ITTO20130189A1 - Apparato d'utente per telecomunicazioni mobili e metodo per accedere ad una rete di telecomunicazioni - Google Patents

Description

APPARATO D’UTENTE PER TELECOMUNICAZIONI MOBILI E METODO PER ACCEDERE AD UNA RETE DI TELECOMUNICAZIONI

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un apparato d’utente per telecomunicazioni mobili e ad un metodo per accedere ad una rete di telecomunicazioni mobili.

Nella terminologia corrente adottata in ambito UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) ed LTE (Long Term Evolution), con il termine apparato d’utente (o con il suo acronimo UE “User Equipment†) si usa indicare qualsiasi dispositivo utilizzato direttamente da un utente finale per comunicare connettendosi alla rete di accesso UMTS. Esso può essere costituito da un telefono cellulare, da uno smart phone, da un computer portatile con un adattatore dati a banda larga, o da qualunque altro dispositivo che si connette alla Stazione Radio Base, come specificato nelle specifiche ETSI 125/136-series e 3GPP 25/36-series. A grandi linee, l’apparato d’utente corrisponde alla stazione mobile (MS “Mobile Station†) del sistema GSM. Per semplicità di trattazione nella presente descrizione si utilizzerà il termine “apparato d’utente†per qualsiasi dispositivo utilizzato direttamente da un utente finale per comunicare connettendosi alla rete di accesso radiomobile, a prescindere dallo standard adottato dalla rete di telecomunicazioni mobili stessa (GSM, UMTS, CDMA2000, W-CDMA, eccetera), in quanto la presente invenzione si applica indifferentemente a uno qualsiasi di tali dispositivi.

Quando capitano calamità naturali (terremoti, maremoti, alluvioni) o eventi eccezionali (raduni imponenti, eventi sportivi di grande risonanza, festeggiamenti di capodanno, ecc.), le risorse di trasmissione delle reti di telecomunicazioni mobili possono risultare insufficienti per soddisfare la domanda di servizi che si genera. In queste condizioni di sovraccarico, molte richieste di servizi non sono soddisfatte per l’insufficienza delle risorse coinvolte nella loro fornitura (collegamenti fra elementi della rete, server dei servizi, organi di smistamento, ecc.) e gli utenti reagiscono reiterando le richieste. Il traffico delle richieste di accesso cresce allora a dismisura, con il pericolo di portare alla congestione la rete di segnalazione che lo raccoglie. In questa eventualità, il sistema di telecomunicazioni va in una condizione di fuori servizio critica.

Il modo più efficace per evitare che la rete di segnalazione entri in un tale stato, o ne esca se disgraziatamente vi à ̈ caduta, à ̈ l’applicazione di restrizioni di accesso all’origine, cioà ̈ negli apparati d’utente, in modo che l’insieme delle richieste immesse nella rete di segnalazione sia minore della quantità che ne determina la congestione.

Meccanismi di restrizione di questo tipo sono noti da tempo. Ad esempio, nella specifica GSM 02.11, versione 3.5.0 del gennaio 1991, del GSM (Global System for Mobile communications) era già definita la possibilità, tuttora esistente, di inibire a gruppi di utenti l’emissione di richieste di accesso alla rete di telecomunicazioni mobili. A tale scopo gli operatori della rete di telecomunicazioni mobili ripartiscono i loro clienti, cioà ̈ le SIM (Subscriber Identity Module) che associano alle loro reti, in “classi di accesso†ed in caso di necessità, tramite segnalazioni diffuse in ciascuna cella della rete, determinano, a rotazione, il blocco delle richieste di accesso delle SIM di una o più classi, in modo da permettere a quelle di altre classi di trovare risorse per accedere ai servizi. Gli utenti con un livello di priorità normale sono distribuiti fra dieci classi di accesso, mentre gli utenti con livelli di priorità speciali (in generale con un livello di priorità più elevato) sono inseriti in altre cinque classi. Le chiamate di emergenza hanno in più un proprio trattamento di priorità.

Nell’UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) si applica la stessa tecnica, secondo la specifica 3GPP TS 25.331.

Per l’LTE (Long-Term Evolution), invece, la modalità di restrizione dell’accesso à ̈ stata raffinata, ricalcando sostanzialmente quanto descritto nel brevetto EP 2205026 a nome NTT DoCoMo, Inc. (data di priorità: 24 ottobre 2007), in parte anticipato dal brevetto EP 1773007 anch'esso a nome NTT DoCoMo, Inc. (data di priorità: 7 ottobre 2005).

Nella specifica 3GPP TS 36.331 V8.1.0 del marzo 2008 Ã ̈ stata, infatti, introdotta una forma di restrizione dipendente da due parametri:

− una probabilità di sbarramento rispetto alla quale gli apparati d’utente sorteggiano la possibilità di tentare un accesso alla rete, come sarà illustrato in seguito;

− un tempo medio di attesa da cui dipende, come si vedrà, il tempo che gli apparati d’utente devono lasciar trascorrere, dopo un sorteggio sullo sbarramento con esito negativo, prima di provare un nuovo sorteggio.

Nel marzo 2011 questa modalità di restrizione ha raggiunto la forma che ha nella specifica 3GPP TS 36.331 V11.0.0 (2012-06). Le regole principali sono sinteticamente descritte nel seguito, senza considerare, per semplicità, i vari casi e sottocasi particolari contemplati nella specifica.

Premesso che ogni apparato d’utente possiede le informazioni di sistema pertinenti (che sono diffuse in ciascuna cella della rete), quando all’apparato d’utente si richiede l’instaurazione di una connessione alla rete, detto apparato d’utente verifica innanzitutto se nella cella in cui si trova à ̈ attivo uno sbarramento che lo riguarda. Se non vi à ̈ sbarramento, l’apparato procede con il tentativo di accesso, inviando un primo messaggio alla rete. Se invece vi à ̈ sbarramento, l’apparato d’utente compie i seguenti passi:

a. genera un “valore casuale di probabilità†;

b. se questo valore à ̈ minore della probabilità di sbarramento indicata dalla rete, emette la richiesta di accesso alla rete di telecomunicazioni mobili;

c. altrimenti non emette alcun segnale e genera un “fattore_di_ritardo_casuale†uniformemente distribuito fra zero e uno;

d. prima di permettere di ritentare l'accesso alla rete lascia trascorrere un tempo di attesa calcolato mediante la seguente formula (1):

(0,7 0,6<x>fattore_di_ritardo_casuale)<x>tempo medio di attesa (1) dove il tempo medio di attesa à ̈ impostabile dalla rete fra 4 secondi e 512 secondi (circa 8,5 minuti), così che il tempo di attesa può andare da un minimo di 2.8 secondi ad un massimo di circa 11 minuti.

Questa procedura consente di evitare che la rete entri in uno stato di congestione, o di uscirne se vi à ̈ caduta, minimizzando l’impiego di risorse nel verso di trasmissione di “uplink†(verso che va dall’apparato d’utente alla stazione radio base), che nelle suddette circostanze à ̈ quello critico.

Le restrizioni possono essere impostate distintamente per i vari servizi che la rete offre (chiamate di emergenza, servizi dati, segnalazione, servizi voce a circuito del GSM o dell’UMTS, servizi multimediali di voce e video specificamente trattati nel documento 3GPP TS 24.173, ecc.), con la possibilità di favorire quelli che nella contingenza sono più utili. Tuttavia la procedura della specifica 3GPP TS 25.331 presenta alcuni inconvenienti. Nel momento in cui s'instaurano le restrizioni all’accesso, à ̈ molto probabile che il traffico abbia un’intensità già molto maggiore di quella per cui la rete à ̈ dimensionata, perciò non à ̈ opportuno che il regime di restrizione inizi con il concedere la possibilità di generare immediatamente una richiesta di accesso ad una certa percentuale di utenti (quelli che hanno avuto fortuna al primo sorteggio), che potrebbero fare richieste concomitanti.

Dopo il transitorio iniziale, quando si può assumere che le scadenze dei tempi di attesa siano distribuite uniformemente nel tempo, sorteggiare la possibilità di tentare un accesso allo scadere di un tempo di attesa equivale a ridurre la media dei tentativi di accesso nell’unità di tempo. Dal punto di vista della rete si ottiene lo stesso risultato se, invece del sorteggio seguito da un tempo di attesa di una data durata, s'impone semplicemente un tempo di attesa di durata pari a quella dell’alternativa precedente divisa per la probabilità di successo del sorteggio. Dal punto di vista dei singoli utenti, invece, la combinazione di sorteggio e tempo di attesa può sfavorire di molto alcuni utenti rispetto ad altri.

Si assuma, ad esempio, che la probabilità di sbarramento, impostata dalla rete, sia dell’85%. In tale caso la probabilità che un apparato d’utente abbia la possibilità di tentare un accesso al primo sorteggio à ̈ del 15%. Questa à ̈ poco diversa dalla probabilità, che à ̈ del 17%, che ad un altro apparato d’utente capitino undici sorteggi consecutivi con esito negativo (0,85<11>≈ 0,17). Inoltre, al termine di una connessione riuscita o dopo un tentativo di accesso fallito, l’apparato d’utente che ha avuto accesso alla rete può sorteggiare immediatamente la possibilità di richiedere un altro accesso alla pari di un apparato d’utente a cui il sorteggio ha negato l’accesso una o più volte consecutive e che ha perciò dovuto attendere lo scadere di uno o più tempi di attesa (calcolato secondo la formula 1) prima di ritentare il sorteggio.

Osservato che dopo un sorteggio con risultato negativo occorre lasciar trascorrere un tempo di attesa che può essere di alcuni minuti, che lo sbarramento à ̈ sulla possibilità di tentare un accesso e che, ottenuta la possibilità di fare il tentativo, non à ̈ garantito che il tentativo vada a buon fine (nel caso di eventi eccezionali à ̈ molto probabile che le risorse di trasmissione siano sempre in prossimità della saturazione, se non in congestione), vi può essere una considerevole probabilità che, per parecchie decine di minuti, da qualche apparato d’utente non si riesca a fare nemmeno una telefonata.

D’altra parte à ̈ invece importante che tutti coloro che si trovano in situazioni di emergenza abbiano la possibilità di stabilire almeno una comunicazione entro tempi ragionevoli, specialmente nei casi in cui l’impossibilità di comunicare può generare tensione, panico e angoscia, sia a livello individuale, sia a livello collettivo.

Si deve perciò concludere che il sorteggio della possibilità di accedere immediatamente alla rete à ̈ inopportuno sia nel transitorio iniziale dell’applicazione delle restrizioni all’accesso sia a regime, in quanto rende iniquo l'accesso alla rete di telecomunicazioni mobili.

In aggiunta alla casualità del sorteggio, alcuni utenti possono essere sfavoriti anche dalle condizioni di propagazione, poiché, inviando richieste di accesso su canali comuni con possibili collisioni di istanze concomitanti, prevalgono più probabilmente i segnali che trovano condizioni di propagazione migliori.

Oltre alle tecniche descritte nelle specifiche 3GPP, per limitare il rischio di congestione delle reti di telecomunicazioni sono note anche altre soluzioni, quali quelle descritte nel brevetto US 2010/197294 e nella domanda di brevetto WO 2012/013355. Il primo rivendica un metodo di filtraggio delle richieste di accesso da parte della rete, mentre la domanda WO 2012/013355 descrive un metodo per assegnare ai singoli apparati d’utente una probabilità di accesso alla rete, considerando che nella rete ci possono essere apparati d’utente con una grande varietà di caratteristiche e con requisiti di connettività differenti. Entrambi questi metodi presuppongono l’esistenza di una connessione fra apparato d’utente e rete, perciò non consentono di equilibrare le probabilità di accesso alla rete quando gli apparati d’utente non possono trasmettere alcun segnale a causa di restrizioni di accesso già attive.

La presente invenzione si propone di risolvere questi ed altri problemi, mettendo a disposizione un apparato d’utente, ed il relativo metodo messo in opera da detto apparato d’utente, per ridurre o evitare la congestione di una rete di telecomunicazioni mobili. L’idea alla base della presente invenzione à ̈ di aumentare l'equità con cui gli apparati d’utente per comunicazioni mobili possono effettuare un tentativo di accesso alla rete di telecomunicazioni mobili, differenziando dinamicamente i tempi di attesa, che gli apparati d’utente fanno trascorrere prima di tentare l'accesso alla rete, in base all'esito di almeno un tentativo di accesso precedente, senza intaccare l’efficacia assicurata dalle tecniche note attualmente per ridurre o evitare la congestione della rete.

Inoltre quest’idea aumenta la probabilità che tutti possano stabilire tempestivamente almeno una comunicazione, favorisce lo sgonfiamento delle reiterazioni dei tentativi di accesso e permette vantaggiosamente alla rete di rientrare più rapidamente in condizioni di normalità, con benefici sui tempi di attesa delle richieste ancora non soddisfatte e dell’efficienza di utilizzazione delle risorse del sistema.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose della presente invenzione sono oggetto delle allegate rivendicazioni.

Queste caratteristiche ed ulteriori vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di un suo esempio di realizzazione mostrato nei disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

fig. 1 illustra un esempio di scenario in cui si applica la presente invenzione;

fig. 2 illustra un diagramma di flusso che rappresenta il funzionamento della prima forma di realizzazione della presente invenzione;

fig. 3 illustra un diagramma di flusso che rappresenta il funzionamento di una prima variante della prima forma di realizzazione della presente invenzione;

fig. 4 illustra un diagramma di flusso che rappresenta il funzionamento di una seconda variante della prima forma di realizzazione della presente invenzione;

fig. 5 illustra un diagramma di flusso che rappresenta il funzionamento della seconda forma di realizzazione della presente invenzione.

Per semplicità di esposizione si descrive l’invenzione con riferimento al sistema LTE, ma gli esperti della tecnica comprenderanno che l’invenzione può essere applicata anche ad altri sistemi di comunicazioni mobili, quali per esempio il GSM e l’UMTS.

Con riferimento alla fig. 1, si considera una rete di telecomunicazioni mobili 107, preferibilmente di tipo cellulare, comprendente almeno una cella radio 101 che a sua volta comprende una stazione radiobase 102. La stazione radiobase 102 può essere logicamente connessa ad apparati d’utente 105 che si trovano in detta cella radio 101 per fornire connettività di vario tipo (ad es. telefonica, dati, SMS, MMS o altro).

La cella radio 101 può entrare in uno stato di sovraccarico per diversi motivi. Una prima causa di sovraccarico à ̈ una distribuzione anomala di apparati d’utente 105 all'interno della rete 107 (ad esempio quando una folla di persone si concentra in uno stadio per una manifestazione sportiva o altro), ossia quando una o più celle 101 si trovano a contenere un numero di apparati d’utente 105 maggiore rispetto a quello per cui sono dimensionate. Infatti, le risorse della cella 101, quali i canali di segnalazione o quelli di traffico, si possono saturare, ovvero non avere più banda disponibile, rendendo così impossibile per uno o più apparati d’utente 105 l’instaurazione di comunicazioni e lo scambio di dati con la stazione radiobase 102. Una seconda causa di sovraccarico à ̈ l'elevato traffico generato dagli apparati d’utente 105, distribuiti all'interno della rete 107, verso particolari nodi (non illustrati nelle figure allegate) della rete 107 stessa (ad esempio quando molti apparati d’utente 105 sono utilizzati contemporaneamente per l'invio di messaggi a seguito di una festività o di un evento eccezionale, quale un terremoto, un’alluvione, o altro); tali nodi possono, infatti, comprendere elementi che forniscono un particolare servizio agli apparati d’utente 105, come ad esempio il DNS (Domain Name Service), l’instradamento della telefonia o dell’SMS (Short Message Service), l’instradamento di pacchetti di dati o altri servizi.

In casi come questi, ed in altri ben noti al tecnico del ramo, molte richieste di servizio non sono soddisfatte per l’indisponibilità di qualche risorsa, con la conseguenza della reiterazione delle richieste da parte degli utenti. Ciò fa crescere il traffico di segnalazione della cella, con la conseguenza che molte richieste di accesso interferiscono reciprocamente, con il risultato di aumentare ulteriormente il tasso di tentativi di accesso che falliscono e il numero di reiterazioni da parte degli utenti.

Nell’ambito della presente descrizione per “tentativo di accesso†si intende una qualsiasi richiesta di servizio di connessione inviata alla rete di telecomunicazione dall’apparato di utente UE 105. Si utilizza l’espressione “tentativo di accesso†per rimarcare il fatto che la richiesta non dà sempre esito positivo e che per tali servizi possono essere presenti restrizioni di accesso al servizio, per cui non à ̈ detto a priori che il servizio stesso sia effettivamente disponibile al momento, anche se esso fa parte dei servizi di connessione che la rete di telecomunicazioni può erogare in condizioni normali all’apparato d’utente, che à ̈ supposto essere abilitato ad usufruirne.

In tali condizioni si prospetta la congestione delle risorse di segnalazione della cella e conviene che, nelle celle 101 interessate dalla congestione o in tutta la rete 107, vengano introdotte restrizioni all’accesso e che dette restrizioni siano notificate agli apparati d’utente 105, così che detti apparati d’utente 105 limitino le proprie richieste di accesso, evitando la trasmissione di segnali potenzialmente forieri essi stessi di congestione.

La notifica di dette restrizioni può essere diffusa nella cella 101 dalla stazione radiobase 102 tramite i segnali radio 103 che recano le cosiddette “informazioni di sistema†. Si assume, infatti, che esista, come esiste nel sistema LTE assunto come esempio per descrivere l’invenzione, una procedura mediante la quale gli apparati d’utente 105 impostano e mantengono aggiornate in una propria memoria le informazioni di sistema che li riguardano. Questa procedura non à ̈ qui descritta, ma si assume che fra le informazioni di sistema che gli apparati d’utente impostano e mantengono aggiornate, vi siano anche le eventuali restrizioni all’accesso impostate nella rete 107.

Nella prima forma di realizzazione della presente invenzione, di cui segue la descrizione, si assume che le informazioni sulle restrizioni all’accesso diffuse dalla rete radio siano del tipo di quelle previste nel sistema LTE, secondo la specifica 3GPP TS 36.331 V11.0.0. In particolare si assume che la rete indichi:

− per quale tipo di accesso (emergenza, segnalazione, trasmissione dati, ...) vi à ̈ restrizione;

− un intervallo di tempo di riferimento per la determinazione di tempi di attesa;

− eventuali altri parametri influenti sulla probabilità di poter tentare un accesso alla rete.

Il meccanismo di restrizione dell’accesso della presente invenzione à ̈ basato sulla determinazione di un tempo di attesa, che un apparato d’utente deve, come minimo, lasciar trascorrere, prima di verificare la possibilità di tentare di accedere alla rete, sia dopo un tentativo di accesso fallito, sia dopo il termine di una connessione riuscita. Come “verifica della possibilità di tentare di accedere alla rete†s'intende l’espletamento di tutte le azioni e di tutte le verifiche che la rete richiede prima che sia trasmessa una richiesta d’accesso. Alle suddette azioni di verifica può poi eventualmente seguire, a seconda del loro esito, un tentativo di accesso alla rete, con l’emissione di un appropriato segnale da parte dell’apparato d’utente. Se il tentativo di accesso ha esito positivo e la rete accoglie la richiesta di servizio che esso reca, si può stabilire una connessione fra l’apparato d’utente e la rete per la fornitura del servizio.

L’apparato d’utente 105 comprende un modulo di gestione dell’accesso 106 che determina il tempo di attesa, e mezzi di ricetrasmissione atti a tentare l'accesso alla rete di telecomunicazioni mobili 107.

Sarà ora illustrato come la presente invenzione migliora l'equità con cui gli apparati d’utente 105 possono tentare l’accesso alla rete 107.

Per meglio comprendere l'invenzione, sarà descritto, con riferimento anche alla fig.2, il funzionamento del dell'apparato d'utente 105 ed il relativo metodo secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione 200.

Il metodo comprende una fase di avvio 201 che à ̈ seguita da una fase di inizializzazione 202, durante la quale una variabile logica ADA (Access Delay Applied) à ̈ impostata ad un valore “falso†ed il valore del tempo di attesa Tbarring à ̈ azzerato. Queste inizializzazioni, come l’inizializzazione di altri parametri di cui si parlerà in seguito, può avvenire, per esempio, durante le procedure di accensione dell’apparato d’utente 105. La fase di inizializzazione 202 à ̈ seguita da una fase di attesa 203, durante la quale si attende che pervenga una richiesta di servizio da parte dell’utente, a seguito, per esempio, dell’azionamento di un tasto dell'apparato d'utente 105, o da parte di un’applicazione, tramite un appropriato messaggio.

Pervenuta una richiesta di servizio, l'apparato d'utente 105 passa in una fase di gestione della richiesta di servizio 204, durante la quale l'apparato d'utente 105 avvia le procedure opportune a soddisfare detta richiesta. A seguito di detta fase di gestione 204, l'apparato d'utente 105 entra in una fase di lettura dei dati di accesso 205, durante la quale si acquisiscono, o si aggiornano, i dati sullo stato delle eventuali restrizioni di accesso alla rete e sullo stato di un contatore di un tempo di attesa “Tbarring†, di cui si descriveranno le funzioni in seguito.

Elaborando i suddetti dati si determina se all'apparato d'utente 105 à ̈ concesso o no fare un tentativo di accesso alla rete (fase di scelta 206). Questa decisione dipende dai dati che la rete diffonde nella cella in cui si trova l'apparato d'utente 105 e dallo stato del contatore di Tbarring. Sui dati diffusi dalla rete non ci si dilunga, perché non riguardano aspetti caratterizzanti della presente invenzione. In particolare si assume che le procedure descritte nella presente invenzione siano inserite nel contesto generale del controllo dell’accesso alle reti senza fili, in cui possono essere definite classi di accesso ed in cui i tentativi di accesso sono inibiti in particolari condizioni che non verranno qui descritte. Ci si soffermerà invece sul tempo di attesa Tbarring, il quale può essere scaduto o no. Se il tempo di attesa Tbarring non à ̈ scaduto (ossia il contatore sta ancora contando), il tentativo di accesso alla rete non à ̈ permesso e si torna alla fase di attesa 203, in attesa di una successiva richiesta di servizio.

Se invece i dati ricevuti dalla rete 107 non inibiscono all'apparato d'utente 105 di tentare un accesso e Tbarring à ̈ scaduto (il contatore ha smesso di contare), si passa ad una seconda fase di scelta 207, in cui si verifica se la rete impone restrizioni di accesso.

Se non vi sono restrizioni di accesso, si passa ad una fase di impostazione 208, in cui s'imposta il valore di una variabile logica ADA su “falso†, e poi ad una fase di accesso 209, in cui si attua un tentativo di accesso alla rete, che può dare origine o no ad una connessione per la fornitura di servizi. Infine si torna alla fase di attesa 203.

Se invece nella seconda fase di scelta 207 risulta che vi sono restrizioni di accesso, si passa ad una terza fase di scelta 210, dove si controlla il valore della variabile logica ADA. Se ADA à ̈ uguale al valore “vero†si passa ad una fase di accesso in regime di restrizioni 214, dove si attua un tentativo di accesso alla rete, che può dare origine o no ad una connessione per la fornitura di servizi, e poi si passa ad una fase di raccolta dati 215, in cui si raccolgono i dati riguardanti il/i precedente/i tentativo/i di accesso e/o connessione/i alla rete 107.

Se invece nella fase di scelta 210 la variabile logica ADA à ̈ uguale al valore “falso†, si imposta ADA ad un valore “vero†(fase 211) e si passa alla fase di raccolta 215, senza tentare l’accesso alla rete.

A seconda dei dati raccolti nella fase 215, l'apparato d'utente 105 calcola, nel corso di una fase di calcolo 216, il tempo di attesa Tbarring (vedere formula 2 riportata ed illustrata sotto) ed avvia, nel corso di una fase di avvio contatore 217, il contatore di tempo di attesa "Tbarring" il cui stato indica se detto tempo di attesa Tbarring à ̈ scaduto o no. Lo stato di questo contatore sarà verificato in un'eventuale successiva fase 206 se, dopo che la procedura à ̈ tornata alla fase di attesa 203, si ripropone una nuova richiesta di servizio (fase 204), con ciò che ad essa segue.

Con questa prima forma di realizzazione, in condizioni di restrizioni dell’accesso, tutti i tentativi di accesso sono preceduti da un tempo di attesa.

Una prima variante 300 della prima forma di realizzazione dell’invenzione consiste nell’inserire un sorteggio a valle della fase 211 di figura 2, rappresentato in figura 3 da una fase di sorteggio 312. Il sorteggio può essere attuato, per esempio, confrontando un numero casuale o pseudocasuale, generato al momento dall’apparato d’utente, con una probabilità di riferimento ricevuta dalla rete o preimpostata o resa disponibile in altro modo. Ma, come l’esperto della tecnica sa, si possono applicare anche altri tipi di decisione che permettano ad un sottoinsieme di apparati d’utente, definito statisticamente o in altro modo, di tentare l’accesso alla rete.

A seguito della fase di sorteggio 312, l'apparato d'utente 105 passa in una fase di scelta 313, nella quale viene valutato il risultato del sorteggio. Se il sorteggio ha esito sfavorevole, l'apparato d'utente 105 entra nella fase di raccolta dati 215, senza fare alcun tentativo di accesso. Se invece il sorteggio ha esito favorevole, si tenta un accesso alla rete (fase 214) e poi si procede con la fase di raccolta dati 215. In questo modo una percentuale di apparati d’utente 105, statisticamente dipendente dalle caratteristiche del sorteggio, può tentare un accesso alla rete senza attendere la scadenza di un tempo di attesa.

Questa prima variante può essere considerata come generalizzazione della prima forma di realizzazione dell’invenzione, osservando che, se le variabili che determinano la decisione 313 sono impostate in modo che la decisione risulti sistematicamente negativa (dopo la fase 211 si passa sempre alla fase 215), i risultati dell’applicazione di questa variante coincidono sempre con quelli che si ottengono applicando la prima forma di realizzazione illustrata nella figura 2.

Una seconda variante 400 della prima forma di realizzazione consiste nel mantenere la variabile ADA costantemente al valore logico “falso†e nel passare, quando l’esito del sorteggio della fase 313 à ̈ favorevole, dalla fase 313 alla fase 209 di figura 2 invece che alla fase 214. In questo caso si può rimuovere la variabile ADA e le fasi 202, 208, 210, 211, e 214, e far seguire all’esito positivo della decisone 207 il sorteggio 212, come mostrato in figura 4, dove la fase di sorteggio à ̈ etichettata 412 e la relativa decisione à ̈ etichettata 413. Eccettuata la formula di calcolo di Tbarring, di cui si parlerà in seguito, si ottiene così il funzionamento dell’algoritmo specificato nel documento 3GPP TS 36.331 V11.0.0. Questa variante à ̈ più semplice della prima forma di realizzazione descritta sopra, ma dopo l’effettuazione di un tentativo di accesso essa non comporta più l’impostazione di un tempo di attesa da lasciar trascorrere prima di poter tentare un nuovo accesso alla rete. Il tempo di attesa à ̈ interposto solo dopo il fallimento di un tentativo di accesso.

Ulteriori varianti saranno descritte in seguito. Viene ora descritto un esempio di formula utilizzata per il calcolo di Tbarring nelle elaborazioni delle fasi di calcolo 216 delle figure 2, 3 e 4. L’esempio à ̈ quello della seguente formula (2) che tiene conto dei tentativi di accesso falliti e delle caratteristiche delle connessioni stabilite dopo tentativi di accesso riusciti:

Tbarring = Brt<x>[1 - w1<x>(1 - 2<x>rand)]<x>

<x>[1/(1 w2<x>fails<g>)]<x>

<x {1 w3 x>∑iBrt/[Brt w4<x>(tc - tvi)]}<x>(2)<x {1 w5 x>∑idvi/[Brt w4<x>(tc - tvi)]}<x>

<x {1 w6 x>∑jBrt/[Brt w4<x>(tc - tsj)]}<x>

<x {1 w7 x>∑kvdk/[Brt w4<x>(tc – tdk)]} …

dove Tbarring à ̈ il tempo di attesa che l’apparato d’utente deve lasciar trascorrere prima di poter tentare l’accesso alla rete 107, a partire dall’istante in cui Tbarring à ̈ impostato, mentre il simbolo<x>indica moltiplicazione. L’esperto della tecnica comprende che Tbarring può essere definito anche in altri modi, senza cambiare nella sostanza il funzionamento dell'apparato d'utente 105 e senza discostarsi dal metodo dell’invenzione. In particolare l’istante di inizio del tempo di attesa Tbarring può essere fissato in corrispondenza dell’avvio del tentativo di accesso alla rete dopo il quale Tbarring à ̈ calcolato, o alla conclusione del suddetto tentativo, o alla fine dell’eventuale connessione che potrebbe essere stabilita a seguito di tale tentativo, o in corrispondenza di altri istanti. Il significato dei simboli del secondo membro della formula (2) à ̈ esplicitato nella seguente lista:

− BrtIntervallo tempo di riferimento, avente valore maggiore di zero;

− dvidurata maggiore o uguale a zero della connessione per servizio voce di indice i originata dall’apparato d’utente 105;

− failsnumero intero non negativo di tentativi falliti tra quelli complessivi di cui si tiene conto;

− gesponente a cui elevare il numero di tentativi falliti di cui si tiene conto; g à ̈ un numero reale non negativo, preferibilmente appartenente all’intervallo [0 , 1], ossia 0 ≤ g ≤ 1;

− randnumero casuale o pseudocasuale compreso nell'intervallo [0 , 1)

generato dall’apparato d’utente 105, ossia 0 ≤ rand < 1;

− tc<istante di tempo in cui avviene l’impostazione di Tbarring;>

− tdkistante di tempo anteriore a tc(tdk<tc) in cui l’utente ha terminato la connessione dati di indice k originata dall’apparato d’utente 105;

− tviistante di tempo anteriore a tc(tvi<tc) in cui l’utente ha terminato la connessione per servizio voce di indice i originata dall’apparato d’utente 105;

− tsjistante di tempo anteriore a tc(tsj<tc) in cui l’utente ha inviato l’SMS di indice j attraverso l’apparato d’utente 105;

− vdkvolume dei dati trasmessi in uplink dall’apparato d’utente 105 nel corso della connessione di indice k originata dall’apparato d’utente 105;

− w1parametro compreso nell'intervallo [0;1), ossia 0 ≤ w1 < 1, che determina il grado di aleatorietà del tempo di attesa;

− w2parametro maggiore o uguale a zero (w2 ≥ 0) che determina il peso dei tentativi di accesso falliti;

− w3parametro maggiore o uguale a zero (w3 ≥ 0) che determina il peso delle connessioni per servizio voce originate dall’apparato d’utente 105 che hanno avuto esito positivo;

− w4parametro maggiore o uguale a zero (w4 ≥ 0) che determina il peso del tempo trascorso dal termine dell’evento considerato;

− w5parametro maggiore o uguale a zero (w5 ≥ 0) che determina il peso della durata delle connessioni per servizio voce originate dall’apparato d’utente 105;

− w6parametro maggiore o uguale a zero (w6 ≥ 0) che determina il peso degli SMS originati dall’apparato d’utente 105;

− w7parametro maggiore o uguale a zero (w7 ≥ 0) che determina il peso del volume di dati trasmesso dall’apparato d’utente 105 nel corso della connessione di indice k.

Si assume che i parametri sopra elencati, gli indici i, j e k nonché Tbarring, siano opportunamente inizializzati, per esempio, durante le procedure di accensione dell’apparato d’utente. Ciò non à ̈ integralmente evidenziato nelle figure 2-5, essendo ovvio per il tecnico del ramo. Si noti che tutti i tempi indicizzati della formula (2) precedono l’istante temporale tcin cui si imposta il tempo di attesa Tbarring, per qualsiasi valore degli indici i, j e k, assicurando che la formula suddetta non dia mai valori negativi.

La formula (2) determina il tempo di attesa tenendo conto, nella prima riga, dell’intervallo di tempo di riferimento Brt trasmesso dalla rete, moltiplicato per un fattore casuale o pseudocasuale (il contenuto della coppia di parentesi quadre della prima riga) distribuito uniformemente fra gli estremi (1 - w1) e (1 w1). Questo fattore di casualità, che dipende dal numero casuale “rand†generato dall’apparato d’utente 105 e dal parametro w1, serve ad evitare vantaggiosamente coincidenze di eventi determinati da apparati d’utente diversi che, soprattutto nei primi momenti che seguono l’instaurazione delle restrizioni, possono causare problematiche sovrapposizioni di segnali. In particolare il parametro w1 determina la distribuzione nel tempo dei tentativi di accesso intorno ad un valore medio di tempo di attesa che dipende da Brt.

Il parametro w1, come i parametri g, w2, w3, ..., w7, ed altri che si possono aggiungere, come si dirà in seguito, sono memorizzati nel modulo di gestione dell’accesso 106 dell’apparato d’utente 105. In prima istanza si assume che essi siano preimpostati nell’apparato d’utente 105 in fabbrica dal suo produttore. Essi possono, però, anche essere, tutti o in parte, trasmessi attraverso la rete 107 in tempo reale o impostati fuori linea dall’operatore di rete mediante un’appropriata apparecchiatura collegata fisicamente all’apparato d’utente 105 o mediante connessioni senza fili, ad esempio con una tecnica OTA (Over-The-Air), NFC (Near Field Communication) o in altro modo.

Nella formula (2) si assume che i parametri w1, w2, …, w7, Brt, fails e g siano statici ovvero non cambino nel tempo per non complicare eccessivamente l’onere computazionale e la memoria richiesta per i calcoli; à ̈ possibile comunque in linea generale renderli (tutti o in parte) variabili nel tempo per tenere conto delle variazioni dello stato della rete e delle necessità contingenti nel regolare dinamicamente l’accesso ad essa. In particolare uno o più dei pesi w4 potrebbero essere differenziati per tipo di servizio e potrebbero anch’essi dipendere dai valori degli indici i, j e k delle sommatorie presenti nella formula 2, per cui avrebbero un valore differente in funzione degli istanti temporali in cui hanno avuto luogo i tentativi precedenti.

Con le stesse modalità sono prefissati, trasmessi o impostati dalla rete, secondo regole prestabilite e/o imposte dall’operatore di rete, i campi di variazione degli indici “i†, “j†, “k†, e altri analoghi che si possono aggiungere, in modo da limitare ragionevolmente il carico elaborativo. Tali indici possono, ad esempio, variare rispettivamente tra 1 e I, 1 e J, 1 e K, dove I, J e K (e così via) sono numeri interi maggiori di zero che determinano l’ammontare dei tentativi di accesso alla rete 107 effettuati dall’apparato d’utente 105 rispettivamente per traffico voce, traffico SMS e traffico dati di cui si desidera tenere conto nel calcolo del tempo di attesa, in presenza o no di restrizioni di accesso.

Si noti quindi che Tbarring, secondo la formula (2), in un dato istante assume generalmente valori diversi a seconda dell’esito di precedenti tentativi di accesso alla rete effettuati dall’apparato d'utente 105. Per “esito†di un tentativo di accesso si intende sia il fatto che una certa richiesta di accesso ha avuto successo sia il fatto che essa non ha avuto successo, con le rispettive conseguenze di aver ottenuto o no il servizio di comunicazione richiesto (per esempio, connessione per servizio voce, invio di un SMS). Nel caso di successo del tentativo di accesso, nell’“esito†si comprendono in generale anche le caratteristiche del servizio usufruito dall’apparato d’utente 105, quali il volume di traffico entrante o uscente dall’apparato d’utente, la durata della comunicazione voce, la dimensione dell’MMS inviato o ricevuto, ecc.

Se per semplicità ci si limita a tener conto solo dell’esito dell’ultimo tentativo di accesso al servizio voce, si ha w6 = w7 = 0, gli indici j e k sono assenti e l’indice i delle due sommatorie relative al servizio voce assume solamente valore 1. Inoltre, assumendo per semplicità di calcolo g = 1 e w2 = 1, la formula (2) si riduce a:

Tbarring = Brt<x>[1 - w1<x>(1 - 2<x>rand)]<x>[1/(1 fails)]<x>(2.1)

<x>{1 w3<x>Brt/[Brt w4<x>(tc - tv1)]}<x>{1 w5<x>dv1/[Brt w4<x>(tc - tv1)]}

In una forma particolarmente semplice di realizzazione della formula (2) non solo si considera esclusivamente l’esito del precedente tentativo di accesso, ma non si fa dipendere Tbarring neppure dall’intervallo di tempo trascorso da tale tentativo di accesso (w4 = 0). Inoltre si assume che il calcolo di Tbarring sia fatto in modo non stocastico (w1 = 0) e che per semplicità di calcolo sia w3 = 1. Con queste assunzioni, Tbarring dipende solo dai valori dei parametri fails, w5 e dv1per cui si ha

Tbarring = Brt<x>[1/(1 fails)]<x>(1 w5<x>dv1/Brt) (2.2)Se il precedente tentativo di accesso ha avuto esito positivo, fails ha valore nullo, dv1Ã ̈

maggiore di zero e la formula (2.2) si riduce ai seguenti termini:

Tbarring = Brt w5<x>dv1 (2.3a)ovvero il tempo di attesa imposto all’apparato d’utente à ̈ allungato rispetto a quello di

riferimento di una quantità proporzionale alla durata dell’ultima conversazione in ragione

del valore del parametro w5. Se per esempio w5 = 1/2, l’allungamento à ̈ pari al 50% di

tale durata.

Se invece il precedente tentativo di accesso ha avuto esito negativo fails = 1, dv1Ã ̈ nullo e

la formula (2.2) si riduce a:

Tbarring = Brt/2 (2.3b)

ovvero il tempo di attesa à ̈ pari alla metà di quello di riferimento.

In questo semplice caso si constata che dopo il fallimento di un tentativo di accesso il

calcolo di Tbarring dà un valore minore di quello che si ottiene se lo stesso tentativo di

accesso à ̈ riuscito.

Quindi, dopo il fallimento di un determinato tentativo di accesso, la formula (2) fornisce

un valore di tempo di attesa Tbarring minore di quello che si otterrebbe se lo stesso

tentativo di accesso fosse riuscito, e viceversa. Si può facilmente dimostrare che ciò vale

per qualsiasi tipo di servizio oggetto del tentativo di accesso e per qualsiasi combinazione

valida dei valori degli elementi utilizzati nella formula (2), compresi per esempio il

numero di tentativi considerati, il fatto che ci sia o no la restrizione all’accesso durante i

tentativi effettuati, il tempo trascorso dai tentativi considerati, i parametri w1-w7, il

valore di rand, e così via.

Le impostazioni dei suddetti parametri può avvenire in fabbrica, da parte dell’operatore di

rete o mediante trasmissioni di valori in tempo reale, consentendo di differenziare il

comportamento degli apparati d’utente 105 in base alle loro caratteristiche (es. tecniche

utilizzate), ai servizi per i quali essi sono specializzati, ai servizi per i quali essi sono

principalmente utilizzati (anche in relazione con la SIM inserita) e alle caratteristiche

della rete. In questo modo si può vantaggiosamente evitare l'utilizzo di banda quando la

rete 107 o la cella 101 sta per entrare in uno stato di congestione. Ad esempio, nel caso in

cui l'apparato d’utente 105 sia in grado di originare solo traffico di tipo SMS e traffico dati (modem di accesso a larga banda UMTS/HSPA per PC), la formula (2) di calcolo del Tbarring comprende solo le componenti relative al traffico SMS e dati, per cui i pesi relativi al traffico voce w3 e w5 sono entrambi nulli.

Inoltre, considerato che le modalità di ricetrasmissione e di occupazione delle risorse di trasmissione possono essere molto diverse per i diversi tipi di servizio a cui l’apparato d’utente 105 può accedere, il tempo di attesa Tbarring à ̈ differenziato anche in base al tipo di servizio a cui l’apparato d’utente 105 intende accedere.

Infine Tbarring può essere differenziato in base alle priorità assegnate alle SIM degli utenti e/o all’apparato d’utente 105 e/o alla controparte della connessione che si intende instaurare (es. le chiamate dirette ai numeri di emergenza hanno priorità maggiore rispetto alle chiamate dirette agli altri numeri).

Nella seconda riga della formula (2) si trova un fattore che riduce il tempo di attesa con il crescere dei tentativi di accesso falliti, di cui si assume che l’apparato d’utente tenga nota. Questo fattore diminuisce al crescere del parametro w2 e del numero di fallimenti (fails) di cui si tiene conto. Inoltre il numero di tentativi falliti à ̈ elevato a potenza con esponente “g†in modo da poter differenziare, in combinazione con il parametro w2, il peso dei primi fallimenti rispetto al peso di fallimenti ripetuti. I tentativi falliti da considerare possono essere, ad esempio, tutti quelli capitati da un certo istante in poi oppure tutti quelli consecutivi capitati prima del momento in cui si calcola Tbarring, dove il loro numero può essere limitato superiormente o no. Oltre a questi esempi, il tecnico del ramo può individuare anche altre regole per tenere conto opportunamente dei tentativi di connessione. Il parametro g potrebbe teoricamente assumere qualsiasi valore, ma si ritiene che nella pratica assumerà valori compresi nell'intervallo [0 , 1], perché Tbarring, per valori negativi di g, diminuirebbe al crescere del numero di fallimenti dei tentativi di accesso, mentre per valori maggiori dell’unità Tbarring crescerebbe più che proporzionalmente ad essi.

Nella terza riga si trova il fattore che determina l’aumento del tempo di attesa a seconda delle connessioni per servizio voce originate dell’apparato d’utente 105. Il peso di ciascuna di queste connessioni dipende dal parametro comune w3 e dal tempo che à ̈ trascorso dal loro termine (tc- tvi), rapportato all’intervallo di riferimento Brt, in ragione del parametro w4. Quanto più tempo passa dal termine di una connessione, tanto meno pesa il fattore ad essa relativa. Una connessione appena terminata determina un aumento del tempo di attesa del fattore (1+w3) mentre una connessione terminata da un tempo pari a Brt/w4 lo aumenta del fattore (1+w3/2). Il numero di connessioni che si considerano à ̈ determinato dal campo dell’indice “i†. In particolare l’indice i, come altri indici relativi ad altre componenti, può essere impostato in modo che si tenga conto solo degli eventi accaduti dopo l’instaurazione delle restrizioni d’accesso, ovvero anche di eventi precedenti, o degli eventi accaduti dopo un dato istante di riferimento, che, ad esempio, potrebbe essere il momento in cui à ̈ accaduto un evento eccezionale, indipendentemente dall’istante in cui sono poi state instaurate le restrizioni di accesso resesi necessarie a seguito di esso.

Per esempio, in un caso tipico, tutti gli indici legati a una tipologia di servizio per il quale si viene a determinare una restrizione di accesso alla rete vengono azzerati non appena l’apparato d’utente 105 viene a conoscenza dalla rete 107 della restrizione parziale per un tipo di servizio (traffico voce, SMS o dati) o totale (per tutti i servizi). A questo punto l’apparato d’utente imposta il calcolo del Tbarring tenendo conto dei tentativi (falliti o riusciti) solo a partire dal momento in cui si ha avuto conoscenza della restrizione d’accesso. Detto in altri termini, la “memoria†dell’apparato si estende sino all’inizio delle restrizioni d’accesso.

In un altro esempio di realizzazione dell’invenzione l’apparato d’utente 105 potrebbe tener conto e memorizzare i parametri relativi ai tentativi di accesso (per esempio fails, dvi, vdke relativi istanti caratteristici tdk, tvie tsj) per un numero prefissato di tentativi di accesso consecutivi, per uno o più tipologie di servizio, indipendentemente dalla presenza di restrizioni di accesso alla rete 107 e continuare a farlo anche dopo l’instaurazione delle restrizioni. In questo caso l’apparato d’utente 105 tiene conto anche del traffico generato dall’apparato nel periodo immediatamente precedente lo stato di restrizione della rete; infatti, in questo caso, l’impostazione del Tbarring tiene conto anche di quanto accaduto prima dell’inizio della restrizione, così che gli utenti particolarmente attivi, che hanno contribuito in maniera più rilevante a sovraccaricare la rete, sono penalizzati in misura maggiore di altri almeno all’inizio della fase di restrizione. In questo secondo caso si può dire che la memoria dell’apparato si estende al di là dell’inizio della restrizione d’accesso.

Gli apparati d’utente 105 tengono normalmente traccia delle chiamate fatte e di quelle ricevute, perciò dispongono di tutti gli elementi necessari per calcolare il valore della terza riga della formula (2).

Nella quarta riga à ̈ presente il fattore che determina l’aumento del tempo di attesa in base alla durata delle connessioni per servizio voce originate dall’apparato d’utente 105. In questo caso il peso di ciascuna durata à ̈ dato dal prodotto del fattore comune w5 per la durata dvidella connessione in esame rapportato allo stesso divisore della riga precedente che tiene conto del tempo trascorso dalla fine della connessione. Una connessione appena terminata e che à ̈ durata un tempo pari a Brt determina un aumento del tempo di attesa del fattore (1+w5).

Nella quinta riga della formula (2) si trova il fattore che determina l’aumento del tempo di attesa a seconda degli SMS trasmessi dall’apparato d’utente 105. L’espressione à ̈ simile a quella della terza riga, salvo la sostituzione del peso w3 con il peso w6, pertanto non si commenta oltre per brevità.

Analogamente si tralascia di commentare la sesta riga della formula (2), in cui si trova il fattore che determina l’aumento del tempo di attesa in base al volume di dati trasmessi in uplink dall’apparato d’utente 105 nel corso di connessioni originate da esso, poiché essa à ̈ simile all’espressione della quarta riga.

Alla fine della sesta riga si trovano puntini di sospensione ad indicare che, per brevità, non sono state inserite altre espressioni di fattori simili a quelle riportate sopra. Il tecnico del ramo à ̈, infatti, in grado di aggiungere altri fattori con le relative espressioni ed i relativi parametri. Ad esempio, si possono aggiungere fattori che tengono conto delle connessioni instaurate su impulso della rete e “terminate†sull’apparato d’utente (ricevimento di telefonate, videochiamate o altro) con espressioni analoghe a quelle delle righe tre, quattro e sei, che riguardano connessioni instaurate su impulso dell’apparato d’utente. Si possono poi aggiungere le espressioni riguardanti gli SMS ricevuti ed i volumi di dati scaricati in downlink, le espressioni riguardanti gli MMS trasmessi e ricevuti, i servizi multimediali, i servizi che richiedono comunicazioni con e fra macchine (ad esempio le cosiddette Machine-to-Machine communications) che possono coinvolgere lavatrici, frigoriferi, sistemi di videosorveglianza, misuratori di gas, acqua, energia, o altro. Le comunicazioni con e fra macchine hanno in generale caratteristiche e requisiti molto diversi da altri tipi di comunicazioni, perciò gli apparati d’utente 105 realizzati a tale scopo possono essere caratterizzati con formule e parametri specifici, differenziando vantaggiosamente il calcolo di Tbarring.

L’elenco dei servizi citati à ̈ dunque da considerare esemplificativo e non limitativo né esaustivo.

L’esperto della tecnica comprende anche che vi sono altri tipi di espressioni matematiche con cui à ̈ possibile determinare riduzioni o aumenti del tempo di attesa in dipendenza dagli elementi menzionati. Ad esempio, invece che avere una serie di fattori maggiori o minori dell’unità, si può creare una formula con una serie di addendi positivi o negativi, o una formula con una parte di fattori ed una parte di addendi, o formule comprendenti operatori logici, ecc. Ciò che caratterizza l’invenzione à ̈, infatti, l’idea di accorciare i tempi di attesa, ovvero di rendere più probabile l’accesso alla rete, agli apparati d’utente 105 che non sono riusciti ad usufruire dei servizi a scapito di quelli che ne hanno già usufruito.

Sono ovviamente possibili numerose varianti all’esempio fin qui descritto.

Il metodo della presente invenzione descritto sopra, comprendente almeno una fase durante la quale il tempo di attesa à ̈ calcolato secondo la formula (2) e comprende almeno una delle procedure rappresentate a grandi linnee nella figura 2 e nelle varianti di figura 3 e 4. Esso à ̈ applicato preferibilmente per mezzo di una procedura informatica scritta in un qualsiasi linguaggio di programmazione e preferibilmente eseguita dal modulo di gestione dell'accesso 106, oppure à ̈ applicato direttamente dal modulo 106 per mezzo di circuiteria elettronica eventualmente comprendente hardware programmabile di tipo CPLD (Complex Programmable Logic Device), FPGA (Field Programmable Gate Array), o altro.

Una seconda forma di realizzazione dell’invenzione 500 à ̈ illustrata in fig. 5. In questa forma di realizzativa il primo tempo di attesa che si calcola dopo l’instaurazione delle restrizioni all’accesso della rete à ̈ determinato mediante una formula diversa da quella utilizzata successivamente.

Gran parte delle procedura rappresentata nella figura 5 coincide con quella della figura 3, come si evince dall’identità di etichettatura di molte fasi e dai collegamenti che le uniscono. Fra le due procedure la principale differenza à ̈ il calcolo del tempo di attesa Tbarring: nel caso della procedura di figura 2 Tbarring à ̈ calcolato sempre con la formula (2) (fase di calcolo 216), mentre nel caso della procedura di figura 5 esso à ̈ calcolato con la formula 2 solamente se la variabile ADA ha il valore logico “vero†, ovvero se non si tratta del primo calcolo di Tbarring che si fa dopo l’instaurazione delle condizioni di restrizione all’accesso della rete. Nel caso invece del primo calcolo di Tbarring il calcolo à ̈ fatto con la formula (3), che sarà illustrata nel seguito. Questa differenziazione à ̈ determinata dalla diramazione della fase 210 di figura 5, che in un caso porta alla fase di calcolo 216 (Tbarring = risultato formula (2)) e nell’altro ad una seconda fase di calcolo 516 (Tbarring = risultato formula (3)), dove quest'ultima à ̈ preceduta da una seconda fase di raccolta dati 515 (equivalente alla fase di raccolta dati 215), la quale può essere preceduta da una fase di accesso alla rete 514 (equivalente alla fase 214).

Impostando le variabili che determinano la fase di scelta 313 in modo che la decisione risulti sistematicamente negativa, ovvero rimuovendo le fasi 312, 313 e 514, si ottiene uno schema equivalente a quello di figura 2, in cui, in condizioni di restrizioni di accesso, in nessun caso si può tentare un accesso alla rete senza aver atteso lo scadere di un tempo Tbarring, con la differenza che il primo calcolo di Tbarring che avviene dopo l’instaurazione delle restrizioni à ̈ determinato mediante la formula (3) invece che mediante la formula (2).

Per brevità, non si illustrano altre varianti di questa seconda forma di realizzazione, perché l’esperto della tecnica à ̈ in grado di immaginarle senza difficoltà.

La suddetta seconda forma di realizzazione rappresenta il caso particolare in cui calcolo del tempo di attesa à ̈ differenziato in dipendenza dall’istante di instaurazione delle condizioni di restrizione di accesso alla rete. L’esperto della tecnica à ̈ però in grado di determinare anche come si realizzano in generale una o più differenziazioni del tempo di attesa in dipendenza dalla differenza fra il tempo in cui detto tempo di attesa à ̈ applicato ed un dato istante di riferimento.

In relazione con la seconda forma di realizzazione della presente invenzione, rappresentata dalla procedura di figura 5, un esempio di formula di calcolo del primo tempo di attesa, che, per semplicità di esposizione, fa riferimento soltanto al servizio voce, à ̈ la formula (3) data dalle seguenti espressioni:

SE (tc- tv) > Δtvm

Tbarring = Brt<x>[1 - w1<x>(1 - 2<x>rand)]

SE (tc- tv) ≤ Δtvm(3) Tbarring = Brt<x>[1 - w1<x>(1 - 2<x>rand)] w8<x>Brt

dove i simboli hanno il seguente significato:

Brt intervallo tempo di riferimento, avente valore maggiore di zero (Brt > 0);

rand numero casuale o pseudo casuale compreso nell'intervallo [0 , 1) generato dall’apparato d’utente 105, ossia 0 ≤ rand < 1;

tcistante di tempo in cui avviene l’impostazione di Tbarring;

<t>vistante di tempo non successivo a tc(tv≤tc) in cui l’utente ha terminato l’ultima connessione per servizio voce originata dall’apparato d’utente 105; se nella memoria di detto apparato d’utente 105 non vi sono dati di connessioni per servizio voce si assume tv= -∞;

Δtvmintervallo di tempo precedente l’impostazione di Tbarring entro cui il termine dell’ultima connessione per servizio voce originata dall’apparato d’utente 105 comporta un allungamento del tempo di attesa;

w1 parametro compreso nell'intervallo [0 , 1), ossia 0 ≤ W1 < 1, dove detto parametro determina il grado di aleatorietà del tempo di attesa;

w8 Parametro maggiore di zero che regola l’entità dell’allungamento del tempo di attesa comportato dall’ultima connessione per servizio voce andata a buon fine originata dall’apparato d’utente 105.

Nella formula (3) si distingue se dal momento in cui à ̈ terminata l’ultima connessione per servizio voce originata dall’apparato d’utente 105 à ̈ trascorso o no un tempo maggiore di

Δtvm.

Δtvmà ̈ un parametro di sistema impostato dalla rete 107 oppure dal fabbricante dell’apparato d’utente 105 che à ̈ tanto maggiore quanto maggiore à ̈ la penalizzazione che si vuole imporre agli apparati d’utente 105 che sono riusciti ad ottenere una connessione per servizio voce.

Se à ̈ trascorso un tempo maggiore, la formula (3) assume la stessa espressione della prima riga della formula (2), ma il valore del parametro w1 può essere diverso, ed in particolare può essere maggiore per dare un’ampia dispersione nel tempo delle scadenze dei primi tempi di attesa che si impostano.

Se invece non à ̈ trascorso un tempo maggiore di Δtvm, al tempo di attesa del caso precedente si aggiunge l’addendo w8<x>Brt, presupponendo che l’utente abbia già potuto comunicare qualcosa a riguardo dell’evento che ha determinato l’instaurazione delle restrizioni all’accesso.

Si noti che in questo particolare esempio di realizzazione dell’invenzione si tiene conto solo di precedenti tentativi di accesso alla rete effettuati per ottenere un servizio di comunicazione voce, ovvero lo svolgimento di una conversazione vocale. Si può naturalmente prevedere che il tempo di attesa Tbarring dipenda anche dall’esito dei tentativi di acceso da parte dello stesso apparato a servizi diversi da quello voce, per esempio alla videotelefonia, all’SMS, alla trasmissione dati, ecc. Questo vale sia per la prima che per la seconda forma di realizzazione dell’invenzione. Tornando ora alla seconda forma di realizzazione dell’invenzione, benché per semplicità la formula (3) faccia riferimento solamente al servizio voce, il tecnico del ramo comprende che si può, in modo analogo, effettuare un calcolo dei tempi di attesa valido per le richieste di accesso ad altri servizi (per esempio SMS, traffico dati) o anche alla combinazione di molteplici servizi, come accade per esempio per la formula (2).

In generale la determinazione dei tempi di attesa può essere fatta con due o più formule diverse, per una o più tipologie di traffico disponibile all’apparato d’utente, circoscrivendo l’uso di ciascuna formula entro un dato intervallo di tempo (es., intervallo iniziale di 20 secondi dall’instaurazione delle restrizioni, oppure intervallo finale di 20 secondi prima della rimozione delle restrizioni), ovvero per un determinato numero di determinazioni del tempo di attesa, identificate, per esempio, da un numero d’ordine attribuito a partire dall’instaurazione delle restrizioni (es. le prime tre computazioni del tempo di attesa dopo l’instaurazione delle restrizioni).

Ciascuno dei tempi di attesa specifici per tipo di servizio potrebbero a loro volta tener conto o no esclusivamente dei tentativi di accesso effettuati dall’apparato d’utente 105 ad un servizio dello stesso tipo di quello oggetto del tentativo. Per esempio nel calcolo del tempo di attesa applicato alle connessioni per servizio voce si può tenere conto di almeno un precedente tentativo di accesso a connessioni per servizio voce e di almeno un precedente tentativo di accesso a connessioni per servizio dati. In alternativa si può implementare l’invenzione utilizzando una singola formula per il calcolo del tempo di attesa da anteporre ai tentativi di accedere a qualunque tipo di servizio, a seconda delle scelte progettual, o ai tentativi di accedere ad un solo determinato tipo di servizio o ad alcuni di essi o a tutti i servizi che possono essere richiesti alla rete dall’apparato d’utente 105; quest’ultimo caso à ̈ quello ipotizzato nella formula (2).

La formula (3), presentata come possibile formula per la determinazione del tempo di attesa iniziale, à ̈ da considerare solo come esempio illustrativo del principio. Il tecnico del ramo à ̈, infatti, in grado di immaginare molte altre formule di calcolo che si adattano a condizioni operative diverse. In particolare valgono anche per la formula (3) le possibilità di differenziazione descritte a riguardo della formula (2).

Anche il metodo della figura 5 à ̈ implementato preferibilmente attraverso una procedura informatica scritta in un qualsiasi linguaggio di programmazione e preferibilmente eseguita dal modulo di gestione dell'accesso 106 oppure implementata direttamente dal modulo 106 per mezzo di circuiteria elettronica e/o hardware programmabile tipo CPLD, FPGA o altro. Questo metodo comprende almeno una fase durante la quale il tempo di attesa à ̈ calcolato secondo la formula (2) o la formula (3) o altra formula.

In un esempio di realizzazione la formula (3) à ̈ utilizzata per calcolare il primo tempo di attesa da applicare dopo l’instaurazione delle restrizioni all’accesso, mentre successivamente, e fino alla rimozione delle restrizioni, quando occorre calcolare detto tempo di attesa viene impiegata la formula (2). L’applicazione dell’una o dell’altra formula dipende dalla stessa variabile logica chiamata ADA (Access Delay Applied), già impiegata per distinguere il primo calcolo di Tbarring che si effettua dopo l’instaurazione delle condizioni di restrizione da quelli successivi.

La presente invenzione à ̈ particolarmente vantaggiosa rispetto all’arte nota quando una calamità rende critiche le comunicazioni, mentre tutti coloro che si trovano nell’area colpita hanno bisogni urgenti di segnalare la necessità di aiuti o di tranquillizzare qualcuno sul proprio stato di salute. In tali circostanze l’impossibilità di comunicare tempestivamente va a detrimento dell’organizzazione dei soccorsi e genera ansie, aggravando gli effetti dell’evento funesto.

Con un opportuno dimensionamento dei parametri in base ai quali si determinano i tempi di attesa, la presente invenzione offre i vantaggi menzionati a parità di efficacia di decongestionamento della rete o con un’efficacia migliore, soprattutto con la seconda forma di realizzazione descritta sopra. Questa, infatti, consente di differenziare vantaggiosamente le determinazioni dei tempi di attesa nelle fasi iniziali dell’instaurazione delle restrizioni, senza la necessità di modificare i valori dei parametri diffusi dalla rete, il cui aggiornamento comporta operazioni onerose.

Con la presente invenzione si possono impostare i valori di molti parametri utili al calcolo del tempo di attesa Tbarring, prefissandoli in fabbrica o facendoli impostare dall’operatore di rete fuori linea. Senza aggravare il carico di segnalazione e di traffico nelle condizioni critiche della rete, si possono così differenziare i comportamenti di apparati d’utente di tipo diverso, tenendo conto, ad esempio, delle tecnologie di ricetrasmissione di cui essi dispongono (GSM, GPRS, EDGE, UMTS, HSPA, LTE o altro), dei servizi per i quali gli apparati d’utente sono stati prevalentemente progettati (voce, dati, servizi multimediali, servizi di messaggistica, videosorveglianza, comunicazioni del tipo di quelle usate tra macchine o altro), dei servizi per i quali essi sono prevalentemente utilizzati e dell’utente che li ha in uso, ovvero della SIM inserita nell’apparato d’utente 105.

I principi della presente invenzione illustrati sopra possono essere applicati in numerose varianti e forme di realizzazione.

Riassumendo, un primo filone di varianti riguarda le formule di determinazione dei tempi di attesa, che, per tenere conto dei tentativi di accesso falliti, degli accessi andati a buon fine, dei diversi tipi di apparati d’utente 105, ecc., possono comprendere fattori, addendi, funzioni esponenziali, funzioni logaritmiche, elementi variabili limitati superiormente o inferiormente o altro. Un secondo filone di varianti riguarda la combinazione di formule di determinazione diverse in fasi diverse dell’applicazione delle restrizioni di accesso. Tipicamente può essere differenziata la fase di avvio dalla fase di regime, come nell’esempio descritto sopra, eventualmente estendendo la fase di avvio oltre la prima determinazione del tempo di attesa ed articolandola in sottofasi. Inoltre, può essere opportuno differenziare anche una fase di rimozione graduale delle restrizioni, per evitare, con una rimozione brusca, l’innesco di circoli viziosi che possono ricondurre la rete verso uno stato di congestione. Un terzo filone di varianti riguarda l’adattamento dell’apparato d’utente in relazione con caratteristiche particolari dell’utente, considerando eventualmente anche dati personali riservati che in condizioni normali non hanno rilevanza, ma che l’utente vorrebbe che fossero considerati in condizioni critiche. Per questi casi particolari la presente invenzione permette ad esempio di rendere brevi i tempi di attesa per l’accesso a specifici servizi o la trasmissione automatica di brevi messaggi a destinatari prestabiliti, correlando le formule ed i parametri al tipo di apparato ed alla SIM inserita, senza ricorrere a chiamate di emergenza.

Un'altra possibile variante à ̈ quella di tenere conto nel calcolo del Tbarring anche del traffico originato da un altro apparato d’utente della rete 107 destinato all’apparato d’utente 105, ovvero il traffico entrante nell’apparato d’utente interessato. Si possono aggiungere nelle formule (2) e (3) dei fattori moltiplicativi che aumentano il tempo di attesa per gli apparati d'utente 105 che sono stati raggiunti con successo da chiamate voce, da messaggi SMS o da traffico dati (per esempio di instant messaging); questi fattori possono avere struttura matematica analoga a quella già descritta per il traffico della stessa tipologia originato dall’apparato d’utente 105 e possono tener conto sia del numero di comunicazioni sia del volume di traffico in termini di tempo e/o volume di traffico di terminazione.

Numerose sono dunque le varianti possibili, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva. È chiaro all’esperto che, nell’attuazione pratica, le forme dei dettagli illustrati possono essere diverse e che essi possono essere sostituiti con elementi tecnicamente equivalenti. È dunque facilmente comprensibile che la presente invenzione non à ̈ limitata agli esempi illustrativi descritti, ma à ̈ suscettibile di varie modifiche, perfezionamenti, sostituzioni di parti e di elementi equivalenti senza scostarsi dall’idea inventiva di base, come specificato nelle seguenti rivendicazioni.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato d’utente (105) comprendente − mezzi di comunicazione atti a tentare l'accesso ad una rete di telecomunicazioni mobili (107) e a ricevere da detta rete (107) informazioni riguardanti la presenza di restrizioni all’accesso alla rete (107), − un modulo di gestione dell’accesso (106) configurato per determinare, in presenza di restrizioni all’accesso alla rete (107), un tempo di attesa (Tbarring) che deve intercorrere come minimo tra successive verifiche della possibilità di accedere a detta rete (107), caratterizzato dal fatto che detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ determinato almeno sulla base dell’esito di almeno un precedente tentativo di accesso alla rete (107) da parte di detto apparato d’utente (105).
2. 2. Apparato d’utente (105) secondo la rivendicazione 1, in cui, quando detto almeno un precedente tentativo di accesso alla rete (107) ha avuto esito negativo, il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ generato dal modulo (106) in modo da essere minore di quello che sarebbe stato generato se il medesimo almeno un precedente tentativo di accesso alla rete (107) avesse avuto esito positivo.
3. 3. Apparato d’utente (105) secondo la rivendicazione 1, in cui quando detto almeno un precedente tentativo di accesso alla rete (107) ha avuto esito positivo, il valore detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ generato dal modulo (106) in modo da essere maggiore di quello che sarebbe stato generato se il medesimo almeno un precedente tentativo di accesso alla rete avesse avuto esito negativo.
4. 4. Apparato d’utente (105) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ generato dal modulo di gestione dell'accesso (106) anche in base alla tipologia di un servizio offerto dalla rete (107) per la fruizione del quale si richiede l'accesso.
5. 5. Apparato d’utente (105) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ generato dal modulo di gestione dell'accesso (106) anche in base ad un volume di traffico generato da detto apparato d’utente (105) attraverso la rete (107) durante almeno uno dei precedenti tentativi di accesso a detta rete (107).
6. 6. Apparato d’utente (105) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ generato dal modulo di gestione dell'accesso (106) anche in base all'esito di almeno uno dei tentativi di accesso alla rete (107) effettuati precedentemente all’instaurazione delle restrizioni all’accesso a detta rete (107).
7. 7. Apparato d’utente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ generato dal modulo di gestione dell'accesso (106) anche in base ad un numero casuale o pseudocasuale.
8. 8. Apparato d’utente (105) secondo la rivendicazione 7, in cui il modulo per la gestione dell'accesso (106) genera i valori del tempo di attesa (Tbarring) in base ad una formula che comprende almeno un fattore pari a Brt<x>[1 - w1<x>(1 - 2<x>rand)] x<x>[1/(1 w2 x fails<g>)], dove Brt rappresenta un intervallo di tempo predeterminato, w1 à ̈ un parametro maggiore o uguale a 0 e minore di 1, w2 e g sono dei parametri maggiori o uguali a 0, rand à ̈ un valore numerico casuale o pseudocasuale maggiore o uguale a 0 e minore di 1,<x>indica l'operazione di moltiplicazione e fails à ̈ un valore intero non negativo che rappresenta il numero di tentativi di accesso alla rete (107) che hanno avuto esito negativo.
9. 9. Metodo per accedere ad una rete di telecomunicazioni mobili (107), alla quale una pluralità di apparati d’utente (105) tentano l'accesso quando in detta rete di telecomunicazioni mobili (107) sono presenti restrizioni all'accesso, in cui detto metodo à ̈ eseguito da almeno uno di detti apparati d’utente (105) in corrispondenza di una richiesta di accesso a detta rete (107) per la fruizione di un servizio, e dove detto metodo comprende le fasi di a) generare un valore di tempo di attesa (Tbarring) che deve trascorrere prima di effettuare un tentativo di accesso a detta rete (107) a partire dalla presentazione di detta richiesta di accesso in presenza di restrizioni all’accesso, b) attendere un intervallo di tempo della durata almeno pari al valore (Tbarring) generato nel corso della fase a), c) tentare l'accesso alla rete (107) per la fruizione di detto servizio, caratterizzato dal fatto che la generazione di detto valore del tempo di attesa (Tbarring) effettuata durante la fase a) à ̈ influenzata da almeno un esito di un tentativo di accesso alla rete (107) effettuato da detto apparato d’utente (105) in un istante temporale precedente a detta generazione.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui, quando detto almeno un precedente tentativo di accesso alla rete (107) ha avuto esito negativo, il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) generato à ̈ minore di quello che sarebbe stato generato se il medesimo almeno un precedente tentativo di accesso alla rete (107) avesse avuto esito positivo.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui, quando detto almeno un precedente tentativo di accesso alla rete (107) ha avuto esito positivo, il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) generato à ̈ maggiore di quello che sarebbe stato generato se il medesimo almeno un precedente tentativo di accesso alla rete (107) avesse avuto esito negativo.
12. 12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 11, in cui il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ influenzato anche in base alla tipologia di servizio offerto dalla rete (107) a cui l’apparato d’utente (105) sta per tentare l'accesso.
13. 13. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 12, in cui il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ influenzato da un volume di traffico generato dall’apparato d’utente (105) verso la rete (107) in base ad almeno uno dei precedenti tentativi di accesso a detta rete (107).
14. 14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 13, in cui il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) Ã ̈ generato anche in base ad un numero casuale o pseudocasuale.
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui il valore di detto tempo di attesa (Tbarring) à ̈ generato in base a una formula comprendente almeno un fattore pari aBrt<x>[1 - w1<x>(1 - 2<x>rand)] x [1/(1 w2 x fails<g>)], dove Brt rappresenta unintervallo di tempo predeterminato, w1 à ̈ un parametro maggiore o uguale a 0 e minore di 1, w2 e g sono dei parametri maggiori o uguali a 0, rand à ̈ un valore numerico casuale o pseudocasuale maggiore o uguale a 0 e minore di 1,<x>indica l'operazione di moltiplicazione e fails à ̈ un valore intero non negativo che rappresenta il numero di tentativi di accesso alla rete (107) che hanno avuto esito negativo.