ES2353786T3 - Establecimiento de conexión inicial en un sistema de comunicación inalámbrica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para iniciar una conexión inalámbrica y una posterior comunicación a través de un recurso físico compartido en un sistema de comunicación inalámbrica entre un equipo de usuario y un equipo de red, comprendiendo el procedimiento mediante el equipo del usuario: la obtención de su propia dirección de señalización como identificador temporal; la transmisión del identificador temporal al equipo de red; caracterizado porque comprende: la recepción de un mensaje de enlace descendente que transmite el identificador temporal y una descripción de un recurso programado en un canal compartido, comprendiendo el recurso programado un recurso asignado al equipo de usuario por el equipo de red; y la comunicación de datos en el recurso programado como respuesta al mensaje de enlace descendente.
Description
- 1.
- Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a la tecnología de las comunicaciones inalámbricas y más particularmente a un procedimiento de conexión inicial entre un equipo de usuario y un equipo de red en un sistema de comunicación inalámbrica.
- 2.
- Descripción de la técnica relacionada
En los sistemas de comunicación inalámbrica, se plantea la necesidad de disponer de una conexión lógica entre una estación móvil (denominada también equipo de usuario (UE), terminal de usuario, terminal móvil, terminal de datos inalámbrico o teléfono celular) y una red de acceso de radio. La red de acceso de radio puede comprender una o más estaciones base (denominadas también nodo B, por ejemplo, en la nomenclatura de 3GPP) junto con uno o más controladores de red de radio (RNC). La conexión lógica aporta un contexto para un enlace de comunicación particular entre la red y el UE a través del cual se pueden transferir datos sin transmitir erróneamente los datos hacia elementos de red o UE del sistema que no deberían participar en la comunicación.
En el sistema de red de acceso de radio definido por el 3GPP, descrito en el documento TS 125331 “Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)”, ETSI TS 12331 V 3.1.0, la conexión lógica entre el terminal de usuario y la red de acceso de radio está definida por los estados de conexión del control de recursos de radio (RRC). Dos de los estados de conexión RCC principales son los definidos como RRC conectado y RRC desocupado.
Si existe una conexión lógica entre el terminal de usuario y la red de acceso de radio, se dice que el terminal de usuario se halla en el estado RRC conectado. Se puede determinar la presencia de un terminal de usuario en estado RRC conectado dentro de una célula o varias células. Por consiguiente, la red inalámbrica puede gestionar con eficacia los recursos de radio de un terminal de usuario particular. En contraposición al estado RRC conectado, un terminal de radio en estado RRC desocupado no presenta ninguna conexión lógica con la red de acceso inalámbrico. Por lo tanto, la presencia del terminal de usuario en estado RRC desocupado solo puede determinarse dentro de la red central o un área que es de mayor tamaño que la célula, tal como un área de localización
o un área de encaminamiento.
Cuando el usuario enciende el terminal de usuario por primera vez, se selecciona una red pública móvil terrestre (PLMN) y el terminal de usuario busca una célula adecuada para asentarse en ella y se mantiene en el estado RRC desocupado en la correspondiente célula. La red o el equipo de usuario pueden iniciar una conexión RRC inicial. Por ejemplo, en el caso de una conexión iniciada por un UE para un UE que se halla en estado RRC desocupado, el UE solicita una conexión inicial con la red y envía un mensaje de petición de conexión RRC a la red. En otro ejemplo de un caso de conexión iniciada por la red, el UE puede enviar también un mensaje de petición de conexión RRC como respuesta a la recepción de un mensaje de radiobúsqueda desde la red (una vez que la red ha enviado el mensaje de radiobúsqueda al UE para provocar el inicio de un procedimiento de conexión RRC).
Por lo tanto, existen una serie de razones para la petición de una conexión RRC por el UE. Por ejemplo: (1) acceso inicial a la célula: cuando el UE trata de efectuar una llamada, el UE necesita establecer una conexión RRC; (2) respuesta a radiobúsqueda: cuando se transmite un mensaje de respuesta a un mensaje de radiobúsqueda; (3) actualización de célula: cuando el UE selecciona una célula adecuada mientras se halla en modalidad desocupada; (4) actualización del área de encaminamiento de UTRAN (URA): cuando el UE selecciona una URA adecuada mientras se halla en modalidad desocupada; y (5) conexión del servicio de difusión y multidifusión de multimedia (MBMS): para recibir el servicio MBMS y solicitar una conexión MBMS de punto a punto.
En el procedimiento de conexión RRC convencional, el terminal de usuario inicia el procedimiento de conexión transmitiendo un mensaje de petición de conexión RRC a la red, mediante los canales de transporte de enlace ascendente comunes. Los canales de transporte de enlace ascendente comunes son compartidos por una pluralidad de UE y se utilizan para la transmisión no programada de datos.
La red analiza la petición de conexión y puede enviar, por el enlace descendente, un mensaje de establecimiento de conexión RRC (en caso de que la admisión se acepte)
o un mensaje de denegación de conexión (en caso de que la admisión no se acepte). En ambos casos, el mensaje se envía mediante canales de transporte de enlace descendente comunes que (de forma parecida a los canales de enlace ascendente comunes) son compartidos por una pluralidad de UE y utilizados para la transmisión no programada de datos.
El canal de transporte común a través del cual se transmiten los mensajes desde el terminal de usuario hasta la red durante esta fase de conexión RRC inicial se denomina “canal de acceso aleatorio”. Análogamente, la transmisión de acceso aleatorio puede denominarse “transmisión no programada”, puesto que con este tipo de transmisiones no se lleva a cabo ninguna programación o coordinación explícita. Debido a esta ausencia de coordinación explícita, cabe la posibilidad de que una estación móvil efectúe una transmisión utilizando los mismos recursos de transmisión de enlace ascendente o la misma identidad de enlace ascendente que otro usuario. En este caso, la fiabilidad de la comunicación de ambas transmisiones puede verse comprometida debido a la interferencia mutua lógica o real que los mensajes de enlace ascendente generan en la estación base receptora. En estos casos, en los que más de una estación móvil transmite a través de un conjunto definido de recursos de enlace ascendente, se producen las denominadas “colisiones”.
Puede obtenerse más información acerca de las colisiones y el acceso no programado y programado en la solicitud de patente US nº 11/263.044, presentada el 31 de octubre de 2005, titulada “Frequency domain unscheduled transmission in a TDD wireless communications system”, del inventor Nicholas W. Anderson, e incorporada a la presente memoria a título de referencia.
Los canales de transporte de enlace descendente comunes utilizados para transmitir los correspondientes mensajes desde la red hasta el terminal de usuario se denominan “canales de acceso directo” (FACH).
Los recursos del sistema habitualmente están reservados para estos canales de transporte comunes de enlace ascendente y enlace descendente. Los recursos de radio utilizados para los canales comunes suelen estar separados de los recursos de radio utilizados para otros canales de transporte. Los ejemplos de otros tipos de canales de transporte comprenden canales de transporte dedicados y canales de transporte compartidos. En el caso de los canales de transporte dedicados, los datos se asocian con un subconjunto del total de recursos de radio asignados a largo plazo a un usuario o conexión particular. Por el contrario, en el caso de los canales compartidos, los datos de cada usuario se asocian más dinámicamente con una parte de una fuente común de recursos de radio asignados dentro del conjunto total de recursos de radio, bajo control de un programador de recursos situado comúnmente dentro de la capa MAC (capa 2) de la red. En este caso, los usuarios comparten pues el recurso de radio y el programador realiza el arbitraje. Este caso debe contrastarse con el caso de los canales comunes en el que los usuarios comparten el recurso de radio pero de una manera no programada.
El uso de canales compartidos sólo puede aportar beneficios en términos de capacidad del sistema cuando se compara con el uso de varios tipos de canales dentro del sistema (como en las mezclas de los tipos de canales comunes, compartidos y dedicados), a cada uno de los cuales se le asigna un tipo de tráfico particular. Esto se debe a que, multiplexando todos los tipos de tráfico únicamente sobre los canales compartidos, el programador puede adaptar dinámicamente los recursos asignados a las cargas variables instantáneas presentadas por cada tipo de tráfico. En cambio, si se asigna por ejemplo un tipo de tráfico a los canales comunes exclusivamente y otro tipo de tráfico a los canales compartidos exclusivamente, entonces las variaciones de las cargas de tráfico ofrecidas por cada tipo de tráfico no podrán admitirse sin reconfigurar las respectivas partes del espacio total de recursos de radio asignado primero a los canales comunes y luego a los canales compartidos. Esta reconfiguración de recursos de radio suele ser un proceso lento y por consiguiente el sistema no responde a las variaciones rápidas de carga. Una consecuencia de lo expuesto anteriormente es que, en los sistemas actuales, la fracción del espacio de recursos de radio total asignada a los canales comunes a menudo debe designarse teniendo en cuenta el peor de los casos y por consiguiente la eficacia de la utilización de los recursos de radio está por debajo de la óptima.
Siguiendo un procedimiento de establecimiento de conexión RRC convencional, la red averigua la presencia del UE y entonces la red puede asignar una dirección de canal compartido o ID de UE sólo al finalizar el procedimiento de establecimiento de la conexión. Por consiguiente, los canales compartidos no pueden utilizarse hasta que haya terminado el procedimiento de conexión RRC normal utilizando los procedimientos de los canales comunes. Por lo tanto, deberá asignarse previamente una parte significativa del espacio de recursos de radio total a los canales comunes para transmitir el tráfico de establecimiento de conexión. El contexto de conexión de capa 2 específico del terminal de usuario utilizado para la operación de canal compartido sólo puede establecerse una vez acabado el procedimiento de conexión RRC.
Además, los sistemas de comunicación inalámbrica conocidos dedican una cantidad de tiempo considerable e intercambian un conjunto de mensajes de señalización a través de canales no compartidos y comunes para establecer un contexto de capa 2 inicial para las operaciones de canal compartido, lo cual puede contribuir a retardar la comunicación. Asimismo, la existencia de una pluralidad de tipos de canales y protocolos asociados, procedimientos y atributos puede incrementar significativamente la complejidad de la implementación del sistema.
Por las razones mencionadas, es deseable perfeccionar el procedimiento de acceso al sistema inicial y de conexión RRC para aumentar la eficacia del uso de los recursos de radio, reducir el retardo de comunicación y simplificar la complejidad de la implementación del sistema.
Algunas formas de realización de la presente invención agilizan el establecimiento del contexto de capa 2 para canales compartidos permitiendo que el UE obtenga su propia dirección de capa 2 como un identificador temporal hasta que la red decida sustituir el identificador temporal obtenido por el UE por un identificador seleccionado por la red. Esto permite al sistema utilizar canales compartidos en lugar de canales comunes en una etapa muy temprana del establecimiento de la conexión y, por lo tanto, reduce al mínimo el volumen de tráfico transmitido por los canales comunes.
Además, algunas formas de realización de la presente invención ofrecen un procedimiento, un aparato (tal como un equipo de usuario o un equipo de red), un producto de programa informático o un sistema para iniciar una conexión inalámbrica y la posterior comunicación a través de un recurso físico compartido en un sistema de comunicación inalámbrica entre el equipo de usuario y el equipo de red que comprende: el procesamiento del identificador temporal obtenido por el UE; la transmisión del identificador temporal al equipo de red; la transmisión de un mensaje de enlace descendente que transmite el identificador temporal y una descripción de un recurso programado por un canal compartido, comprendiendo el recurso programado un recurso asignado al equipo de usuario por el equipo de red; y la transmisión de datos a través del recurso programado como respuesta al mensaje de enlace descendente.
Algunas formas de realización de la presente invención permiten la generación del identificador temporal a partir de una parte de un identificador de UE conocido por la red, tal como una identidad de abonado móvil temporal (TMSI), una identidad de abonado móvil internacional (IMSI) o una identidad de equipo móvil internacional (IMEI). Algunas formas de realización de la presente invención permiten seleccionar el identificador temporal a partir de una pluralidad de identificadores temporales. Algunas formas de realización de la presente invención permiten obtener el identificador temporal basándose en un parámetro del tiempo. Algunas formas de realización de la presente invención permiten transmitir una indicación de la pluralidad de identificadores temporales al UE desde el equipo de red, por ejemplo, por medio de un canal de difusión (BCH). Algunas formas de realización de la presente invención permiten almacenar la pluralidad de identificadores temporales en memoria no volátil.
Algunas formas de realización de la presente invención permiten la transmisión del identificador temporal al equipo de red dentro de un primer mensaje de enlace ascendente que contiene el identificador temporal y, por ejemplo, una petición para un recurso programado de enlace ascendente o enlace descendente, así como la transmisión del identificador temporal en subsiguientes comunicaciones entre el UE y la red.
Algunas formas de realización de la presente invención permiten la realización de una pausa durante un tiempo de espera después de la transmisión del primer mensaje de enlace ascendente y antes de la recepción del mensaje de enlace descendente; la selección un identificador temporal diferente y la retransmisión del primer mensaje de enlace ascendente que comprende el identificador temporal diferente en lugar del identificador temporal seleccionado inicialmente.
Algunas formas de realización de la presente invención permiten la transmisión de señalización de conexión RRC a través de canales compartidos.
Algunas formas de realización de la presente invención permiten la transmisión de un identificador de reposición desde el equipo de red y la utilización del identificador de reposición en lugar del identificador temporal para identificar el equipo de usuario a través de los recursos de canales compartidos.
Algunas formas de realización de la presente invención permiten la incorporación, la codificación o la decodificación en la petición de un identificador de UE conocido por la red, tal como una identidad de abonado móvil temporal (TMSI), una identidad de abonado móvil internacional (IMSI) o una identidad de equipo móvil internacional (IMEI). Algunas formas de realización de la presente invención permiten la inclusión del identificador de UE conocido por la red como un parámetro en la petición. Algunas formas de realización de la presente invención permiten el cálculo de un valor de verificación por redundancia cíclica (CRC) mediante el identificador de UE conocido por la red.
Otras características y aspectos de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada, considerada conjuntamente con los dibujos adjuntos, que ilustran a título de ejemplo las características según las formas de realización de la presente invención. El sumario no pretende limitar el alcance de la presente invención, definido únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
Las figuras 1A y 1B representan una secuencia de mensajes convencional para la transición del estado RCC desocupado al estado RCC conectado en un sistema UMTS convencional.
Las figuras 2, 3A y 3B representan una comparación entre una red UTRAN y una red UTRAN evolucionada (E-UTRAN) que funcionan con unos equipos de usuario (UE) y una red central (CN).
Las figuras 3A y 3B ilustran una red UTRAN evolucionada (E-UTRAN) que funciona con unos equipos de usuario y una red central según la presente invención.
La figura 4 representa los componentes del equipo de usuario según la presente invención.
Las figuras 5A y 5B representan unas secuencias de señalización iniciales según la presente invención.
Las figuras 6A y 6B representan unas secuencias de señalización detalladas en las que se utiliza un enlace descendente programado según la presente invención.
Las figuras 7A y 7B representan unas secuencias de señalización detalladas en las que se utiliza un enlace descendente programado y un enlace ascendente no programado y programado según la presente invención.
Las figuras 8A y 8B representan unas secuencias de señalización detalladas en las que se utiliza un enlace descendente programado y un enlace ascendente programado según la presente invención.
Las figuras 9 y 10 ilustran unos procedimientos de resolución de contiendas de acceso según la presente invención.
En la siguiente descripción, se hace referencia a los dibujos adjuntos que ilustran varias formas de realización de la presente invención. Debe tenerse en cuenta que es posible utilizar otras formas de realización y realizar cambios mecánicos, de composición, estructura, eléctricos y operativos sin desviarse del sentido y el alcance de la presente exposición. La siguiente descripción detallada no debe considerarse limitativa, y el alcance de las formas de realización de la presente invención se define únicamente en las reivindicaciones de la patente concedida.
Algunas partes de la descripción detallada siguiente se presentan en términos de procedimientos, etapas, bloques lógicos, procesamiento y otras representaciones simbólicas de operaciones con bits de datos que pueden realizarse con la memoria del ordenador. En la presente memoria, un procedimiento, una etapa ejecutada por el ordenador, un bloque lógico, un proceso, etc., se concibe como una secuencia de etapas
o instrucciones intrínsecamente coherente que conduce hasta un resultado deseado. Las etapas son etapas en las que se emplean manipulaciones físicas de cantidades físicas. Estas cantidades pueden adoptar la forma de señales eléctricas, magnéticas o de radio que se pueden almacenar, transferir, combinar, comparar o manipular de otra manera en un sistema informático. A veces, se puede hacer referencia a estas señales como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, términos, números o similares. Cada etapa puede ser realizada por hardware, software, firmware o combinaciones de estos.
Aunque las figuras siguientes ilustran la presente invención con referencia a un sistema de telecomunicaciones móviles universales (sistema UMTS) convencional, las formas de realización de la presente invención pueden aplicarse a otros sistemas de radio inalámbricos también. Un sistema UMTS convencional habitualmente comprende varios equipos de usuario (UE), que a veces se denominan terminales de usuario, estaciones móviles, terminales móviles, terminales de datos inalámbricos y teléfonos celulares. El sistema UMTS convencional también comprende un equipo de red que comprende un nodo B, también denominado estación base, que provee una conexión de acceso de radio entre los UE y la red, y comprende también un controlador de red de radio (RNC).
Las figuras 1A y 1B representan una secuencia de mensajes convencional para la transición desde el estado de control de recursos de radio (RRC) desocupado hasta el estado RRC conectado en un sistema UMTS convencional. En un sistema UMTS convencional, un UE en un estado RRC desocupado puede iniciar una conexión RRC a través de un procedimiento como el indicado en las figuras 1A y 1B. El UE y la red pueden intercambiar mensajes a través de unos canales lógicos de control, cada uno de los cuales está asociado con un canal de transporte común.
La figura 1A representa los mensajes que se intercambian a través de la interfaz aérea (Uu). El primer mensaje representado es el mensaje de petición de conexión RRC, que comprende el identificador UE conocido por la red representado como un identificador (ID) de UE global, y una causa de establecimiento. El identificador de UE conocido por la red puede ser cualquiera de los siguientes: una identidad de abonado móvil temporal (TMSI) asignada por la red, la identidad de abonado móvil internacional (IMSI) del UE o la identidad de equipo móvil internacional (IMEI) del UE. La causa de establecimiento indica la razón por la cual el UE solicita una conexión con la red. Un UE puede solicitar una conexión cuando transmite un mensaje de respuesta a un mensaje de radiobúsqueda (respuesta a radiobúsqueda), cuando selecciona una célula adecuada mientras se halla en la modalidad desocupada (actualización de célula), cuando selecciona un URA adecuada mientras se halla en la modalidad desocupada (actualización de URA) y cuando recibe un servicio MBMS o una conexión de punto a punto MBMS (conexión MBMS).
A continuación, la red lleva a cabo el control de la admisión y asigna valores de identificador temporal de red de radio (RNTI). La red utiliza un procedimiento de control de admisión para determinar si la red puede admitir un servicio solicitado a partir de la causa de establecimiento. Los factores que se consideran al realizar el control de admisión pueden comprender la clase de acceso móvil para determinar los privilegios, el estado de la gestión de los recursos de radio (estado RRM) para determinar la disponibilidad de los recursos, la información sobre la suscripción del usuario y los registros de equipo que comprenden las listas de terminales válidos y robados.
La asignación de los valores RNTI conlleva la asignación por la red de un RNTI de controlador de red de radio (RNC) en servicio (S-RNTI), que el UE utiliza para identificarse ante el RNC en servicio. El SRNC también utiliza el S-RNTI para dirigirse al UE. El RNC en servicio asigna un valor S-RNTI a cada UE que presenta una conexión RRC y es exclusivo dentro del RNC en servicio. El S-RNTI puede reasignarse si el RNC en servicio para la conexión RRC ha cambiado. El S-RNTI puede encadenarse con un identificador de SRNC (SRNC ID) recibido en un canal de difusión para formar un RNTI exclusivo (URNTI) dentro de la UTRAN. Opcionalmente, la red puede asignar un identificador temporal de red de radio celular (C-RNTI). El C-RNTI puede asignarse y utilizarse a través de canales de transporte comunes. El valor C-RNTI puede utilizarse para la identificación de los UE a nivel celular. En una red convencional, la decisión de utilizar el C-RNTI es tomada por el controlador de red de radio en control (CRNC).
Una vez que el equipo de red ha realizado con éxito un procedimiento de control de admisión y un procedimiento de asignación, la red responde al mensaje de petición de conexión RRC con un mensaje de establecimiento de conexión RRC que comprende el ID de UE global, el valor S-RNTI recién asignado, opcionalmente un valor C-RNTI y una configuración de portadora radio.
Tras procesar el mensaje de establecimiento de conexión RRC por el UE, el UE responde con un mensaje de finalización de establecimiento de la conexión RRC. El mensaje de finalización de establecimiento de la conexión RRC se acompaña del valor CRNTI en un campo de cabecera y comprende la capacidad de acceso de radio del UE. En este momento, el UE pasa al estado RRC conectado.
Como respuesta a la recepción del mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC y si el canal compartido de enlace descendente de alta velocidad (HSDSCH) va a utilizarse para la transferencia de datos de enlace descendente, la red puede asignar un valor H-RNTI al UE dentro de un mensaje de establecimiento de portadora radio RRC para el UE. El valor H-RNTI se utiliza para identificar el UE en el canal compartido de enlace descendente de alta velocidad. El mensaje de establecimiento de portadora radio RRC comprende el S-RNTI asignado, el H-RNTI asignado y una configuración de portadora radio de canal compartido. El UE termina el procedimiento respondiendo con un mensaje de finalización de establecimiento de portadora radio RRC. En este momento, el UE y la red habrán establecido un contexto de capa 2 para las operaciones de canal compartido.
La figura 1B representa los elementos del UE, el equipo de red y el intercambio de mensajes entre estos elementos. El UE comprende una capa 3 que comprende una capa RRC, una capa 2 que comprende una capa de control de enlace de radio (RLC) y una capa de control de acceso al medio (MAC), y una capa 1 que comprende una capa física (L1). El nodo B comprende una capa física 1 de capa 1 (L1). El RNC comprende una capa 2 que comprende una capa MAC y una capa RLC, y una capa 3 que comprende una capa RRC y una capa RRM. Debe tenerse en cuenta que también existen funciones de capa 1 adicionales en el nodo B y el RNC para obtener conexiones físicas entre estas entidades (interfaz lub), aunque éstas no se representan para dar mayor claridad a los esquemas. La capa RRC inicia el mensaje de petición de conexión RRC en el UE. El RRC envía un mensaje a la capa RLC que envía el mensaje de petición de conexión RCC por un canal de control común (CCCH) asignado a un canal de acceso aleatorio (RACH) mediante una modalidad transparente RLC (TM). Cuando se utiliza una modalidad transparente (TM), el emisor del mensaje no incluye un identificador de secuencia de mensaje a diferencia de lo que ocurre con la modalidad reconocida (AM) y la modalidad no reconocida (UM), ambas de las cuales comprenden un identificador de secuencia de mensaje que se puede utilizar para identificar y volver a ordenar los paquetes de una secuencia y para determinar qué paquetes están ausentes. La modalidad reconocida (AM) permite además retransmitir los mensajes. El canal CCCH es un canal lógico de control común entre las capas RLC y MAC y el canal RACH es un canal de transporte común entre las capas MAC y L1. El mensaje de petición de conexión RRC se transmite a través de la interfaz aérea (Uu) a la red.
Tras la recepción del mensaje de petición de conexión RRC, la capa 1 del nodo B envía el mensaje por un canal de acceso aleatorio (RACH) a la capa MAC del RNC. El canal RACH es un canal de transporte común de enlace ascendente utilizado para transmitir información de control y datos desde un UE a través de unos recursos físicos de acceso aleatorio que pueden ser compartidos por una pluralidad de UE y utilizados para la transmisión no programada de datos. La capa MAC envía el mensaje a la capa RLC a través de un canal CCCH. A su vez, la capa RLC envía el mensaje a la capa RRC, que envía el mensaje a la capa RRM para el control de admisión, la asignación del valor SRNTI y la asignación opcional del valor C-RNTI.
Una vez que se ha realizado con éxito el control de admisión y la asignación del valor S-RNTI, la RRM facilita el valor S-RNTI asignado a la capa RRC, que genera el mensaje de establecimiento de conexión RRC que se va a enviar en una modalidad no reconocida (UM). Típicamente, se asocia también un C-RNTI que identifica el UE dentro de la célula. No obstante, si se va a configurar de inmediato una conexión de canal físico dedicado, el C-RNTI puede omitirse. El RRC envía el mensaje de establecimiento de conexión RRC a la capa RLC. La capa RLC envía el mensaje a través de un canal CCCH a la capa MAC. El CCCH se utiliza porque todavía no existe ningún contexto de RNTI común entre la red y el UE. Es decir, la red conoce los valores RNTI, pero el UE no conoce los valores RNTI en ese momento. La capa MAC envía el mensaje a través de un canal de acceso directo (FACH). El canal FACH es un canal de transporte de enlace descendente común que puede utilizarse para transmitir información de control y datos al UE cuando la red conoce la célula de localización del UE. El FACH puede ser compartido por una pluralidad de UE para la transmisión de datos de enlace descendente no programada. La capa 1 del nodo B transmite el mensaje al UE a través de la interfaz aérea (Uu).
Desgraciadamente, cada UE que supervisa el canal FACH decodifica todos los mensajes de establecimiento de conexión RRC y otros mensajes para determinar si es el destinatario del mensaje incluido. Tras la recepción del mensaje de establecimiento de conexión RRC por el UE, la capa 1 del UE envía el mensaje a través de un canal FACH a su capa MAC, que envía el mensaje a través de un canal CCCH a la capa RLC, que a su vez envía el mensaje a la capa RRC del UE. La capa RRC del UE puede entonces consultar el campo de ID global contenido dentro del mensaje de establecimiento de conexión para determinar si coincide o no con el ID global del UE. De no ser así, el mensaje se rechaza. Si los ID coinciden, el mensaje se decodifica y el UE registra la asignación de los valores S-RNTI y posiblemente C-RNTI. En ese momento, el UE tiene asignado un canal de control dedicado (DCCH).
A continuación, el UE responde utilizando el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC, que se envía a la red utilizando una modalidad reconocida (AM). La capa RRC envía un mensaje a la capa RLC, que utiliza el canal DCCH para enviar el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC a la capa MAC. La capa MAC envía el mensaje por un canal RACH (de transporte común) a la capa física (L1), que transmite el mensaje al nodo B a través de la interfaz aérea (Uu). Los datos enviados por el DCCH a través de recursos de canal de transporte común vienen acompañados de un campo de cabecera en el cual está contenido el C-RNTI que permite diferenciar dentro de una célula entre el UE y la pluralidad de UE restantes que utilizan el canal RACH (de transporte común) en esa célula. Para los datos enviados por los canales de transporte dedicados o compartidos, no es necesario que la cabecera contenga un CRNTI, puesto que la identificación y direccionamiento del usuario se realiza en el nivel de recursos físicos (la asignación entre los recursos físicos y los terminales de usuario se conoce en la capa física). Una vez que el UE ha transmitido el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC, el UE pasa al estado RRC conectado.
A continuación, el nodo B recibe el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC a través de la interfaz aérea (Uu). Su capa 1 envía el mensaje a la capa MAC del RNC mediante un canal RACH. La capa MAC lee la cabecera (que contiene el CRNTI) y envía el mensaje a la entidad RLC adecuada mediante el canal DCCH adecuado. El RLC envía el mensaje a la capa RRC.
La red utiliza otro valor para identificar un UE cuando el UE se comunica a través de un canal compartido de enlace descendente de alta velocidad (HS-DSCH). La capa RRC asigna este valor que se designa como “valor RNTI del HS-DSCH (H-RNTI)”. El valor H-RNTI se utiliza como un identificador temporal, mientras el UE mantiene establecida una conexión a través del canal HS-DSCH. La red envía el valor H-RNTI asignado al UE dentro de un mensaje de establecimiento de portadora radio mediante un canal DCCH entre la capa RLC y la MAC, y un canal FACH entre la capa MAC y la capa 1 del UE. El nodo B transmite el mensaje al UE a través de la interfaz aérea (Uu). La capa 1 del UE envía el mensaje a través de un canal FACH a su capa MAC, que envía el mensaje al RLC por un canal DCCH. El RLC envía el mensaje a la capa RRC, que responde con un mensaje de finalización de establecimiento de portadora radio RRC enviado a la red utilizando una modalidad reconocida (AM) del RLC. La trayectoria del canal entre la capa RRC del UE y la capa RRC del RNC replica la trayectoria de canal descrita anteriormente para la transmisión del mensaje de finalización de conexión RRC.
Una vez que se le ha asignado un H-RNTI, el UE puede utilizar subsiguientemente el canal (de transporte) compartido de enlace descendente de alta velocidad (hs) para la comunicación de enlace descendente. Un programador situado en una entidad MAC-hs del nodo B efectúa las asignaciones de recursos para este canal. Cuando se efectúan las asignaciones de canal compartido de enlace descendente de alta velocidad, la entidad MAC-hs puede dirigirse al UE de la célula utilizando el H-RNTI como identificador del UE.
La entidad MAC-hs no se representa en la figura puesto que no participa en el procedimiento de establecimiento de conexión e intercambio de mensajes asociado. Los mensajes utilizados para establecer la conexión RRC no se transmiten por canales de transporte compartidos.
En ese momento, el UE y la red han establecido y formado un contexto de canal compartido de capa 2, y la red ha asignado un identificador de canal compartido al UE. Cuando se forma este contexto de capa 2, la red asigna el identificador e intercambia tres mensajes de enlace ascendente y dos mensajes de enlace descendente.
Según unas formas de realización de la presente invención, un UE obtiene un identificador temporal (ID temporal) para establecer puntualmente un contexto de capa 2 para una comunicación más inmediata a través de los canales de transporte compartidos. Este contexto de capa 2 más inmediato puede obviar la necesidad de una comunicación exhaustiva a través de canales de transporte comunes y puede obviar la necesidad de reservar cantidades significativas del total de recursos de radio disponibles para los canales comunes. La reconfiguración de dicha asignación suele ser lenta y, por lo tanto, no responde a los cambios rápidos de las cargas de tráfico. Si el identificador temporal obtenido por el UE es exclusivo en la red mientras está en uso, el UE puede identificarse de manera exclusiva en el canal compartido, y los datos se pueden transmitir por medio de una asignación dinámica de recursos de canal compartido en lugar de por medio de una asignación estática de recursos comunes como sucede en el caso de los sistemas convencionales. Además, la red puede actualizar el identificador temporal obtenido por el UE durante el procedimiento de conexión RRC o después del mismo.
En las figuras 2, 3A y 3B, se compara una red UTRAN con una red UTRAN evolucionada (E-UTRAN) que funcionan con unos equipos de usuario (UE) y una red central (CN) según la presente invención.
La figura 2 representa varios UE y componentes de equipo de red UTRAN. El equipo de red UTRAN facilita al UE un enlace con la red central. El equipo de red UTRAN, denominado también red de acceso de radio (RAN), comprende uno o más subsistemas de redes de radio (RNS). Cada RNS comprende un controlador de red de radio (RNC) y uno o más nodos B. Para la señalización RRC, el RNC provee capas de señalización RRM, RRC, RLC y MAC, y el nodo B provee la capa 1.
La figura 3A representa una arquitectura para poner en práctica la presente invención según algunas formas de realización de la presente invención. Una red UTRAN evolucionada (E-UTRAN) ofrece una plataforma de evolución a largo plazo (LTE) para simplificar la arquitectura UTRAN y reducir el número de interfaces entre componentes. Se puede utilizar la designación “evolucionada” y “E-” para caracterizar los componentes o elementos convencionales que pueden ser similares a los correspondientes componentes
o elementos de la presente invención. La red E-UTRAN ofrece un enlace para que el UE se comunique con la red central (CN). La E-UTRAN comprende una pasarela LTE (LTE GW) acoplada a uno o más nodos B evolucionados (E-nodos B), que realizan funciones tanto del nodo B como del RNC de la figura 2. La pasarela LTE ofrece una interfaz entre la red central y los E-nodos B. Para la señalización RRC, el E-nodo B provee capas de señalización RRM, RRC, RLC, MAC y L1. En este caso, se han omitido las designaciones “evolucionado” y “E-” en algunos de los componentes marcados de la red E-UTRAN para mayor brevedad.
La figura 3B representa una arquitectura alternativa para una red E-UTRAN. La pasarela LTE ofrece una interfaz entre la red central y los E-nodos B y también ofrece capas RRM y RRC para la señalización RRC. En esta arquitectura, el E-nodo B ofrece las capas de señalización RLC, MAC y L1.
Las formas de realización de las figuras 3A y 3B proporcionan una capa MAC y una capa RLC dispuestas junto con el procesamiento de la capa 1, lo cual contribuye a reducir las latencias de señalización. La figura 3A representa la conexión de cada una de las capas utilizadas durante el procedimiento de establecimiento de conexión RRC, que contribuye a reducir todavía más las latencias de señal.
La figura 4 representa los componentes del equipo del usuario según la presente invención. El equipo de usuario comprende una memoria en la que se almacena el identificador temporal obtenido por el UE, un procesador, un código de programación ejecutable para obtener el identificador temporal obtenido por el UE y almacenar el identificador en la memoria y un transceptor para comunicarse con el equipo de la red EUTRAN. La memoria puede ser una memoria volátil, tal como una RAM., o una memoria no volátil, tal como una memoria flash (EEPROM). La memoria puede ser un componente de los circuitos del UE o puede hallarse en una tarjeta inteligente instalada en el armazón del UE. El procesador puede ser un ordenador con juego de instrucciones reducido (RISC), un procesador general, un procesador especializado, un procesador implementado con lógica de compuertas o un procesador similar. El código de programación puede ser un código máquina ejecutable, un código objeto, unos conjuntos de instrucciones o algún otro tipo de código interpretado o compilado por un ordenador. El código de programación puede estar comprimido o no y puede estar codificado o no. El transceptor puede ser un par de transmisor/receptor de acceso múltiple por división del código (CDMA) operativo en un sistema dúplex por división del tiempo (TDD) o un sistema dúplex por división de la frecuencia (FDD).
Las figuras 5A y 5B representan unas secuencias de señalización iniciales de conformidad con la presente invención. En cada figura, el UE obtiene primero un identificador temporal (ID temporal). El proceso de obtención de un identificador temporal puede variar entre las diferentes implementaciones de la presente invención. La obtención de un identificador temporal provee un contexto de capa 2 inmediato para el intercambio de mensajes de capa 2 a través de canales de transporte compartidos que son programados por la entidad E-MAC en el E-nodo B. La obtención de un identificador temporal se produce preferentemente de tal manera que la probabilidad de que dos UE obtengan el mismo identificador temporal se reduce hasta un nivel mínimo aceptable. Si dos UE obtienen el mismo identificador temporal dentro de una célula y tratan de utilizar dichos identificadores durante períodos de tiempo solapados, pueden implementarse procedimientos de detección y recuperación de colisiones adicionales.
En algunas formas de realización de la presente invención, un UE obtiene un identificador temporal generando el identificador temporal a partir de una parte de un identificador de UE conocido por la red. El identificador de UE conocido por la red puede ser una de las siguientes identidades: la identidad de abonado móvil temporal (TMSI) asignada por la red, la identidad de abonado móvil internacional (IMSI) del UE o la identidad de equipo móvil internacional (IMEI) del UE. El UE puede utilizar un conjunto predeterminado de los bits menos significativos del TMSI, el IMSI o el IMEI. Por ejemplo, si el TMSI está disponible, un UE puede obtener el ID temporal utilizando los 16 bits más bajos de un TMSI de 32 bits. Si el TMSI no está disponible, el UE puede utilizar los 16 bits más bajos de su IMSI de 32 bits. Si no están disponibles ni el TMSI ni el IMSI, el UE puede utilizar los 16 bits más bajos de su IMEI de 32 bits.
En algunas formas de realización de la presente invención, un UE obtiene un identificador temporal seleccionando el identificador temporal a partir de una pluralidad de identificadores temporales. La pluralidad de identificadores temporales puede comprender un subconjunto de valores posibles de longitud en bits común. Por ejemplo, la pluralidad de identificadores temporales puede comprender 1/18 de las posibles permutaciones de 16 bits. Una red puede reasignar un identificador temporal seleccionando un valor del 7/8 restante de permutaciones posibles para eliminar la posibilidad de un conflicto potencial con futuros valores obtenidos por los UE. La pluralidad de identificadores temporales puede adoptar la forma de una tabla almacenada en RAM o ROM. En algunas formas de realización, el UE genera la pluralidad de identificadores temporales. En algunas formas de realización, la pluralidad de identificadores temporales se transmite desde la red hasta el UE. En algunas formas de realización, se transmite una indicación de la pluralidad de identificadores temporales a través de un canal de difusión (BCH) desde la red hasta el UE. En algunas formas de realización, la pluralidad de identificadores temporales se guarda en memoria no volátil.
En algunas formas de realización, el identificador temporal obtenido por el UE puede ser también una función del número de tramas de tiempo o de radio. La función puede variar de conformidad con un patrón determinado o un patrón transmitido al UE, por ejemplo a través de un canal de difusión (BCH). Como alternativa, el patrón de variación puede contener un elemento aleatorio en su obtención. La utilización de un componente variable en el tiempo o un parámetro de tiempo (tal como el reloj del sistema, el número de supertramas, el número de subtramas o el número de intervalos de tiempo) por el equipo de usuario cuando se obtiene el identificador temporal puede ayudar a reducir de forma ventajosa la probabilidad de que dos o más usuarios seleccionen el mismo identificador temporal dentro de una trama de tiempo determinada.
Una vez obtenido el identificador temporal, el UE transmite el identificador temporal obtenido por el UE a la red E-UTRAN en un primer mensaje de enlace ascendente. Se crea un contexto de canal compartido de capa L2 inicial tan pronto como la red recibe el identificador temporal inicial; por lo tanto, en esta etapa tanto el UE como la red conocen el valor del identificador temporal. No obstante, esta conexión puede estar sujeta a colisiones, y puede crearse una conexión más permanente (sin posibilidades de colisión) una vez que la red ha reasignado un identificador temporal de reposición.
Tras la recepción del ID temporal, la red asigna un recurso físico. El recurso físico asignado describe los recursos asignados al UE, tales como los que permitirán que el UE codifique y transmita o reciba y decodifique correctamente el mensaje de datos. La descripción puede comprender atributos tales como: (1) un tiempo de transmisión explícito
o relacional; (2) una descripción de los recursos del canal físico, tales como códigos, frecuencias, subportadoras, códigos de tiempo/frecuencia o similares; (3) un tipo de formateo de datos realizado en los recursos o (4) un tipo de codificación, un tamaño de bloque, un formato de modulación u otros atributos FEC similares.
Este recurso físico puede ser un recurso de enlace ascendente (como el representado en la figura 5A) o un recurso de enlace descendente (como el representado en la figura 5B). La red transmite al UE un primer mensaje de enlace descendente que contiene el identificador temporal obtenido por el UE como dirección de destino y contiene también una descripción del recurso físico asignado. A continuación, el UE y la red transmiten datos de tráfico o datos de señalización (datos) del usuario a través del recurso físico asignado.
En la figura 5A, se representa cómo se transmiten los datos a través de un recurso compartido de enlace ascendente programado asignado por la red y descrito en el primer mensaje de enlace descendente. Para los datos de enlace ascendente, el UE sólo puede transmitir los datos una vez que el UE ha recibido y procesado el primer mensaje de enlace descendente que contiene la descripción del recurso físico asignado. El UE puede iniciar esta secuencia de obtención de un ID temporal y adquisición de un recurso físico de enlace ascendente cuando el UE trata de enviar datos de tráfico o datos de señalización
del usuario a la red.
En la figura 5B, se representa cómo se transmiten los datos a través de un recurso compartido de enlace descendente programado asignado por la red y descrito en el primer mensaje de enlace descendente. Para los datos de enlace descendente, el UE sólo puede recibir y procesar los datos una vez que el UE ha recibido y procesado el primer mensaje de enlace descendente que contiene la descripción del recurso físico asignado. En algunas formas de realización, el primer mensaje de enlace descendente se transmite y recibe en una ráfaga que también contiene el segundo mensaje de enlace descendente. En este caso, el UE procesa la ráfaga recibida para obtener el recurso físico asignado. Si la asignación indica que los datos de tráfico o los datos de señalización del usuario están contenidos en la misma ráfaga que el primer mensaje de enlace descendente que contiene la asignación, el UE puede volver a procesar la ráfaga recibida para obtener el segundo mensaje descendente.
En un sistema convencional, se configuran tanto los canales comunes como los compartidos. La segmentación de los recursos limita el uso eficaz de los recursos combinados. Por ejemplo, si la mayor parte de tráfico en un momento particular utiliza los canales comunes, entonces los canales compartidos quedan desocupados. Por el contrario, si la mayor parte de tráfico utiliza los canales compartidos configurados, entonces los canales comunes quedan infrautilizados. Según algunas formas de realización de la presente invención, puede asignarse una cantidad mínima de recursos para los mensajes no programados, tales como el primer mensaje de enlace ascendente de las figuras 5A y 5B. Los mensajes de enlace ascendente de este canal pueden limitarse a mensajes cortos que contienen sólo el ID temporal o como alternativa contienen el ID temporal y una indicación del tipo de recurso que se solicita. Los canales de enlace descendente no programados (por ejemplo, los FACH) pueden extraerse de los canales configurados, puesto que cada UE inicia el contacto con la red utilizando un ID temporal de capa 2 direccionable. El resto de recursos puede asignarse dinámicamente entre el mensaje de canal de control (por ejemplo, el primer mensaje de enlace descendente) y los datos de tráfico o los datos de señalización del usuario (es decir, el segundo mensaje de enlace descendente o enlace ascendente). Dicha asignación de recursos ofrece un sistema de ancho de banda superior gracias al uso más eficaz de los recursos.
Tal como se representa en las figuras 6A y 6B, algunas formas de realización de la presente invención utilizan un canal de acceso aleatorio (RACH) para un primer mensaje de enlace ascendente; un canal programado para mensajes de enlace descendente y un canal común para los subsiguientes mensajes de enlace ascendente. Tal como se representa en las figuras 7A y 7B, algunas formas de realización de la presente invención utilizan un canal de acceso aleatorio (RACH) para un primer mensaje de enlace ascendente, y canales programados para los subsiguientes mensajes de enlace descendente y enlace ascendente. Tal como se representa en las figuras 8A y 8B, algunas formas de realización de la presente invención utilizan un canal de acceso aleatorio (RACH) para un mensaje de enlace ascendente abreviado inicial, y canales programados para los subsiguientes mensajes de enlace descendente y enlace ascendente.
Las figuras 6A y 6B representan unas secuencias de señalización detalladas que utilizan un enlace descendente programado según la presente invención. Un UE obtiene un identificador temporal y envía el identificador temporal a la red en un primer mensaje de enlace ascendente. Además del ID temporal, el primer mensaje de enlace ascendente contiene un parámetro de causa de establecimiento y dos parámetros opcionales: la ocupación de la memoria tampón y un ID de UE global. La causa de establecimiento y el ID de UE global pueden ser iguales o similares a los correspondientes parámetros descritos anteriormente con referencia a la figura 1A.
La ocupación de la memoria tampón puede utilizarse como indicación del volumen actual de datos pendientes de transmisión en la memoria tampón del UE, y el programador del nodo B puede utilizarla para determinar la proporción de recursos que deben asignarse para la transmisión de enlace ascendente. La ocupación de la memoria tampón puede ser de un solo bit, un rango de valores cuantificados, un valor absoluto en bytes o una lista de valores, por ejemplo, uno para cada flujo de transmisión, tipo o flujo de prioridad de una pluralidad.
El UE puede transmitir el mensaje de petición de conexión RRC mediante la modalidad transparente (TM). Una vez que el equipo de red ha recibido del mensaje de petición de conexión RRC, la red lleva a cabo el control de admisión (descrito anteriormente con referencia a la figura 1A) y asigna un recurso físico que puede ser un canal compartido de enlace ascendente (UL-SCH) o bien un canal compartido de enlace descendente (DL-SCH) tal como se indica en el parámetro de causa de establecimiento. Opcionalmente, la red puede asignar también un S-RNTI y un ID temporal de reposición.
La red transmite un primer mensaje de enlace descendente que contiene una indicación de concesión de programación de enlace descendente que comprende el ID temporal para acceder al UE particular y una descripción del recurso físico asignado. El primer mensaje de enlace descendente puede transmitirse por un canal físico de control compartido (SPCCH) supervisado por los UE que pretenden o esperan recibir posibles mensajes de programación. Una red puede enviar también un identificador temporal de reposición. La red puede seleccionar el identificador temporal de reposición a partir de una lista o una tabla de identificadores exclusivos no seleccionables por los UE. La provisión de dicho identificador temporal de reposición asegura que un mensaje que contenga un identificador temporal obtenido por UE de un un primer UE no colisione con un mensaje que contenga el mismo identificador temporal obtenido por un segundo UE. De hecho, el identificador temporal obtenido por el UE es un identificador de duración limitada que se espera que sea exclusivo y que puede ser sustituido por un identificador exclusivo más seguro seleccionado por la red. El identificador temporal de reposición puede enviarse en un mensaje de establecimiento de conexión RRC o también puede estar contenido dentro del mensaje de concesión de SPCCH.
Tras la recepción del mensaje de concesión de programación de enlace descendente, los UE decodifican el mensaje de programación corto y examinan el ID temporal. Sólo el UE direccionado por el ID temporal debe decodificar el mensaje más largo enviado o que se va a enviar por un canal compartido de enlace descendente (DLSCH). Los otros UE no direccionados por el mensaje de concesión de programación no precisan utilizar ciclos de CPU ni recursos de batería para decodificar un mensaje de establecimiento de conexión RRC u otro tipo de mensajes largos para determinar si son los destinatarios del mensaje.
El UE identificado por el ID temporal recibe y decodifica el mensaje transmitido en el recurso físico asignado descrito en el mensaje de concesión de programación de enlace descendente. Este segundo mensaje de enlace descendente para el UE puede contener un mensaje de establecimiento de conexión RRC transmitido por la red mediante la modalidad no reconocida (UM). El mensaje de establecimiento de conexión RRC puede contener opcionalmente un ID temporal de reposición, un valor de S-RNTI asignado o un ID de UE global. Si el UE recibe un ID temporal de reposición, utiliza este ID temporal de reposición como su identificador temporal cuando transmite mensajes a la red. Además, el ID de UE global puede estar contenido en este primer mensaje de enlace descendente si la red lo recibe a partir del mensaje de petición de conexión RRC y si detecta un conflicto entre unos ID temporales solapados. En algunas formas de realización, el ID de UE global se incorpora explícitamente en el mensaje. En otras formas de realización, el ID de UE global se utiliza para codificar el mensaje de enlace descendente (por ejemplo, CRC).
El procedimiento de resolución de contiendas para la gestión de conflictos se describe en mayor profundidad haciendo referencia a las figuras 9 y 10. Además, en algunas formas de realización, se puede transmitir una configuración de portadora radio a varios UE mediante un canal de difusión (BCH).
A continuación, el UE responde a la recepción y procesamiento del mensaje de establecimiento de conexión RRC preparando y transmitiendo un mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC mediante la modalidad reconocida (AM). Si la red ha proporcionado un ID temporal de reposición, el UE utiliza este nuevo valor como identificador temporal. El mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC puede contener también unos parámetros de la capacidad de acceso de radio del UE que indican las diversas capacidades del UE.
Según la presente invención, la información contenida dentro del mensaje de establecimiento de portadora radio RRC convencional (figura 1A) puede transmitirse en un BCH en lugar de transmitirse individualmente a cada UE, puesto que la información que describe un canal compartido puede ser utilizada por varios UE en una célula.
La figura 6B representa los elementos del UE y el equipo de red y el intercambio de mensajes entre estos elementos. El UE comprende una capa 3 que comprende una capa RRC evolucionada (E-RRC), una capa 2 que comprende una capa de control de enlace de radio evolucionada (E-RLC) y una capa MAC evolucionada (E-MAC), y una capa 1 que comprende una capa física (L1). La red E-UTRAN comprende una capa física de capa 1 (L1), una capa 2 que comprende una capa MAC evolucionada (E-MAC) y una capa RLC evolucionada (E-RLC), y una capa 3 que comprende una capa RRC evolucionada (ERRC) y una capa RRM evolucionada (E-RRM).
La capa E-RRC del UE inicia el mensaje de petición de conexión RRC. El E-RRC envía un mensaje a la capa E-RLC que envía el mensaje de petición de conexión RRC por un canal de control común (CCCH) asignado a un canal de acceso aleatorio (RACH) mediante una modalidad transparente (TM). El CCCH es un canal de control lógico entre las capas E-RLC y E-MAC, y el RACH es un canal de transporte común entre la capa EMAC y L1. El mensaje de petición de conexión RRC se transmite a la red a través de la interfaz aérea (Uu).
Tras la recepción del mensaje de petición de conexión RRC, la capa 1 del equipo de red envía el mensaje a la capa MAC por un canal de acceso aleatorio (RACH). La capa MAC envía el mensaje a la capa E-RLC a través de un canal CCCH. A su vez, la capa ERLC envía el mensaje a la capa E-RRC, que envía el mensaje a la capa E-RRM para el control de admisión y la asignación del identificador temporal de reposición y opcionalmente el valor S-RNTI de reposición.
Tras el control de admisión, la reposición opcional del ID temporal y la asignación opcional del valor S-RNTI, la E-RRM presenta los valores asignados a la capa E-RRC, que genera el mensaje de establecimiento de conexión RRC que se va a enviar en una modalidad no reconocida (UM). El E-RLC envía el mensaje de establecimiento de conexión RRC a la capa E-RLC. La capa E-RLC envía el mensaje a la capa E-MAC a través de un canal DCCH o CCCH.
En lugar de enviar simplemente el mensaje de establecimiento de conexión RRC, la capa E-MAC envía un mensaje de concesión de programación a través de un canal físico de control compartido (SPCCH) a la capa 1 para su transmisión al UE. La capa 1 del UE recibe la concesión de programación, que indica el recurso físico que transmitirá el mensaje de establecimiento de conexión RRC. La capa E-MAC también transmite, ya sea de forma concurrente o subsiguiente, el mensaje de establecimiento de conexión RRC a la capa 1 a través del recurso físico asignado por el canal compartido de enlace descendente (DL-SCH). La capa 1 transmite el mensaje de establecimiento de conexión RRC al UE a través de la interfaz aérea (Uu). Afortunadamente, cada UE que supervisa la interfaz aérea decodifica sólo los mensajes de programación cortos para determinar si son los destinatarios del mensaje adjunto, en lugar de los mensajes más largos como el mensaje de establecimiento de conexión RRC y otros mensajes.
Tras la recepción del mensaje de establecimiento de conexión RRC por el UE, la capa 1 del UE envía el mensaje a través de un canal DL-SCH a su capa E-MAC, que envía el mensaje a través de un canal DCCH o CCCH a la capa E-RLC, que a su vez envía el mensaje a la capa E-RRC del UE.
A continuación, el UE responde utilizando el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC, que se envía a la red mediante una modalidad reconocida (AM). La capa E-RRC envía un mensaje a la capa E-RLC, que utiliza el canal DCCH para enviar el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC a la capa E-MAC. La capa E-MAC envía el mensaje por un canal RACH a la capa física (L1), que transmite el mensaje a la red a través de la interfaz aérea (Uu). Una vez que el UE ha transmitido el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC, el UE pasa al estado RRC conectado.
A continuación, la red recibe el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC a través de la interfaz aérea (Uu). Su capa 1 envía el mensaje a la capa EMAC utilizando un canal RACH. La capa E-MAC envía el mensaje al E-RLC utilizando un canal DCCH. El E-RLC envía el mensaje a la capa E-RRC.
Las figuras 7A y 7B representan las secuencias de señalización detalladas que utilizan un enlace descendente programado y un enlace ascendente no programado y programado según la presente invención. La programación e intercambio del mensaje de petición de conexión RRC y el mensaje de establecimiento de conexión RRC, así como el control de admisión y la asignación de recursos son como los descritos anteriormente con referencia a las figuras 6A y 6B. Las figuras 7A y 7B difieren de la forma de realización previa en la medida en que se envían unos mensajes de enlace ascendente subsiguientes a través de recursos compartidos.
Particularmente, cuando la capa E-MAC del UE recibe el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC desde su capa E-RLC, la capa E-MAC del UE envía primero un mensaje de petición de programación a través de un canal RACH o un canal RACH evolucionado (E-RACH). El mensaje de petición de programación corto solicita la asignación de un recurso físico de enlace ascendente a la red. El mensaje de petición de programación se transmite a la red a través de la interfaz aérea (Uu). Tras la recepción del mensaje de petición de programación por la capa 1 de la red, el mensaje de petición de programación se envía por el canal RACH a la capa E-MAC de la red. La capa E-MAC asigna un canal compartido de enlace ascendente (UL-SCH) al UE y describe la asignación de enlace ascendente en un mensaje de concesión de programación enviado por un canal físico de control compartido (SPCCH) desde la capa E-MAC hasta la capa 1, y a continuación a través de la interfaz aérea (Uu) hasta la capa 1 del UE, que envía el mensaje de concesión de programación por un canal SPCCH hasta la capa E-MAC. La capa E-MAC envía el mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC a la capa 1 a través del recurso UL-SCH asignado para su transmisión a la red. La utilización de un sistema de enlace ascendente o descendente compartido programado según algunas de las formas de realización de la presente invención aporta una o más ventajas. Por ejemplo, en algunas formas de realización, los mensajes más cortos del recurso de enlace ascendente inicial pueden reducir el número de colisiones en la capa física a través de la interfaz aérea. En algunas formas de realización, las colisiones lógicas (que se producen debido a un identificador temporal común obtenido independientemente por dos UE durante períodos de tiempo superpuestos) pueden superarse mediante procedimientos de recuperación de colisiones del UE o mediante procedimientos de recuperación de colisiones de la red. En algunas formas de realización, los recursos que en otras circunstancias se dedicarían a los canales comunes RACH o FACH pueden reducirse o posiblemente eliminarse y, por lo tanto, estos recursos estarán disponibles para su asignación a otros tipos de tráfico de canal. Así pues, la utilización de los recursos de radio puede ser más eficaz que en el caso en que no se permite que varios tipos de tráfico compartan los mismos recursos de canal compartido, sino que en su lugar es necesario asignar a estos recursos separados. Esto es así debido a que, multiplexando todos los tipos de tráfico únicamente en canales compartidos, el programador puede adaptar dinámicamente los recursos asignados a las cargas instantáneas variables presentadas por cada tipo de tráfico. En cambio, si se asignan estáticamente recursos de radio separados a cada tipo de tráfico, entonces las variaciones de las cargas de tráfico ofrecidas por cada tipo de tráfico no pueden tolerarse sin reconfigurar las respectivas partes del espacio total de recursos de radio asignado primero a los canales comunes y luego a los canales compartidos. En algunas formas de realización, la latencia de señalización y el tiempo de respuesta desde el punto de vista del UE pueden reducirse. En algunas formas de realización, la utilización de canales programados significa que el UE decodifica mensajes de programación cortos y ya no necesita supervisar ni decodificar cada dirección de mensaje de canal común a otros UE, hecho que puede aumentar la eficacia de explotación de la duración de la batería del UE. Además, en algunas formas de realización, el intercambio de señalización de establecimiento de conexión a través de un canal de alta velocidad puede tener lugar con más rapidez que a través de un canal común convencional.
Las figuras 8A y 8B representan unas secuencias de señalización detalladas que utilizan un enlace descendente programado y un enlace ascendente programado según la presente invención. En la forma de realización representada, la comunicación inicial de enlace ascendente está programada, así como las subsiguientes comunicaciones. En lugar de transmitir un mensaje inicial que contiene la petición de conexión RRC, el UE envía en primer lugar un mensaje de petición de programación corto para solicitar a la red la asignación de un recurso físico de enlace ascendente. El UE obtiene un identificador temporal y lo incluye en el mensaje de enlace ascendente corto. El mensaje puede comprender opcionalmente un parámetro de ocupación de memoria tampón (descrito anteriormente) y un parámetro de causa. El parámetro de causa puede indicar el motivo de la petición (por ejemplo, recurso físico de enlace ascendente solicitado). La red asigna un canal compartido de enlace ascendente (UL-SCH) y transmite, por un canal físico de control compartido (SPCCH), un mensaje de concesión de programación que incluye la identidad temporal obtenida por el UE y una descripción del UL-SCH. La capa E-MAC del UE recibe el mensaje de concesión de programación de enlace ascendente por el canal SPCCH y responde enviando la petición de conexión RRC por el canal físico UL-SCH asignado. La red recibe el mensaje de petición de conexión RRC y lleva a cabo el control de admisión y la asignación de recursos adicionales tal como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 7A y 7B. Además, en la figura 8A se muestra que algunas formas de realización pueden utilizar la modalidad reconocida (AM) mientras que otras formas de realización pueden utilizar la modalidad no reconocida (UM) cuando transmiten el mensaje de petición de conexión RRC, el mensaje de establecimiento de conexión RRC
o ambos.
Las figuras 9 y 10 ilustran los procedimientos de resolución de contiendas según la presente invención. Este contexto de contiendas se crea cuando dos UE obtienen y utilizan un identificador temporal común. Cada UE transmite un mensaje de petición de conexión RRC tal como el descrito con referencia a las figuras 5A, 5B, 6A-B, 7A-B u 8A-B. La obtención de un identificador temporal tiene lugar preferentemente de tal manera que la probabilidad de que dos UE puedan obtener el mismo identificador temporal se reduce hasta un nivel mínimo aceptable. Sin embargo, en algunas formas de realización, dos UE pueden obtener el mismo identificador temporal dentro de una célula. Por consiguiente, pueden implementarse procedimientos adicionales de detección y recuperación de colisiones.
La figura 9 ilustra un remedio instigado principalmente por los UE. Cada uno de los dos UE transmite un mensaje de enlace ascendente a la red utilizando un identificador (1er
temporal idéntico ID temporal). El mensaje de enlace ascendente puede ser un mensaje transmitido por un canal RACH o un canal E-RACH. El mensaje puede ser un mensaje de petición de programación (como el representado) u otro tipo de mensaje. La red puede detectar un identificador temporal idéntico duplicado en los dos mensajes de enlace ascendente. La red puede decidir no realizar ningún procesamiento posterior y permite a cada UE agotar un tiempo de espera. Cuando no se recibe la respuesta de enlace descendente esperada, cada UE rechaza el identificador temporal obtenido
3er
inicialmente y obtiene otro identificador temporal (2º ID temporal y ID temporal, respectivamente). A continuación, cada UE retransmite el mensaje de enlace ascendente original utilizando el identificador temporal recién obtenido. Tras la recepción del nuevo identificador temporal, se establece un contexto de capa 2 inicial entre el respectivo UE y la red para las operaciones de canal compartido. A continuación, la red responde a cada UE que presenta un ID temporal exclusivo como se ha descrito anteriormente.
La figura 10 ilustra un remedio llevado a cabo principalmente por la red. También en este caso, cada uno de los dos UE transmite un mensaje de enlace ascendente a la red utilizando un identificador temporal idéntico (ID temporal). El mensaje de enlace ascendente puede ser un mensaje transmitido por un canal RACH o un canal E-RACH. El mensaje puede ser un mensaje de petición de conexión RRC (como el representado) u otro tipo de mensaje. La red puede detectar la presencia de un identificador temporal idéntico en los dos mensajes de enlace ascendente. En este caso, los dos UE han obtenido el mismo ID temporal y cabe suponer que recibirán señalización de enlace ascendente que contenga este ID temporal. Entonces, la red puede determinar que se ha producido un conflicto o una colisión. No obstante, si uno o ambos de los mensajes de enlace ascendente contienen un ID de UE global, los UE podrán diferenciarse uno de otro. En ese momento, se establece un contexto de capa 2 inicial entre el respectivo UE y la red para las operaciones de canal compartido.
La red puede transmitir, por un canal de control, un mensaje de concesión de programación que asigna un recurso de enlace descendente. La red puede transmitir también, por un canal de tráfico descrito en el mensaje de concesión de programación, un mensaje que comprende un ID de UE global. Por ejemplo, la red puede transmitir un mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC dirigido a los UE utilizando la identificación temporal obtenida por los UE en conflicto. En algunas formas de realización, la red añade explícitamente el ID de UE global en el mensaje de enlace descendente incluyendo el ID de UE global como un parámetro. Como alternativa, la red puede incorporar el ID de UE global utilizando el ID de UE global para codificar el mensaje de enlace descendente. Por ejemplo, la incorporación puede comprender el cálculo de un valor de verificación por redundancia cíclica (CRC) utilizando el identificador de UE conocido por la red. Cuando se decodifica el mensaje de enlace descendente, cada UE puede utilizar su ID de UE global para determinar si el ID de UE global se ha incorporado explícitamente como un parámetro, o alternativamente para decodificar el mensaje y determinar si la red ha utilizado el ID de UE global transmitido previamente para codificar el mensaje. Además, la red puede responder asignando un ID temporal de reposición al UE que ha transmitido su ID de UE global. Una vez que uno de los UE recibe un ID temporal de reposición, se crea un contexto de capa 2 exclusivo para las operaciones de canal compartido de ambos UE. El primer UE recibirá y decodificará correctamente el mensaje de establecimiento de conexión RRC, que se codifica con su ID de UE global. El segundo UE tratará de decodificar el mensaje de establecimiento de conexión RRC, pero fracasará debido a que el mensaje está codificado con un ID de UE global desconocido que provoca que el segundo UE rechace el mensaje y vuelva al canal de programación de enlace descendente (SPCCH). A continuación, el segundo UE recibirá un segundo mensaje de concesión de programación de enlace descendente enviado por la red. El segundo UE recibirá y decodificará correctamente el mensaje de establecimiento de conexión RRC dirigido al mismo. Ambos UE pueden terminar el procedimiento respondiendo con un mensaje de finalización de establecimiento de conexión RRC.
Aunque la presente invención se ha descrito con respecto a unas formas de realización y figuras ilustrativas particulares, los expertos ordinarios en la materia tendrán en cuenta que la presente invención no está limitada a las formas de realización o figuras descritas. Por ejemplo, muchas de las formas de realización descritas anteriormente están
5 relacionadas con la nomenclatura de los sistemas 3GPP y la red de acceso radio terrestre al sistema UMTS evolucionada (E-UTRAN). De manera más general, algunas formas de realización pueden comprender un transceptor que utiliza un par de transmisor/receptor de acceso múltiple por división del código (CDMA) que es operativo tanto en un sistema dúplex por división del tiempo (TDD) o un sistema dúplex por división de la frecuencia
10 (FDD). Como alternativa, el transceptor puede ser un transceptor sin división del código, tal como el utilizado en un sistema TDMA, un sistema FDMA, un sistema OFDM o en sistemas híbridos de estos (por ejemplo TDMA/FDMA, TDMA/CDMA, TDMA/OFDM y TDMA/OFDM/CDMA). El transceptor puede ser operativo con ráfagas o puede ser operativo con un flujo de señales.
15 Las figuras proporcionadas son simplemente representativas y pueden no estar dibujadas a escala, sino que ciertas proporciones de las mismas pueden estar exageradas y otras, reducidas al mínimo. Las figuras pretenden ilustrar diversas ejecuciones de la presente invención que pueden ser correctamente comprendidas y realizadas por los
20 expertos ordinarios en la materia.
Claims (15)
1. Procedimiento para iniciar una conexión inalámbrica y una posterior comunicación a través de un recurso físico compartido en un sistema de comunicación inalámbrica entre un equipo de usuario y un equipo de red, comprendiendo el procedimiento mediante el equipo del usuario:
la obtención de su propia dirección de señalización como identificador temporal;
la transmisión del identificador temporal al equipo de red;
caracterizado porque comprende:
la recepción de un mensaje de enlace descendente que transmite el identificador temporal y una descripción de un recurso programado en un canal compartido, comprendiendo el recurso programado un recurso asignado al equipo de usuario por el equipo de red; y
la comunicación de datos en el recurso programado como respuesta al mensaje de enlace descendente.
- 2.
- Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la obtención del identificador temporal comprende la formación del identificador temporal a partir de una parte de un identificador de UE conocido por la red.
- 3.
- Procedimiento según la reivindicación 2, en el que el identificador de UE conocido por la red comprende una entidad de entre el grupo constituido por: una identidad de abonado móvil temporal, TMSI, una identidad de abonado móvil internacional, IMSI y una identidad de equipo móvil internacional, IMEI.
- 4.
- Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la obtención del identificador temporal comprende por lo menos una de entre: seleccionar el identificador temporal a partir de una pluralidad de identificadores temporales, por ejemplo, comprendiendo la pluralidad de identificadores temporales una tabla; y obtener el identificador temporal basándose en un parámetro de tiempo.
- 5.
- Procedimiento según la reivindicación 4, que comprende además por lo menos uno de entre:
la recepción de una indicación de la pluralidad de identificadores temporales desde el equipo de red, por ejemplo, comprendiendo la indicación recibida la recepción de la indicación por un canal de difusión (BCH);
el almacenamiento de la pluralidad de identificadores temporales en memoria no
volátil.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la transmisión del identificador temporal al equipo de red comprende la transmisión del identificador temporal dentro de un primer mensaje de enlace ascendente que contiene el identificador temporal y una petición para el recurso programado.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que:
la transmisión del identificador temporal comprende la transmisión de un primer mensaje de enlace ascendente;
la recepción del mensaje de enlace descendente comprende la recepción de un primer mensaje de enlace descendente; y
la comunicación de los datos en el recurso programado incluye la transmisión de una petición de conexión en un segundo mensaje de enlace ascendente.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la transmisión del identificador temporal incluye la transmisión de un primer mensaje de enlace ascendente, comprendiendo además el procedimiento:
realizar una pausa durante un tiempo de espera después de la transmisión del primer mensaje de enlace ascendente y antes de la recepción del mensaje de enlace descendente;
seleccionar un identificador temporal diferente; y
retransmitir el primer mensaje de enlace ascendente que incluye el identificador temporal diferente en lugar del identificador temporal.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además:
recibir un identificador de reposición desde el equipo de red; y
utilizar el identificador de reposición en lugar del identificador temporal.
10. Equipo de usuario utilizado en la iniciación de una conexión inalámbrica y la posterior comunicación a través de un recurso físico compartido en un sistema de comunicación inalámbrica entre el equipo de usuario y el equipo de red, comprendiendo el equipo de usuario:
una memoria;
un procesador acoplado a la memoria; y
un código de programación ejecutable en el procesador, siendo el código de programación operativo para:
obtener la propia dirección de señalización del equipo de usuario como un identificador temporal;
transmitir el identificador temporal al equipo de red;
caracterizado porque comprende:
la recepción de un mensaje de enlace descendente que transporta el identificador temporal y una descripción de un recurso programado en un canal compartido, comprendiendo el recurso programado un recurso asignado al equipo de usuario mediante el equipo de red; y
la comunicación de datos en el recurso programado como respuesta al mensaje de enlace descendente.
11. Equipo de red utilizado en la iniciación de una conexión inalámbrica y la posterior comunicación a través de un recurso físico compartido en un sistema de comunicación inalámbrica entre el equipo de usuario y el equipo de red, comprendiendo el equipo de red:
una memoria;
un procesador acoplado a la memoria; y
un código de programación ejecutable en el procesador, siendo el código de programación operativo para:
recibir un identificador temporal obtenido por el equipo de usuario en el que la propia dirección de señalización del equipo de usuario se utiliza como identificador temporal;
caracterizado porque comprende:
la asignación de un recurso programado al equipo de usuario, comprendiendo el recurso programado un recurso en un canal compartido
transmitir un mensaje de enlace descendente que transporta el identificador temporal y una descripción del recurso programado; y
la comunicación de datos en el recurso programado como respuesta al mensaje de enlace descendente.
- 12.
- Equipo de red según la reivindicación 11, en el que el código de programación es operativo además para transmitir una indicación de una pluralidad de identificadores temporales al equipo de usuario.
- 13.
- Equipo de red según la reivindicación 11, en el que la recepción del identificador temporal desde el equipo de usuario incluye la recepción del identificador temporal dentro de un primer mensaje de enlace ascendente que contiene el identificador temporal y una petición para el recurso programado.
- 14.
- Producto de programa informático que comprende un código de programación para iniciar una conexión inalámbrica y la posterior comunicación a través de un recurso físico compartido en un sistema de comunicación inalámbrica entre el equipo de usuario y el equipo de red, según el procedimiento dado a conocer en la reivindicación 1.
- 15.
- Sistema de comunicación inalámbrica para iniciar una conexión inalámbrica y la posterior comunicación a través de un recurso físico compartido, comprendiendo el sistema de comunicación inalámbrica:
uno o más equipos de usuario, comprendiendo cada equipo de usuario:
una memoria de equipo de usuario;
un procesador de equipo de usuario acoplado a la memoria de equipo de usuario; y
un código de programación de equipo de usuario ejecutable en el
procesador de equipo de usuario, siendo el código de programación de equipo de
usuario operativo para:
obtener la propia dirección de señalización del equipo de usuario como un identificador temporal;
transmitir el identificador temporal al equipo de red;
recibir un mensaje de enlace descendente que transporta el identificador temporal y una descripción de un recurso programado por un canal compartido, comprendiendo el recurso programado un recurso asignado al equipo de usuario por el equipo de red; y
comunicar datos en el recurso programado como respuesta al mensaje de enlace descendente; y
un equipo de red que incluye:
una memoria de equipo de red;
un procesador de equipo de red, acoplado a la memoria de equipo de red; y
un código de programación de equipo de red ejecutable en el procesador de equipo de red, siendo el código de programación del equipo de red operativo para: 5 recibir el identificador temporal obtenido por el equipo de usuario;
asignar el recurso programado al equipo de usuario, comprendiendo el recurso programado un recurso en un canal compartido; 10 transmitir el mensaje de enlace descendente que transporta el identificador temporal y la descripción del recurso programado y
comunicar los datos en el recurso programado como respuesta al 15 mensaje de enlace descendente.
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