ES2337983T3 - Metodo, aparato y nodo de red para identificar las conexiones afectadas por un fallo de nodo en una red de acceso. - Google Patents
Metodo, aparato y nodo de red para identificar las conexiones afectadas por un fallo de nodo en una red de acceso. Download PDFInfo
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Abstract
Un método de procesamiento de una conexión de unidad de abonado en respuesta a detectar un fallo en un nodo en un sistema de comunicación (10) donde las conexiones se establecen entre una red externa (12, 14) y las unidades de abonado (30) por medio de una red de acceso (22), caracterizada por los pasos de: detectar un fallo en un nodo del sistema de comunicación; determinar una o más conexiones de unidad de abonado afectadas por el fallo detectado; y enviar un mensaje identificando la una o más conexiones de unidad de abonado afectadas.
Description
Método, aparato y nodo de red para identificar
las conexiones afectadas por un fallo de nodo en una red de
acceso.
La presente invención se refiere a redes de
comunicación por radio y otras redes de comunicación, donde una
unidad de abonado, por ejemplo, una estación móvil de radio, puede
emplear varias conexiones simultáneas a la red.
Las comunicaciones móviles se han desarrollado
desde la primera generación, sistemas móviles por radio de base
analógica, a los sistemas digitales de segunda generación, tales
como el Sistema Global Europeo para comunicaciones Móviles (GSM).
Los desarrollos actuales para una tercera generación de
comunicaciones móviles por radio incluyen el Sistema Universal de
comunicaciones Móviles Telefónicas (UMTS) y el sistema IMT 2000.
Por simplicidad, a los sistemas de tercera generación se refiere
simplemente como UMTS. En simples términos, UMTS es "comunicación
a todos, en todos sitios", donde la comunicación también incluye
proporcionar información usando distintos tipos de medios, es
decir, comunicaciones multimedia.
Las redes de telecomunicaciones
móviles/celulares de segunda generación típicamente se diseñan para
conectar y funcionar con Redes Públicas Telefónicas Conmutadas
(PSTNs) y Redes Digitales de Servicios Integrados (ISDNs). Ambas de
estas redes son redes de circuitos conmutados (en lugar de paquetes
conmutados) y manejan tráfico de ancho de banda relativamente
estrecho. No obstante, las redes de paquetes conmutados, tales como
Internet, se demandan mucho más y manejan tráfico de ancho de banda
mucho más ancho que las redes de circuitos conmutados. Mientras que
los terminales de comunicaciones alámbricas, por ejemplo, los
ordenadores personales, son capaces de utilizar el ancho de banda
de red de paquetes conmutados más ancho, las unidades de equipo de
usuario (UEs) inalámbricas están en una considerable desventaja
debido al ancho de banda limitado del interfaz radio/aire entre los
UEs y las redes de paquetes conmutados.
Los UEs se limitan actualmente en las
velocidades de transmisión de datos para servicios de comunicaciones
de datos tales como facsímile, correo electrónico, e Internet. La
demanda está creciendo para velocidades de transferencia de datos
más altas para "navegar la red" usando UEs con acceso rápido a
texto, imágenes, y sonido. Las aplicaciones multimedia demandan
tasas de bits de pico altas en ráfagas cortas, particularmente
cuando se descarga información al UE. Otra aplicación multimedia de
UE reto es la voz y datos simultáneos, por ejemplo, compartir
aplicaciones de PC o la pizarra compartida. Aunque este último tipo
de aplicación multimedia puede no requerir velocidades de
transmisión de bits particularmente altas, requiere funcionamiento
continuo en tiempo real debido al contenido de voz. Una aplicación
exigente de circuitos conmutados (en lugar de paquetes conmutados
como en la Aplicación de Internet) que requiere velocidades de
transmisión de bits relativamente altas es la videoconferencia.
Para que llegue a ser práctica la videoconferencia móvil, la
cantidad de ancho de banda de usuario requerido debe ser reducida a
un mínimo sin sacrificar la calidad de imagen.
Una red de acceso radio de Acceso Múltiple por
División de Código-Ancho de Banda (WCDMA) UMTS
proporciona acceso inalámbrico a velocidades de transmisión de
datos muy altas y soporta servicios mejorados no alcanzables de
manera realista con los sistemas de comunicaciones móviles de
primera y segunda generación. El WCDMA soporta actualmente 5
MHz-15 MHz, y en el futuro, promete un ancho de
banda incluso mayor. Además de gran ancho de banda, el WCDMA
también mejora la calidad de servicio proporcionando funcionamiento
robusto en entornos de desvanecimiento y transferencias
transparentes ("suaves") entre estaciones base. El
desvanecimiento multitrayecto se usa para favorecer la calidad
mejorada, es decir, usar un receptor RAKE y técnicas de
procesamiento de señal mejoradas, contrastadas en sistemas de banda
estrecha donde el desvanecimiento degrada sustancialmente la
calidad de
señal.
señal.
Una Red de Acceso Radio Terrestre UMTS (UTRAN)
responde a las peticiones de servicio de acceso radio asignando los
recursos necesarios para soportar una comunicación con un UE. La
UTRAN incluye estaciones base plurales para comunicar con los UEs
sobre un interfaz aéreo de radio usando los recursos de canal radio
asignados por un controlador de red radio conectado a las
estaciones base. Los nodos de servicio de red externa que hacen de
interfaz con las redes externas, comunican con los UEs a través de
la UTRAN. Cuando uno de los nodos de servicio requiere comunicación
con un UE, el nodo de servicio solicita un "portador" de acceso
radio (RAB) de la UTRAN en lugar de un recurso de canal radio
específico. Un portador de acceso radio es una conexión lógica con
el UE a través de la UTRAN y sobre el interfaz aéreo de radio y
corresponde a una secuencia de datos única. Por ejemplo, un
portador de acceso radio puede soportar una conexión de habla, otro
portador puede soportar una conexión de vídeo, y un tercer portador
puede soportar una conexión de paquetes de datos. Cada portador de
acceso radio está asociado con parámetros de calidad de servicio
(QoS) que describen cómo la UTRAN debería manejar la secuencia de
datos. Ejemplos de parámetros de calidad de servicio incluyen
velocidad de transmisión de datos, variabilidad de la velocidad de
transmisión de datos, cantidad y variabilidad de retardo,
garantizado frente al mejor esfuerzo de entrega, tasa de error, etc.
Aunque el término "portador de acceso radio" se usa algunas
veces para los propósitos de la descripción siguiente, la invención
se aplica a cualquier tipo de "conexión", y no está limitada a
las conexiones lógicas como RABs, un tipo particular de conexión
física, etc.
Los portadores de acceso radio se asignan
dinámicamente a los recursos de canal radio y de transporte UTRAN
por la UTRAN. El servicio de portador de acceso radio y la UTRAN
aísla los detalles del manejo de la asignación del recurso radio y
de transporte así como los detalles del control de radio, por
ejemplo, la transferencia suave. El planteamiento de UTRAN es
distinto de los planteamientos tradicionales donde están implicados
una red externa y/o un nodo de servicio de red externa en los
detalles de solicitar, asignar, y controlar las conexiones de radio
específicas a y desde el radio móvil. En su lugar, el nodo de
servicio de red externa solamente necesita pedir un servicio
portador de acceso radio sobre un interfaz RAN a la UTRAN junto con
una calidad de servicio específica para una comunicación a un radio
móvil específico. La UTRAN proporciona el servicio requerido con la
calidad de servicio requerida (si es posible).
Los portadores de acceso radio plurales pueden
ser establecidos y liberados independientemente a un UE que incluye
portadores de redes distintas. Además, los portadores de acceso
radio plurales, por ejemplo, uno transportando información de
circuitos conmutados y otro transportando información de paquetes
conmutados, previstos para el UE específico pueden ser
multiplexados dentro del mismo canal CDMA. Cada portador puede tener
su propia conexión de transporte a través de la UTRAN, o puede ser
multiplexado con otros portadores dentro de una conexión de
transporte.
Para iniciar un servicio portador de acceso
radio, se transmite una petición a la UTRAN para la comunicación
con un UE. Uno o más parámetros acompañan la petición de servicio
portador de acceso radio. Cuando se establece cada portador, la
UTRAN "asigna" o reparte el portador de acceso radio a los
recursos de canal radio y de transporte físico a través de la UTRAN
y sobre el interfaz aéreo de radio, respectivamente. La conexión de
transporte entre nodos en la UTRAN puede ser por ejemplo una
conexión de tipo ATM. Un canal de radio sobre el interfaz aéreo
incluye uno o más códigos de expansión CDMA.
La asignación se basa en uno o más parámetros
asociados con la petición de servicio portador de acceso radio.
Además de los parámetros de calidad de servicio, los parámetros
también pueden incluir uno o más parámetros de condición de tráfico
como un nivel de congestión sobre un canal común, un nivel de
interferencia en la zona de ubicación geográfica en que el UE está
funcionando actualmente, una distancia entre el UE y la estación
base, la potencia de transmisión radio, la disponibilidad de
recursos de canal dedicados, la existencia de un canal dedicado a
un UE, y otras condiciones o parámetros de tráfico.
Un ejemplo del Sistema Universal de
Telecomunicaciones Móviles (UMTS) 10 se muestra en la Fig. 1. Una
red central representativa 16, incluye una red central de circuitos
conmutados (CSCN), se muestra como la caja 18, y una red central de
paquetes conmutados (PSCN), se muestra como la caja 20. La red
central de circuitos conmutados incluye nodos, por ejemplo, Centros
de Conmutación Móvil (MSC) 18, Registros de Localización de Abonado
(HLR), MISC Pasarela (GMSC), etc., que proporcionan servicios de
circuitos conmutados. La red central de paquetes conmutados incluye
nodos, por ejemplo, Nodos de Soporte GPRS de Servicio (SGSN) 20,
Nodos de Soporte GPRS Pasarela (GGSN), HLR, etc., que se adecuan
para proporcionar servicios de paquetes conmutados. La CSCN 18 se
acopla a una red de circuitos conmutados externa 12, tal como la Red
Pública Telefónica Conmutada (PSTN) o la Red Digital de Servicios
Integrados (ISDN). La red central de paquetes conmutados 20 se
acopla a una red externa de paquetes conmutados 14, tal como
Internet.
Cada una de las redes centrales 18 y 20 se
acopla a una Red de Acceso Radio Terrestre UMTS (UTRAN) 22 que
incluye uno o más Controladores de Red de Radio (RNCs) 26. Cada RNC
se acopla a una pluralidad de estaciones base (BSs) 28 y a otros
RNCs en la UTRAN 22. Cada estación base 28 corresponde a un punto de
acceso (un sector o celda) o incluye puntos de acceso plurales. Las
comunicaciones radio entre uno o más puntos de acceso de estaciones
base y la unidad inalámbrica de equipo de usuario (UE) 30 son por
medio de un interfaz radio. El acceso radio en este ejemplo no
limitativo se basa en CDMA de banda ancha (W-CDMA)
con canales de radio individuales distinguidos usando códigos de
extensión. El CDMA de banda ancha proporciona ancho de banda de
radio amplio para los servicios multimedia incluyendo las
aplicaciones de datos por paquetes que tienen requerimientos de
velocidad de transmisión de datos/ancho de banda altos.
La Fig. 2 ilustra un ejemplo donde un UE tiene
cuatro portadores de acceso radio (RABs) simultáneos con redes
centrales a través de la UTRAN: un RAB hacia la CSCN 18, y tres RABs
hacia la PSCN 20. Por simplicidad solamente se muestra un único RNC
26 en la Figura 2. En este ejemplo, el RAB#1 se podría usar para una
llamada hablada, el RAB#2 para navegación, el RAB#3 para descargar
ficheros con el protocolo de transferencia de ficheros (FTP), y el
RAB#4 para enviar correo electrónico.
Los nodos de red UMTS, tales como las BSs, RNCs,
MSCs, los nodos GPRS, etc., pueden emplear una arquitectura
distribuida y modular donde varias placas procesadoras se acoplan a
un conmutador. Con referencia a un nodo genérico 40 en la Fig. 3,
podría haber varios procesadores 44 en cada placa procesadora 42.
Los procesadores 44 comunican a través del conmutador 46. El
conmutador puede ser, por ejemplo, un conmutador de tipo ATM. Los
detalles adicionales de tal arquitectura se describen, por ejemplo,
en la solicitud co-pendiente, comúnmente asignada
US-6.574.221 titulada, "Plataforma del Modo de
Transferencia Asíncrona para Comunicaciones Móviles", registrada
el 16 de marzo de 1998. Cada procesador 44 puede incluir un
mecanismo de auto detección de fallos con uno o más detectores de
componentes físicos y/o algoritmos de detección de errores de
programas informáticos.
Cuando una conexión, tal como un portador de
acceso radio (RAB), se establece a través de un nodo de red, se
asigna un procesador para manejar la conexión. La Fig. 4 muestra
cómo cuatro RABs de un UE 30 se podrían asignar a procesadores
distintos en un nodo RNC 26 y un nodo PSCN 20. Por simplicidad,
solamente se muestran los RABs de un UE 30, y se omite el nodo de
la estación base. El RAB#1 se maneja por el procesador 1 en la
placa procesadora C y por la CSCN (cuyos detalles se omiten). La
RAB#2 se maneja por el procesador 2 en la placa procesadora C y por
el procesador 1 en la placa procesadora A. El RAB#3 se maneja por el
procesador 2 en la placa procesadora C y por el procesador 3 en la
placa procesadora B. El RAB#4 se maneja por el procesador 4 en la
placa procesadora D y por el procesador 4 en la placa procesadora
B.
No es infrecuente que ocurran fallos de algún
tipo en un nodo. El nodo entero o solamente una parte del nodo
puede fallar. Si el nodo entero falla, se pierden todas las
conexiones a través del nodo. Consideremos el ejemplo representado
en la Fig. 4 donde hay un fallo completo del nodo PSCN 20. Como
resultado, se pierden el RAB#2, el RAB#3, y el RAB#4. No obstante,
el RAB#1 sobrevive porque no está usando el nodo PSCN 20 que falla.
Un fallo parcial puede afectar solamente un dispositivo o placa,
mientras que otros dispositivos o placas se mantienen totalmente
operativas. Un ejemplo de un fallo parcial es cuando un procesador
44 o una placa procesadora 42 se rompe o se reinicia. En la Fig. 4,
si falla la placa procesadora C en el RNC 26, se pierden el RAB#1,
el RAB#2, y el RAB#3. No obstante, el RAB#4 sobrevive porque el
RAB#4 no está soportado por la placa procesadora C que falla. Si el
procesador 3 en la placa B en el nodo PSCN 20 experimenta una
reinicialización, se pierde el RAB#3, pero sobreviven otros RABs
soportados por la placa B, incluyendo el RAB#4 al procesador 4.
Cuando una conexión se pierde en un nodo debido
a un fallo de algún tipo, otros nodos asignados para soportar esa
conexión pueden no detectar que se ha perdido en realidad la
conexión. A menos que esos otros nodos sean informados, la conexión
no liberada y los recursos de soporte asociados permanecen
reservados para la conexión, incluso aunque no estén siendo usados.
En el ejemplo mostrado en la Fig. 5, si la placa procesadora C en el
RNC 26 falla, el RAB#1, el RAB#2, y el RAB#3 se pierden. No
obstante, el RAB#4 sobrevive porque el RAB#4 no está usando la
placa procesadora C que falla. El RNC 26 debería por lo tanto
instruir a la CSCN 18 para liberar el RAB#1. El RNC también debería
instruir al PSCN 20 para liberar el RAB #2 y el RAB#3. No obstante,
el RAB#4 no necesita ser liberado por que no fue afectado por el
fallo. De hecho, el RAB#4 no debería ser liberado si transporta un
servicio independiente de los otros RABs.
La WO-A-94 19878
se refiere a un proceso para la gestión de errores de transmisión
entre una estación base y un transcodificador, en un sistema
digital de radiocomunicaciones con móviles, donde el
transcodificador, en presencia de un error de transmisión inserta
sistemáticamente un mensaje de error en una trama prevista para la
estación base, sin interrumpir la transferencia de los datos útiles
a la estación base, en donde la estación base decide sobre la
interrupción de la transferencia de datos al transcodificador
(enlace descendente) y genera una petición de interrupción de
transferencia hacia arriba, cuando los errores de transmisión
detectados hacia abajo y/o indicados por un mensaje de error hacia
arriba cumplen las condiciones predefinidas. Todas las decisiones
de interrupción de transmisión se centralizan por ello en la
estación base.
La DE-A-44 15
565 se refiere a los mensajes de fallo que se suministran a una
unidad de mantenimiento y servicio de un sistema de servicio. Al
menos una parte de los mensajes de fallo se transmiten desde la
unidad de servicio, etc., a un procesador en el sistema de radio
móvil para un servicio de mensajes cortos. Los mensajes de fallo se
transmiten como un mensaje corto sobre el sistema de radio móvil a
una estación móvil. La unidad de servicio clasifica los mensajes de
fallo y transmite solamente los mensajes de una categoría prefijada
al procesador. La transmisión tiene lugar típicamente a través de
un monitor.
Por consiguiente, es deseable liberar
selectivamente los recursos afectados por un fallo parcial en un
nodo, mientras que se permite a los elementos, conexiones, y
recursos de nodo no afectados permanecer intactos y funcionando.
Hay distintos planteamientos para alcanzar estos fines.
Preferentemente, esos planteamientos deberían ser fácilmente
implementados en sistemas existentes, por ejemplo, usando mensajes
ya definidos por o consistentes con los protocolos de señalización
estándar UTRAN.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención cumple los objetivos
identificados arriba. Inicialmente, las conexiones de comunicación
se establecen entre una red externa y las unidades de abonado (por
ejemplo, teléfonos alámbricos, UEs inalámbricos, etc.) por medio de
una red de acceso. Las redes pueden proporcionar servicio alámbrico,
servicio inalámbrico, o ambos. Como se describió anteriormente, una
conexión incluye cualquier tipo de conexión de comunicaciones
lógica o física que corresponde a una secuencia de información
única. Una unidad de abonado puede emplear una o conexiones de
comunicaciones plurales.
La conexión de la unidad de abonado se soporta
por nodos plurales. Cuando se detecta un fallo en un nodo, se
determinan aquellas conexiones de unidad de abonado afectadas por
ese fallo. Un fallo puede incluir un fallo completo en un nodo, un
fallo parcial en un nodo, el fallo en uno de varios dispositivos en
un nodo, o cualquier otro incidente que impactaría la capacidad de
ese nodo para soportar una conexión de abonado. Un mensaje que
identifica aquellas conexiones de la unidad de abonado afectadas se
envía a uno o más de los otros nodos. En una realización de la
presente invención se liberan las conexiones de la unidad de abonado
afectadas identificadas en el mensaje. No obstante, se mantienen
aquellas conexiones no afectadas no incluidas en el mensaje.
En una realización ejemplo de la presente
invención, se genera una lista que identifica las unidades de
abonado afectadas por el fallo detectado junto con las conexiones
afectadas por el fallo. Esta lista se incluye en el mensaje enviado
a uno o más de los otros nodos que soportan una conexión de las
conexiones de la unidad de abonado identificadas. En el contexto
ejemplo de un sistema de comunicaciones por radio como UMTS, el nodo
en que se detecta el fallo puede ser cualquiera de un nodo de red
externa, un nodo de red central, un nodo de red de acceso radio
como un RNC o una estación base, o un UE.
En otra realización ejemplo de la presente
invención, las direcciones de red, por ejemplo, las direcciones IP,
se asignan a dispositivos en el nodo. Cuando se establece una
conexión de la unidad de abonado, se envía una dirección para cada
dispositivo asociado con la conexión de la unidad de abonado a los
otros nodos. Si se detecta un fallo en uno de los dispositivos, se
envía un mensaje que incluye la dirección de red del dispositivo
que falla a uno o más de los otros nodos. Para los nodos que
contienen placas procesadoras plurales acopladas por un conmutador,
donde cada placa procesadora incluye procesadores plurales, tal
mensaje puede identificar las direcciones del procesador plural en
una placa que falla. Como resultado, el nodo(s) que
recibe(n) el mensaje liberan las conexiones de la unidad de
abonado asociada con aquella placa procesadora que falla.
\vskip1.000000\baselineskip
Los anteriores y otros objetos, características,
y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente
descripción de las realizaciones ejemplo preferentes, no
limitativas, así como ilustradas en los dibujos anexos. Los dibujos
no son necesariamente para dibujar a escala o hacer hincapié global
en su lugar se colocan para ilustrar los principios de la
invención.
La Fig. 1a es un diagrama de bloques de un
sistema tipo UMTS en el que se puede emplear ventajosamente la
presente invención;
La Fig. 2 es un diagrama que ilustra cuatro
conexiones desde dos nodos de red central a un UE basadas en el
sistema UMTS mostrado en la Fig. 1;
La Fig. 3 muestra una arquitectura de nodo
distribuida y modular que se puede emplear en uno o más de los
nodos mostrados en la Fig. 1;
La Fig. 4 es una ilustración de cómo se soportan
cuatro conexiones a un UE usando la arquitectura de nodo mostrada
en la Fig. 3;
La Fig. 5 ilustra un ejemplo donde falla una de
las placas procesadoras en un nodo y cómo impacta ese fallo las
conexiones al UE;
Las Fig. 6, 7 y 8 son ejemplos de una placa
procesadora que falla en los que se envía un mensaje desde el nodo
afectado como resultado de ese fallo;
La Fig. 9 es un diagrama de flujo que ilustra
los procedimientos de acuerdo con una implementación ejemplo de la
invención cuando falla un procesador individual;
La Fig. 10 es un diagrama de flujo que ilustra
los procedimientos de acuerdo con una implementación ejemplo donde
un nodo falla;
La Fig. 11 es un diagrama de bloques de función
que ilustra un ejemplo donde una placa procesadora falla;
La Fig. 12 es una implementación ejemplo de la
presente invención que emplea las direcciones IP de los elementos
de nodo;
La Fig. 13 es un diagrama de flujo que ilustra
los procedimientos ejemplo para implementar la implementación
ejemplo mostrada en la Fig. 12; y
La Fig. 14 es una implementación ejemplo de la
presente invención para un fallo efectuado en un UE.
\vskip1.000000\baselineskip
En la siguiente descripción, para propósitos de
explicación y no limitación, se establecen en adelante los detalles
específicos, tales como realizaciones particulares, procedimientos,
técnicas, etc., para proporcionar una comprensión minuciosa de la
presente invención. Por ejemplo, la siguiente descripción está en el
contexto de un ejemplo de enlace descendente desde la red radio al
equipo de usuario inalámbrico. Aquellos expertos en la técnica
apreciarán que la presente invención también puede ser implementada
en la dirección contraria, la del enlace ascendente. Además,
mientras que la presente invención encuentra aplicación ventajosa y
se describe en el contexto de un entorno de comunicación por radio,
la invención también puede ser usada en un entorno de red
alámbrica. En tal aplicación de red alámbrica, las unidades de
abonado serían unidades de abonado alámbricas y la red de acceso
sería una red de acceso alámbrica actuando como interfaz de las
unidades de abonado y otras redes tal como redes de Proveedor de
Servicios de Internet (ISP), Internet, la PSTN, la ISDN, etc.
En algunos ejemplos, las descripciones
detalladas de los métodos, interfaces, dispositivos y técnicas de
señalización bien conocidas se omiten para no oscurecer la
descripción de la presente invención con detalles innecesarios.
Además, se muestra los bloques funcionales individuales en algunas
de las figuras. Aquellos expertos en la técnica apreciarán que las
funciones se pueden implementar usando circuitos de componentes
físicos individuales, usando programas informáticos que funcionen
en conjunto con un microprocesador digital programado adecuadamente
u ordenador de propósito general, usando un Circuito Integrado para
Aplicaciones Específicas (ASIC), y/o usando uno o más Procesadores
Digitales de Señal (DSPs).
Un primer planteamiento para un fallo de nodo es
enviar un mensaje de REINCIALIZACIÓN que indica que deberían de ser
liberadas todas las conexiones asociadas con el nodo que falla. Un
ejemplo de tal mensaje de REINCIALIZACIÓN es un mensaje de
REINICIALIZACIÓN RANAP del Interfaz Iu de UTRAN como se define por
el estándar UTRAN 3GTS 25.413. La Fig. 6 muestra un ejemplo de este
planteamiento de reinicialización general. Todos los RABs asociados
con el nodo PSCN 20 que falla se liberan, incluso aunque solamente
esté afectado por el fallo en realidad un RAB. Más específicamente,
después de que la placa procesadora A falla en el nodo PSCN, se
envía un mensaje de REINICIALIZACIÓN al RNC 26. El mensaje de
REINICIALIZACIÓN indica que el nodo PSCN 20 ha tenido un fallo
amplio de nodo, y como resultado, el RNC 26 debería liberar recursos
asociados con el nodo PSCN 20 (incluyendo todas las conexiones de
señalización y RABs). No obstante, el fallo en la placa A solamente
impacta en realidad a un RAB para el UE1. Desafortunadamente,
también se liberan otros cinco RABs para el UE1 y el UE2, que no
están afectados por el fallo de la placa procesadora A. Solamente
permanece intacto el RAB entre el UE1 y la CSCN. Dado que puede
haber muchas placas en un nodo, serían liberados muchos RABs sin
motivo en este tipo de mensaje de fallo amplio de nodo.
Un segundo planteamiento es liberar cada RAB
afectado individualmente usando señalización de control, por
ejemplo, la señalización de control RANAP existente. En el ejemplo
mostrado en la Fig. 7, una placa procesadora B falla, y se pierden
los RABs marcados con líneas discontinuas. Los mensajes de petición
de Liberación de RAB individuales se envían por la PSCN 20 al RNC
26 para cada UE que tiene un RAB que usa la placa procesadora C que
falla. Se envía un mensaje "liberar RAB5" al UE2, y se envía un
mensaje "liberar RAB6 y RAB7" al UE3. El beneficio de este
planteamiento es que se mantienen los RABs no afectados. Una
desventaja es que dado que puede haber muchos RABs afectados por la
placa procesadora C que falla, tiene lugar una carga de señalización
grande e inmediata sobre la red central y de radio.
El tercer planteamiento es liberar justo los UEs
afectados. Consideremos la situación ilustrada en la Fig. 8. Cuando
se detecta un fallo parcial, por ejemplo, un reinicio del
procesador, en el procesador 3 de la placa procesadora B en el nodo
PSCN 20, se envía un mensaje único al RNC 26 listando todos los UEs
que tiene al menos un RAB soportado por el procesador 3 que falla.
Un ejemplo de tal mensaje es el mensaje de REINICIALIZACIÓN DE
RECURSO en el protocolo RANAP. La Fig. 8 muestra un ejemplo:
REINICIALIZACIÓN DE RECURSO UE2, UE3. Cuando se recibe este mensaje
en el RNC 26, el RNC 26 debería liberar todos los recursos (las
conexiones de señalización y los RABs) de todos los UEs listados.
Mientras que esto reduce la carga de señalización, una desventaja de
este planteamiento de UE afectado es que se liberan
innecesariamente los RABs no afectados por esos UEs.
Ninguno de estos tres planteamientos mantiene
los RABs no afectados por un fallo parcial sin causar una carga
significativa de señalización de "liberación". La rutina
"Fallo en Nodo" perfilada en el diagrama de flujo de la Fig. 9
supera estos defectos. Se detecta un fallo en un nodo de red (paso
100). Un fallo de red incluye cualquier tipo de fallo que afecte a
la capacidad del nodo de soportar o prestar en otro caso el servicio
a una conexión particular para un equipo de usuario. Por supuesto,
tales fallos incluyen situaciones donde un nodo entero se
deshabilita, pero también pueden incluir cualquier fallo parcial en
el nodo.
Asumiendo que el nodo está configurado por
ejemplo como se muestra en la Fig. 3, uno de los procesadores puede
detectar un error, y por lo tanto, debe realizar algún tipo de
operación de reinicio del procesador o de manejo del error. Como se
mencionó arriba, tales procesadores y otros dispositivos a menudo
tienen mecanismos de auto detección que detectan fallos o errores,
y envían mensajes apropiados basados en el tipo de fallo o error
detectado. También se puede emplear algún otro controlador de nodo
(no se muestra).
Se toma una decisión en el nodo si el fallo es
un fallo parcial (bloque 102). Si no, puede ser apropiado en
algunas circunstancias asumir que el nodo entero ha fallado y debe
ser reinicializado. En consecuencia, el nodo envía un mensaje de
reinicialización o de tipo similar a uno o más de los otros nodos
tales como RNCs, estaciones base, UEs, y otros nodos de red central
(bloque 104). Si se detecta un fallo parcial en el bloque 102, por
ejemplo, se reinicia uno de los procesadores plurales, el nodo envía
un mensaje a uno o más nodos que indica selectivamente qué
conexiones están afectadas por el fallo y deberían ser liberadas.
Aquellas conexiones no afectadas por el fallo parcial se mantienen
(bloque 106). Usando este planteamiento, las conexiones no
afectadas no se liberan innecesariamente. Por otra parte, no hay
necesidad de enviar mensajes individuales para cada conexión que
está afectada por el fallo parcial, lo cual mantiene la carga de
señalización de control en un nivel manejable.
La Fig. 10 emplea un ejemplo específico de tal
mensaje. Como con la Fig. 9, se detecta un fallo en el nodo de red
(bloque 110), y se toma una decisión si el fallo es un fallo parcial
o completo (bloque 112). Si el fallo es en todo el nodo, se envía
un mensaje de reinicialización del nodo a uno o más nodos (bloque
114). Por otra parte, para un fallo parcial, el nodo forma una
lista de UEs y conexiones (en este caso portadores de acceso radio)
específicamente afectadas por el fallo parcial. La lista podría
incluir por ejemplo los identificadores de UE, (por ejemplo los
IMSI de los UEs), y los identificadores de los RAB (bloque 116). La
lista entonces se envía a uno o más nodos (bloque 118).
La lista se puede enviar en un mensaje existente
o se puede introducir un mensaje nuevo para indicar un fallo
parcial en el nodo. Los uno o más nodos que reciben el mensaje,
liberan todos los portadores de acceso radio (RABs) en la lista, es
decir, todos los RABs asociados con la conexión del UE, pero
mantienen aquellos RABs a ese nodo que no están listados (bloque
120). En una variante, si están afectados todos los portadores de
acceso radio de un equipo de usuario, no se necesitan enviar los IDs
del RAB. En su lugar, el mensaje enviado al nodo(s)
simplemente indica que deberían ser liberados todos los RABs
asociados para un UE particular. En este último ejemplo, puede
haber situaciones donde sea deseable mantener una conexión de
señalización a esa unidad de equipo de usuario, por ejemplo,
registro, a menos que el mensaje indique específicamente que también
se debería liberar la conexión de señalización.
Consideremos el ejemplo mostrado en la Fig. 11
donde una placa procesadora B falla. Dado que los RABs en el UE2
(RAB5) y el UE3 (es decir, el RAB6 y el RAB7) están afectados por
ese fallo, la PSCN 20 envía un mensaje, por ejemplo un mensaje
"N_Reset" al RNC listando estos RABs y los IDs de los UEs
afectados. El RNC 26 libera entonces estos RABs. Dado que están
afectados ambos RABs del UE3, (es decir, el RAB6 y el RAB7), no se
necesitan enviar los IDs del RAB al RNC para ser liberados. El
mensaje N_RESET simplemente indica que todos los RABs para el UE3
han de ser liberados. Debido a que el RAB3 y el RAB4 no están
afectados, no se liberan. El RAB1 y el RAB2 para el UE1 también
permanecen intactos. El mensaje N_RESET se muestra solamente siendo
enviado al RNC por simplicidad; no obstante, el mensaje se puede
enviar a una o más estaciones base, UEs, y/u otros nodos de red
central.
Otra implementación ejemplo y no limitante de la
invención usa una dirección IP del dispositivo que falla. En nodos
con capacidad IP, se puede asignar una dirección IP separada para
cada dispositivo, por ejemplo un procesador, que maneja tráfico de
datos por paquetes. Cuando se configura un RAB, se envía la
dirección IP del dispositivo asignado a uno o más nodo(s)
igual(es). El(los) nodo(s) igual(es)
entonces encamina el tráfico de aquél a su dirección IP.
Con referencia al ejemplo mostrado en la Fig.
12, si el procesador (dirección IP 39) falla, el nodo PSCN 20 envía
un mensaje al RNC 26 con la dirección IP del procesador que falla.
El RNC libera entonces todos los RABs asociados con esta dirección
IP. De nuevo, este planteamiento de liberación de RAB selectiva, de
mensaje único, es eficiente debido a su baja carga de señalización
y eficaz debido a que los RABs no se liberan innecesariamente.
Hay típicamente una conexión de señalización
para cada UE entre el RNC y el UE, el RNC y la PSCN, y el RNC y la
CSCN, (por ejemplo, conexiones SCCP). De acuerdo con otro aspecto de
la presente invención, el mensaje de liberación de la conexión
también puede incluir una indicación de si debería ser liberada la
conexión de señalización del UE cuando se detecta un error o un
fallo que afecta al UE. Este aspecto de la invención puede ser útil
en situaciones cuando un fallo o error que afecta al UE requiere que
todos sus RABs se liberen, pero donde es deseable mantener la
conexión de señalización entre el UE y la red de radio. Una razón de
por qué debe ser mantenida la conexión de señalización es permitir
al UE actualizar a la red de radio con su ubicación actual. Por
consiguiente, para cada UE en la lista de UEs afectados en el
mensaje, se puede establecer (liberar la conexión de señalización)
o reinicializar (mantener la conexión de señalización) un indicador
de conexión de señalización asociado tal como una marca además de
la lista de RABs afectados. Si se incluye una lista de RABs que han
de ser liberados en el mensaje, y hay RABs no listados que tienen
que mantenerse, se ignora la marca de señalización debido a que la
conexión de señalización del UE debe ser mantenida para los RABs no
afectados.
Se describe ahora una rutina "Fallo en Nodo
IP" en conjunto con el diagrama de flujo ilustrado en la Fig.
13. Se asigna una dirección IP a cada dispositivo en un nodo que
maneja paquetes de datos (bloque 130). Cuando un portador de acceso
radio se configura a través de ese nodo, el nodo envía la dirección
IP a aquellos dispositivos que han sido asignados para soportar el
portador de acceso radio a uno o más nodos (bloque 132). Se toma una
decisión si ha fallado uno de esos dispositivos asignados (bloque
134). Si es así, el nodo IP envía un mensaje a uno o más nodos con
la dirección del dispositivo(s) que ha(n) fallado
(bloque 138). El uno o más nodos, tras recibir el mensaje, libera
todos los portadores de acceso radio asociados con esta dirección
IP. No obstante, como ya se explicó, se puede mantener una conexión
de señalización si se desea o de otra manera adecuada (bloque 140).
Si se mantiene la conexión de señalización para un UE se puede
indicar con una lista de aquellos UEs cuya conexión de señalización
tiene que ser liberada. La conexión de señalización se mantiene para
los UEs que no están incluidos en la lista.
Si no se detecta un fallo de dispositivo, se
toma una decisión si ha fallado una placa en el nodo, por ejemplo,
una placa procesadora (bloque 136). Si es así, el nodo IP envía un
mensaje a uno o más nodos listando las direcciones IP de todos los
dispositivos IP que se ubican en esa placa que falla (bloque 142).
Tras recibir ese mensaje, el uno o más nodos liberan todos los
portadores de acceso radio asociados con las direcciones IP
listadas en el mensaje. De nuevo, se puede mantener la conexión de
señalización (bloque 144). Si se mantiene la conexión de
señalización para un UE se puede indicar con una lista de aquellos
UEs cuya conexión de señalización tiene que ser liberada. La
conexión de señalización se mantiene para los UEs que no están
incluidos en la lista.
La presente invención se puede aplicar a fallos
detectados en una unidad de equipo de usuario (UE) inalámbrico. La
Fig. 14 ilustra en formato de diagrama de flujo una rutina "Fallo
en el UE". Se puede tomar una decisión en el bloque 150 si ha
ocurrido un fallo en el UE. Si es así, el UE envía un mensaje
indicando si la conexión de señalización se va a mantener con el UE
(bloque 152). Uno o más nodos liberan todos los portadores de acceso
radio asociados con el UE, pero mantienen el enlace de señalización
con el UE, si así se indica (bloque 154).
De esta manera, en la presente invención, si
ocurre un fallo en un nodo, se mantienen las conexiones no
afectadas, mejorando por ello el servicio proporcionado a aquellos
usuarios con conexiones no afectadas. Además, se evita una gran
cantidad de señalización de liberación de red. Por supuesto, la
invención no está restringida al sistema UMTS y los nodos mostrados
en la Fig. 1. Verdaderamente, la invención puede ser empleada en
cualquier sistema de comunicaciones por radio que emplee conexiones
plurales a una estación de comunicaciones. Otras aplicaciones no
limitativas incluyen: el sistema CDMA 2000, el sistema GPRS con
nodos SGSN y GGSN, interacciones entre dos encaminadores, etc. En
el sistema UMTS de la Fig. 1, la invención se puede implementar por
interacciones entre nodos RNC y RBS, entre dos nodos RNC, entre dos
nodos RBS, entre nodos RBS y UE, y entre nodos RNC y de red
central, y entre nodos de red central.
Como se explicó anteriormente, la invención se
puede aplicar a entornos de red de acceso alámbrica así como a
entornos de red de acceso radio. En un sistema de comunicación
alámbrica, las conexiones se establecen entre una red externa y las
unidades de abonado alámbricas (como PCs) por medio de una red de
acceso alámbrica, tal como un ISP. Se detecta un fallo en un nodo
en la red de acceso alámbrica, y se identifican una o más
conexiones de unidad de abonado afectadas por el fallo detectado. Se
envía un mensaje que identifica la una o más conexiones de unidad
de abonado alámbricas afectadas (o justo las unidades de abonado
alámbricas afectadas) de manera que se puedan liberar esa una o más
conexiones de unidad de abonado alámbricas afectadas. Otros
aspectos de la invención descritos arriba, por ejemplo, las
estructuras de lista incluidas en el mensaje, también se pueden
aplicar fácilmente en este entorno.
Aunque la presente invención se ha descrito con
respecto a realizaciones ejemplo particulares, aquellos expertos en
la técnica reconocerán que la presente invención no está limitada a
esas realizaciones específicas descritas e ilustradas aquí dentro.
También pueden ser usados para implementar la invención distintos
formatos, realizaciones, adaptaciones además de aquellas mostradas
y descritas, así como muchas modificaciones, variaciones y
adaptaciones equivalentes. Por lo tanto, mientras que la presente
invención se describe en relación a una realización ejemplo
preferente se intenta que la invención esté limitada solamente por
las reivindicaciones anexas a esto.
Claims (28)
1. Un método de procesamiento de una conexión
de unidad de abonado en respuesta a detectar un fallo en un nodo en
un sistema de comunicación (10) donde las conexiones se establecen
entre una red externa (12, 14) y las unidades de abonado (30) por
medio de una red de acceso (22), caracterizada por los pasos
de:
detectar un fallo en un nodo del sistema de
comunicación;
determinar una o más conexiones de unidad de
abonado afectadas por el fallo detectado; y
enviar un mensaje identificando la una o más
conexiones de unidad de abonado afectadas.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de la reivindicación 1, que además
comprende:
liberar la una o más conexiones de unidad de
abonado radio afectadas identificadas en el mensaje.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El método en la reivindicación 1, que además
comprende:
mantener una o más conexiones de abonado no
determinadas de estar afectadas por el fallo detectado.
\vskip1.000000\baselineskip
4. El método en la reivindicación 1, que además
comprende:
mantener una conexión de señalización asociada
con una unidad de abonado afectada por el fallo detectado.
\vskip1.000000\baselineskip
5. El método en la reivindicación 1, en donde
la unidad de abonado usa conexiones plurales durante una sesión de
comunicaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
6. El método en la reivindicación 1, que además
comprende:
generar un listado identificando la una o más
unidades de abonado afectadas por el fallo detectado y cualesquiera
conexiones de unidad de abonado afectadas por el fallo detectado y
cualesquiera conexiones de unidad de abonado afectadas por el fallo
detectado, y en donde el mensaje incluye la lista.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El método en la reivindicación 1, que además
comprende:
generar una lista que identifica la una o más
unidades de abonado afectadas por el fallo detectado, y liberar
todas las conexiones de unidad de abonado asociadas con la una o más
unidades de abonado en la lista.
\vskip1.000000\baselineskip
8. El método en las reivindicaciones 6 o 7, que
además comprende:
indicar en la lista si una conexión de
señalización asociada con una unidad de abonado afectada por el
fallo detectado debería ser liberada o mantenida.
\vskip1.000000\baselineskip
9. El método en la reivindicación 6, en donde
la lista incluye identificadores para la una o más unidades de
abonado afectadas por el fallo detectado y opcionalmente para la una
o más conexiones de unidad de abonado afectadas por el fallo
detectado.
10. El método en la reivindicación 9, en donde
cuando la lista no incluye los identificadores de conexión, se
liberan todas las conexiones para una unidad de abonado radio.
11. El método en la reivindicación 1, en donde
el mensaje se envía a otro u otros nodos más.
12. El método en la reivindicación 11, en donde
el nodo es uno de un nodo de red externa (12, 14), un nodo de red
de acceso (22), y una unidad de abonado (30).
13. El método en la reivindicación 1, en donde
el mensaje es un mensaje de señalización de control.
14. El método en la reivindicación 13, en donde
el mensaje se envía usando un mensaje de señalización de control de
red de acceso existente.
15. El método de acuerdo con la reivindicación
1, en donde el paso de enviar un mensaje identificando la una o más
conexiones de unidad de abonado afectadas, comprende enviar un
mensaje identificando el dispositivo que falla a otro u otros
nodos, en donde el otro u otros más nodos liberan las conexiones de
unidad de abonado asociadas con el dispositivo que falla
identificado.
\vskip1.000000\baselineskip
16. El método en la reivindicación 15, que
además comprende:
asignar una dirección de red correspondiente a
los dispositivos en el nodo, y cuando se establece una conexión de
unidad de abonado radio, enviar una dirección para cada dispositivo
asociado con la conexión de unidad de abonado radio a otro u otros
nodos, en donde el mensaje incluye la dirección de red del
dispositivo que falla.
\vskip1.000000\baselineskip
17. El método en la reivindicación 16, en donde
la dirección de red es una dirección de Protocolo Internet (IP).
\vskip1.000000\baselineskip
18. El método en la reivindicación 15, que
además comprende:
detectar un fallo de una placa que contiene
dispositivos plurales, en donde el mensaje identifica la dirección
de los dispositivos plurales en la placa, y en donde el otro u otros
nodos liberan las conexiones de unidad de radio asociadas con la
placa que falla.
\vskip1.000000\baselineskip
19. El método en la reivindicación 15, en donde
el nodo es uno de un nodo de red externa, un nodo de red de radio,
y una unidad de abonado radio.
20. El método en la reivindicación 15, que
además comprende: generar una lista identificando una o más unidades
de abonado radio afectadas por el fallo detectado, y en donde el
mensaje incluye la lista.
\vskip1.000000\baselineskip
21. Un controlador (44) en un nodo de red
comunicando con otro u otros nodos de red a través de una red de
acceso (22) proporcionando conexiones de comunicación entre una red
externa (12, 14) y una unidad de abonado (30), caracterizado
por:
- medios para detectar un fallo en un nodo de
red;
- medios para determinar una o más conexiones de
unidad de abonado afectadas por el fallo detectado; y
- medios para enviar un mensaje a uno o más de
los otros nodos identificando la una o más conexiones de unidad de
abonado afectadas.
\vskip1.000000\baselineskip
22. El controlador en la reivindicación 21, en
donde el controlador comprende:
- medios para generar una lista identificando la
una o más unidades de abonado afectadas por el fallo detectado y
cualesquiera conexiones de unidad de abonado afectadas por el fallo
detectado y,
- medios para incluir la lista en el
mensaje.
\vskip1.000000\baselineskip
23. El controlador en la reivindicación 22, en
donde la lista incluye identificadores para la una o más unidades
de abonado afectadas por el fallo detectado y opcionalmente por la
una o más conexiones de unidad de abonado afectadas por el fallo
detectado.
\vskip1.000000\baselineskip
24. El controlador en la reivindicación 21, en
donde el controlador comprende:
- medios para generar una lista para liberar
todas las conexiones de unidad de abonado asociadas con la una o
más unidades de abonado en la lista, la lista que identifica la una
o más unidades de abonado afectadas por el fallo detectado.
\vskip1.000000\baselineskip
25. El controlador en las reivindicaciones 22 o
24, en donde el controlador comprende:
- medios para indicar en la lista si una
conexión de señalización asociada con una unidad de abonado afectada
por el fallo detectado debería ser liberada o mantenida.
\vskip1.000000\baselineskip
26. Un nodo de red que comprende el controlador
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 21 - 25, en donde
el nodo es uno de un nodo de red externa, un nodo de red, y una
unidad de abonado.
27. El nodo de red en la reivindicación 26, en
donde el nodo incluye: un conmutador, y procesadores plurales
acoplados al conmutador.
28. El nodo de red en la reivindicación 26 o
27, en donde el nodo incluye: placas de procesadores plurales
acopladas a un conmutador, cada placa de procesadores que tiene
procesadores plurales asociados.
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