ES2206977T3 - Transmision de informacion en un sistema de telecomunicaciones. - Google Patents
Transmision de informacion en un sistema de telecomunicaciones.Info
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Abstract
Método de transmisión de información desde un emisor a un receptor en un sistema de comunicaciones que consta de varias unidades de abonado (MS) y por lo menos un elemento de red (BSS) que presta servicio a las unidades de abonado (MS) y en el que se forman enlaces entre unidades para la transferencia de información, en el que los recursos de transmisión que constan de canales físicos (0..25) se dividen entre canales lógicos (SDCCH, FACCH, N-RACH) que se separan según el tipo de información a transferir en el canal, tales como canales de señalización destinados a la transmisión de información de señalización necesaria para mantener la conexión y canales de tráfico que se requieren para la transmisión de información desde un usuario a otro, caracterizado porque por lo menos dos canales lógicos para enviar información se definen para al menos un tipo de información, el canal lógico utilizado para la transmisión de dicho por lo menos un tipo de información se selecciona dinámicamente según unaregla de selección predefinida, y la información se envía al receptor a través del canal lógico seleccionado.
Description
Transmisión de información en un sistema de
telecomunicaciones.
La presente invención se refiere a la transmisión
de información, específicamente información de control, en un
sistema de telecomunicaciones. En particular, el sistema se refiere
a la transmisión de información en un sistema de telecomunicaciones
que consta de varias unidades de abonado y por lo menos un elemento
de red que presta servicio a las unidades de abonado.
Además de información real, los sistemas de
telecomunicaciones deben transmitir información de control para
garantizar el flujo exitoso de información entre el emisor y el
receptor. La información de control requerida incluye, por ejemplo,
direccionamiento de canales, lo cual indica el canal de transmisión
al receptor. Adicionalmente, las partes de la conexión deben estar
de acuerdo en el establecimiento de la conexión antes de la
transmisión de datos y en la finalización de la conexión después de
la transmisión. Por ejemplo, en sistemas de comunicaciones móviles,
el sistema de estaciones base también debe localizar la estación
móvil antes del establecimiento de la conexión.
Los canales se pueden definir como canales
lógicos y físicos. La expresión "canal lógico" se refiere a un
canal cuya utilización en cierto modo está determinada. Por ejemplo,
los canales de tráfico se utilizan para transmitir información de
usuario y los canales de señalización para transmitir información de
control requerida para la gestión de la conexión. Además los canales
de señalización se pueden dividir en canales específicos de la
conexión y canales compartidos. En el caso de un canal específico de
la conexión, el propio canal determina el receptor del mensaje. En
el caso de un canal compartido utilizado por varias conexiones, la
identidad del receptor se indica añadiendo el identificador del
receptor al mensaje. Como consecuencia, los mensajes son ligeramente
más largos en los canales compartidos que en los canales específicos
de la conexión incluso aunque el contenido de información real sea
el mismo.
Además los canales específicos de la conexión y
de señalización compartidos se pueden dividir, cuando sea necesario,
en subcategorías. Por ejemplo, en un sistema de comunicaciones
móviles, los canales de señalización compartidos se pueden dividir
de la siguiente manera: el Canal de Control de Difusión (BCCH)
destinado a la transmisión de información de gestión de la red para
todas las estaciones móviles, el Canal de Búsqueda (PCH) que se
utiliza para enviar mensajes de búsqueda a estaciones móviles
específicas, y el Canal de Acceso Concedido (AGCH) que se utiliza en
el establecimiento de llamadas.
La expresión "canal físico" se refiere a una
sección especificada de la banda de transmisión. Por ejemplo, en un
sistema FDMA/TDMA (FDMA = Acceso Múltiple por División de
Frecuencia, TDMA = Acceso Múltiple por División de Tiempo), el canal
físico consta de un intervalo específico de tramas de frecuencia y
de tiempo. Se establece una correspondencia de los canales lógicos
con los canales físicos de manera que un canal físico específico
responde siempre de un canal lógico específico. Naturalmente la
información sobre la correspondencia de canales lógicos con canales
físicos debe ser conocida tanto por el emisor como por el receptor,
y, por lo tanto, esta información se debe transmitir, durante la
fase de establecimiento de la conexión, a través de canales de
señalización predefinidos, tales como el AGCH.
En sistemas conocidos, existe un canal lógico
específico para cada mensaje que transmite información de control.
En la Figura 1 se muestra un ejemplo de dicho sistema. La figura
presenta la transmisión de cuatro tipos diferentes de información de
control en un sistema de comunicaciones móviles desde el Subsistema
de Estaciones Base (BSS) hacia la Estación Móvil (MS). El mensaje
que porta la orden de Control de Potencia (PWC) para la Estación
Móvil se envía a través del Canal de Control Asociado Lento (SACCH).
De forma correspondiente, todos los mensajes que hacen referencia a
un traspaso se envían a través del Canal de Control Asociado Rápido
(FACCH). Los mensajes que están relacionados con la búsqueda de
Estaciones Móviles se envían a través del Canal de Búsqueda (PCH), y
los mensajes que están relacionados con el establecimiento de la
conexión antes de la asignación de un canal específico de la
conexión se envían a través del Canal de Acceso Concedido
\hbox{(AGCH).}
En este ejemplo, los intervalos 0 a 22, definidos
por el canal físico, están en uso específico de conexión de la
conexión a estudio, y los intervalos 23 y 24 son utilizados por
canales de señalización compartidos por varias conexiones, y el
intervalo 25, que define el final de la trama, está vacío. El SACCH
se fija, según las especificaciones del sistema, en el intervalo 12
de una trama que consta de 26 intervalos consecutivos. En la figura,
el intervalo 12 se indica por medio del símbolo S que además
significa canal lógico. De este modo, el receptor sabe siempre que
la información recibida a través del intervalo 12 pertenece al
SACCH, y, basándose en esta información, puede interpretar el
mensaje correctamente. De forma correspondiente, todos los mensajes
recibidos a través del intervalo 23 pertenecen al Canal de Búsqueda
(PCH) lógico, y todos los mensajes recibidos a través del intervalo
24 pertenecen al Canal de Acceso Concedido (AGCH) lógico, y,
basándose en esta información, el receptor puede interpretarlos
correctamente.
En contraposición a otros canales lógicos, la
correspondencia del Canal de Control Asociado Rápido (FACCH) con un
canal físico no ha sido establecida por especificaciones de
señalización o del sistema. En su lugar, puede utilizar cualquier
intervalo T asignado al canal de tráfico. En este caso, el canal
lógico utilizado en el intervalo se debe indicar en la información
real enviada a través del intervalo. En las Figuras 2, 3A, y 3B se
muestran métodos conocidos de separación del FACCH con respecto al
Canal de Tráfico.
La Figura 2 muestra una ráfaga utilizada en el
tráfico de llamadas a través de la interfaz de radiocomunicaciones
entre una Estación Móvil y un Subsistema de Estaciones Base en un
sistema GSM. La parte efectiva de la ráfaga consta de la primera y
la segunda semirráfagas, sus dos bits de señalización ("bits de
robo"), y la secuencia de instrucciones utilizada para estimar
las características del canal. En este tipo de ráfaga, la primera
semirráfaga pertenece al tráfico de señalización del canal FACCH
lógico si el primer bit de señalización es 1, y al tráfico del Canal
de Tráfico (TCH) en cualquier otro caso. De forma correspondiente,
la segunda semirráfaga pertenece al tráfico de señalización del
canal FACCH lógico si el segundo bit de señalización es 1, y al
tráfico del Canal de Tráfico (TCH) en cualquier otro caso. De este
modo, resulta posible utilizar la ráfaga del canal de tráfico para
la señalización bien parcial o bien total.
Canales lógicos diferentes presentan
características diferentes. Debido a su capacidad de canal físico
limitada, el Canal de Control Asociado Lento
\hbox{(SACCH)}es lento, y, por lo tanto, se puede utilizar únicamente para transferir flujos de información relativamente pequeños y tolerantes a los retardos. Otro problema de este canal lógico es que el canal reserva recursos de transmisión disponibles para el sistema incluso cuando no tiene ningún mensaje a transportar. Por ejemplo, en un sistema GSM, el SACCH se utiliza para el control de enlace descendente de potencia y adelanto de temporización (desde el Subsistema de Estaciones Base hacia la Estación Móvil), y para los informes de enlace ascendente de mediciones de señales recibidas, realizadas por la Estación Móvil (desde la Estación Móvil hacia el Subsistema de Estaciones Base).
El Canal de Control Asociado Rápido (FACCH) es
considerablemente más rápido que el Canal de Control Asociado Lento
SACCH, ya que puede utilizar el ancho de banda asignado a canales de
tráfico. Por otro lado, el ancho de banda adoptado por el FACCH a
partir del Canal de Tráfico ya no está disponible para el Canal de
Tráfico, dando como resultado el deterioro de la Calidad de Servicio
(QoS) del Canal de Tráfico. Por ejemplo, en un sistema GSM, el FACCH
se utiliza para enviar información, tales como mensajes relacionados
con el establecimiento, la autenticación y el traspaso de
llamadas.
La capacidad de canales compartidos es limitada y
es utilizada por varias Estaciones Móviles. En algunos casos, esto
puede aumentar el retardo de la transmisión de mensajes enviados a
través de un canal compartido. Esta es la razón por la que los
canales compartidos se utilizan, en un sistema GSM existente, por
ejemplo, solamente para enviar mensajes antes del establecimiento de
la conexión entre el transmisor y el receptor. Dichos mensajes
incluyen mensajes de búsqueda y mensajes de establecimiento de la
conexión.
El problema de las soluciones que están en
concordancia con la técnica anterior es la rigidez del método de
señalización descrito anteriormente. Cuando se transmiten números
elevados de mensajes a través del Canal de Control Asociado Rápido
(FACCH), que utiliza la capacidad del Canal de Tráfico, la calidad
de la conexión que utiliza el Canal de tráfico se deteriora. Otro
canales específicos de la conexión reservan capacidad de transmisión
disponible para el sistema. La elección del nivel de esta capacidad
es un compromiso entre la velocidad de señalización y el ancho de
banda asignado a canales. Esto da como resultado una señalización
lenta cuando se genera un número relativamente elevado de mensajes.
Debido a la señalización lenta, la capacidad de control del sistema
se deteriora lo cual, a su vez, da como resultado la utilización no
óptima de otros recursos. De forma correspondiente, cuando se envían
solamente unos pocos mensajes de señalización, un canal aparte
asignado a la señalización es una pérdida de recursos del sistema.
Adicionalmente, típicamente la asignación de un canal de
señalización lento está relacionada con la asignación del canal de
tráfico. Como consecuencia, en algunos casos, la utilización de un
canal de señalización lento puede provocar una necesidad de mantener
el Canal de Tráfico incluso aunque dicho Canal de Tráfico ya no sea
necesario para la transmisión de datos de usuario.
Si los canales de señalización compartidos deben
transmitir mensajes a la velocidad requerida por el sistema, se les
debe asignar una fracción fija de la capacidad de transmisión
disponible para el sistema. Esta capacidad no se puede asignar a
canales de tráfico. Como la transmisión de mensajes a través de un
canal compartido es estadística por naturaleza y varía
considerablemente con el tiempo, algunos de los recursos de
transmisión asignados al canal compartido se dejan sin utilizar.
El documento US 5.590.133 da a conocer un sistema
de comunicaciones móviles en el que la información a transmitir se
asocia a un canal lógico especializado, y los canales lógicos se
asignan dinámicamente a canales físicos. El documento EP 0534612
ilustra un sistema de comunicaciones en el que recursos de
comunicación son compartidos lógicamente entre células. El documento
WO 95/19687 da a conocer una técnica para asignar canales en
un sistema de radiocomunicaciones. El documento US 5.404.355 da a
conocer un método para transmitir información en un canal de
comunicaciones. Todos los sistemas dados a conocer en estos
documentos incluyen uno o todos los problemas mencionados
anteriormente.
De este modo, los problemas de sistemas que están
en concordancia con la técnica anterior incluyen lentitud de
señalización, deterioro de la calidad de conexión, y utilización no
óptima de la banda de transmisión.
El propósito de esta invención es eliminar o por
lo menos mitigar los problemas provocados por las soluciones
mencionadas anteriormente que están en concordancia con la técnica
anterior. Este objetivo se puede conseguir utilizando el método y el
equipo descritos en una reivindicación de patente independiente.
La idea de la presente invención es permitir la
transmisión de información de control a través de varios canales
lógicos y seleccionar canales utilizados para la transmisión de
información de una manera dinámica utilizando una regla de selección
predefinida.
Existen por lo menos dos canales lógicos que se
pueden seleccionar para la transmisión de información. Estos canales
lógicos incluyen preferentemente por lo menos un canal de
señalización específico de la conexión. Los canales de señalización
específicos de la conexión pueden ser canales que adoptan parte de
la capacidad de los canales de tráfico o canales de señalización
asignados de forma independiente con respecto a los canales de
tráfico. Además, preferentemente por lo menos uno de los canales
lógicos disponibles debería ser un canal compartido asignado para la
señalización compartida por varias conexiones.
Los parámetros de la regla de selección utilizada
para la selección de canales lógicos incluyen el efecto de la
utilización de los canales lógicos sobre la calidad de la conexión
que utiliza el Canal de Tráfico, el índice de utilización actual de
los canales lógicos, el número y la prioridad de los mensajes a
enviar, y una estimación del número y la prioridad de cualquier
mensaje a enviar en el futuro próximo.
Según una forma de realización preferible, el
canal de señalización lógico a utilizar es seleccionado por una capa
que gestiona los recursos de radiocomunicaciones del protocolo de
transmisión, tal como la capa de Control de Acceso a los Medios
(MAC).
A continuación, se describe detalladamente la
invención haciendo referencia a las figuras adjuntas:
la Figura 1 ilustra un método de señalización
según la técnica anterior,
la Figura 2 ilustra un método conocido para
separar el canal de señalización y el canal de tráfico,
la Figura 3 ilustra un ejemplo del método de
señalización según la invención
la Figura 4 ilustra otro ejemplo del método de
señalización según la invención, y
la Figura 5 ilustra la pila de protocolos que
controla la utilización de la banda de transmisión.
Aunque no siempre es posible transferir
señalización a canales compartidos (por ejemplo, señalización de
traspasos debido a requisitos de retardo), en algunos casos sí que
es posible. Si, de todos modos, la Estación Móvil escucha canales
compartidos, no siempre resulta óptimo utilizar una parte de la
capacidad de los canales de tráfico para la señalización y por lo
tanto deteriorar la calidad de la conexión que utiliza el canal de
tráfico. En su lugar, es beneficioso utilizar cualquier capacidad no
utilizada y desperdiciada del canal compartido para la transferencia
de mensajes.
Por otro lado, si una parte de la capacidad del
canal de tráfico se utiliza para la señalización, en algunos casos
no provoca un deterioro significativo o no siquiera perceptible de
la Calidad de Servicio de la conexión del Canal de Tráfico. Por
ejemplo, en este caso, un mensaje de señalización que se transmite a
través del Canal de Control Asociado Lento (SACCH) se podría
transmitir más rápidamente a través del Canal de Control Asociado
Rápido (FACCH) que utiliza la capacidad del canal de tráfico. Cuando
el mensaje se transmite hacia el receptor más rápidamente, cualquier
orden de control transmitida dentro del mensaje también se puede
ejecutar más rápidamente. Debido a la capacidad de control más
rápida de este sistema, se puede realizar una utilización más eficaz
de los recursos disponibles para el sistema lo cual, a su vez,
mejora la capacidad total del sistema.
La disposición de señalización según la invención
se ilustra en las Figuras 3 y 4. La Figura 3 ilustra la transmisión
de mensajes desde la Estación Móvil (MS) hacia el Subsistema de
Estaciones Base (BSS). Los mensajes están relacionados con la
solicitud de asignación de canales físicos realizada por la Estación
Móvil. Según la invención, es posible transmitir estos mensajes a
través de canales lógicos diferentes. Los canales de señalización
disponibles son el Canal de Control Especializado Autónomo (SDCCH),
que se asigna de forma independiente con respecto a los canales de
tráfico para cada conexión, el Canal de Control Asociado Rápido
(FACCH), que utiliza la banda de los canales de tráfico, y el Canal
de Acceso Aleatorio Normal (N-RACH), que es
compartido por varias conexiones. Preferentemente canales lógicos
diferentes deberían utilizar formatos de mensajes ligeramente
diferentes. Por ejemplo, en el canal N-RACH
compartido, el mensaje debe incluir el identificador de conexión,
que no se necesita con canales de señalización específicos de la
conexión. Cuando se envía un mensaje en un instante específico en el
tiempo, los equipos de selección de la Estación Móvil se utilizan
para seleccionar, según una regla de selección predefinida, el canal
que es óptimo para enviar el mensaje. Tal como se muestra en la
figura se establece una correspondencia de este canal lógico con un
canal físico. El mensaje se envía a través de ese canal físico
utilizando los equipos de transmisión de la Estación Móvil. En el
instante de tiempo mostrado en la figura, los intervalos de los
canales físicos se asignan de la manera siguiente: los intervalos 0
a 21 se asignan a canales de tráfico, los intervalos 22 y 23 se
pueden asignar a canales SDCCH específicos de la conexión, el
intervalo 24 es utilizado por el canal N-RACH de
acceso múltiple, y el intervalo 25 está vacío. El Subsistema de
Estaciones Base se ha adaptado para interpretar correctamente
solicitudes de establecimiento de conexión de todos los canales
lógicos SDCCH, FACCH, y N-RACH que están disponibles
para la transferencia de mensajes.
La Figura 4 ilustra la transmisión de mensajes
relacionados con la asignación de canales físicos desde el
Subsistema de Estaciones Base (BSS) hacia la Estación Móvil (MS).
Según la invención, los mensajes se pueden transmitir utilizando
canales lógicos diferentes. Los canales de señalización disponibles
son el Canal de Control Especializado Autónomo (SDCCH), que se
asigna de forma independiente con respecto a los canales de tráfico
para cada conexión, el canal FACCH específico de la conexión, que
utiliza la banda de los canales de tráfico, y el Canal de Asignación
(ACH), que es compartido por varias conexiones.
Cuando se envía un mensaje en un instante
específico en el tiempo, los equipos de selección del Subsistema de
Estaciones Base se utilizan para seleccionar, según una regla de
selección predefinida, el canal que es óptimo para enviar el
mensaje. El Subsistema de Estaciones Base (BSS) consiste en el
Controlador de Estaciones Base (BSC) y las Estaciones Transceptoras
Base (BTS). La selección del canal lógico y la transmisión de los
mensajes a través del canal lógico seleccionado se pueden llevar a
cabo utilizando los equipos de selección y de transmisión ubicados
bien en la Estación Transceptora Base (BTS) o bien en el Controlador
de Estaciones Base (BSC). En el instante de tiempo mostrado en la
figura, los intervalos de los canales físicos se asignan de la
manera siguiente: los intervalos 0 a 21 se asignan a canales de
tráfico, los intervalos 22 y 23 se pueden asignar a canales SDCCH
específicos de la conexión, el intervalo 24 es utilizado por el
Canal de Asignación (ACH), y el intervalo 25 está vacío. La Estación
Móvil puede interpretar correctamente mensajes de asignación de
canales de todos los canales lógicos SDCCH, FACCH, y ACH que están
disponibles para la transferencia de mensajes.
Una observación importante es que es preferible
enviar la información de control a través de canales lógicos
diferentes en situaciones diferentes. La información se puede enviar
bien utilizando un canal de señalización específico de la conexión o
bien uno compartido por varias conexiones. En sistemas en los que un
enlace (por ejemplo, el enlace entre el Subsistema de Estaciones
Base y la Estación Móvil) contiene varias conexiones activas
simultáneamente, los canales de señalización específicos del enlace
se pueden asignar
\bullet como compartidos por todas las
conexiones del enlace,
\bullet como compartidos por un grupo de
conexiones del enlace, o
\bullet de forma independiente a algunas
conexiones del enlace.
En esta solicitud, en aras de una mayor claridad,
la expresión "canal de señalización específico de la conexión"
se refiere a todos los canales de señalización que se asignan
utilizando alguno de estos métodos.
Los canales de señalización específicos de la
conexión incluyen, por ejemplo, el FACCH y el
\hbox{SDCCH.}Cuando se utiliza el Canal de Control Asociado Rápido (FACCH), el cual "roba" parte de la banda de los canales de tráfico, los mensajes se pueden enviar de forma rápida y se puede garantizar un cierto nivel de velocidad para la conexión. No obstante, esto limita la banda de transmisión disponible para el canal de tráfico lo cual puede provocar el deterioro de la calidad de la conexión. Cuando se utiliza el canal SDCCH específico de la conexión, independiente, que se asigna de forma independiente con respecto al canal de tráfico lógico, los mensajes se pueden enviar de forma rápida y en concordancia con requisitos de retardo. No obstante, en primer lugar se debe asignar un número suficiente de canales físicos al
\hbox{SDCCH.}Como los canales físicos no se deberían mantener asignados cuando no son necesarios, la adopción de un canal SDCCH o el cambio del ancho de banda de transmisión asignado al mismo, requiere siempre una señalización adicional.
El inconveniente de los canales lógicos
específicos de la conexión es su baja eficacia estadística en
comparación con canales lógicos compartidos asignados a varias
conexiones. La mayor eficacia de los canales compartidos por todas
las unidades de abonado del sistema, tales como Estaciones Móviles o
un grupo de unidades de abonado, se basa en el "multiplexado
estadístico". El multiplexado estadístico se puede utilizar
eficazmente si la utilización del canal para los mensajes de
diferentes conexiones se puede controlar sistemáticamente. Esto se
puede conseguir, por ejemplo, en un sistema de comunicaciones
móviles cuando se envían mensajes del Subsistema de Estaciones Base
(BSS) hacia varias Estaciones Móviles (MS).
A continuación se utiliza un ejemplo para
explicar las ventajas del multiplexado estadístico. En este ejemplo,
el Subsistema de Estaciones Base envía una media de diez mensajes
por segundo a diez unidades de abonado distintas. El envío de un
mensaje requiere siempre un intervalo. Existe una desviación
estadística en el número de mensajes enviados: en el 95% de los
casos, el número de mensajes a enviar hacia una única unidad de
abonado es inferior a 15. Para los mensajes no se permiten retardos
mayores, y los mensajes se deben enviar en el 95% de los casos hacia
el Subsistema de Estaciones Base con un retardo inferior a un
segundo.
Para la transmisión de mensajes, es posible
asignar una capacidad de transmisión independiente a cada conexión
entre el Subsistema de Estaciones Base y la unidad de abonado. Para
satisfacer los requisitos fijados para la velocidad de transmisión
de mensajes, a cada usuario se le deben asignar 15 intervalos por
segundo. De este modo, para la transmisión de mensajes se debe
asignar un total de 150 intervalos por segundo. Durante la mayor
parte del tiempo, hacia una única unidad de abonado se envía un
número de mensajes por segundo considerablemente inferior a 15 lo
cual significa que se infrautiliza una parte significativa de la
capacidad asignada para la transferencia de mensajes.
También es posible asignar un canal compartido
para la transmisión de mensajes el cual se utiliza para transferir
todos los mensajes enviados a diferentes unidades de abonado. En
este caso, a cada mensaje se le debe añadir un identificador de
receptor de mensaje. Por ejemplo, se puede utilizar un identificador
de 3 bits para separar los mensajes de 10 receptores diferentes. En
aras de una mayor simplicidad, consideremos además que un mensaje
con un identificador encaja en un intervalo. Si los mensajes se
transmiten a través de un canal compartido, la independencia de los
mensajes enviados a diferentes unidades de abonado es una ventaja.
Es altamente improbable que dentro de un cierto segundo se envíen 15
o más mensajes a todas las unidades de abonado. El número total
medio de mensajes enviado a diez unidades de abonado (con una media
de diez mensajes por unidad de abonado y menos de 15 en el 95% de
los casos) es menor que 114 mensajes. Por esta razón, para un canal
compartido es suficiente una asignación de 114 intervalos por
segundo. En comparación con el uso de canales específicos de la
conexión, el ahorro resultante es 36 intervalos, o el 24%, en la
capacidad de transmisión.
Tal como se ha mencionado anteriormente, el uso
eficaz del multiplexado estadístico requiere la coordinación de la
transferencia de mensajes. Por ejemplo, los mensajes enviados por
diferentes Estaciones Móviles a la misma Estación Base a través de
un canal compartido no se pueden coordinar sin un método de acceso
aleatorio de tipo Aloha. Si dos o más estaciones móviles envían sus
mensajes hacia el Subsistema de Estaciones Base simultáneamente, se
produce una "colisión de mensajes", y, típicamente, el
Subsistema de Estaciones Base no puede interpretar correctamente
ninguno de los mensajes enviados al mismo. Esto limita la
penetración de canales compartidos de enlace ascendente hasta el
punto de que, por ejemplo, el nivel de penetración de un canal
asignado a diez usuarios es como máximo el 39 por ciento de la
capacidad del canal.
En la selección del canal lógico a utilizar puede
influir, por ejemplo, el número de mensajes a enviar. Si en la
memoria intermedia se ha acumulado un número grande de mensajes de
señalización a enviar, la transferencia de mensajes a través del
FACCH deterioraría significativamente la calidad del canal de
tráfico. De forma correspondiente, la transferencia de mensajes a
través del canal compartido ocuparía una parte significativa del
ancho de banda del canal compartido, lo cual provocaría que otras
conexiones sufrieran y reduciría el rendimiento global. En este
caso, es mejor utilizar un canal SDCCH específico de conexión
independiente para la transferencia de mensajes. Ninguna asignación
del SDCCH requerido se suma significativamente a la señalización, y
el índice de utilización de la capacidad del canal asignado será
suficientemente alta.
Si solamente hay unos pocos mensajes a enviar, no
merece la pena asignar un canal SDCCH específico de conexión, ya que
la propia asignación provoca una necesidad de señalización relativa
demasiado grande. De forma correspondiente, el envío de estos
mensajes no carga significativamente el canal compartido. En este
caso, el FACCH, que también utiliza la capacidad del canal de
tráfico, es una elección mejor que el SDCCH, ya que no haya ninguna
necesidad de utilizar una parte significativa del ancho de banda del
canal de tráfico.
Además del número de mensajes que ya están en la
memoria intermedia de transmisión, la selección de un canal lógico
se puede basar también en el número estimado de mensajes a enviar en
el futuro próximo. Se puede estimar que el número de mensajes a
enviar en el futuro próximo es grande, por ejemplo, en el inicio del
establecimiento, la autenticación o el traspaso de las llamadas.
Para dichas necesidades de señalización esperadas puede resultar
útil asignar un canal SDCCH específico de conexión independiente y
diferente con respecto al canal de tráfico. La asignación del SDCCH
es también útil para necesidades regulares de señalización de mayor
duración. Un ejemplo de una necesidad de señalización de este tipo
es la señalización de realimentación del control de potencia de
enlace descendente en la que un mensaje se envía de forma regular,
por ejemplo, cada 500 milisegundos.
El tercer factor que influye en la selección de
un canal lógico son los requisitos de prioridad y de retardo de los
mensajes que esperan en la cola de transmisión. Cuando se transfiere
información en Tiempo No Real (NRT) tolerante a los retardos, tal
como un programa de ordenador a ejecutar, la señalización puede ser
un poco más lenta. Por otro lado, cuando la señalización está
relacionada con el tráfico en Tiempo Real (RT) con requisitos de
retardo de transmisión estrictos, es importante que, por ejemplo, el
canal se asigne lo más rápido posible para que la conexión satisfaga
los requisitos de retardo fijados para el canal de tráfico. Por esta
razón, los requisitos de retardo de señalización fijados para el
tráfico RT deben ser significativamente más exigentes que los
fijados para el tráfico NRT.
Naturalmente, además del tipo de conexión, el
propio contenido del mensaje tiene un efecto sobre los requisitos de
prioridad y de retardo del mensaje. Algunos mensajes transfieren
información que se debe entregar al receptor muy rápidamente, por
ejemplo, para evitar que la llamada se interrumpa. Un ejemplo de una
situación de este tipo es el traspaso provocado por una caída
repentina del nivel de la señal. Por otro lado, un traspaso llevado
a cabo solamente para conseguir un canal ligeramente mejor no es tan
urgente ya que, si se retarda, la llamada no se interrumpe.
De entre los canales lógicos descritos en el
ejemplo anterior, el retardo más corto se garantiza típicamente
utilizando el canal FACCH que hace uso del ancho de banda del canal
de tráfico. Los mensajes se pueden transferir rápidamente a través
del SDCCH solamente si al SDCCH ya se le ha asignado una capacidad
suficiente. Si la capacidad asignada del SDCCH se debe cambiar para
enviar mensajes, la señalización requerida por el cambio de
asignación provoca un retardo adicional. Si los mensajes se envían a
través de un canal compartido, en el retardo influye fuertemente el
índice de utilización actual del canal compartido.
El cuarto factor que influye en la selección del
canal lógico es el efecto de la utilización del canal lógico en
cuestión sobre la Calidad de Servicio (QoS). Por ejemplo, si el
canal de tráfico de una conexión de vídeo que requiere una relación
baja de bits/errores se utiliza en la señalización, la Calidad de
Servicio se puede deteriorar demasiado. Por otro lado, si una parte
del mismo tamaño se utiliza en la señalización del canal de tráfico
de una conexión de voz que permite una mayor relación de
bits/errores, puede que la calidad de la conexión de voz no se
deteriore visiblemente. El menor número de problemas por la
ocupación del canal de tráfico en la señalización se crea en las
conexiones de tipo NRT tolerantes a los retardos para las que la
capacidad menor del canal de tráfico provoca únicamente un ligero
retardo adicional.
El quinto factor que influye en la selección del
canal lógico es el índice de utilización de los canales asignados a
la señalización. Por ejemplo, si el canal SDCCH que ya ha sido
asignado para la utilización por la conexión y que es externo al
canal de tráfico, contiene una capacidad no utilizada que todavía no
se ha liberado, naturalmente es preferible utilizarla para la
transferencia de mensajes. De forma correspondiente, el índice de
utilización de los canales compartidos influye en el retardo de los
mensajes. Si el índice de utilización es bajo, merece la pena enviar
el mensaje a través del canal compartido. Esto permite la
utilización de parte de la capacidad no utilizada en ese momento y
asignada al canal compartido, lo cual mejora el índice de
utilización del canal. Por otro lado, es preferible no provocar una
carga adicional en un canal de señalización compartido que ya está
fuertemente cargado. En los sistemas de comunicaciones móviles, la
información sobre el nivel de carga del canal compartido no está
disponible para las Estaciones Móviles, sino solamente para el
Subsistema de Estaciones Base. Debido a esto, la información de
carga solamente se puede utilizar cuando se selecciona el canal
lógico para mensajes enviados desde el Subsistema de Estaciones Base
hacia la Estación Móvil.
A continuación, se estudiará una disposición de
protocolo preferible que implementa la funcionalidad según la
invención. La Figura 5 muestra una pila del protocolo que controla
el tráfico de la interfaz de radiocomunicaciones de un sistema de
comunicaciones móviles. La figura muestra la capa física L1, la capa
de enlace L2 que consta de las subcapas RLC/MAC (RLC = Control de
Enlace de Radiocomunicaciones, MAC = Control de Acceso a los Medios)
y LLC (Control de Enlace Lógico), y la capa de red L3. Existen otras
capas por encima de la capa de red aunque no son esenciales para
este estudio.
La capa física codifica, multiplexa y modula la
señal para la transmisión de radiocomunicaciones. De forma
correspondiente, la capa descodifica la modulación, el multiplexado
y la codificación de canal de la señal durante la recepción de
radiocomunicaciones.
La subcapa RLC/MAC situada encima de la capa
física maneja la gestión y la asignación de recursos de
radiocomunicaciones y la señalización relacionada, y el
establecimiento de correspondencias de canales lógicos con canales
físicos. La capa se puede dividir en la sección MAC que es común
para todas las conexiones, y la sección RLC específica de la
conexión. La gestión de recursos de radiocomunicaciones tiene lugar
en el Sistema de Estaciones Base situado dentro de la red fija.
Los recursos de radiocomunicaciones se asignan a
varias conexiones de una manera ligeramente diferente debido a la
naturaleza diferente de sus necesidades de transmisión. Para
conexiones RT que plantean requisitos estrictos sobre el retardo, el
MAC asigna un canal por conmutación de circuitos que se puede
asignar dinámicamente. La asignación tiene efecto hasta que es
liberada por el siguiente mensaje MAC.
Para conexiones NRT que tienen una mejor
tolerancia a los retardos, el MAC asigna un canal por conmutación de
paquetes. En el canal por conmutación de paquetes, el MAC concede el
permiso de conexión para enviar una cierta cantidad de datos de una
sola vez. El canal se puede asignar bien para enviar un grupo
específico de paquetes solamente o bien para una conexión de larga
duración para enviar varios grupos de paquetes secuenciales.
Dentro de la capa RLC/MAC, la unidad RLC, que se
define para cada conexión de forma independiente, gestiona el
mantenimiento de la Calidad de Servicio (QoS) que se negoció para la
conexión. Para mantener la calidad en el nivel negociado, el RLC
selecciona el formato de transmisión correcto para la conexión, lo
cual incluye la selección de la corrección de errores, el método de
la profundidad del multiplexado y de modulación, y la retransmisión
de tramas defectuosas.
El LLC establece una conexión lógica para la
transmisión de radiocomunicaciones que utiliza los servicios
ofrecidos por la capa RLC/MAC situada debajo del LLC. El LLC utiliza
la información recibida desde capas situadas encima de él para crear
tramas LLC adecuadas para la transmisión de radiocomunicaciones por
parte de la capa RLC/MAC y, de forma correspondiente, ensambla la
información de radiocomunicaciones contenida en tramas LLC
consecutivas recibidas desde la capa RLC/MAC para la transmisión
hacia capas situadas encima del LLC.
Es mejor seleccionar el canal lógico a utilizar
para la transmisión de mensajes en la capa del protocolo, en la que
se puede encontrar la mayor parte de la información anteriormente
mencionada que influye en la selección de los canales.
Adicionalmente, cuanto menor sea el nivel de implementación del
protocolo más eficaz será la funcionalidad.
La información sobre el contenido lógico de los
canales físicos no está disponible para la capa física, de manera
que la funcionalidad no se puede situar en ella. El mejor lugar para
implementar la funcionalidad según la invención es la capa MAC/RLC.
En relación con la información mencionada anteriormente que mejora
la selección del canal lógico, la capa RLC/MAC y la unidad RLC
dentro de la misma contienen la información referente al número de
mensajes almacenados en la memoria intermedia. Adicionalmente, la
unidad RLC puede estimar los requisitos de retardo y la prioridad y
el número esperado de los denominados mensajes MAC creados por la
capa RLC/MAC. La monitorización de la Calidad de Servicio es
implementada también en la unidad RLC contenida dentro de la capa.
Además, la capa conoce el índice de utilización de los canales
asignados ya que es responsable de la asignación de los canales
físicos. La única información que se echa de menos directamente en
la capa MAC es la estimación del número y la prioridad del número
esperado de mensajes de capas superiores. Aunque esta información se
puede dirigir hacia la misma, si fuera necesario, utilizando la
señalización entre capas del protocolo.
Aunque la invención se ha descrito anteriormente
implementada dentro del contexto de señalización que se produce a
través de la interfaz de radiocomunicaciones de un sistema de
comunicaciones móviles, resulta evidente que el alcance de
protección de la invención no está limitado a este contexto. Esta
invención se puede utilizar en todos los sistemas en los que se
puede establecer una correspondencia de varios canales lógicos de
varias maneras con canales físicos.
Además de los datos puros de señalización, este
método también se puede utilizar para transferir cantidades pequeñas
de información de usuario. Naturalmente, para cantidades mayores de
información de usuario, es mejor asignar un canal de tráfico según
la manera normal. No obstante, en algunos casos, es mejor transmitir
paquetes pequeños de datos de usuario, que pueden ser independientes
con respecto a otras conexiones de enlace, tales como señales de
control DTMF, utilizando un canal de señalización lógico (tal como
un canal de señalización específico de la conexión ya asignado o un
canal de señalización que sea compartido por varias conexiones) que
se selecciona según esta invención. Naturalmente, para dicha
información de usuario se debería utilizar un tipo de mensaje que
separa el mensaje del tráfico de señalización.
Claims (24)
1. Método de transmisión de información desde un
emisor a un receptor en un sistema de comunicaciones que consta de
varias unidades de abonado (MS) y por lo menos un elemento de red
(BSS) que presta servicio a las unidades de abonado (MS) y en el que
se forman enlaces entre unidades para la transferencia de
información, en el que los recursos de transmisión que constan de
canales físicos (0..25) se dividen entre canales lógicos (SDCCH,
FACCH, N-RACH) que se separan según el tipo de
información a transferir en el canal, tales como canales de
señalización destinados a la transmisión de información de
señalización necesaria para mantener la conexión y canales de
tráfico que se requieren para la transmisión de información desde un
usuario a otro, caracterizado porque
por lo menos dos canales lógicos para enviar
información se definen para al menos un tipo de información,
el canal lógico utilizado para la transmisión de
dicho por lo menos un tipo de información se selecciona
dinámicamente según una regla de selección predefinida, y
la información se envía al receptor a través del
canal lógico seleccionado.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la información es información de control
relacionada con el control de la conexión.
3. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la información a enviar es un mensaje de
señalización relacionado con el control de recursos de
radiocomunicaciones.
4. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la información a enviar son datos de
utilidad transmitidos entre los usuarios.
5. Método según la reivindicación 3,
caracterizado porque los canales lógicos disponibles para la
selección incluyen por lo menos un canal compartido asignado para la
señalización común entre todas las unidades de abonado y el elemento
de red que proporciona servicios para las mismas.
6. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque el canal compartido se asigna
conjuntamente a todas las unidades de abonado del sistema.
7. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque el canal compartido se asigna
conjuntamente a un grupo de unidades de abonado.
8. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los canales lógicos que se pueden
seleccionar incluyen por lo menos un canal de señalización
específico del enlace, el cual es común a un grupo de conexiones de
enlace.
9. Método según la reivindicación 8,
caracterizado porque los canales de señalización específicos
del enlace incluyen un canal de señalización que utiliza la
capacidad asignada al canal de tráfico.
10. Método según la reivindicación 8,
caracterizado porque los canales de señalización específicos
del enlace incluyen un canal de señalización que se asigna a la
conexión de forma independiente con respecto a la asignación de
canales de tráfico.
11. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los canales lógicos que están
disponibles para la selección incluyen por lo menos un canal de
señalización que es específico de la conexión para una de las
conexiones de enlace.
12. Método según la reivindicación 11,
caracterizado porque los canales de señalización específicos
de la conexión incluyen un canal de señalización que utiliza la
capacidad asignada al canal de tráfico.
13. Método según la reivindicación 11,
caracterizado porque los canales de señalización específicos
de la conexión incluyen un canal de señalización que se asigna a la
conexión de forma independiente con respecto a la asignación de
canales de tráfico.
14. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los parámetros de la regla de selección
utilizada en la selección de los canales lógicos incluyen la
cantidad de información a enviar almacenada en la memoria
intermedia.
15. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los parámetros de la regla de selección
utilizada en la selección de los canales lógicos incluyen una
estimación de la cantidad de información que llegará para ser
enviada en el futuro.
16. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los parámetros de la regla de selección
utilizada en la selección de los canales lógicos incluyen los
requisitos para el retardo de transmisión fijados por la información
a transmitir.
17. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los parámetros de la regla de selección
utilizada en la selección de los canales lógicos incluyen la
prioridad de la información a enviar.
18. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los parámetros de la regla de selección
utilizada en la selección de los canales lógicos incluyen el cambio
en la calidad de servicio de la conexión provocado por la
utilización de por lo menos un canal lógico disponible para la
transmisión de información.
19. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los parámetros de la regla de selección
utilizada en la selección de los canales lógicos incluyen el nivel
de carga de por lo menos un canal lógico que está disponible para la
selección de cara a la transmisión de información.
20. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la selección del canal lógico a utilizar
es llevada a cabo por la unidad que gestiona los recursos de
radiocomunicaciones.
21. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la información a enviar se transmite a
través de canales lógicos diferentes en formatos de mensajes
diferentes.
22. Controlador de estaciones base para un
sistema de comunicaciones móviles que consta de por lo menos un
controlador de estaciones base, estaciones base (BSS), y varias
estaciones móviles (MS), en el que es posible establecer conexiones
entre estaciones móviles (MS) y estaciones base (BSS), y
dividiéndose en dicho sistema los recursos de transmisión que
constan de canales físicos (0..25) entre canales lógicos (SDCCH,
FACCH, N-RACH) separados según el tipo de
información a transferir en el canal, caracterizado porque el
controlador de estaciones base incluye
equipos de selección (selección) para la
selección dinámica de un canal lógico (SDCCH, FACCH,
N-RACH) de entre por lo menos dos canales lógicos
que se definen de cara a ser utilizados para enviar por lo menos un
tipo de información para enviar dicho por lo menos un tipo de
información según una regla de selección predefinida, y
equipos de transmisión para enviar información a
una estación móvil a través del canal lógico seleccionado.
23. Estación base para un sistema de
comunicaciones móviles que consta de por lo menos un controlador de
estaciones base, estaciones base (BSS), y varias estaciones móviles
(MS), en el que es posible establecer conexiones entre estaciones
móviles (MS) y estaciones base (BSS), y dividiéndose en dicho
sistema los recursos de transmisión que constan de canales físicos
(0...25) entre canales lógicos (SDCCH, FACCH,
N-RACH) separados según el tipo de información a
transferir en el canal, caracterizada porque la estación base
(BSS) incluye
equipos de selección (selección) para la
selección dinámica del canal lógico de entre por lo menos dos
canales lógicos que se definen de cara a ser utilizados para enviar
por lo menos un tipo de información para enviar dicho por lo menos
un tipo de información según una regla de selección predefinida,
y
equipos de transmisión para enviar información a
una estación móvil a través del canal lógico seleccionado.
24. Estación móvil para un sistema de
comunicaciones móviles que consta de por lo menos un controlador de
estaciones base, estaciones base (BSS), y varias estaciones móviles
(MS), en el que es posible establecer conexiones entre estaciones
móviles (MS) y estaciones base (BSS), y dividiéndose en dicho
sistema los recursos de transmisión que constan de canales físicos
(0...25) entre canales lógicos (SDCCH, FACCH,
N-RACH) separados según el tipo de información a
transferir en el canal, caracterizada porque la estación
móvil incluye
equipos de selección (selección) para la
selección dinámica del canal lógico de entre por lo menos dos
canales lógicos que se definen de cara a ser utilizados para enviar
por lo menos un tipo de información para enviar dicho por lo menos
un tipo de información según una regla de selección predefinida,
y
equipos de transmisión para enviar información a
una estación base a través del canal lógico seleccionado.
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