BRPI0414577B1

BRPI0414577B1 - Métodos de controle usado por fluxo e de controle usado por nó, e, nó de recebimento de rede de rádio

Info

Publication number: BRPI0414577B1
Application number: BRPI0414577-1A
Authority: BR
Inventors: Per Beming; Kai-Erik Sunell; Niklas Johansson
Original assignee: Telefonaktiebolaget L M Ericsson
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2018-02-14
Also published as: JP4481990B2; US20070015525A1; AU2004307505B2; KR20060120656A; ATE492097T1; KR101193769B1; EP1523134B1; EP1523134A1; DE60335373D1; BRPI0414577A; WO2005041493A1; CN100555983C; CN1864374A; JP2007507934A; AU2004307505A1

Abstract

"métodos de controle usado por fluxo e de controle usado por nó, e, nó de recebimento de rede de rádio". a invenção descreve um método de controle de fluxo para controlar fluxos de dados de hs-dshc sobre interfaces iub e iur de utran. dois esquemas de designação de crédito também são descritos. é proposto um nó de rede de rádio no qual o método de controle de fluxo se executa. finalmente, são descritos um produto de programa de computador para execução do método de controle de fluxo e os esquemas de designação de crédito. o controle de fluxos de dados de usuário separados é coordenado pelo nó-b e o transporte de dados sobre as interfaces iub e iur é adaptado à transferência de dados sobre a interface uu. a principal vantagem é que o armazenamento temporário pode ser mantido primariamente no srnc. é mostrado que o método de controle de fluxo proposto pode reduzir significativamente o nível de armazenamento temporário do nó-b quando comparado a um esquema em que o controle dos fluxos de dados individuais é executado um independentemente do outro. também é mostrado que o impacto negativo sobre a quantidade de dados que fluem é, geralmente, menor. (figura 5)

Description

(54) Título: MÉTODOS DE CONTROLE USADO POR FLUXO E DE CONTROLE USADO POR NÓ, E, NÓ DE RECEBIMENTO DE REDE DE RÁDIO (51) Int.CI.: H04L 12/56 (30) Prioridade Unionista: 06/10/2003 EP 03103688.2 (73) Titular(es): TELEFONAKTIEBOLAGET L M ERICSSON (72) Inventor(es): PER BEMING; KAI-ERIK SUNELL; NIKLAS JOHANSSON

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CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se a um sistema e método para compartilhar recursos de armazenamento temporário insuficientes entre diversos usuários em um sistema de telecomunicação móvel universal (UMTS).

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA CORRELATA

Redes sem fio de multimídia estão sofrendo rápida expansão com o aumento na demanda por serviços iguais a Internet como serviços do tipo navegação, compartilhamento dinâmico de recursos e fluxo de áudio e vídeo na Rede. Essas redes de comunicação podem, igualmente, ser móveis ou fixas. Redes de comunicação móveis desse tipo são conhecidas como sistemas de comunicação móvel de terceira geração (3G). Diferente de tipos anteriores de redes de comunicação móveis que portavam, principalmente, tráfego de voz comutado por circuito a partir de PSTN (“redes de comunicação de Telefonia Comutada Pública”), as redes de comunicação de 3G portarão vários pacotes de dados a partir de uma variedade de redes de comunicação, incluindo PSTN, B-ISDN, PLMN e Internet.

Existe um processo progressivo de padronização de um conjunto de protocolos conhecidos coletivamente como os Sistemas de Telecomunicação Móvel Universal (UMTS). A Figura 1 ilustra de modo esquemático uma rede de comunicação de UMTS 1 que compreende uma rede de comunicação de 3G referida como uma rede de núcleo 2 e Rede de Acesso por Rádio Terrestre de UMTS (UTRAN) 3. A UTRAN compreende uma pluralidade de Controladores de Redes de Comunicação por Rádio (RNCs). Todos os RNCs são parecidos, mas RNCs diferentes podem ter funções diferentes. Na Figura 1 são mostrados um RNC de Serviço, SRNC 4, e um RNC de Impulso, abreviado como DRNC 5. Cada RNC é conectado a »·····*···*·

ΤΎ

Uma estação de base é freqüentemente chamada Nó-B. Cada Nó-B é responsável pela comunicação com terminais móveis 7 (ou Equipamento de Usuário UE) dentro de uma dada célula geográfica. O RNC de serviço é responsável por rotear dados de usuário e sinalização entre um Nó-B e a rede de núcleo. A interface entre a rede de núcleo e os RNCs é referida como I_u>enquanto a interface entre os RNCs é classificada I_ur. A interface entre os RNCs e os Nós-B é denotada como I_ub e a interface aérea entre os Nós-B e os terminais móveis é a interface U_u.

No comunicado cinco da especificação de WCDMA [1] é introduzido um novo canal de transporte referido como Canal Compartilhado de Enlace Descendente de Alta Velocidade (HS-DSCH). Para HS-DSCH, são providas algumas novas funcionalidades de interface de rádio, tais como protocolo de pedido de repetição automático (ARQ) rápido, adaptação de ligação rápida e programação dependente de canal rápido em comparação ao canal compartilhado de enlace descendente corrente. Todas essas novas funcionalidades são colocadas em uma nova entidade funcional sobre a camada de Controle de Acesso de Meio (MAC), chamada entidade de MAChs, que é colocada no Nó-B. Também é introduzido um novo protocolo, referido como protocolo de quadro, que pode tanto manusear o transporte de dados quanto executar controle de fluxo entre armazenamentos temporários de usuário no SRNC e no Nó-B [2]. Se dados são transportados do SRNC diretamente para o Nó-B, o protocolo de quadro é usado sobre a interface I_ub. Se dados são transportados do SRNC para o Nó-B através do DRNC, o protocolo de quadro é usado sobre as interfaces I_ur e I_Ub25 Na Figura 2 supõe-se que haja i (i = 1, 2,...) usuários, cada um tendo um respectivo terminal móvel UE1, UE2,...UEi. Os dados para cada usuário chegam a partir da rede de núcleo para o SRNC, onde eles são armazenados em armazenamentos temporários S, cada um associado a um respectivo usuário. Se o usuário tem muitas classes de prioridade, então,

podem existir diversos armazenamentos temporários por usuário. Em nome da simplicidade, as diferentes classes de prioridade não são consideradas e cada usuário é mostrado tendo um armazenamento temporário. Do SRNC, dados armazenados do usuário são transferidos para o Nó-B, onde eles são armazenados temporariamente em um armazenamento temporário individual correspondente 9. Do Nó-B, os dados do usuário são enviados à UE individual sobre a interface aérea U_u.

No protocolo de quadro, é usado um mecanismo de controle de fluxo baseado em crédito em que quadros de pedido de capacidade 10 e quadros de alocação de capacidade 11 são trocados entre o Nó-B e o SRNC separadamente para os usuários individuais e, portanto, também para os fluxos de dados individuais correspondentes 12. Os quadros de pedido de capacidade são enviados pelo armazenamento temporário do Nó-B de informação de SRNC sobre o número das Unidades de Dados de Protocolo de MAC-d (MAC-d PDU) que estão pendentes (na fila) no armazenamento temporário de SRNC para o UE respectivo. Em resposta à recepção de um quadro de pedido de capacidade, o Nó-B transmite um quadro de alocação para o SRNC, o mencionado quadro de alocação indicando a quantidade de PDUs de MAC-d que é permitida ao SRNC enviar ao UE. Quando o SRNC tiver recebido o quadro de alocação, este transmite o número indicado de PDU de MAC-d ao SRNC. O número de PDUs de MAC-d que o Nó-B permite ao SRNC transmitir é chamado de créditos. Os créditos são indicados nos quadros de alocação em um campo de quadro 13 que é chamado comumente de campo de quadro de créditos concedidos (daí o nome controle de fluxo baseado em crédito). O Nó-B, desse modo, controlará o fluxo dos dados entre o SRNC e o Nó-B.

O protocolo de quadro também pode ser terminado em DRNC, o que significa que pode haver dois laços de controle separados, um entre o DRNC e o Nó-B, este laço sendo semelhante àquele apenas descrito onde o ··. ♦♦ · ♦·····*·*··* • · · • · · * * • · · • · · ι • · * ·

Nó-B controla ο fluxo de dados que chega do DRNC. O outro laço de controle está entre o DRNC e o SRNC onde o DRNC controla o fluxo de dados que chega do SRNC. Entretanto, o laço de controle de fluxo - como visto pelo Nó-B - é parecido em ambos os casos. No que se segue, é considerado somente o caminho direto entre o SRNC e o Nó-B.

A proposta principal de um esquema de controle de fluxo que se comporta bem é regular a quantidade de dados de usuário que é transportada a partir de um armazenamento temporário no SRNC para o armazenamento temporário correspondente no Nó-B sem influenciar negativamente a quantidade de dados que fluem sobre a interface aérea entre um Nó-B e seus UEs conectados. Isso significa que (a) um armazenamento temporário no Nó-B nunca deveria sub-fluir ou (b) o Nó-B não deve conter muitos dados.

O termo “sub-fluir” significa que um armazenamento temporário no Nó-B não tem dados de usuário para enviar a um UE embora o SRNC contenha dados de usuário que estão pendentes (na fila) no armazenamento temporário de SRNC para o mesmo UE. Portanto, os armazenamentos temporários de Nó-B não devem conter muito poucos dados.

Surge um problema se o Nó-B contém muito poucos dados. É assim, porque UEs são, ocasionalmente, transferidos de um Nó-B para um outro enquanto o protocolo de quadro não pode transportar dados entre diferentes Nós-B. Em nome da resistência, é desejável, portanto, manter os dados de usuário no SRNC tanto quanto possível. O procedimento de transferência também é chamado de transferência de passagem.

Além disso, os armazenamentos temporários individuais no Nó-B não podem ser muito pequenos, nem podem ser muito grandes. Se os armazenamentos temporários forem pequenos, então, os quadros de alocação devem ser enviados freqüentemente. Isso não é fatível, porque exigiría o uso extensivo da interface I_ub cujo uso é caro. Além disso, de acordo com o

padrão, o período com o qual os quadros de alocação são enviados é limitado a lOms. Desse modo, não é possível enviar os quadros de alocação muito freqüentemente.

A capacidade de armazenamento temporário no Nó-B, geralmente, é cara. Se os armazenamentos temporários forem muito grandes, então, o Nó-B será caro. Não é uma tarefa fácil expandir a capacidade de armazenamento temporário total no Nó-B adicionando-se novos recursos de memória, porque o Nó-B é freqüentemente montado em torres, mastros, telhados etc.

O problema, portanto, resume-se em manter a quantidade de dados incluídos no armazenamento temporário no nó-B tão baixa quanto possível sem influenciar negativamente a quantidade dos dados que fluem. Isso também é o problema principal a ser resolvido pela presente invenção.

Esse problema, por sua vez, pode ser repartido em dois problemas: controle de eficiência de fluxo e manuseio de memória eficiente. O propósito do controle de fluxo é equilibrar variações dependentes de tempo não previsível nos fluxos de dados de usuário, enquanto o propósito do manuseio de memória é otimizar a quantidade de memória usada. Precisamos minimizar a quantidade total dos dados de usuário armazenados no Nó-B (o qual é importante por causa de um procedimento de transferência potencial) com as seguintes condições: (a) os dados não devem ser perdidos devido ao sobre-fluxo e (b) os fluxos de dados não devem ser obstruídos e, desse modo, causar sub-fluxo.

Na Figura 3 se ilustra uma estrutura de camada de MAC-hs conhecida no Nó-B. Ela compreende um controle de fluxo 14, HARQ (pedido automático híbrido) de manuseadores de protocolo de retransmissão 15, um programador 16, uma seleção de formato de transporte (seleção TF) 17 e um canal de rádio compartilhado 18. Os novos canais de transporte são mostrados no HS-DSCH.

·«··«··>·»·· • ·· · ·· « » • ·»

Jí

Na Figura 4 é ilustrado um mecanismo de controle de fluxo baseado em crédito conhecido anteriormente. Ele faz uso de um esquema de designação de crédito baseado “em fluxo” para controlar o fluxo de dados de usuário de cada UE individual.

A seguir são descritos dados de usuário pretendidos para o

UE1. Um quadro de pedido de capacidade, ilustrado pela seta 19, é enviado pelo SRNC, informando, desse modo, o armazenamento temporário de Nó-B 9 acerca da quantidade de dados de usuário pendentes no SRNC para o UE1. Em resposta, o Nó-B aloca alguma capacidade baseado no espaço livre de armazenamento temporário disponível no armazenamento temporário do UEl no Nó-B. Expresso em termos muito gerais e de modo não completo, o espaço livre de armazenamento temporário é um espaço de memória máximo do armazenamento temporário menos quaisquer créditos destacados. Expresso em termos muito gerais e de modo incompleto, o termo “créditos destacados” se refere aos dados de usuário que foram créditos concedidos para a transmissão a partir do SRNC para o Nó-B, mas que ainda não foram recebidos pelo Nó-B. Tipicamente, a quantidade dos créditos é expressa em unidades de PDUs de MAC-d.

A seguir, o Nó-B envia um quadro de alocação, representado pela seta mais no alto 20, indicando a quantidade de créditos que é permitido ao SRNC enviar para o UEl. Essa quantidade é indicada no campo de quadro de créditos concedidos.

O SRNC recebe o quadro de alocação, extrai a partir do mesmo o número de créditos concedidos, escreve os créditos dentro de um contador não mostrado sobre-escrevendo quaisquer créditos concedidos anteriores e envia o número correspondente dos PDUs de MAC-d para o NóB, como é representado pela seta 21. O SRNC também subtrai o número transmitido dos PDUs de MAC-d do contador. O intervalo de tempo entre o instante da alocação e o instante que os PDUs de MAC alocados são ···♦«··· ···· recebidos pelo Nó-B é chamado de tempo de viagem de ida e volta. Na Figura 4 o tempo de viagem de ida e volta é indicado em R. A seta mais ao fundo 20 representa um segundo instante no qual o Nó-B envia um quadro de alocação adicional para o SRNC. As duas setas 20 representam créditos destacados, ou seja, créditos que foram dados, mas que os dados correspondentes ainda não foram recebidos. Deve ser entendido que no intervalo de tempo entre a recepção de dois quadros de alocação sucessivos o SRNC poderia transmitir dados de usuário pendentes (PDUs de MAC) para o Nó-B.

O programador no Nó-B organiza a seqüência na qual os 10 dados de usuário incluídos no armazenamento temporário no Nó-B são transmitidos para os diferentes UEs. Dados de usuário agendados para a transmissão para um UE individual são tomados a partir do armazenamento temporário do UE correspondente e são inseridos em blocos de transporte gerados pelo seletor de formato de transporte. Em particular, o programador diz ao Nó-B qual o bloco de transporte a ser transmitido, a abertura de tempo a usar para a transmissão e o UE para o qual o bloco de transporte é pretendido. Um bloco de transporte terá comprimentos variados dependendo da quantidade de dados a serem enviados para diferentes UEs. Cada bloco de transporte é transmitido em uma abertura de tempo de duração fixa, tipicamente 2ms, sobre a interface de rádio U_u.

Sobre a interface de rádio os blocos de transporte são transmitidos em turnos. Tipicamente, somente um UE pode fazer uso da abertura de tempo em qualquer dado instante. Altemativamente, a multiplexação de código pode ser usada em uma abertura de tempo, implicando que uma abertura de tempo seja compartilhada por dois ou mais UEs.

Deve ser notado que não há relação, seja qual for, entre os procedimentos de designação de crédito e os procedimentos de programação. A programação de dados tem lugar a intervalos curtos e é feito »*«··*«··*·*

J3 canal instantânea dos UEs dinamicamente baseado na qualidade de individuais, enquanto um procedimento de designação de crédito para um dado UE tem lugar a intervalos muito maiores. O procedimento de designação de crédito não está relacionado à qualidade de canal de um UE. Uma qualidade do canal pode mudar várias vezes durante sucessivas designações de crédito.

Os créditos dados a um UE individual com o conhecido esquema de designação de crédito baseado “em fluxo” acima são créditos independentes dados a um outro UE. Ele é chamado de baseado “em fluxo” porque cada fluxo de dados de usuário é independente de outros fluxos. A principal desvantagem disso é que todos os armazenamentos temporários no Nó-B precisam ser preenchidos com dados de usuário a fim de impedir o subfluxo. Os armazenamentos temporários, desse modo, precisam ser preenchidos independentemente da quantidade de dados que podem ser realmente agendados sobre o canal de rádio. Isso é assim porque é impossível prever qual armazenamento temporário do UE o programador selecionará para a transmissão.

Além do mais, a quantidade total dos dados incluídos no armazenamento temporário no Nó-B é diretamente proporcional ao número de fluxos de dados de usuário e não sobre a quantidade de dados transmitidos sobre o ar. Quanto maior o número de fluxos de dados, mais dados serão incluídos no armazenamento temporário no Nó-B. A longo prazo, o Nó-B poderia armazenar mais dados do que ele pode entregar para os UEs, implicando que grandes quantidades de dados sejam postas na fila para a transmissão a partir do Nó-B, dados que ainda não tenham sido agendados para a transmissão sobre a interface de rádio. Se, sob essas circunstâncias, um UE é comutado de um Nó-B para novo Nó-B em um procedimento de transferência de passagem, não há mecanismo disponível para transferir os dados já incluídos no armazenamento temporário no Nó-B para o novo Nó-B • ····

e os dados incluídos no armazenamento temporário são perdidos. A retransmissão dos dados perdidos deve, então, ter lugar para o novo Nó-B. A retransmissão a partir do SRNC é um procedimento lento e caro, visto que ele tem lugar sobre as interfaces UTRAN. Estes são diversos nós de rede lentos e tipicamente transversais.

WO-02/49292 revela um mecanismo de controle de fluxo em uma rede de UTRAN em que um mecanismo de pedido de repetição automático (ARQ) é implementado a fim de abaixar o nível de armazenamento temporário no Nó-B. Surge um problema, visto que o acima descrito método de controle de fluxo manuseia fluxos de dados de pacote separados independentemente uns dos outros e a quantidade de dados incluídos no armazenamento temporário no Nó-B é abaixada somente para um dado UE. Conseqüentemente, a quantidade total de dados incluídos no armazenamento temporário, ou seja, a soma dos dados incluídos no armazenamento temporário a partir de diversos fluxos de dados de pacote independentes, é diretamente proporcional ao número de fluxos de dados que passa através do nó. Embora o nível de armazenamento temporário para um fluxo de dados individual separado possa ser abaixado, a quantidade total de dados incluídos no armazenamento temporário pode ser, então, excessiva para uma população de usuários maior. Conseqüentemente, o problema permanece, os dados devem ser retransmitidos a partir do SRNC para o Nó-B quando um usuário, diferente daqueles que têm seus níveis de armazenamento temporário reduzidos, é movido de um Nó-B para um outro Nó-B (transferência de passagem).

US-AI 2003/0016698 descreve um método para reajustar uma entidade de camada de MAC em um sistema de WCDMA. Reajustando-se a entidade de camada de MAC sob o reajuste de uma entidade de RLC (Controle de Ligação por Rádio) é possível evitar que dados desnecessários sejam incluídos no armazenamento temporário na entidade de camada de

MAC. Desse modo, é conseguida eficiência de utilização aumentada dos recursos de memória. Um controlador de fluxo é mostrado, mas sua operação não é revelada.

A EP 0 912 016 provê um terminal remoto com largura de banda sob demanda em uma rede sem fio. Hospedeiros remotos com pacotes para enviar a uma estação de base participam na contenção inicial de enlace ascendente durante a qual cada remoto com pacotes para enviar pede acesso à estação de base. Os pedidos de acesso podem colidir e os hospedeiros remotos que colidem participam na resolução de conflito de enlace ascendente. A estação de base aloca largura de banda de enlace ascendente em meio aos hospedeiros remotos que pedem acesso, seguida pela alocação de largura de banda para sua própria transmissão de enlace descendente.

A EP 0 912 016 não está preocupada com o controle de transmissão de um nó de rede de núcleo, tal como um nó de MSC, para um nó de controle de estação de base (BSC) no caso dos recursos de armazenamento temporário no nó de BSC serem insuficientes e sobre-fluxo e sub-fluxo de armazenamento temporário terem que ser impedidos. Na patente EP, não são dados quaisquer créditos e, conseqüentemente, o controle de transmissão não é levado em conta para estes.

Na EP 0 912 016 a transmissão de pacotes sobre rádio é baseada em contenção. A invenção dos requerentes, entretanto, provê um controle rígido de cada unidade de dados recebida pelo Nó-B. O Nó-B receberá somente as unidades de dados que possam ser agendadas imediatamente para a transmissão sobre rádio para os equipamentos de usuário.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objetivo da invenção é prover um método e sistema para incluir no armazenamento temporário, no Nó-B, uma quantidade de dados geralmente igual à quantidade de dados agendados para transmissão aos

respectivos usuários.

Um outro objetivo da invenção é prover um método e um sistema para compartilhar um recurso de armazenamento temporário insuficiente entre vários fluxos de dados por meio da aplicação de um método para controle de fluxo e compartilhamento de armazenamento temporário coordenado.

De acordo com a invenção, o processo de controle de fluxo compreende um primeiro esquema/regra de designação de crédito que (1) mantém uma contagem de funcionamento do número de créditos destacados por meio da contagem do número de créditos destacados e pelo aumento da contagem de créditos destacados cada vez que uma alocação é feita e pela diminuição da contagem de créditos cada vez que uma unidade de dados de usuário é recebida, e (2) restringe capacidade alocada de modo que ela nunca possa exceder a capacidade requerida. O primeiro esquema/regra de designação de crédito toma possível predizer a recepção de dados de usuário no Nó-B e satisfazer as condições (a) e (b) acima. As variações dependentes de tempo dos fluxos de dados de usuário serão, desse modo, estabilizadas.

De acordo com a invenção, o processo de controle de fluxo usa um segundo esquema/regra de designação de crédito de acordo com o qual os indicadores de qualidade de canal são usados para coordenar as alocações de capacidade baseados “em nó”. Fazendo isso, é possível compartilhar um recurso de memória insuficiente entre vários usuários de modo proporcional a sua qualidade de canal experimentada. O uso dos indicadores de qualidade de canal permitirá, desse modo, o preenchimento das condições (a) e (b) com um mínimo de recursos de memória, dando, desse modo, uma solução para o problema de otimização de memória.

O recurso de armazenamento temporário insuficiente é compartilhado entre os usuários proporcionalmente às qualidades de canal indicadas. Na prática, isso significa que cada UE do usuário reporta de volta

ao Nó-B a qualidade de canal do canal de transmissão entre o Nó-B e o UE. O Nó-B usa as qualidades de canal indicadas a fim de compartilhar seus recursos de armazenamento temporário entre seus fluxos de dados. O controle de fluxo é coordenado de modo que a quantidade dos créditos dados em fluxos de dados separados seja computada como uma função do número de fluxos de dados que passa através do Nó-B.

A soma total dos créditos dados em todos os fluxos de dados no Nó-B é limitada a um valor predefinido que é menor do que a quantidade dos dados que o SRNC pede para enviar ao Nó-B. Isso vai assegurar que sempre haja espaço de memória disponível para armazenar os dados que tenham sido transmitidos a partir do SRNC.

Uma das vantagens principais da invenção é que o nível de armazenamento temporário de Nó-B depende somente da quantidade de dados agendados, que são dados agendados para transmissão a partir do Nó-B para os respectivos UEs, ao invés do número de fluxos de dados de pacote que passa através do nó. Isso significa que a principal inclusão no armazenamento temporário dos dados de usuário pode ser sustentada no SRNC, o que, por sua vez, implica (1) exigências de memória reduzidas para o Nó-B, (2) confiabilidade de comunicação aumentada, (3) resistência aperfeiçoada contra eventos de erro que são causados por transferência, (4) tráfego estabilizado sobre as interfaces I_ub e I_ur, e (5) quantidade reduzida de PDUs de MAC-d transmitidos a partir do SRNC, mas ainda não recebidos no Nó-B. Visto que as transmissões a partir do SRNC são muito lentas, é importante manter o número de PDUs de MAC-d transmitidos, mas ainda não recebidos,o mais baixo possível.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um sistema de

UMTS,

A Figura 2 mostra uma vista esquemática dos armazenamentos temporários no SRNC e no Nó-B,

A Figura 3 é uma vista em bloco de um Nó-B,

A Figura 4 ilustra troca de mensagens de pedido de capacidade e mensagens de alocação de capacidade entre o SRNC e o Nó-B.

A Figura 5 é um diagrama de bloco de um sistema de controle de fluxo de acordo com a invenção,

A Figura 6 é um fluxograma que ilustra um exemplo do esquema inventivo de designação de crédito baseado em fluxo,

A Figura 7 é um fluxograma que ilustra um exemplo do esquema inventivo de designação de crédito baseado em nó,

A Figura 8 é uma primeira parte de um fluxograma de um mecanismo de controle de fluxo baseado em fluxo,

A Figura 9 é uma continuação do fluxograma da Figura 7,

A Figura 10 é um fluxograma que mostra a computação dos créditos concedidos no fluxograma da Figura 9,

A Figura 11 é uma primeira parte de um fluxograma de um mecanismo de controle de fluxo baseado em nó de acordo com a invenção,

A Figura 12 é uma continuação do fluxograma da Figura 11,

A Figura 13 é uma parte inicial de um fluxograma de um mecanismo de controle de fluxo baseado em nó, e

A Figura 14 é uma continuação do fluxograma da Figura 13.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS MODOS DE REALIZAÇÃO

Na Figura 5 um sistema de controle de fluxo de acordo com a invenção é mostrado para compreender um dispositivo de pedido de capacidade 22 que se comunica com um dispositivo de alocação de capacidade 23 sobre a interface I_ub. O dispositivo de pedido de capacidade está no SRNC e o dispositivo de alocação de capacidade está no Nó-B. O SRNC entrega dados de usuário ao Nó-B nos fluxos de dados 12 mostrados esquematicamente. O programador 16 se comunica com o dispositivo de ·«· ········

alocação de capacidade e controla a ordem na qual os dados de usuário individuais agendados nos armazenamentos temporários 9 são transmitidos através de um transmissor 24 em aberturas de tempo sobre canais de rádio compartilhados. A ordem na qual dados de usuário individuais são transmitidos corresponde à ordem na qual comutadores individuais 25 nas saídas de armazenamento temporário são fechados. Dois ou mais comutadores nunca podem ser fechados ao mesmo tempo. Meios de controle de fluxo de dados 26 são mostrados conectados à saída de cada armazenamento temporário individual 8 no SRNC. Cada meio de controle de fluxo recebe um sinal de controle individual 27 a partir do dispositivo de pedido de capacidade, esse sinal de controle individual compreendendo a anteriormente mencionada quantidade de créditos (número de PDUs de MAC alocados) adjudicados pelo Nó-B. O número de referência 28 representa os índices de qualidade de canal QI1, QI2,... Qli para os canais de rádio individuais para as entidades de usuário UEI, UE2,... UEi. O dispositivo de alocação de capacidade compreende contadores 29, um para cada UE individual, para contar o número de créditos destacados para cada fluxo de dados de usuário individual. Embora não mostrado na Figura 5, por razões de clareza, o dispositivo de alocação de capacidade também compreende, para cada UE individual, dois ou mais contadores, um para contar o número de unidades de dados de usuário do usuário pendentes no SRNC, o outro para calcular o instante de tempo em que um quadro de alocação deveria ser transmitido para o SRNC.

O dispositivo de pedido de capacidade e o dispositivo de alocação de capacidade são ambos implementados por hardware e software. Os meios de controle de fluxo de dados 14 são implementados por meio de um de produto de computador executado sobre um computador não mostrado no SRNC.

O processo de controle de fluxo usado pelo dispositivo de

3ο alocação de capacidade é um produto de computador executado sobre um computador não mostrado no Nó-B. O produto de computador compreende as porções de código de software para executar as etapas descritas abaixo do processo de controle de fluxo de acordo com a invenção. O programa de computador é carregado diretamente a partir de um meio utilizável de computador, tal como um disco flexível, gravação de CD, Internet etc.

Um primeiro processo de controle de fluxo de acordo com a invenção se executa no Nó-B. Esse primeiro processo de controle de fluxo está no que é chamado a seguir de um processo de controle de fluxo baseado em fluxo, visto que ele controla o fluxo de dados de cada usuário independentemente do fluxo de dados dos outros usuários. Por razões de clareza, ele é descrito com relação a um único usuário.

No processo de controle de fluxo baseado em fluxo os quadros de pedido de capacidade e de alocação de capacidade são intercambiados entre o Nó-B e o SRNC para o fluxo de dados unitário. O Nó-B responde aos pedidos de capacidade enviando quadros de alocação de capacidade em uma base regular. Em outras palavras, alocações de capacidade são executadas periodicamente em alguns intervalos de tempo fixos enquanto houver algumas unidades de dados no SRNC pendentes para o UE. Esse intervalo de alocação é marcado em R na Figura 4.

O processo de controle de fluxo baseado em fluxo de acordo com a invenção compreende as seguintes etapas:

1. O SRNC envia um pedido de capacidade para o Nó-B. O número de unidades de dados de usuário, comumente expresso em unidades de PDUs de MAC, que está pendente no SRNC no momento do pedido de capacidade é indicado no quadro de pedido de capacidade. Os dados pendentes são definidos como aqueles PDUs de MAC que são completamente processados pelo SRNC e, desse modo, estão prontos para deixar o SRNC para transmissão ao armazenamento temporário de Nó-B.

»····♦··*·

2. Ο Nó-B recebe ο quadro de pedido, lê o número de PDUs de MAC-d pendentes e sobrescreve o valor anterior em seu contador com o novo valor. Conseqüentemente, o Nó-B obtém algum conhecimento acerca do estado (cheio, vazio ou um valor no meio) do armazenamento temporário no SRNC.

3. O Nó-B computa o número de PDUs de MAC-d que seu armazenamento temporário pode aceitar/receber subtraindo o número dos PDUs de MAC-d incluídos no armazenamento temporário correntemente a partir de algum nível alvo predefinido, por exemplo, o espaço de memória disponível total.

4. O Nó-B computa a quantidade de créditos concedidos, ou seja, o número de PDUs de MAC-d que pode ser movido a partir do SRNC para o Nó-B (no momento da alocação de capacidade). Os créditos são computados de acordo com as seguintes etapas:

i. Computar a quantidade de créditos destacados. Os créditos destacados são definidos como o número de créditos que já tenham sido concedidos embora o número de PDUs de MAC-d correspondente ainda não tenha chegado ao armazenamento temporário de Nós-B.

ii. Comparar o número de PDUs de MAC-d que o armazenamento temporário de Nó-B pode aceitar/receber e o número de PDUs de MAC-d que estão pendentes no SRNC. Selecionar o menor número como número potencial de créditos concedidos a fim de assegurar que a capacidade alocada nunca exceda a quantidade de capacidade pedida.

iii. Subtrair qualquer número destacado de créditos a partir do número potencial selecionado de créditos concedidos e usar isso como número de créditos concedidos.

5. O Nó-B envia uma quadro de alocação de capacidade para o SRNC. O número de créditos concedidos é indicado no quadro de alocação.

A etapa de comparação ii é crucial. Se ela for omitida, o ···*······ contador de crédito irá, a longo prazo, terminar com um número maior. O processo de controle de fluxo pensará, então, que existem muitos créditos destacados (o que é falso) e o fluxo de dados para o Nó-B será obstruído, visto que mais créditos não podem se alocados e o armazenamento temporário sub-fluirá. A etapa de comparação ii é chamada de processo/esquema de designação de crédito.

Uma vantagem principal com esse processo de controle de fluxo baseado em fluxo é que é muito resistente. Ele nunca trará mais unidades de dados de usuário para o Nó-B do que o que é necessário, o que significa que o Nó-B nunca receberá mais dados de usuário do que ele, por sua vez, pode transmitir para o usuário entre dois instantes de alocação. O armazenamento temporário, desse modo, nunca pode sobre-fluir. A etapa ii verifica isso. O processo de controle de fluxo tentará manter o comprimento de fila de dados incluídos no armazenamento temporário no Nó-B constante e existe um limite superior que nunca pode ser excedido.

O nível alvo predefmido deveria ser suficientemente alto para impedir o sub-fluxo no armazenamento temporário e não mais alto do que a quantidade de dados que podem ser agendados para o UE.

Exemplo 1

Com relação à Figura 6. Suponha-se que o armazenamento temporário de SRNC tenha 100 PDUs de MAC-d pendentes para a transmissão para um armazenamento temporário do usuário único no Nó-B. Suponha-se também que esse armazenamento temporário do usuário único tenha uma capacidade de armazenamento temporário total de 90 PDUs de

MAC-d e que, na recepção do quadro de pedido de armazenamento temporário, 10 PDUs de MAC-d estejam correntemente incluídas no armazenamento temporário no Nó-B. Suponha-se também que o Nó-B, em três instantes anteriores, tenha 10, 20 e 30 créditos de SRNC dados (expressos em unidades de PDU de MAC-d). Esses 60 PDUs de MAC-d são, então, ···♦ »··· ···· créditos destacados e os PDUs de MAC-d correspondentes ainda não foram recebidos pelo Nó-B (por exemplo, devido ao atraso na transmissão). O estado do armazenamento temporário do usuário único no SRNC e no Nó-B é ilustrado no topo da figura.

A seta marcada CAPREQ 100 representa a etapa 1 no processo de controle de fluxo baseado em fluxo e o ápice de seta representa a etapa 2. A etapa 3 é ilustrada no armazenamento temporário de Nó-B. Do espaço de armazenamento temporário total (90 PDUs de MAC-d) 10 estão ocupados, deixando espaço para 80 PDUs de MAC-d. Aplicar a etapa 4i resultará em 10+20+30 = 60 créditos destacados. Aplicar a etapa 4ii significa que o armazenamento temporário de Nó-B tem espaço para 80 PDUs de MAC-d. Esse número de 80 deveria ser comparado com os 100 PDUs de MAC-d que o SRNC quer para transmitir. A fim de impedir o sobre-fluxo do armazenamento temporário o número menor 80 é selecionado. O armazenamento temporário tem com garantia espaço de memória suficiente disponível para esses 80. Na etapa 4iii o número destacado de créditos (60 PDUs de MAC-d) é subtraído do número selecionado (80 PDUs de MAC-d) deixando 20 PDUs de MAC-d. Desse modo, são dados 20 créditos. A seta marcada 20 C (créditos) representa a etapa 5. As setas seguintes marcadas 10, 20 e 30 representam instantes de tempo em que o SRNC envia os PDUs de MAC-d concedidos anteriormente ao mesmo armazenamento temporário de usuário no Nó-B. A ordem na qual estes são transmitidos não é, necessariamente, aquela indicada, mas pode variar. Finalmente, como representado pelas setas marcadas 20C mais ao fundo, os PDUs de MAC-d alocados na etapa 4iii são transmitidos para o nó-B.

Quando os 20 créditos forem enviados para o SRNC, como representado pela seta 20C superior, o contador de crédito destacado 29 correspondente no Nó-B aumentará sua contagem de crédito destacado de 20 PDUs de MAC-d. A contagem de crédito destacado é diminuída em qualquer momento em que as unidades de dados cheguem ao armazenamento temporário de dados de usuário correspondente no Nó-B. Um benefício principal com o contador de créditos destacados é que o resultado da alocação de capacidade é sempre previsível e, portanto, o armazenamento temporário nunca sofrerá o risco de sobre-fluir.

O recurso de armazenamento temporário fixado no Nó-B é meramente suficiente para suportar um fluxo de dados unitário com transmissão contínua usando a taxa de transmissão mais alta possível sobre o HS-DSCH.

O processo de controle de fluxo baseado em fluxo cuidará, desse modo, do problema de sobre-fluxo de armazenamentos temporários. Isso é baseado na suposição de que o SRNC tem mais dados de usuários pendentes do que espaço de armazenamento temporário disponível no Nó-B.

Deve ser notado que, na prática, quando se calcula o espaço de armazenamento temporário disponível total na etapa 3, o armazenamento temporário nunca é preenchido para seu máximo, mas para o mencionado nível alvo predefmido, que é menor.

Em seguida, é descrito um segundo processo de controle de fluxo que se executa no Nó-B. Esse segundo processo de controle de fluxo é, a seguir, chamado de um processo de controle de fluxo baseado em nó, visto que ele controla o fluxo de dados de todos os usuários ativos no Nó-B de uma maneira coordenada. Com o processo de controle de fluxo baseado em nó, um fluxo de dados do usuário é controlado dependendo dos outros fluxos de dados de usuário. Os fluxos de dados individuais são, desse modo, coordenados.

No processo de controle de fluxo baseado em nó os quadros de pedido de capacidade e os quadros de alocação de capacidade são intercambiados entre o Nó-B e o SRNC como no processo de controle baseado em fluxo. A quantidade total de capacidade de armazenamento temporário pedida no Nó-B é calculada e a quantidade total de recursos de armazenamento temporário disponíveis no Nó-B é calculada levando em conta quaisquer créditos destacados. Finalmente, os créditos são distribuídos entre os fluxos de dados individuais de modo proporcional para as qualidades/indicadores de canal de rádio individuais dos fluxos de dados. Dessa maneira, os fluxos de dados serão coordenados. O recurso de armazenamento temporário insuficiente é compartilhado entre diversos fluxos de dados separados. A fim de calcular a quantidade total dos recursos de armazenamento temporário disponíveis, cada quantidade de recursos de armazenamento temporário ativos do usuário ativo é calculada usando-se as mesmas etapas 1 -5 que aquelas no processo de controle de fluxo baseado em fluxo e adicionadas juntas. Substituindo-se a linguagem das etapas 1-5 com uma linguagem que se refere à capacidade de armazenamento temporário pedida total, capacidade de armazenamento temporário disponível total e quantidade total de créditos destacados, o processo de controle de fluxo baseado em nó compreende uma etapa 4iiii adicional que se segue à etapa 4iii:

4iiii. Distribuir a quantidade de créditos total obtida entre os fluxos de dados individuais de modo proporcional para as qualidades/indicadores de canal de rádio experimentadas pelo respectivo UE.

A etapa 4iiii é chamada de processo/esquema de designação de crédito.

Uma vantagem importante com o uso dos indicadores de qualidade de canal é que os recursos de memória são explorados de modo eficiente, visto que a fração principal dos dados de armazenamento temporário pertence àqueles usuários que mais provavelmente podem receber grandes quantidades de dados devido a suas boas qualidades de canal. A quantidade de dados que flui sobre a interface aérea U_u depende da qualidade de canal de rádio. Com o processo de controle de fluxo baseado em nó, não ············ ··· ; · , ......

* .»··· · ··· · ·· · * são enviadas mais unidades de dados para o Nó-B do que o Nó-B pode enviar para o usuário. Desse modo, não há razão para preencher um armazenamento temporário para seu máximo, visto que o usuário não será capaz de receber todos os dados de usuário incluídos no armazenamento temporário.

Os usuários compartilham o mesmo recurso de memória insuficiente e o recurso de memória insuficiente é dividido entre os usuários de acordo com suas respectivas qualidades de canal. Um usuário com uma má qualidade de canal não receberá, desse modo,quaisquer dados.

A quantidade total de dados incluídos no armazenamento 10 temporário no Nó-B permanecerá essencialmente constante e igual ao nível alvo. A quantidade dos dados incluídos no armazenamento temporário também será menor, em comparação com o processo de controle de fluxo baseado em fluxo, porque ela não será proporcional ao número de usuários. Lembrar que no processo de controle de fluxo baseado em fluxo a quantidade total dos dados armazenados nos armazenamentos temporários de Nó-B é a soma de todas as filas, a qual, por sua vez, é proporcional ao número de usuários.

Como no processo de controle de fluxo baseado em fluxo o processo de controle de fluxo baseado em nó minimiza a quantidade de dados que é armazenada no Nó-B, mas os dados armazenados desse modo ainda são suficientes para excluir o sobre-fluxo. No processo de controle de fluxo baseado em nó, o comprimento de fila será encurtado, visto que os dados são transferidos para os usuários que têm qualidades de canal melhores e, portanto, também são os mais prováveis para se liberarem de seus dados rapidamente. O usuário com a melhor qualidade de canal de rádio tem, em outras palavras, permissão para transmitir dados, em sua abertura de tempo, em uma quantidade igual à taxa de dados máxima que o canal de rádio é capaz de transferir. Isso se baseia na suposição de que o usuário que tem uma boa qualidade de canal no instante da alocação dos dados é suposto ter uma • »······ · · ♦ · • ·

3Ύ boa qualidade de canal também quando os dados alocados chegam mais tarde ao Nó-B. As características de canal de rádio são correlacionadas a tempo.

Com o processo de controle de fluxo baseado em nó é possível enviar mais dados a diversos usuários do que enviar todos os dados para um usuário com a taxa de dados máxima. Isso significa o seguinte. Suponha-se que há um usuário para quem o Nó-B transmite com uma alta taxa de dados e que esse usuário também receba dados a partir do SRNC. Agora, se novos usuários forem adicionados ao sistema, não há previsão de trazer dados para eles, porque eles compartilharão o recurso de memória com os outros usuários, entre os quais existe um que dominará todos os recursos, ou seja, aquele que está transmitindo com a taxa de dados máxima para seu UE.

Como no controle de fluxo baseado em fluxo, não haverá sobre-fluxo com o controle de fluxo baseado em nó, por causa da etapa 4ii.

Ainda uma outra vantagem com o controle de fluxo baseado em nó é que a maioria dos dados será armazenada no SRNC e, portanto, os dados não serão perdidos se algo der errado em níveis mais baixos do sistema. O problema de transferência também será resolvido.

O recurso de armazenamento temporário insuficiente é, desse modo, compartilhado de acordo com as qualidades de canal indicadas e a quantidade de créditos alocados, os fluxos de dados de pacote independentes são inversamente proporcionais ao número de fluxos de dados de pacote que passa através do Nó-B.

Quando o recurso de armazenamento temporário é compartilhado de acordo com as qualidades de canal, é possível gerar uma sincronia de transmissão em que a verdadeira quantidade de dados de usuário transmitidos permanece inalterada ao longo do tempo. Isso pode ser motivado pelos seguintes casos extremos. No caso do fluxo de dados unitário e do processo de controle de fluxo baseado em fluxo que compreende as etapas 1 5, a quantidade dos dados que fluem fica inalterada, visto que os créditos concedidos não são influenciados pela presença de outros usuários. Se a população de usuário (número de entidades de usuário) é maior, então, é provável encontrar um ou mais usuários que têm condições de canal de rádio boas ou mesmo superiores. Na prática, isso significa que, para uma grande população, os esquemas dependentes de canal do Nó-B podem agendar dados com uma taxa de transmissão muito alta e regular. Quando a quantidade de dados incluídos no armazenamento temporário no Nó-B é proporcional às qualidades de canal indicadas, o sub-fluxo do armazenamento temporário é impedido. O programador transmite dados ao usuário que tem a melhor qualidade de sinal. O impacto que o controle de fluxo baseado em nó pode ter sobre a quantidade de dados que flui para os usuários pode ser, geralmente, menor.

O nível alvo predefinido nesse caso deveria ser suficientemente alto para impedir sub-fluxo em um armazenamento temporário individual e não mais alto do que a quantidade de dados que podem ser agendados para o UE individual.

Cada um dos UEs reporta sua qualidade de canal de rádio para o Nó-B sobre o enlace ascendente associado que assinala o caminho mostrado na Figura 3.

Conseqüentemente, o Nó-B tem um recurso de armazenamento temporário fixado que é compartilhado de modo proporcional entre os fluxos de dados que atravessam o Nó-B. O Nó-B responde a pedidos de capacidade por meio da coordenação das alocações de capacidade individuais de um modo que a soma total dos dados incluídos no armazenamento temporário a partir de diversos fluxos de dados independentes seja mantida em um nível constante predefinido no Nó-B. Conseqüentemente, a quantidade total dos dados incluídos no armazenamento temporário é independente do verdadeiro número de fluxos de dados de pacote que passa através do Nó-B, Novamente um sub-fluxo do armazenamento temporário é

impedido. Isso porque a soma total dos dados incluídos no armazenamento temporário a partir de diversos fluxos de dados independentes nunca diminuirá abaixo do nível constante predefmido.Como indicado acima, o SRNC é suposto para sempre conter dados que esperam por transmissão.

A taxa de chegada dos PDUs de MAC-d no Nó-B regulada com o logaritmo de alocação por nó que compreende as etapas 1-5. Este, por sua vez, é baseado nos indicadores de qualidade de canal reportados pelos respectivos UEs.

Com o processo de controle de fluxo baseado em nó acima, a maior parte dos dados de usuário será armazenada no SRNC, e um mínimo dos dados é armazenado no Nó-B. Além disso, os dados armazenados no NóB são dados que serão agendados para transmissão para os usuários, ou seja, nenhum dado “desnecessário” será armazenado no Nó-B; “desnecessário” no sentido de que, se a transferência de passagem tiver lugar, aqueles dados serão perdidos.

Exemplo 2

Com relação à Figura 7. Suponha-se que haja três UEs, cada uma tendo um armazenamento temporário respectivo no Nó-B, como é indicado pelas linhas quebradas horizontais através do armazenamento temporário de Nós-B. Geralmente, se aplicam as mesmas suposições feitas no Exemplo 1. Os armazenamentos temporários no Nó-B são preenchidos para vários níveis individuais. Adicionar esses juntos indica que o armazenamento temporário de Nós-B é preenchido com 10 PDUs de MAC-d como no Exemplo 1. Supõe-se também que o SRNC tenha diferentes quantidades de dados de usuário para enviar aos três UEs. Se essas quantidades forem adicionadas, o SRNC tem um total de 100 PDUs de MAC-d para enviar aos três UEs, como no Exemplo 1. O espaço de memória total dos armazenamentos temporários no Nó-B é, como no Exemplo 1, de 90 PDUs de MAC-d. Finalmente supõe-se que o UE1 e o UE2 tenham ambos reportado um indicador de qualidade de canal QI=0,8, que indica um bom canal, enquanto que o UE3 tenha reportado um QF=0,4, que indica um canal menos bom. Além disso, aplica-se a suposição no Exemplo 1, indicando que o Nó-B tem um nível alvo predefinido total de 90 PDUs de MAC-d.

Seguindo as etapas l-4iii no Exemplo 1, o número de créditos concedidos é de 20 PDUs de MAC-d, os quais na etapa 4iiii deveríam ser distribuídos de modo proporcional entre os três UEs de acordo com a seguinte equação:

0,8x + 0,8x + 0,4x = 20

Isso dá x= 10.

	UE1,	desse	modo,	será	alocado	0,8x5 = 8	unidades	de
memória.
	UE2,	desse	modo,	será	alocado	0,8x5 = 8	unidades	de
memória.
	UE3,	desse	modo,	será	alocado	0,4x5 = 8	unidades	de

memória.

Na etapa 5 o número de créditos concedidos é transmitido. A segunda seta a partir do topo marcada 20 (8,8,4) C (créditos) representa a etapa 5. As setas seguintes marcadas 10, 20 e 30 representam os instantes de tempo em que o SRNC envia os PDUs de MAC-d concedidos anteriormente para os três diferentes armazenamentos temporários de usuário de UEs no NóB. Finalménte, como representado pelas três setas mais ao fundo marcadas 8, 8, 4, os PDUs de MAC-d calculados na etapa 4iii são transmitidos aos armazenamentos temporários do UE1, UE2 e UE3.

O número de créditos concedidos (expresso em PDUs de

MAC-d) também é o mesmo número de PDUs que será transmitido para os UEs. O Nó-B terá espaço de memória disponível para recebê-los.

Se o processo de controle de fluxo baseado em fluxo usado na técnica anterior e as figuras do Exemplo 2 forem aplicados, então, o ·«·«····*··· armazenamento temporário de Nó-B para o UE1 de usuário seria de 80 créditos potenciais concedidos menos os 10 créditos destacados, ou seja, 70 créditos de PDUs de MAC-d são enviados para o SRNC. O armazenamento temporário de Nós-B para UE2 seria de 80 créditos potenciais concedidos menos os 20 créditos destacados, ou seja, 60 PDUs de MAC-d seriam concedidos. De modo semelhante, o armazenamento temporário de Nós-B para o UE3 seria de 80-30 PDUs de MAC-d, ou seja, 50 créditos. No total 50+60+70=180 PDUs de MAC-d seriam concedidos, implicando sobre-fluxo dos armazenamentos temporários.

Em um típico sistema UTRAN, o atraso sobre as interfaces de I_Ub e I_ur pode ser muito grande, em comparação com a periodicidade com a qual os pedidos de capacidade são enviados a partir do SRNC. Isso significa que o Nó-B é capaz de enviar diversos valores de crédito antes que ele receba quaisquer dados de usuário. É importante, portanto, que os dados descarregados para o Nó-B a partir do SRNC sejam dados para um usuário que em um instante anterior tenha exibido uma boa qualidade de canal, de modo que o último sobre os dados descarregados com um alto grau de probabilidade seria agendado dentro de pouco, quase imediatamente, após sua chegada no Nó-B. Isso implica que somente pequenas quantidades de dados precisam ser armazenadas nos armazenamentos temporários de Nós-B, otimizando, desse modo, o tamanho total da memória de armazenamento temporário no Nó-B. Os dados que são descarregados serão pretendidos para os UEs que são prováveis para serem agendados quase imediatamente e, portanto, nenhum dado “desnecessário” será armazenado no Nó-B; “desnecessário” no sentido de que ele será perdido se um UE fizer, transferência de passagem, Um UE com uma baixa qualidade de canal é provável ser submetido a um procedimento de transferência de passagem, mas de acordo com o esquema de alocação por nó esses UEs receberão somente quantidades marginais de dados de usuário a partir do SRNC.

• ······· · ** ·

Com relação às Figuras 8 e 9, que ilustram um processo de controle de fluxo baseado em fluxo que se executa no Nó-B. O controle de fluxo é descrito abaixo com relação a um único usuário, embora devesse ser entendido que todos os fluxos de usuário são controlados da mesma maneira. O controle de fluxo inicia com o ajuste do contador de crédito destacado para zero, caixa 80. A seguir,o controle de fluxo vai para um laço e espera por um quadro de pedido de capacidade a partir do SRNC, caixa 81, o mencionado quadro indicando a quantidade de unidades de dados de usuário pendentes para o usuário individual no SRNC. Quando um quadro de pedido é recebido, o controle de fluxo compara a quantidade pedida de dados à quantidade de espaço de memória disponível no Nó-B, como visto totalmente, caixa de seleção 82. Existem duas possibilidades, ou a memória disponível é suficiente ou é insuficiente. Se a memória disponível for suficiente, então, os créditos concedidos são ajustados iguais ao número de unidades de dados de usuário pendentes, caixa 83. Isso diz ao SRNC para enviar todos os seus dados de usuário pendentes. Se a memória disponível é insuficiente, a quantidade de créditos é ajustada igual ao espaço de memória disponível, caixa 84. Em ambos os casos a contagem de crédito do contador de crédito destacado é ajustada para o número de créditos destacados apenas calculados e um quadro de alocação é transmitido, caixa 85. O controle de fluxo continua com um laço, Figura 9, no qual ele espera dados usuário chegarem ao Nó-B, caixa 90. Se chegarem dados de usuário, o número de unidades de dados recebidas é subtraído da contagem de crédito destacado, caixa 91. Se um quadro de pedido de capacidade tiver chegado a partir do SRNC, então, a antiga contagem de dados de usuário pendentes no contador para dados de usuário pendentes é sobrescrita com o número de dados pendentes indicado no quadro de pedido de capacidade, caixa 93. O contador para o cálculo do instante de tempo em que um quadro de alocação deveria ser enviado monitora o comprimento da fila de dados de usuário na fila no Nó-B e determina quando ·«·····« * · * * • · • · · • *· ·· • · ·*· « • · · · · · • · · · um quadro de alocação deveria ser enviado, caixa de decisão 94. Se a fila tende a se tomar curta ou se o número de dados na fila tende a se tomar zero, um quadro de alocação é enviado, caixa 95. Quando o quadro de alocação está para ser enviado, se executam as etapas 1-4; o número de créditos concedidos é calculado como uma função do espaço de memória disponível, da quantidade de dados de usuário pendentes no SRNC, do número de créditos destacados. Finalmente, o contador de créditos destacados é aumentado com o número calculado de créditos concedidos e o quadro de alocação é transmitido. Em seguida o controle de fluxo checa se há alguma intenção de continuar o laço, caixa de seleção 96. Se ele foi o último quadro de alocação que foi enviado na caixa 95, o usuário não está mais ativo e o laço é deixado na alternativa NÃO da caixa de seleção 96. Se houver mais dados para alocar, então, o controle de fluxo circula de volta para a caixa de seleção 90 e checa a chegada de mais dados de usuário, alternativa SIM na caixa de seleção 96. Se os dados tiverem chegado, a quantidade que chegou de dados é subtraída do contador de crédito destacado, caixa 91.

Em alternativa, o contador para o cálculo do instante de tempo em que um quadro de alocação deveria ser enviado é substituído por um contador que envia um quadro de alocação a cada dez ms, sem relação com os conteúdos do quadro de pedido de capacidade.

Com relação à Figura 10, que mostra como o número de créditos concedidos é computado para um quadro de alocação que é enviado pelo controle de fluxo baseado em fluxo de acordo com as Figuras 8 e 9. As etapas 3 e 4i a 4iii acima são executadas na caixa 100. Em seguida, é feita uma comparação a fim de assegurar que o número alocado dos créditos nunca pode exceder a capacidade pedida (= número de dados de usuário pendentes), caixa de seleção 101. Se o número alocado de créditos for maior, alternativa SIM, então, o número concedido de créditos é ajustado igual ao número de dados de usuário pendentes no SRNC, caixa 102. A etapa 101 é necessária ··<« *444 • 44 · «

4

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4*4 4 • 4 4 4 4 « 4444 4 4 porque, se os créditos concedidos puderem exceder a quantidade de dados pendentes, o contador de créditos destacados 29 não proverá informação de modo algum confiável. Em particular, o contador será aumentado mais freqüentemente do que diminuído.

A fim de minimizar a quantidade total de dados de usuário incluídos no armazenamento temporário no Nó-B, os recursos de memória insuficientes são compartilhados entre diversos usuários de mo proporcional a suas qualidades de canal experimentadas usando-se um dispositivo de alocação de capacidade que faz uso de um mecanismo de controle de fluxo baseado em nó cujo fluxograma é mostrado nas Figuras 11 e 12.0 fluxograma baseado em nó tem muitas etapas que são semelhantes às etapas no fluxograma baseado em fluxo nas Figuras 8 e 9 e estas são, portanto, marcadas com os mesmos números de referência.

A Figura 11 inicia o reajuste do contador de crédito destacado para zero, caixa 80. Em seguida, se executa um laço no qual o Nó-B recebe reportes de qualidade de canal a partir do UE, caixa 110, e estes são processados toda vez que o UE transmite um reporte, caixa 111. Esse laço se executa independentemente do controle de fluxo. O controle de fluxo é baseado na informação de qualidade e reportes de controle de fluxo são processados irrespectivamente a se a capacidade de memória é alocada ou não. Esse laço é executado tanto tempo quanto o UE escutar o Nó-B. Com a memória de crédito destacado zerada, o Nó-B espera para receber um pedido de alocação a partir do SRNC, caixa de seleção 81. Quando um pedido é recebido, o Nó-B calcula o número de créditos que deveríam ser enviados ao SRNC. Se a quantidade de dados é tão pequena que tudo se encaixa dentro da memória do Nó-B, então, o Nó-B pode enviar de modo seguro um quadro de alocação que indica que o número de créditos concedidos é igual à capacidade pedida, caixa de seleção 82 NÃO -> caixa 83. Se os recursos de memória são insuficientes, caixa de seleção 82 SIM, a capacidade pedida não pode »··*··*···*·

Mó ser concedida e, ao invés disso, uma quantidade menor de créditos é dada em diversas vezes. Em particular, o número concedido de créditos enviado para o SRNC deve ser tão restrito que quando as unidades de dados correspondentes chegarem no Nó-B todos os dados recebidos terão espaço na memória do Nó5 B, caixa 82 -> SIM -> caixa 84 caixa 112 “enviar quadros de alocação...”.

O Nó-B, desse modo, terá de transmitir diversos quadros de alocação até que todos os dados tenham sido transferidos do SRNC para o Nó-B. Em B, na Figura 11, a situação é que o Nó-B enviou um quadro de alocação, mas ainda não recebeu quaisquer dados a partir do SRNC. Após a alocação e transmissão, o Nó-B esperará e verá o que acontece.

A próxima etapa é esperar que cheguem dados ao Nó-B. Não é certo que todos os dados que o SRNC transmite chegarão, devido a erros que têm lugar na rede de transporte. Algumas vezes também é necessário enviar diversos quadros de alocação antes que os dados tenham sido transferidos do

SRNC para o Nó-B. Conseqüentemente, a locação feita na Figura 11, algumas vezes, não é suficiente. Pode mesmo haver o caso em que um quadro de alocação desapareça na rede de transporte. Nesse caso, ele deve ser retransmitido. O processo de controle de fluxo na Figura 12 cuidará desses instantes. Há cinco instâncias na Figura 12; (1) os dados chegam ao Nó-B, caixa 90, (2) o SRNC um novo quadro de pedido de capacidade, caixa 92, (3) é o momento de enviar um novo quadro de alocação, caixa de seleção 94, (4) todos os UEs deixaram o Nó-B, caixa de seleção 96, e (5) qualquer dos UEs enviou um reporte de qualidade de canal, caixa de seleção 81. A instância (1) é exigida a fim de manter o contador de crédito destacado atualizado. A instância (2) é exigida porque o SRNC pode enviar um pedido de capacidade a qualquer momento e o Nó-B deve responder a isso alocando mais capacidade. Não se pode prever quando novos dados chegam ao SRNC e, visto que o SRNC envia pedidos de capacidade em resposta a essas chegadas, esse processo de chegada desconhecido (entre, por exemplo, a Internet e o ········

SRNC) é a razão pela qual um processo de controle de fluxo é necessário entre o SRNC e o Nó-B. Se a instância (3) não estivesse presente, então, nenhum controle de fluxo de qualquer tipo seria necessário, porque o SRNC enviaria imediatamente todos os seus dados para o Nó-B. Uma vez que seja tempo de enviar um quadro de alocação, a quantidade de créditos é calculada e distribuída entre os usuários individuais em proporção às respectivas qualidades de canal, caixa 120. A instância (4) é necessária a fim de parar a execução do laço de controle quando não há UEs no sistema. A instância (5) está presente a fim de processar continuamente os indicadores de qualidade de canal. Deve ser notado que a qualidade é reportada mais freqüentemente, a intervalos de 2ms, do que a alocação tem lugar; a freqüência de alocação é de lOms. O laço de controle é repetido até que todos os dados no SRNC tenham sido transferidos.

As etapas de processo executadas na Figura 13 são seguidas pelas etapas de processo da Figura 14 e juntas elas descrevem as etapas de processo executadas na caixa 120 na Figura 12. Em uma primeira etapa, caixa 130, a quantidade total dos dados na fila no Nó-B é computada somando-se o número de unidades de dados na fila em todos os armazenamentos temporários ativos no Nó-B. Isso corresponde à etapa 3 acima. Na segunda etapa, caixa 131, a quantidade total de dados pendentes no SRNC é computada somando-se o número de unidades de dados pendentes para todos os armazenamentos temporários ativos no SRNC. Isso corresponde à etapa 2 acima. Em uma terceira etapa de processo, caixa 132, a quantidade total de créditos destacados é computada somando-se o número de créditos destacados para todos os armazenamentos temporários de usuário ativos no Nó-B. Isso corresponde à etapa 4i acima. Em seguida, todos os usuários ativos são classificados dentro de uma lista de acordo com suas qualidades de canal experimentadas, caixa 133. Os usuários que não tiverem dados pendentes são removidos da lista a seguir, caixa 134. A soma total das qualidades de canal é ’ 4»

calculada somando-se as qualidades de canal para todos os usuários na lista classificada, caixa 135.

A etapa de processo seguinte, caixa 140, é para subtrair a quantidade de dados na fila no Nó-B e a quantidade total de dados pendentes no SRNC, indicada pelo contador de dados pendentes no Nó-B, e o contador de crédito destacado total do espaço de memória disponível no Nó-B e ajustar os créditos concedidos totais para o valor computado, caixa 140. Em seguida, uma metrifícação que representa uma fração entre a melhor qualidade de canal (na lista classificada) e a soma total das qualidades de canal, caixa 141. Em seguida os créditos concedidos para o usuário de melhor qualidade correspondente são calculados com base na metrifícação precedente e os créditos concedidos totais, caixa 142. Na caixa de decisão 143 é decidido se o número de créditos concedidos é maior do que o número de dados pendentes. Se Sim, então, os créditos concedidos para o usuário com a melhor qualidade de canal são ajustados à quantidade de unidades de dados que estão pendentes para o mencionado usuário de melhor qualidade. Essa etapa corresponde à etapa de processo 102 na Figura 10 e é seguida pela etapa 145 na qual o usuário de melhor qualidade é removido da lista. A alternativa Não na caixa de decisão 143 também é seguida pela etapa de processo 145, a qual, por sua vez é seguida por uma caixa de decisão 146 que checa se existem quaisquer usuários na lista. Se Sim, se inicia um laço com a etapa de processo 141. O laço executa as etapas de processo 141-145 até que não haja mais usuários deixados na lista. O esquema usado para agendar poderia, igualmente, ser dependente de canal ou poderia ser de um tipo sem predeterminação. Programação dependente de canal significa que os dados são enviados para o UE que tenha a melhor qualidade de canal. Se o logaritmo de controle de fluxo entre o SRNC e o Nó-B de acordo com a invenção também é usado para agendar as transmissões entre o Nó-B e o UE que, visto estatisticamente, tem a melhor qualidade de canal, então, quantidades muito pequenas de dados precisam ser armazenados nos armazenamentos temporários de Nó-B e os dados assim armazenados são os dados para o usuário correto e são os dados que serão agendados imediatamente quando da chegada no Nó-B. A invenção é, desse modo, semelhante a uma memória de armazenamento temporário muito grande (no Nó-B) e esquema de alocação por fluxo.

Referências [1] 3^rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access NetWork; ULTRA High Speed Downlink Packet Access; Descrição Geral; Estágio 2, 3GPP TS 25.308 [2] 3^rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access NetWork; protocolos de plano de usuário de Iur de ULTRA para fluxos de dados de Canal de Transporte Comum, 3GPP TS 25.425

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de controle usado por fluxo para regular o fluxo de dados entre um primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) e um segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) em uma rede de transmissão por rádio, o mencionado segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) recebendo dados do mencionado primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) para serem enviados à pluralidade de entidades de usuário (7) através de uma interface de ar, onde

- o primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) envia um pedido de capacidade (10) ao segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) pedindo ao segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) permissão para enviar um número indicado de unidades de dados que estão pendentes no primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4), e

- o segundo nó de transmissão de rede de rádio (6), em resposta ao pedido de capacidade, envia um quadro de alocação (11) para o primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4), o mencionado quadro de alocação indicando o número de unidades de dados que o primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) tem permissão para transmitir, o último número sendo referido como créditos, caracterizado pelo fato do segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) que executa as etapas seguintes para um fluxo de dados (12) entre os primeiro e segundo nós de transmissão de rede de rádio, no caso de recursos de armazenamento temporário (9) para armazenar as unidades de dados no segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) ser insuficiente:

- contar o número instantâneo de unidades de dados pedidas,

- computar o número de créditos a serem concedidos subtraindo de um nível de preenchimento de armazenamento temporário alvo, o número de unidades de dados correntemente armazenadas no armazenamento temporário, e o número de créditos dados anteriormente mas ainda não recebidos, estes créditos referidos abaixo como créditos destacados,

- inserir o número de créditos concedidos assim computados em um quadro de alocação (10) para transmissão ao nó de transmissão em resposta ao pedido de capacidade.
2. Método de controle usado por fluxo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de comparar o número de unidades de dados correntemente armazenadas no armazenamento temporário com o número de unidades de dados pedidas, selecionando o menor desses números como um número potencial de créditos concedidos a partir do qual os créditos destacados são subtraídos a fim de se obter o número de créditos concedidos.
3. Método de controle usado por fluxo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do nó de recebimento manter uma contagem de funcionamento do número de créditos destacados, isso sendo conseguido

- aumentando-se a contagem cada vez que um quadro de alocação é enviado, a mencionada contagem sendo aumentada com o número de créditos concedidos indicado nos quadros de alocação, e

- diminuindo a mencionada contagem cada vez que unidades de dados são recebidas, a mencionada contagem sendo diminuída com o número de unidades de dados recebido.
4. Método de controle usado por nó para regular o fluxo de dados entre um primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) e um segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) em uma rede de transmissão por rádio, o mencionado segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) recebendo dados do mencionado primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) para serem enviados à pluralidade de entidades de usuário (7) através de uma interface de ar, onde

- o primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) envia um pedido de capacidade (10) ao segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) ············ pedindo ao segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) permissão para enviar um número indicado de unidades de dados que estão pendentes no primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4), e

- o segundo nó de transmissão de rede de rádio (6), em resposta ao pedido de capacidade, envia um quadro de alocação (11) para o primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4), o mencionado quadro de alocação indicando o número de unidades de dados que o primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) tem permissão para transmitir, o último número sendo referido como créditos, caracterizado pelo fato do segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) que executa as etapas seguintes para um fluxo de dados (12) entre os primeiro e segundo nós de transmissão de rede de rádio, no caso de recursos de armazenamento temporário (9) para armazenar as unidades de dados no segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) ser insuficiente:

- contar o número instantâneo de unidades de dados pedidas em cada fluxo de dados para obter um número total de unidades de dados pedidas,

- computar o número total de créditos a serem concedidos em cada fluxo de dados subtraindo de um nível de preenchimento de armazenamento temporário alvo para o número total de fluxos de dados

- o número total de unidades de dados correntemente armazenadas em cada um dos armazenamentos temporários, e

- o número total de créditos dados anteriormente mas ainda não recebidos, e

- distribuir a quantidade total de créditos do nó de recebimento de modo proporcional às qualidades de canal de rádio (28) indicadas pelas respectivas entidades (7).
5. Método de controle usado por nó de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de limitar a soma total dos dados de • tf · tf · usuário em todos os fluxos de dados a um valor desejado menor do que ou igual ao número pedido total de unidades de dados.
6. Método de controle usado por nó para regular o fluxo de dados entre um primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) e um segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) em uma rede de transmissão por rádio, o mencionado segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) recebendo dados de mencionado primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) para serem enviados à pluralidade de entidades de usuário (7) através de uma interface de ar, onde

- o primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) envia um pedido de capacidade (10) ao segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) pedindo ao segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) permissão para enviar um número indicado de unidades de dados que estão pendentes no primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4), e

- o segundo nó de transmissão de rede de rádio (6), em resposta ao pedido de capacidade, envia um quadro de alocação (11) para o primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4), o mencionado quadro de alocação indicando o número de unidades de dados que o primeiro nó de transmissão de rede de rádio (4) tem permissão para transmitir, o último número sendo referido como créditos, caracterizado pelo fato de distribuir o número de créditos dado pelo segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) de modo proporcional às qualidades de canal de rádio (28) indicadas pelas respectivas entidades (7) para as quais o segundo nó de transmissão de rede de rádio (6) está programando a transmissão por rádio das unidades de dados.
7. Nó de rede de rádio (6) para regular o fluxo dos dados a partir de um nó de transmissão (4), que compreende um recurso de armazenamento temporário (9), um dispositivo de alocação de capacidade (23) para alocar quantidades individuais de dados de usuário para entidades de usuário individuais (7), um protocolo de controle de fluxo e um programador (16), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de alocação de capacidade (23) compreende um contador (29) para manter uma contagem de funcionamento do número instantâneo de créditos destacados, os créditos destacados sendo definidos como o número de unidade de dados que o dispositivo de alocação permitiu ao nó de transmissão (4) enviar, embora o número correspondente das unidades de dados ainda não tenha chegado no nó de rede de rádio (6).
8. Nó de rede de rádio (6) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de alocação de capacidade compreende um contador para manter uma contagem de funcionamento dos dados de usuário pendentes no nó de transmissão (4).
9. Nó de rede de rádio (6) de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de ter um dispositivo de distribuição adaptado para distribuir o número total de créditos dados pelo nó de rede de rádio (6) de modo proporcional às qualidades de canal de rádio (28) indicadas pelas respectivas entidades de usuário (7) para as quais o programador (16) está programando a transmissão por rádio das unidades de dados.

1/12

UMTS

FIG 1 Técnica anterior

SRNC4

Dados incluídos no armazenamento temporário · - · ·. para UE2

Dados incluídos no armazenamento temporário paraUei i

Nó-B

Dados incluídos Dados incluídos no armazenamento no armazenamento ^temporário “j temporário Çpara UE1. h Ί para UE2

Dados incluídos no armazenamento temporário para Uei ι i

FIG 2 Técnica anterior ,·······

2/12 ·· · • <

• ¹ ♦· ·

Para SRNC p_{ara SRNC}

ACK/NACK Formato de transmissão

Q^[ e dados de controle

Para/A partir de Ues

FIG 3 Técnica anterior ····«··*···*

FIG 4 Técnica anterior

4/12

......... ·*·· ··:·. 5 · :

; s· · ·

Redes de núcleo Fluxo de Entidades

SRNC dados Nó-B Canal de rádio de usuários

FIG 5

5/12 <5Υ armazenamento temporário de SRNC 8

Armazenamento temporário de Nó-B 9

Nível alvo
10 PDU 1

V

100 PDU

90 PDU

SRNC Nó-B

20C

PDUs de MAC-d a partir de créditos concedidos anteriormente

Todos para o mesmo

Armazenamento temporário

90-10-(10+20+30) PDU

PDUs de MAC-d a partir de créditos concedidos

Tempo ^TemP°

Processo de controle de fluxo baseado em fluxo

FIG 6

Armazenamento temporário de Nó-B 9

6/13.. ·

Armazenamento temporário de SRNC 8

Nível alvo

10 PDU

100 PDU

Armaz. Temp. 1 de UE Armaz. Temp. 2 de UE } Armaz. Temp. 3 de EU

90 PDU

SRNC Nó-B

PDUs de MAC-d a partir de créditos concedidos anteriormente

90-10-(10+20+30) PDU

Para UE1

ParaUE2

Para UE3

PDUs de MAC-d a partir de créditos >

concedidos '

ParaUEI

Para UE2

Para UE3

Tempo Tempo

Processo de controle de fluxo baseado em nó

FIG 7

7/12

Q Iniciar

Ajustar contador de créditos destacados para zero

Ajustar créditos concedidos igual ao número de unidades de dados pendentes

Ajustar créditos concedidos igual ao espaço de memória disponível

Ajustar o contador de créditos destacados igual ao número de créditos concedidos e enviar um quadro de alocação

FiG 8

8/12 ¢/)

Sobrescrever o valor anterior das unidades de dados pendentes

Subtrair ο número das unidades de dados que chegaram a partir do contador de crédito destacado

Enviar um quadro de alocação. Incrementar o contador de créditos destacados com o valor de crédito concedido

FIG 9

Sim ( Iniciar )

100

FIG 10 ( Iniciar )

9/12

Ajustar contadores de crédito destacado para zero

110 82 ⁸³

FIG 11

10/12.

,··· ····

FIG 12
11/1Λ

Gò

FIG 13
12/12

FIG 14