ES2232750T3 - Procedimiento para el acceso de estaciones a un medio de transmision comun, asi como una estacion de red para realizar dicho procedimiento. - Google Patents
Procedimiento para el acceso de estaciones a un medio de transmision comun, asi como una estacion de red para realizar dicho procedimiento.Info
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Abstract
Procedimiento para el acceso de estaciones (WT, AP, APTi) a un medio de transmisión común en un sistema de comunicación por radio, repartiéndose las estaciones (WT, AP, APTi) con otras estaciones el medio de transmisión común, caracterizado porque una de las estaciones (WT, AP, APTi), informa caso necesario mediante el envío de al menos una información a al menos una estación contigua fuera de la propia célula (Z) sobre sus necesidades de capacidad.
Description
Procedimiento para el acceso de estaciones a un
medio de transmisión común, así como una estación de red para
realizar dicho procedimiento.
La invención se refiere a un procedimiento para
el acceso de estaciones a un medio de transmisión común, con las
particularidades del concepto general de la reivindicación 1, y a
una estación de red para realizar dicho procedimiento.
En sistemas de comunicaciones como el GSM (Global
System for Mobile Communications), el UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System) o el HiperLAN (LAN: Local Area Network),
se comunican las estaciones móviles con estaciones del lado de la
red mediante interfaces de radio. Las interfaces de radio pueden ser
utilizadas al respecto por múltiples estaciones móviles en paralelo
o simultáneamente. El acceso de estaciones a dicho medio de
transmisión común es posible mediante procedimientos de acceso
múltiple (Multiple Access, MA). Al respecto, se distingue si el
medio se reparte entre las estaciones en la gama de tiempos (Time
Division Multiple Access, TDMA), en la gama de frecuencias
(Frequency Division Multiple Access, FDMA), en la gama de códigos
(Code Division Multiple Access, CDMA) o en la gama de espacios
(Space Division Multiple Access, SDMA). Al respecto, se realiza
frecuentemente, por ejemplo en GSMA, TETRA
(Trans-European-Trunked-Radio),
DECT (Digital European Cordless Telecommunication), una división del
medio en canales de frecuencia y/o de tiempo. En sistemas
coordinados descentralizadamente se decide en base a mediciones
acerca de la posibilidad de utilización de un canal. En función de
la propagación por radio, es posible la reutilización de un canal,
por ejemplo a la correspondiente distancia espacial.
Los futuros sistemas de radio deben apoyar
simultáneamente múltiples servicios diferentes. Al respecto, se
diferencian los servicios por ejemplo por las distintas exigencias
de transmisión, por ejemplo retardo o tasa de errores, y procesos de
llegada. El operador de la red tiene el objetivo de mantener la
calidad del servicio acordada al establecerse el enlace y utilizar
lo más eficientemente posible el espectro disponible.
En sistemas de comunicaciones coordinados
descentralizadamente, cuya adjudicación de canales se basa en
mediciones de los canales de radio, sucede que una estación necesita
capacidad de transmisión para un enlace, pero esta capacidad de
transmisión, no obstante, no está disponible, ya que las estaciones
del entorno han ocupado esta capacidad o bien el correspondiente
canal. Esto da lugar a que, bien se rechace el deseo de enlace o
bien no pueda mantenerse la calidad de servicio acordada en los
enlaces ya existentes. En los sistemas de comunicaciones con Link
Adaptation, por ejemplo EDGE/EGPRS (Enhanced Data Rates for GSM
Evolution/Enhanced General Packet Radio Service) puede ser necesario
debido a la ocupación de un canal por una estación contigua un
cambio de la modulación/codificación y así reducir la velocidad de
datos disponible, con lo que se ven afectados enlaces
existentes.
En particular, sucede en el servicio simultáneo
de enlaces con diferentes exigencias en cuanto a la calidad de
servicio que para los servicios de datos con bajas exigencias, por
ejemplo transmisiones de ficheros (FTP/File Transfer
Protocol-Download), se necesite y ocupe más
capacidad de transmisión al establecer el enlace que la necesaria
para mantener la calidad de servicio exigida por el usuario, cuando
se dispone de la misma, por ejemplo cuando se realiza la transmisión
de un fichero. La correspondiente capacidad ya no queda disponible
para las estaciones contiguas y deben rechazarse deseos de
enlace.
Existe por lo tanto el problema de distribuir la
capacidad de transmisión existente de la manera lo más eficiente
posible en células de radio organizadas descentralizadamente,
debiéndose por un lado aprovechar la capacidad existente de la
manera lo más completa posible, incluso cuando esto dé lugar a un
cumplimiento en exceso de la calidad de servicio exigida, y por otro
lado debiendo ser posible que pueda ponerse a disposición la
capacidad no necesaria de forma imprescindible cuando haya demanda
para otras células de radio.
Este problema se presenta en sistemas en los
cuales servicios con diferentes exigencias en cuanto a la calidad de
servicio se reparten el medio de radio común, y en los cuales se
utiliza una adjudicación de canal medida dinámicamente, organizada
descentralizadamente. Al respecto no es decisivo básicamente el tipo
de canal, por ejemplo canal de tiempo o/y de frecuencia. Actualmente
existen diferentes sistemas de esta clase:
En el estándar IEEE 802.11, hay un modo
controlado centralmente y un modo controlado descentralizadamente.
En el control descentralizado (Distributed Coordination Function
(DCF)), todas las estaciones tienen el mismo derecho, y no se apoya
una priorización de los servicios. En el control central (Point
Coordination Function (PCF)), se controla el acceso de las distintas
estaciones de una célula de radio mediante una estación central como
punto de acceso (Access Point, AP), estando unidos varios puntos de
acceso a través de un sistema distribuido (Distributed System, DS).
Si los puntos de acceso no pueden comunicarse entre sí, por ejemplo
en el caso de que se utilice el control central (PCF) de una
estación sin acceso a un sistema de distribución (DS) para apoyar
una determinada calidad de servicio en un modo
ad-hoc, entonces no se resuelve el problema
descrito. En el acceso descentralizado, podría controlarse la
transmisión de un paquete individual mediante una prioridad, que
entre otros se determina en función de las exigencias de la clase de
servicio. Esto, no obstante, no es apoyado actualmente por el
estándar.
En el sistema HIPERLAN/2 que se encuentra en la
estandarización para redes de datos, una estación de base (Access
Point, AP) gestiona el acceso de las estaciones sin hilos (Wireless
Terminal, WT) que se anuncian a la misma a un medio común. Varias
estaciones de base pueden ser coordinadas mediante una instancia
supraordinada (Access Point Controller (APC)). Por parte del
estándar se tiene sólo en cuenta, dentro de la zona de un punto de
acceso, una gestión central de la capacidad de transmisión. Si el
punto de acceso no tiene enlace alguno con la red fija, entonces se
denomina el punto de acceso equipo de control central (Central
Controller (CC)).
La tarea de la invención consiste en distribuir,
en un procedimiento para el acceso de estaciones a un medio de
transmisión común mediante un procedimiento de acceso múltiple, de
la manera lo más eficientemente posible la capacidad de transmisión
existente, o bien en proponer una estación para realizar dicho
procedimiento.
Esta tarea se resuelve mediante un procedimiento
para el acceso de estaciones a un medio de transmisión común con
las particularidades de la reivindicación 1, o bien una estación
para realizar dicho procedimiento con las particularidades de la
reivindicación 10.
Perfeccionamientos ventajosos son objeto de las
reivindicaciones secundarias.
Ventajosamente, las estaciones que se reparten
con otras estaciones un medio de transmisión común informan a éstas,
en caso necesario, mediante el envío de mensajes a través del
interfaz de radio o bien, por ejemplo en H2GF, a través de
interfaces definidas entre estaciones del lado de la red o puntos de
acceso, acerca de sus necesidades de capacidad. Los mensajes
enviados pueden entonces contener informaciones sobre la prioridad y
la necesidad de capacidad. Las estaciones que reciben las
solicitudes de capacidad enviadas, liberan la capacidad de
transmisión no necesitada o bien no necesitada urgentemente, con lo
que la misma puede ser utilizada por las estaciones que tienen
necesidades. Las correspondientes informaciones pueden también
retransmitirse a través de otras estaciones, por ejemplo a través de
varios "saltos" (hops).
También es ventajoso en particular un
procedimiento en el que se intercambian las informaciones mediante
una señal fácil de detectar, en particular un impulso de energía.
La señal fácil de detectar puede ser evaluada, de manera
conveniente, por otros sistemas, en particular con otros
procedimientos de codificación, otro código, otro procedimiento de
modulación, otra anchura de banda y/u otra banda de frecuencia. Al
respecto, pueden incluirse también parámetros de diferenciación, en
base a los cuales se distingue entre estaciones de distintos
operadores de red.
En base al esquema, se describirán más en detalle
a continuación ejemplos de ejecución. Se muestra en:
fig. 1 esquemáticamente un sistema de células de
radio en las cuales las estaciones se reparten un medio de
transmisión común, según un primer ejemplo de ejecución,
fig. 2 esquemáticamente un sistema según un
segundo ejemplo de ejecución y
fig. 3 un diagrama esquemático para clarificar
una secuencia a modo de ejemplo.
Tal como se observa en la figura 1, un sistema de
comunicaciones por radio tomado a modo de ejemplo está compuesto
por una o, tal como se representa, varias células de radio Z que,
ventajosamente, se solapan parcialmente. Dentro de estas células de
radio Z se encuentra por el lado de la red en cada caso una
estación de base o bien un punto de acceso AP, que coordina el
tráfico por radio dentro de la correspondiente célula de radio Z.
El interfaz de radio entre tales estaciones del lado de red AP, APT
y las estaciones estacionarias o bien móviles o bien terminales
acoplados sin hilos WT de un abonado, se establece a través de
equipos emisores y receptores. Estos equipos emisores y receptores
son parte integrante de las estaciones de base o bien puntos de
acceso AP o bien están acoplados con éstos. En particular, los
mismos pueden ser también parte integrante de los terminales de
punto de acceso APTi, APTj, APTk con (i, j, k = 1, 2, 3...) de los
cuales varios pueden estar dispuestos como subestaciones de los
puntos de acceso AP en una célula Z o bien grupo de células Z.
En los ejemplos de ejecución una estación central
del lado de la red, por ejemplo la estación de acceso AP, coordina
la transmisión en su entorno o bien en su zona de influencia,
asignando por ejemplo a las estaciones estacionarias o móviles
servidas por la misma o bien terminales WT capacidad de transmisión.
Cuando la estación central del lado de la red AP necesita más
capacidad de transmisión que la que ha ocupado momentáneamente y no
se dispone de ningún canal libre, entonces la misma informa a las
estaciones del lado de la red APi, APj, APk con (i, j, k = 1, 2,
3...) en su entorno de que le falta capacidad de transmisión,
enviando el correspondiente mensaje a través de la interfaz de
radio.
Entonces este mensaje puede transmitirse de
manera que el mismo sea fácilmente detectable, por ejemplo en forma
de una secuencia de sincronización y/o permite una resolución sobre
la prioridad de las solicitudes y la capacidad de transmisión
necesitada. Así, mensajes sencillos no necesitan codificación
alguna, sino que sólo necesitan ser detectados. El mensaje puede
también contener otros parámetros, lo cual necesita una
decodificación en la estación receptora.
Otras estaciones del lado de red APi, APj, APk,
en particular estaciones centrales que reciben este mensaje,
liberan la capacidad de transmisión no necesitada urgentemente, es
decir, en particular canales que se utilizan para servicios con
bajas exigencias, por ejemplo para los llamados servicios "best
effort", o bien derivan dado el caso a otro canal, con lo que
éste queda disponible para la estación que tiene la necesidad.
Para aumentar el alcance del mensaje, éste puede
retransmitirse, según una forma constructiva especialmente
preferente, también desde otras estaciones, por ejemplo por parte
de terminales WT, apoyados por radio en el lado de la red o
móviles, que son servidos desde la estación central AP.
En el primer ejemplo de ejecución, tal como se ve
en la tabla 1 de la figura 1, se otorgan en el sistema de acceso a
radio actualmente estandarizado HIPERLAN/2 (H/2) los recursos de
radio en forma de canales de frecuencia 1-6 a las
estaciones de base del lado de la red o bien puntos de acceso AP
(Access Point). Un punto de acceso AP se compone entonces de una o
varias unidades emisoras APT (Access Point Transceiver) y un equipo
de control APC (Access Point Controller). La asignación puede tener
lugar correspondientemente también a células Z o a terminales de
puntos de acceso APT. Dentro de la zona de un equipo de control del
lado de la red APC, puede realizarse la adjudicación de canales
coordinada centralmente. Entre distintos APCs no está prevista
actualmente comunicación alguna para la coordinación del
otorgamiento de frecuencia.
Cada unidad emisora o bien cada punto de acceso
APT ocupa según la selección dinámica de frecuencias DFS (Dynamic
Frequency Selection) un canal de frecuencia, que para lograr una
baja potencia de perturbaciones presenta una distancia de
reutilización lo más grande posible.
La asignación de capacidad correspondiente a la
demanda momentánea de los abonados se realiza dinámicamente
mediante la asignación de ranuras de tiempo dentro del marco de
control del acceso al medio o bien marco MAC (MAC: Media Access
Control). Para mantener incluso con condiciones de transmisión
desfavorables la calidad necesaria para el servicio, se utiliza por
ejemplo una modulación/codificación adaptiva, conocida por ejemplo
como Link Adaptation. Esto significa que con malas características
del canal se utiliza una codificación más elevada y/o una modulación
de menos valor, con lo que desde luego se reduce la velocidad
disponible para los datos. Para aumentar la velocidad disponible
para los datos, debe reducirse la interferencia del canal de
radio.
Cuando no se puede desviar el punto de acceso AP
a otro canal de frecuencia, entonces se transmite un mensaje a las
células que utilizan el mismo canal o bien células del mismo canal,
indicando el mensaje la falta de capacidad. Para los puntos de
acceso AP que reciben este mensaje, hay diversas posibilidades para
apoyar al correspondiente punto de acceso AP.
Como una primera posibilidad, puede realizarse la
desviación a otro canal de frecuencia. Puesto que se reduce la
interferencia, el punto de acceso AP afectado puede utilizar una
modulación de más alto valor.
También es posible reducir las transmisiones a lo
necesario para el mantenimiento de los contratos de servicio, por
ejemplo la llamada Quality of Service (QoS). Dado el caso, puede
conectarse también a un modo de funcionamiento de baja velocidad
física (PHY-Mode) y de esta manera reducirse la
potencia de emisión. Utilizando algoritmos adecuados para la
adaptación del enlace (Link Adaptation), puede aumentarse igualmente
la velocidad de los datos.
Según otra forma constructiva, en sistemas que
generan canales mediante una combinación de acceso múltiple duplex
en frecuencia y duplex en el tiempo (FDMA/TDMA) y en los cuales la
asignación de la capacidad tiene lugar mediante la
ocupación/liberación de canales individuales, pueden activarse
estaciones de base contiguas para la liberación de canales
ocupados.
Una primera forma constructiva se representa en
la figura 1, pudiendo deducirse la secuencia de la figura 3. Tras
una solicitud de enlace (Connect request) por parte del abonado,
solicita la correspondiente estación WT en el terminal de punto de
acceso APT3, con el que la misma se comunica en ese momento, un
canal para capacidad de transmisión adicional. No obstante, aquí no
hay por ejemplo ningún canal libre para ocupación, ya que todos los
canales están asignados a determinadas estaciones de base o bien
puntos de acceso o células, tal como puede deducirse de la tabla 1
de la figura 1.
Por parte de la red se determina si existe
suficiente capacidad de transmisión para asignar a la estación WT
que formula la solicitud el correspondiente canal. Puesto que éste
no es el caso aquí, envía el terminal del punto de acceso APT3 una
solicitud de capacidad (Capacity Request (prio)) a los terminales de
punto de acceso contiguos APTi, APTj, APTk con (i = 1, 2, 3, 4, 5).
La solicitud de capacidad (Capacity Request (prio)) contiene
ventajosamente también una indicación de prioridad prio, en base a
la cual el terminal de punto de acceso APTi, APTj, APTk que recibe
puede determinar la urgencia o la calidad de servicio de la
solicitud.
En los canales de punto de acceso APTi, APTj,
APTk que reciben se determina ahora si éstos están en condiciones
de liberar la correspondiente capacidad de transmisión. Caso
afirmativo, por ejemplo en el terminal de punto de acceso APT2,
esto se realiza, liberándose aquí por ejemplo el canal 3, tal como
se representa en la tabla 2 en la figura 1.
El terminal de punto de venta APT3 o bien punto
de acceso AP que solicita la capacidad de transmisión vigila
continuamente el estado en cuanto a capacidad en el interfaz de
radio. Tan pronto como encuentra un canal libre o bien que ha
quedado libre, aquí el canal 3, que cumple con las condiciones
exigidas, envía una confirmación de enlace (Connect confirm) a la
estación WT que envía la solicitud. Ésta confirma la posibilidad de
enlace a su vez a la función o equipo que hace la solicitud. El
canal que ha quedado libre 3 queda así ocupado por el terminal de
punto de acceso APT3, tal como se representa en la tabla 3 de la
figura 1.
Opcionalmente puede enviarse también por parte
del terminal de punto de acceso APTi, APTj, APTk una
correspondiente información relativa a la liberación y/o no
liberación al terminal del punto de acceso APT. Este no ha de
realizar entonces continuamente una vigilancia de la interfaz de
radio.
En la figura 2 puede observarse una forma
constructiva en la que se realiza una retransmisión. A la exigencia
de capacidad de transmisión por parte del terminal de punto de
acceso APT3 - etapa 1a - no reacciona no obstante ninguno de los
otros terminales del punto de acceso APTi, ya que las células Z no
se solapan en una medida suficiente.
En otra etapa 1b se retransmite la información
por lo tanto desde las estaciones o bien terminales WT
estacionarios y móviles que se encuentran en la correspondiente
zona y que se han esbozado en la imagen inferior de la figura 2
como círculos en la zona del borde de la célula. En el presente
ejemplo de la tabla 2 en la figura 2, el terminal de punto de
acceso APT2 puede liberar capacidad de transmisión sobre demanda,
por ejemplo el canal 3. La estación de base o bien el terminal de
punto de acceso APT3 que inicialmente ha solicitado capacidad,
reconoce esto y ocupa según la tabla 3 en la figura 2 el canal 3 de
nuevo, como en el ejemplo de ejecución anterior.
Ambas formas constructivas permiten así una
asignación de canales variable, en la que se evita una utilización
del mismo canal por parte de dos células o bien estaciones de base
contiguas y pese a ello se posibilita un aprovechamiento optimizado
de los canales disponibles.
Claims (10)
1. Procedimiento para el acceso de estaciones
(WT, AP, APTi) a un medio de transmisión común en un sistema de
comunicación por radio, repartiéndose las estaciones (WT, AP, APTi)
con otras estaciones el medio de transmisión común,
caracterizado porque una de
las estaciones (WT, AP, APTi), informa caso necesario mediante el
envío de al menos una información a al menos una estación contigua
fuera de la propia célula (Z) sobre sus necesidades de
capacidad.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que
la información se recibe y/o
retransmite por parte de estaciones (WT, AP, APTi) que están
configuradas como estaciones (WT) o bien estaciones del lado de red
(AP, APT) del lado del
abonado.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que
una estación (APT2) que tiene
capacidad para liberar libera un canal de
transmisión.
4. Procedimiento según una reivindicación
precedente, en el que
una estación (APT3) que solicita
capacidad vigila continuamente el estado en cuanto a capacidad
sobre el medio de transmisión y/o recibe la información acerca de
una liberación de capacidad por parte de la estación que realiza la
liberación
(APT2).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que
la información incluye una
solicitud de
capacidad.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el
que
con la solicitud de capacidad se
transmite una información sobre
prioridad.
7. Procedimiento según la reivindicación 5 ó 6,
en el que las solicitudes de capacidad se retransmiten a través de
otras estaciones (WT).
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes 5 a 7, en el que
la solicitud de capacidad depende
de la elección de distintos servicios con diferentes exigencias de
calidad de servicio, que se reparten el medio de transmisión
común.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes 5 a 8, en el que
la solicitud de capacidad depende
de la elección de distintos servicios con diferentes exigencias de
calidad de servicio, en los que se utiliza un otorgamiento de canal
de medición dinámica, organizado
descentralizadamente.
10. Estación para un sistema de comunicaciones
por radio, en el que varias estaciones (WT, AP, APTi) se reparten
el medio de transmisión común,
con medios para enviar al menos una
información para informar a al menos una estación contigua fuera de
la propia célula (Z) sobre sus necesidades de
capacidad.
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