío de mensajes de
aceptación. Entonces, una nueva petición se envía a la subsiguiente
MGW_{i}, en donde i=i+1, 208. El procedimiento es repetido,
particularmente, desde el paso 205 hasta que se encuentra una
MGW_{i} que acepte ser seleccionada.
La Fig. 7 se refiere a la selección del GGSN de
acuerdo a una realización particular en la cual el servidor SGSN
seleccionado es responsable de la selección del GGSN, 301. Se envía
una petición desde el servidor SGSN al DNS (Servidor de Nombre de
Dominio) para coger una lista de los GGSNs para la APN/red externa
peticionada, 302. Seguidamente, se comprueba si hay más de un SGSN
en la lista devuelta, 303. Si no, se envía una Petición de creación
del Contexto de PDP al GGSN "seleccionado", 308. Se examina
entonces si el GGSN acepta la petición, 309. En caso afirmativo, el
ajuste de enrutamiento entre la US1 y el GGSN se finaliza o
completa, 310, y una aceptación del Contexto de PDP activo se
devuelve a la US1. En caso contrario, un Rechazo del Contexto de
PDP se devuelve a la US1, 311. Si, por otra parte, se establece que
hay más de un GGSNs en la lista, se selecciona un GGSN de la lista
tomando en consideración la capacidad del GGSN, la situación de
carga del GGSN, la ubicación del GGSN comparada a la MGW y el RNC
usados, el GGSN seleccionado antes, etc., 304. Cuando un GGSN ha
sido seleccionado de esta manera, se le envía una Petición de
creación del Contexto de PDP, 305. Se examina si la petición es
aceptada o no, 306. En caso afirmativo, el ajuste de enrutamiento
entre la US1 y el GGSN se finaliza, 310 y entonces una aceptación
del Contexto de PDP activo se devuelve a la US1. Si no, se comprueba
si hay algún GGSN dejado en la lista, 307. Si no, un Rechazo del
Contexto de PDP se devuelve a la US1, 311. Si aún hay un (o más)
GGSN(s) dejado(s) en la lista, se vuelve al paso 304,
etc.
Debería quedar claro que la invención no está
limitada a la realización ilustrada, sino que puede ser variada en
un número de formas dentro del alcance de las reivindicaciones
adjuntas; particularmente los FSNs pueden ser provistos en uno o
más grupos (en una o más ubicaciones), y los UGNs pueden ser
implementados o no (para comunicación basada en paquetes). Si los
UGNs (MGWs) son usados, pueden ser seleccionados en cualquier manera
convencional o de acuerdo a los procedimientos discutidos aquí. La
selección del SGSN puede ser hecha también de una manera
convencional o como se expone aquí. Particularmente, como
alternativa, la selección del servidor SGSN (FSN) puede ser
completada antes de que cualquier petición de agregación se envíe
desde el RNC a través de señalización separada, y no hasta que una
aceptación haya sido recibida por el RNC (o, por ejemplo, cuando un
intervalo de tiempo ha expirado) se envía la petición de agregación
sobre el FSN seleccionado (servidor SGSN) que ha aceptado ser
seleccionado.
Claims (18)
1. Un sistema de comunicación para soportar
comunicación de datos por paquetes dentro de una red de datos por
paquetes, que comprende:
- -
- una red central que comprende, además,
- -
- una pluralidad de nodos de soporte de datos por paquetes; y
- -
- una pluralidad de nodos de pasarela (GW1, GW2, GW3) para comunicar con redes de datos por paquetes externas;
- -
- una pluralidad de redes de radio (RAN1, RAN2, RAN3), en donde cada red de radio (RAN1, RAN2, RAN3) incluye medios (RAC11, RAC16) para controlar cada red de radio (RAN1, RAN2, RAN3); caracterizado porque
algunos de la pluralidad de nodos
de soporte de datos por paquetes comprenden además una pluralidad de
nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8) que forman un grupo común
(100), y en donde cada uno de los nodos de servidor funcional
(FSN1, FSN8) dentro del grupo común (100) es capaz de ser asociado,
y de controlar, cualquiera de los medios (RNC11, RNC16) para
controlar cada red de radio (RAN1, RAN2, RAN3);
y
en donde cada uno de los medios (RNC11, RNC16)
para controlar las redes de radio (RAN1, RAN2, RAN3) comprende
además medios para realizar un procedimiento de agregación para
agregar una estación de usuario (UE) particular a uno particular de
la pluralidad de nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8)
independientemente de la ubicación de la estación de usuario (UE) y
en forma no afectada por la itinerancia de la estación de usuario
(UE).
2. El sistema de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 1, en donde la pluralidad de nodos de servidor
funcional (FSN1, FSN8) están formados en dos o más grupos comunes
(100, 200) en donde cada grupo común (100, 200) controla una parte
asignada de la red de datos por paquetes y en donde cada nodo de
servidor funcional (FSN1, FSN8) dentro de un grupo particular (100,
200) es capaz de ser asociado con, y controlar, cualquiera de los
medios (RNC11, RNC16) para controlar cada red de radio (RAN1, RAN2,
RAN3) dentro de la parte asignada de la red de datos por
paquetes.
3. El sistema de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 1 o 2, en donde la red de datos por paquetes
comprende una red pública móvil terrestre, PLMN, y el grupo común
(100, 200) de los nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8) es capaz
de servir a la PLMN completa.
4. El sistema de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 1, 2 o 3, en donde los medios (RNC11, RNC16) para
controlar cada red de radio (RAN1, RAN2, RAN3) incluyen un nodo de
control de red de radio, RNC, adaptado a comunicar con un nodo de
servidor funcional (FSN1, FSN8) sobre un subprotocolo del plano de
control.
5. El sistema de comunicación de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde los nodos de
servidor funcional (FSN1, FSN8) son Nodos de Soporte GPRS Servidor,
SGSN, que comprenden nodos de servidor SGSN funcional y nodos de
pasarela de medio, MGW.
6. El sistema de comunicación de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde los medios para
realizar el procedimiento de agregación selecciona uno particular de
los nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8) dentro del grupo común
(100, 200) para distribuir uniformemente la capacidad dentro del
grupo común (100, 200).
7. El sistema de comunicación de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde los medios para
realizar el procedimiento de agregación, comprenden además un
registro para almacenar información sobre qué estación de usuario
(UE) particular es agregada a qué nodo de servidor funcional (FSN1,
FSN8) y en donde los medios para realizar el procedimiento de
agregación están adaptados, en el caso de que la estación de
usuario (UE) se desagregue de dicho nodo de servidor funcional
(FSN1, FSN8) y luego reintente agregarse al sistema de comunicación
para reagregar la estación de usuario (UE) al nodo de servidor
funcional (FSN1, FSN8) que se indique por el registro.
8. El sistema de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 7, en donde la estación de usuario (UE) es
reagregada al nodo de servidor de función (FSN1, FSN8) con
independencia de qué medios (RNC11, RNC16) para controlar las redes
de radio (RAN1, RAN2, RAN3) están sirviendo en realidad a la
estación de usuario (UE).
9. El sistema de comunicación de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde cada uno de los
nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8) comprende además medios
para aceptar o rechazar una tentativa de agregación asociada con el
procedimiento de agregación realizado por un medio particular
(RNC11, RNC16) para controlar dicha red de radio (RAN1, RAN2,
RAN3).
10. El sistema de comunicación de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la pluralidad de
nodos de soporte de datos por paquetes comprende además una
pluralidad de nodos de pasarela de usuario (UGN) y en donde los
nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8) comprenden medios para
seleccionar uno particular de la pluralidad de nodos de pasarela de
usuario (UGN) para estaciones base (UE) agregadas al nodo de
servidor funcional (FSN1, FSN8).
11. El sistema de comunicación de acuerdo con la
reivindicación 10, en donde los nodos de servidor funcional (FSN1,
FSN8) están adaptados para seleccionar un nodo de pasarela de
usuario (UGN) muy próximo a una red de radio (RAN1, RAN2, RAN3) que
sirve a una estación de usuario (UE) particular.
12. Un método, en un sistema de comunicación que
comprende una red central y una pluralidad de redes de radio (RAN1,
RAN2, RAN3), en donde el sistema de comunicación soporta
comunicación de datos por paquetes, para controlar conexiones entre
estaciones de usuario (UE) y/o entre estaciones de usuario (UE) y
redes de datos por paquetes externas, en donde las estaciones de
usuario (UE) están conectadas a las redes de radio (RAN1, RAN2,
RAN3), siendo controlada cada red de radio (RAN1, RAN2, RAN3) por
medios de control de red de radio (RNC11, RNC16), en donde los
nodos de soporte de datos por paquetes están previstos para
controlar los medios de control de red de radio (RNC11, RNC16), un
nodo de soporte de datos por paquetes comprendiendo, al menos un
nodo de servidor funcional (FSN1, FSN8), caracterizado por
los pasos de:
- -
- proveer un número de grupos (100, 200) de nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8);
- -
- controlar, comúnmente, al menos una parte de la red por los nodos de servidor funcional (FSN1, FSN8) en un grupo (100, 200), en donde el control de las conexiones se realiza por cada nodo de servidor funcional (FSN1, FSN8) del grupo (100, 200) independientemente de cuál es la red de radio (RAN1, RAN2, RAN3) dentro de la parte controlada comúnmente de la red;
en donde el paso de control
comprende el paso de agregar la estación de usuario (UE) a un nodo
de servidor funcional seleccionado (FSN1, FSN8) independientemente
de la ubicación de dicha estación de usuario (UE) y en forma no
afectada por la itinerancia de dicha estación de usuario
(UE).
13. El método de acuerdo con la reivindicación
12, que comprende el paso de seleccionar un nodo de servidor
funcional diferente (FSN1, FSN8) para estaciones de usuario
consecutivas (UE) realizando un procedimiento de agregación de
red.
14. El método de acuerdo con la reivindicación
12 o 13, en donde los nodos de soporte de datos por paquetes
incluyen además una pluralidad de nodos de pasarela de usuario (UGN)
y en donde el nodo de servidor funcional (FSN1, FSN8) seleccionado
para una estación de usuario (UE) particular selecciona además uno
particular de la pluralidad de nodos de pasarela de usuario
(UGN).
15. El método de acuerdo con la reivindicación
12, 13 o 14, en donde la red de comunicación incluye además una
pluralidad de nodos de soporte de pasarela (GW1, GW2, GW3) y en
donde el nodo de servidor funcional (FSN1, FSN8) selecciona para
una estación de usuario (UE) particular uno particular de la
pluralidad de nodos de soporte de pasarela (GW1, GW2, GW3) para
comunicar con una red de datos por paquetes externa.
16. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 15, que comprende los pasos de:
- -
- recibir una petición de una estación de usuario (UE) particular que ha sido agregada a un nodo de servidor funcional (FSN1, FSN8) y después ha sido desagregada desde dicha red de comunicación, solicitando dicha petición que se realice una agregación a dicha red de comunicación;
identificar el nodo de servidor
funcional (FSN1, FSN8) previamente agregado a dicha estación de
usuario (UE); y reagregar la estación de usuario (UE) al nodo de
servidor funcional (FSN1, FSN8)
anterior.
17. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 16, en donde el paso de agregar la estación
de usuario (UE) a un nodo de servidor funcional seleccionado (FSN1,
FSN8) comprende el paso de seleccionar un nodo servidor funcional
particular (FSN1, FSN8) por aplicación de una selección rotativa
equilibrada ponderada.
18. El método de acuerdo con la reivindicación
17, en donde un factor de ponderación en la selección rotativa
equilibrada ponderada depende de al menos una de entre una capacidad
de cada nodo de servidor funcional (FSN1, FSN8) o una carga real en
el servidor funcional (FSN1, FSN8).
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