ES2173820T3 - Priorizacion y control del flujo de paquetes de datos de un canal de multiples usuarios de espectro extendido. - Google Patents
Priorizacion y control del flujo de paquetes de datos de un canal de multiples usuarios de espectro extendido.Info
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Abstract
Un método de priorizar datos en paquetes para transferirlos por un canal (56) de múltiples usuarios en un sistema de comunicación inalámbrico de acceso múltiple por división de código y de espectro extendido, en donde un controlador (54) asociado con el canal (56) de múltiples usuarios recibe datos en paquetes de una pluralidad de fuentes (48, 50, 52), caracterizándose el método por priorizar (70) cada paquete de dichos datos en paquete basándose en parte en la capacidad de reenrutamiento de una clase de tipos de datos de cada uno de dichos paquetes, en donde las clases que tienen un tipo de paquete menos reenrutable adquieren prioridad sobre las clases con tipos de paquete más reenrutables; y programar cada uno de dichos paquetes para su transmisión por canal (56) de múltiples usuarios basándose en parte en dicha priorización (70).
Description
Priorización y control del flujo de paquetes de
datos de un canal de múltiples usuarios de espectro extendido.
La invención se refiere, en general, a canales
usados por múltiples usuarios en un sistema inalámbrico de espectro
ensanchado y de acceso múltiple por división de código. Más
específicamente, la invención se refiere a un sistema y método para
establecer prioridades y controlar el flujo de datos en canales
comunes y compartidos de un sistema de espectro ensanchado.
La figura 1 ilustra un sistema de comunicación
inalámbrico 18 de acceso múltiple por división de código (AMDC) de
espectro ensanchado. Dentro del sistema 18, un nodo b 26 se
comunica con equipos de usuario (EU) 20-24
asociados. El nodo b 26 tiene un solo controlador de sitio (CS) 30,
asociado con una sola estación de base 28 (como se muestra en la
figura 1) o con múltiples estaciones de base 28. Un grupo de nodos
b 26, 32, 34 está conectado con un controlador de red de radio (CRR)
36. Para transmitir comunicaciones entre los CRR
36-40 se utiliza una interfaz (IUR) 42 entre ellos.
Cada CRR 36-40 está conectado a un centro de
conmutación móvil (CCM) 44, que a su vez está conectado a la red
central 46.
Para comunicarse dentro del sistema 18 se usan
muchos tipos de canales de comunicación, tales como dedicados,
compartidos y comunes. Los canales dedicados transmiten datos entre
un nodo b 26 y un EU 20-24 particular. Los canales
comunes y compartidos son usados por múltiples EU
20-24 o usuarios. Todos estos canales transportan
una diversidad de datos que incluyen datos de tráfico, control y
señalización.
Puesto que los canales compartidos y comunes
transportan datos para diferentes usuarios, los datos se envían
usando unidades de datos de protocolo (UDP) o paquetes. Como se
muestra en la figura 2, para regular el flujo de datos de diferentes
fuentes 48-52 hacia un canal 56, se usa un
controlador 54.
Un canal común usado para transmitir datos a los
EU 20-24 es el canal de acceso directo común (CADC)
58. Como se muestra en la figura 3, el CADC 58 tiene origen en un
CRR 36 y se emite a un nodo b 28-34 para su
transmisión inalámbrica como señal de espectro ensanchado a los EU
20-24. El CADC 58 transporta varios tipos de datos
desde diferentes fuentes, tales como un canal de control común
(CCC), un canal de control y tráfico dedicado (CCD y CTD) y una
señalización de control de canales compartidos de bajada y subida
(CCB y CCS). El CADC 58 también transporta señalización de control
fuera de banda, tal como demandas de repetición automáticas híbridas
(DRA-H), y datos similares transmitidos, a través
del IUR 42, desde otros CRR 38-40, tales como datos
de control de CCC, CCD, CTD y DRA-H.
El CRR 36 usa varios controladores para controlar
el flujo de datos. Un controlador de enlace de radio CER 64 gestiona
el CCC. El controlador de acceso al medio dedicado
(CAM-d) 66 gestiona el CCD, el CTD y alguna
señalización DRA-H fuera de banda. El controlador
de acceso al medio compartido (CAM-comp) 68 gestiona
el CCB, la señalización de control de CCS y la señalización de
control de DRA-H fuera de banda. El control del
CADC 58 es el controlador de acceso al medio común
(CAM-c) 60.
Debido a las múltiples fuentes
48-52 de datos que pueden transmitirse a través de
un canal común o compartido, los controladores 54 de canal ponen los
datos en cola antes de ser transmitidos. Si se produce una gran
acumulación en la cola, los datos experimentan un tiempo de espera
en ella. Un gran tiempo de espera en ciertos datos, tales como
datos de control, provocará el fallo de un canal. Para aliviar este
problema, la técnica anterior descargaba bruscamente la cola para
reducir la congestión, o re-encaminaba los datos.
La descarga brusca de la cola da lugar a la pérdida de datos y
requiere que se vuelvan a transmitir, lo que no es deseable. El
re-encaminamiento de datos que ya están haciendo
cola crea una duplicación de datos en el sistema y no resuelve la
congestión existente.
El documento WO 96/08935 describe un esquema de
establecimiento de prioridades para un sistema SGM. Se proporcionan
diferentes prioridades a diferentes tipos de paquetes para ser
transmitidos a través de un canal común. Los paquetes de datos son
emitidos a través del canal común basándose en su prioridad.
La patente norteamericana nº 5.802.310 describe
un sistema para el control de colas de datos en una red de
comunicaciones. Los datos se transfieren a la cola de un canal. La
cola se desactiva cuando la cantidad de datos en cola es superior a
un primer límite, y la cola se activa cuando la cantidad de datos en
cola es inferior a un segundo umbral. En consecuencia, es deseable
reducir el tiempo de espera de datos en canales compartidos y
comunes sin los problemas asociados con la técnica anterior.
Según la invención, se proporciona un método, un
sistema y un controlador como se definen en las reivindicaciones
adjuntas.
En un controlador asociado al canal multiusuario
se reciben datos en paquetes de una pluralidad de fuentes. Se
establece la prioridad de cada paquete de datos en paquetes
basándose, en parte, en la capacidad de
re-encaminamiento de la clase de tipos de datos.
Cada paquete está programado para ser transmitido a través del
canal multiusuario basándose, en parte, en el establecimiento de
prioridades.
La figura 1 es una ilustración simplificada de un
sistema de comunicación inalámbrico de espectro ensanchado.
La figura 2 es una ilustración de datos que
fluyen hacia un canal común o compartido.
La figura 3 es una ilustración de datos que
fluyen hacia un canal CADC en un CRR.
La figura 4 es una ilustración de un esquema de
establecimiento de prioridades.
La figura 5 es un esquema de establecimiento de
prioridades para uso en un canal CADC.
La figura 6 representa un mecanismo de reserva
usado en un canal común o compartido.
La figura 7 representa ventanas de fuentes de
datos usadas en un canal común o compartido.
El establecimiento de prioridades 70 de datos se
usa para reducir el tiempo de espera de datos en un controlador 54
de canal multiusuario, como se ilustra en la figura 4. Ciertos
datos deben ser transmitidos a través un canal común o compartido en
particular, que se muestra en la figura como "obligatorio" 88.
Otros datos se envían preferiblemente por el canal particular pero
pueden re-encaminarse hacia otro canal, tal como un
canal dedicado. Estos datos se denominan de "mejor esfuerzo"
90. Puesto que los datos "obligatorios" 88 no pueden
re-encaminarse, tienen prioridad sobre los datos de
"mejor esfuerzo" 90.
El tipo de datos de un paquete, tales como datos
de control 96, señalización 98 y tráfico 100, también se usa para
el establecimiento de prioridades. Para llevar a cabo el
establecimiento de prioridades de los tipos de datos, se separan los
paquetes de datos de control 96 y señalización 98 de los paquetes
de datos de tráfico 100. Un enfoque para separar los paquetes es
agrupar paquetes de tipos de datos similares antes de ser recibidos
en el controlador 54. Alternativamente, los paquetes emitidos por
cada canal, antes de ser recibidos por el controlador 54, están
provistos de una bandera o identificador que indica el tipo de datos
de los paquetes.
Puesto que un retraso prolongado en la
transmisión de datos de control 96 o señalización 98 provoca la
congelación de un canal, se proporciona una mayor prioridad a los
datos de control 96 y señalización 98 que a los datos de tráfico
100. Además, los datos comunes o compartidos 92 asociados a
múltiples usuarios tienen una prioridad más alta que los datos
dedicados 94, para un solo usuario. Típicamente, el esquema de
establecimiento de prioridades de datos se almacena en la lógica del
controlador de canal multiusuario.
Durante los periodos de congestión elevada, los
datos se re-encaminan a otros canales basándose en
su prioridad 70. Por ejemplo, los datos de tráfico dedicados de
mejor esfuerzo son re-encaminados, y los datos de
control comunes obligatorios no lo son. Al
re-encaminar datos, en lugar de ponerlos en cola, no
se requerirán retransmisiones. En consecuencia, la cantidad de datos
que forman cola se reduce, dando lugar a un menor tiempo de espera
de datos. Por otra parte, como los datos
re-encaminados nunca son puestos en cola, se elimina
la duplicación de datos experimentada en la técnica anterior.
En la figura 5 se muestra un esquema 72 de
establecimiento de prioridades para uso en un CADC 58. Puesto que
el CCB y la DRA-H del CAM-comp
tienen datos de control compartidos obligatorios, tienen la
prioridad más elevada o máxima. Aunque la
DRA-H del CAM-d tiene datos de control obligatorios, al ser dedicada, se le asigna una prioridad ligeramente menor o prioridad alta. El CCC y el CCD se usan para señalización y tienen el nivel siguiente de prioridad o nivel medio. El nivel de prioridad más bajo es asignado al CTD porque tiene datos de tráfico dedicados de mejor esfuerzo.
DRA-H del CAM-d tiene datos de control obligatorios, al ser dedicada, se le asigna una prioridad ligeramente menor o prioridad alta. El CCC y el CCD se usan para señalización y tienen el nivel siguiente de prioridad o nivel medio. El nivel de prioridad más bajo es asignado al CTD porque tiene datos de tráfico dedicados de mejor esfuerzo.
Para facilitar este esquema 72 de establecimiento
de prioridades en el CADC 58, se requieren modificaciones en el CRR
36. Como se muestra en la figura 3, el CAM-d 66 de
la técnica anterior controla el CCD, el CTD y la
DRA-H del CAM-d. Como se muestra en
la figura 5, cada una de estas fuentes tiene una prioridad
diferente. Puesto que estos datos son multiplexados antes del
establecimiento de prioridades en el CAM-d 66, el
multiplexor del CAM-d 66 es movido al
CAM-c 60 para permitir el establecimiento de
prioridades en el CAM-c 60. Alternativamente, el
CAM-d 66 puede emitir la prioridad y clase
(obligatoria o de mejor esfuerzo), tal como mediante una bandera o
identificador, de cada paquete de datos multiplexados, para el
establecimiento de prioridades en el CAM-c 60. Los
datos controlados por el CER 64 y el CAM-comp 68
tienen la misma prioridad, y, en consecuencia, ninguno requiere
modificaciones. Usando la lista de prioridades almacenada, se
programa la transmisión de los datos de las distintas fuentes y se
re-encaminan durante los periodos de alta
congestión.
Otra técnica para reducir el tiempo de espera de
datos, que puede combinarse con el establecimiento de prioridades,
es el control del flujo de datos entre los distintos controladores.
Como se muestra en la figura 6, se usa un mecanismo de programación
74 para regular los datos que entran en el canal común o compartido
56. El mecanismo de programación 74 sigue el curso de la
acumulación de datos en la cola del controlador. Si el mecanismo 74
reconoce que hay congestión y que durante un cierto espacio de
tiempo los datos no serán transmitidos, el acceso al canal 56 limita
el flujo de datos desde las fuentes individuales de datos. Las
fuentes individuales reconocerán la necesidad de
re-encaminar datos o de no intentar la transmisión.
Usando un mecanismo de control de flujo con un CADC, un CAM y un
CER (capa 2), se disminuye el tiempo de espera de señalización y,
por lo tanto, se aumenta la eficiencia.
Para impedir la monopolización del canal común o
compartido 56 por una fuente 48-52 de datos, pueden
usarse ventanas variables 76-86, como se muestra en
la figura 7. Cada fuente 48-52 de datos tiene una o
múltiples ventanas 76-86 de datos pendientes en la
cola que esté permitida. El tamaño de la ventana 76 se basa en los
requisitos de la fuente específica. La ventana 76 se ajusta
dinámicamente en respuesta a la disponibilidad de la cola. A medida
que la disponibilidad del canal aumenta, el tamaño de las ventanas
aumenta, lo que aumenta el número de paquetes pendientes. A la
inversa, a medida que la disponibilidad disminuye, el tamaño de la
ventana disminuye, lo que disminuye el número de paquetes
pendientes. Como consecuencia de la disminución de las ventanas,
las fuentes de datos re-encaminan o detienen la
emisión de paquetes a las ventanas.
Claims (14)
1. Un método para establecer prioridades de datos
en paquetes a transmitir a través de un canal multiusuario (56) en
un sistema de comunicación inalámbrico de acceso múltiple por
división de código y de espectro ensanchado, en el que un
controlador (54) asociado con el canal multiusuario (56) recibe
datos en paquetes desde una pluralidad de fuentes (48, 50, 52),
estableciendo la prioridad de cada paquete de dichos datos en
paquetes, y programando cada paquete citado para ser transmitido a
través del canal multiusuario (56) basándose, en parte, en dicho
establecimiento de prioridades (70), estando el método
caracterizado porque:
dicho establecimiento de prioridad (70) de cada
paquete de dichos datos en paquetes está basado, en parte, en la
capacidad de re-encaminamiento de la clase de tipos
de datos de cada paquete citado, y en el que las clases que tienen
tipos de paquetes con menor capacidad de
re-encaminamiento tienen prioridad sobre las clases
con mayor capacidad de re-encaminamiento;
2. El método de la reivindicación 1,
caracterizado, además, porque dicho establecimiento de
prioridades (70) se basa, en parte, en una jerarquía de paquetes de
tipo de control (96), señalización (98) y tráfico (100).
3. El método de la reivindicación 2,
caracterizado, además, porque los paquetes de control (96)
tienen prioridad sobre las paquetes de señalización (98), que a su
vez tienen prioridad sobre los paquetes de tráfico (100).
4. El método de la reivindicación 1,
caracterizado, además, porque el establecimiento de
prioridades (70) se basa, en parte, en una jerarquía de paquetes de
tipo común, compartido (92) y dedicado (94).
5. El método de la reivindicación 4,
caracterizado, además, porque los paquetes comunes y
compartidos (92) tienen prioridad sobre los paquetes dedicados
(94).
6. El método de la reivindicación 1,
caracterizado, además, porque las clases de datos en
paquetes comprenden una clase de control (96) sin capacidad de
re-encaminamiento, una clase de señalización (98)
con una cierta capacidad de re-encaminamiento y una
clase de tráfico (100) con capacidad plena de
re-encaminamiento.
7. El método de la reivindicación 6,
caracterizado, además, porque cada clase (96, 98, 100) tiene
una sub-jerarquía basada en la cantidad de usuarios
asociados con el paquete.
8. El método de la reivindicación 7,
caracterizado, además, porque la
sub-jerarquía comprende paquetes comunes y
compartidos (92) que tienen prioridad sobre los paquetes dedicados
(94).
9. El método de la reivindicación 1, en el que el
canal multiusuario (56) es un canal compartido.
10. El método de la reivindicación 1, en el que
el canal multiusuario (56) es un canal común.
11. El método de la reivindicación 10, en el que
el canal común es un canal de control de acceso directo (58).
12. El método de la reivindicación 11,
caracterizado, además, porque se establecen prioridades
máxima, alta, media o mínima para los paquetes; en el que la máxima
prioridad la tienen los paquetes de control de canal compartido de
bajada, de control de canal compartido de subida y de control de
demandas de repetición automáticas híbridas compartidas, la
prioridad alta la tienen los paquetes de control de demandas de
repetición automáticas híbridas dedicadas, la prioridad media la
tienen los paquetes de canales de control comunes y canales de
control dedicados y la prioridad más baja la tienen los paquetes de
canales de tráfico dedicados.
13. Un sistema de comunicación inalámbrico de
espectro ensanchado que tiene un controlador (36, 38, 40) de red de
radio, que controla la comunicación de una pluralidad de nodos de
comunicación (30, 32, 34), en el que cada nodo (30, 32, 34) soporta
la comunicación para una pluralidad de equipos (20, 22, 24) de
usuario, comprendiendo el sistema la pluralidad de nodos de
comunicación (30, 32, 34), teniendo la pluralidad de equipos (20,
22, 24) de usuario medios (20, 22, 24) para recibir datos en
paquetes transmitidos a través de un canal multiusuario, y teniendo
el controlador (36, 38, 40) de red de radio un controlador (54)
asociado con el canal multiusuario que tiene una entrada
configurada para recibir datos en paquetes desde una pluralidad de
nodos, teniendo el controlador (36, 38, 40) de red de radio,
además:
medios (70) para establecer la prioridad de cada
paquete de dichos datos en paquetes, y,
medios (74) para programar cada paquete citado a
fin de ser transmitido a través del canal multiusuario (56)
basándose, en parte, en dicho establecimiento de prioridades (70),
estando el sistema caracterizado porque dicho establecimiento
de prioridades se basa, en parte, en la capacidad de
re-encaminamiento de una clase de tipos de datos de
cada paquete citado, en el que las clases que tienen tipos de
paquetes con menor capacidad de re-encaminamiento
tienen prioridad sobre las clases con tipos de paquetes con mayor
capacidad de re-encaminamiento.
14. Un controlador (54) para establecer la
prioridad de datos en paquetes a transmitir a través de un canal
multiusuario en un sistema de comunicación inalámbrico de acceso
múltiple por división de código de espectro ensanchado,
comprendiendo el controlador (54) una entrada configurada para
recibir datos en paquetes desde una pluralidad de fuentes, y una
salida que, selectivamente, da salida a los datos en paquetes
recibidos, para ser transmitidos a través del canal multiusuario,
basándose, en parte, en un esquema de establecimiento de
prioridades (70), estando caracterizado el controlador (54)
porque:
el esquema (70) de establecimiento de prioridades
establece la prioridad de cada paquete de datos en paquetes
basándose, en parte, en la capacidad de
re-encaminamiento de una clase de tipos de datos de
cada paquete citado, en el que las clases que tienen tipos de
paquetes con menor capacidad de re-encaminamiento
tienen prioridad sobre las clases con tipos de paquetes con mayor
capacidad de re-encaminamiento.
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