ES2269031T3 - Procedimiento para la transmision de datos conmutados en paquetes en un sistema de comunicaciones por radio. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para trasmitir datos conmutados en paquetes en un sistema de comunicaciones por radio, en el cual se transmiten paquetes de datos de varios enlaces entre un equipo del lado de la red (BS) y estaciones de abonado (MS) a través de una interfaz de radio, por el lado emisor está prevista por cada enlace una cola de espera individual para los paquetes de datos a transmitir de un enlace, y la secuencia de la transmisión de los paquetes de datos desde las colas de espera se determina según parámetros característicos individuales de cada cola de espera, estando referidos los parámetros característicos individuales de la cola de espera a una prioridad asignada a una de las colas de espera, caracterizado porque la prioridad para estaciones de abonado en zonas con mala calidad de recepción es inferior a en zonas con buena calidad de recepción.
Description
Procedimiento para la transmisión de datos
conmutados en paquetes en un sistema de comunicaciones por
radio.
La invención se refiere a un procedimiento para
transmitir datos conmutados en paquetes en un sistema de
comunicaciones por radio y un equipo para realizar el
procedimiento.
En sistemas de comunicaciones por radio se
transmiten informaciones como por ejemplo voz, informaciones de
imágenes u otros datos) con ayuda de ondas electromagnéticas a
través de una interfaz de radio entre las estaciones emisora y
receptora (estación de base y estación de abonado, respectivamente).
Una emisión de las ondas electromagnéticas se realiza entonces con
frecuencias portadoras, que se encuentran en la banda de frecuencias
prevista para el correspondiente sistema. Para el sistema de
telefonía móvil ya introducido GSM (Global System for Mobile
Communications, sistema global para comunicaciones móviles) se
utilizan frecuencias en 900, 1800 y 1900 MHz. Para futuros sistemas
de telefonía móvil con procedimientos de transmisión CDMA o TD/CDMA
a través de la interfaz, por ejemplo el UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System, sistema universal de telecomunicaciones
móviles) u otros sistemas de la tercera generación, se prevén
frecuencias en la banda de frecuencias de unos 2000 MHz.
Mientras en el sistema de telefonía móvil GSM
inicialmente se trataba preferentemente de la transmisión de
informaciones de voz, se planifican en medida creciente por ejemplo
para el GPRS (general packet radio system, sistema general de radio
en paquetes), sobre la base del sistema de telefonía móvil GSM y
para futuros sistemas, desde el principio, también servicios de
datos paquetizados. Se prevén al respecto diversos servicios que
tienen velocidades de datos variables y exigencias muy individuales
en cuanto a los tiempos de retardo.
En una transmisión de datos paquetizados no se
conmutan paquetes de datos de forma orientada al enlace, es decir,
no está asignado continuamente un recurso de transmisión al enlace
sino de forma orientada a paquetes. Por lo tanto, el recurso sólo
se asigna cuando efectivamente se va a transmitir un paquete de
datos. Para ello se memorizan transitoriamente los paquetes de
datos en el lado emisor hasta el instante de su envío tras la
asignación de un recurso. Hasta ahora se prevé para la memorización
transitoria una cola de espera en la que se alinean los paquetes de
datos de todos los enlaces y servicios conjuntamente y se procesan
según su secuencia.
Si se acumulan todos los paquetes de datos en
una cola de espera, entonces es probable que un enlace que tenga
sólo pocos paquetes de datos reciba muy tarde la asignación de los
recursos, ya que por ejemplo primeramente se procesan los paquetes
de datos de un enlace con muchos paquetes de datos según el
principio FIFO (first in first out, el primero que entra es el
primero que sale). Así quedaría fuertemente perjudicada la calidad
del enlace con sólo pocos paquetes de datos, debido al fuerte
retardo que tendría lugar.
Cuando los recursos están muy cargados, sólo se
puede responder con muchas dificultades a las exigencias
individuales de cada enlace mediante este procesamiento con una
cola de espera.
Por "Personal, interiores y comunicaciones de
radio móviles", 1998; Noveno simposio internacional IEEE en
Boston, Ma, USA, 8-11 septiembre 1998, New York, NY,
US, págs. 55-59, se conoce un "Scheduler"
(planificador) en una estación de base dentro de una red de
comunicaciones sin hilos ATM.
Por la
US-A-5,864,540 se conoce un
procedimiento de "Scheduling" (planificación) dentro de una red
de comunicaciones orientada a paquetes, sin referencia a redes
móviles. Ambos procedimientos de Scheduling utilizan estrategias
FIFO ponderadas. No obstante, ambos procedimientos conocidos no
aportan ninguna solución satisfactoria en cuanto a las citadas
exigencias individuales de los enlaces.
En consecuencia, la invención tiene como tarea
básica indicar un mejor procesamiento de datos conmutados en
paquetes. Esta tarea se resuelve mediante el procedimiento con las
particularidades de la reivindicación 1 y el equipo según la
reivindicación 18. Ventajosos perfeccionamientos de la invención han
de tomarse de las reivindicaciones secundarias.
Se parte de un procedimiento para transmitir
datos conmutados en paquetes en un sistema de comunicaciones por
radio en el que los paquetes de datos de varios enlaces (bearer) se
transmiten entre un equipo del lado de la red y estaciones de
abonado a través de una interfaz de radio. En el marco de la
invención, se prevé en el lado emisor una cola de espera individual
por cada enlace para los paquetes de datos a transmitir de un
enlace. La secuencia de la transmisión de los paquetes de datos
desde las colas de espera se determina entonces en función de
parámetros característicos de cada cola de espera individual. Así,
no tienen que ser tratados de la misma manera todos los servicios,
sino que pueden ser tratados preferentemente o con inferior
urgencia en función de parámetros característicos que pueden
definirse libremente, que son por ejemplo prioridades de las
distintas colas de espera. Así puede evitarse mejor un
desbordamiento de la cola de espera y la pérdida de paquetes de
datos o la interrupción del enlace que ello implica.
Ventajosamente, los parámetros característicos
individuales de cada cola de espera están referidos a una prioridad
asignada a la cola de espera. Una cola de espera con prioridad más
elevada se trata entonces preferentemente, no repartiéndose por lo
tanto los recursos con el mismo rango entre los servicios. Así puede
ajustarse individualmente la calidad de servicio de un enlace.
Cuando la prioridad para estaciones de abonado
en zonas con mala calidad de recepción es inferior a en zonas con
buena calidad de recepción, se evitan entonces innecesarias
repeticiones. Si a su vez alcanza una estación de abonado una zona
con mejor calidad de recepción, puede aumentarse la prioridad y
transmitirse aceleradamente los paquetes de datos que aún
esperan.
Según continuaciones de la invención, se otorga
la prioridad en función de la cantidad de paquetes de datos
memorizados transitoriamente en la correspondiente cola de espera o
bien se orienta a un tiempo de retardo máximo permitido individual
de cada enlace o servicio. Cuantos más paquetes de datos están ya
esperando, tanto mayor es el tiempo de retardo. Mediante
priorización diferente, puede darse preferencia a determinados
enlaces o servicios. Un operador de red puede utilizar esto para la
diferenciación de las prestaciones.
Además, la prioridad de las colas de espera con
paquetes de datos a transmitir repetidamente es mayor que la de
colas de espera sin paquetes de datos a transmitir repetidamente.
Una repetición de paquetes de datos según un protocolo ARQ
(automatic repeat request, demanda de repetición automática) viene
provocada por la mala calidad de recepción del paquete de datos del
mismo tipo previamente enviado, con lo que una repetición rápida
preferente ayuda a reducir decisivamente el tiempo de retardo.
Ventajosamente, ocurre lo mismo cuando la
prioridad de una cola de espera de un enlace con sólo pocos paquetes
de datos a transmitir es superior a la de un enlace del mismo tipo
con una cantidad mayor de paquetes de datos a transmitir. Cuando
hay muchos paquetes de datos a transmitir, un pequeño retardo
adicional es poco perjudicial para los abonados. El abonado con
sólo pocos paquetes de datos premiará más bien en cambio la rápida
transmisión.
El otorgamiento de la prioridad puede ser de una
mayor, según un perfeccionamiento ventajoso, para enlaces hacía o
desde estaciones de abonado que se mueven rápidamente que hacía o
desde estaciones de abonado que se mueven lentamente. Las
estaciones de abonado que se mueven rápidamente abandonaran una
célula de radio rápidamente de nuevo, con lo que es aconsejable
alimentar las mismas rápidamente y no tener que transmitir paquetes
de datos no enviados durante un cambio de célula entre las
estaciones de base.
Las citadas posibilidades de determinación de
las prioridades pueden combinarse también. Durante el procesamiento
de las colas de espera se adaptan continuamente las prioridades de
las colas de espera, para responder a las condiciones variables de
los canales de transmisión.
Según otros perfeccionamientos de la invención,
los parámetros característicos individuales de cada cola de espera
están referidos a una prioridad asignada al servicio apoyado por el
correspondiente enlace. Si por lo tanto se apoya mediante el enlace
un determinado servicio, entonces se asigna como valor inicial a
este servicio y con ello a su cola de espera una determinada
prioridad. Ventajosamente, la prioridad es proporcional a la
velocidad de datos del servicio y/o inversamente proporcional a un
retardo mínimo garantizado para el servicio. La prioridad podría
ser prescrita también por el abonado.
A continuación se describirá más en detalle la
invención en base a un ejemplo de ejecución con referencia a
representaciones en los dibujos.
Al respecto muestran
Figura 1 un diagrama de bloque de circuitos de
un sistema telefonía móvil,
figura 2 un equipo para transmisión de datos
conmutados en paquetes con varias colas de espera, y
figura 3 el procesamiento de los paquetes de
datos para una cola de espera.
El sistema de telefonía móvil representado en la
figura 1 como ejemplo de un sistema de comunicaciones por radio
está compuesto por múltiples puestos de conmutación móvil MSC,
enmallados entre sí o bien que generan el acceso a una red fija
PSTN. Además, estos puestos de conmutación móvil MSC están unidos
con en cada caso al menos un equipo RNM para asignar recursos
técnicos de radio. Cada uno de estos equipos RNM posibilita a su
vez un enlace con al menos una estación de base BS. Los equipos del
lado de la red en los cuales están previstas posteriormente las
colas de espera descritas para los paquetes de datos, son las
estaciones de base BS o bien el equipo RNM para asignar recursos
técnicos de radio.
Una estación de base BS como la indicada puede
establecer a través de una interfaz de radio un enlace con
estaciones de abonado, por ejemplo estaciones móviles MS u otros
aparatos terminales móviles y estacionarios de otro tipo. Mediante
cada estación de base BS se forma al menos una célula de radio Z.
Cuando tiene lugar una sectorización o cuando existen estructuras
jerárquicas de células, se alimentan por cada estación de base BS
también varias células de radio Z.
En la figura 1 se representan a modo de ejemplo
enlaces existentes V1, V2, V3 para la transmisión de informaciones
útiles e informaciones de señalización entre estaciones móviles MS y
una estación de base BS. Un centro de operaciones y mantenimiento
OMC realiza funciones de control y mantenimiento para el sistema
telefonía móvil o bien para partes del mismo. La funcionalidad de
esta estructura puede transmitirse a otros sistemas de
comunicaciones por radio en los cuales puede utilizarse la
invención, en particular para redes de acceso de abonado con
conexión de abonado inalámbrica.
El procesamiento mostrado a continuación de
paquetes de datos de los enlaces V1, V2, V3 antes de un envío, se
mostrará ahora en base a la dirección descendente de la transmisión,
es decir, desde la estación de base BS hasta las estaciones móviles
MS. El equipo está realizado al respecto en la estación de base BS.
Pertenece igualmente al marco de la invención el que el
procesamiento se realice para la dirección de transmisión inversa,
en el caso de que de una estación móvil MS partan varios enlaces o
bien servicios. Los paquetes de datos a transmitir contienen
informaciones útiles o informaciones de señalización. En un paquete
de datos pueden transmitirse también distintas informaciones.
Según la figura 2, se parte de una cantidad
mayor de enlaces (bearer) que tienen en cada caso exigencias
individuales de los servicios a apoyar. El equipo para la
transmisión de los paquetes de datos asigna a las colas de espera,
que están organizadas individualmente por cada enlace, recursos de
transmisión. La asignación de los recursos se realiza en función de
las prioridades que están asignadas a las colas de espera.
La asignación de las prioridades se realiza
según uno de los siguientes criterios:
- -
- todas las colas de espera con paquetes de datos a transmitir tienen la misma prioridad,
- -
- colas de espera con paquetes de datos largos a transmitir tienen una elevada prioridad,
- -
- las colas de espera tienen una prioridad en función de la cantidad de paquetes de datos memorizados transitoriamente (muchos paquetes de datos = elevada prioridad),
- -
- las colas de espera para enlaces con reducido tiempo de retardo máximo permitido, reciben una alta prioridad, teniéndose en cuenta dado el caso ya el retardo actual.
Las prioridades de las distintas colas de espera
pueden incrementarse aditivamente, por ejemplo de una elevada
velocidad de datos y bajo tiempo de retardo se deriva una prioridad
muy alta. La prioridad total no puede no obstante sobrepasar una
barrera máxima superior.
El abonado puede prescribir una prioridad
mínima, que el operador ha otorgado previamente al abonado. Puede
otorgar en el sistema una prioridad máxima, por ejemplo los
escalones 1 (muy alta) hasta 10 (muy baja).
Otros puntos de base para la determinación de la
prioridad de las colas de espera, ya se han discutido.
Cada una de las colas de espera mostradas en la
figura 2 transfiere un paquete de datos para su envío cuando es
activada para ello mediante el algoritmo de transmisión. El paquete
de datos puede entonces ser transmitido por primera vez o repetido.
Una transmisión repetida tiene lugar cuando hay una confirmación de
recepción negativa NACK. Los paquetes de datos cuya recepción se
han confirmado, pueden ser retirados. La cantidad de paquetes de
datos transmitidos y aún no confirmados no debe sobrepasar la
longitud de la ventana mostrada en la figura 3.
Los paquetes de datos que llegan desde una
fuente de datos se memorizan transitoriamente en una memoria de
entrada EQ (entrance queue, cola de entrada) de la cola de espera y
sólo se retransmiten a una memoria de espera intermedia W (Window,
ventana) cuando han sido enviados por primera vez. Los parámetros de
la memoria intermedia W se actualizan en cada transmisión. Los
paquetes de datos permanecen en la memoria intermedia W hasta que
llega un aviso de confirmación relativo a la recepción con éxito y
sólo entonces son retirados.
Un aviso de confirmación negativo NACK provoca
que el paquete de datos afectado permanezca en la memoria intermedia
W y aumente la prioridad de la cola de espera. En la siguiente
asignación de recursos a la cola de espera, se transmite el primer
paquete de datos de la memoria intermedia W.
Si empeoran las condiciones de transmisión para
el enlace, entonces se intenta una transferencia de la transmisión
de los paquetes de datos a otra estación de base. Si puede
establecerse con éxito un enlace con otra estación de base,
entonces se transmite al menos un paquete de datos de la cola de
espera a la otra estación de base a través de un enlace del lado de
la red. La cola de espera para el enlace se disuelve entonces.
Cuando hay un cambio a otra célula, se
transfieren con ello los parámetros de la cola de espera, en
particular la prioridad. Cuando se cambia a otro sistema, pueden
determinarse las prioridades de nuevo.
Claims (18)
1. Procedimiento para trasmitir datos conmutados
en paquetes en un sistema de comunicaciones por radio, en el
cual
se transmiten paquetes de datos de varios
enlaces entre un equipo del lado de la red (BS) y estaciones de
abonado (MS) a través de una interfaz de radio,
por el lado emisor está prevista por cada enlace
una cola de espera individual para los paquetes de datos a
transmitir de un enlace, y
la secuencia de la transmisión de los paquetes
de datos desde las colas de espera se determina según parámetros
característicos individuales de cada cola de espera, estando
referidos los parámetros característicos individuales de la cola de
espera a una prioridad asignada a una de las colas de espera,
caracterizado porque
la prioridad para estaciones de abonado en zonas
con mala calidad de recepción es inferior a en zonas con buena
calidad de recepción.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual
la prioridad se otorga en función de la cantidad
de paquetes de datos memorizados transitoriamente en la
correspondiente cola de espera.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual
la prioridad de colas de espera con paquetes de
datos a transmitir repetidamente es mayor que la de colas de espera
sin paquetes de datos a transmitir repetidamente.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual
la prioridad viene condicionada por un tiempo de
retardo máximo permitido, individual del enlace.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual
la prioridad de una cola de espera de un enlace
con sólo pocos paquetes de datos a transmitir es mayor que la de un
enlace del mismo tipo con una cantidad mayor de paquetes de datos a
transmitir.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que
la prioridad de las colas de espera para enlaces
hacía o desde estaciones de abonado (MS) que se mueven rápidamente
es mayor que la de enlaces hacia o desde estaciones de abonado (MS)
que se mueven lentamente.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el cual los paquetes de datos
contienen informaciones útiles.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que los paquetes de datos contienen
informaciones de señalización.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que las prioridades de las colas
de espera se adaptan continuamente.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que
los parámetros característicos individuales para
cada cola de espera están referidos a una prioridad asignada al
servicio apoyado por el correspondiente enlace.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que
la prioridad es proporcional a la velocidad de
datos del servicio.
12. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el cual
la prioridad es inversamente proporcional a un
retardo mínimo garantizado para el servicio.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que en el caso de una
transferencia de la transmisión de los paquetes de datos de un
enlace a otra estación de base (BS) existente en la red de
comunicaciones por radio, se transmite al menos un paquete de datos
de la cola de espera a la otra estación de base (BS) por el lado de
la red.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que un enlace tiene varios
servicios y para al menos dos de los servicios están previstas
colas de espera separadas.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el cual cuando hay un cambio de
célula de un enlace entre dos estaciones de base, se mantienen los
parámetros característicos de la cola de espera y se transfieren a
la nueva estación de base.
16. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual
cuando hay transferencia de un enlace a otro
sistema de comunicaciones por radio, la prioridad se determina de
nuevo.
17. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual
la prioridad viene prescrita por la estación de
abonado (MS).
18. Equipo para realizar el procedimiento según
la reivindicación 1, que dispone de: elementos para transmitir
paquetes de datos de varios enlaces a través de una interfaz de
radio, estando prevista por cada enlace una cola de espera
individual para los paquetes de datos a transmitir de un enlace
y
elementos para la determinación de la secuencia
de la transmisión de los paquetes de datos a partir de las colas de
espera según parámetros característicos individuales de las colas de
espera que están referidos a una prioridad asignada a la cola de
espera, caracterizado porque la prioridad para las estaciones
de abonado en zonas con mala calidad de recepción es inferior a en
zonas con buena calidad de recepción.
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| ES2269031T3 true ES2269031T3 (es) | 2007-04-01 |
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|---|---|---|---|
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| DE (2) | DE19907085C1 (es) |
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