ES2288485T3 - Metodo para programar paquetes para la transmision por una red umts. - Google Patents
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Abstract
Método para programar paquetes para la transmisión por la interfaz aérea de una red de acceso de radio terrestre UMTS (UTRAN) en el caso en que un par de controladores de red de radio (RNC) están actuando como RNC separados de servicio y de control para un terminal móvil, comprendiendo el método: enviar desde el RNC de control al RNC de servicio, prioridades de programación aceptadas junto con una identificación de tamaños de paquete aceptados para la transmisión con esas prioridades mediante el RNC de control; llevar a cabo cualquier reconfiguración necesaria de la entidad de control de acceso al medio dedicado (MAC-d) en el RNC de servicio para tener en cuenta las prioridades y tamaños de paquete aceptados por el RNC de control; y enviar posteriormente desde el RNC de servicio al RNC de control paquetes que tienen tamaños y prioridades concedidas aceptados por el RNC de control.
Description
Método para programar paquetes para la
transmisión por una red UMTS.
La presente invención se refiere a la
transmisión de paquetes en una red de sistema universal de
telecomunicaciones móviles (UMTS, Universal Mobile
Telecommunications System) y más en particular a la programación
de paquetes para la transmisión por la interfaz aérea de una red
UMTS.
El Instituto Europeo de Estandarización de las
Telecomunicaciones (ETSI, European Telecommunications
Standardisation Institute) está actualmente en proceso de
estandarizar un nuevo conjunto de protocolos para sistemas de
telecomunicaciones móviles. El conjunto de protocolos se conoce
conjuntamente como el sistema universal de telecomunicaciones
móviles (UMTS). La figura 1 ilustra esquemáticamente una red 1 UMTS
que comprende una red 2 central y una red 3 de acceso de radio
terrestre UMTS (UTRAN, UMTS Terrestrial Radio Access
Network). La UTRAN 3 comprende un número de controladores 4 de
red de radio (RNC, Radio Network Controller), cada uno de
los cuales está acoplado a un conjunto de estaciones 5 transceptoras
base (BTS, Base Transceiver Stations) vecinas. Cada BTS 5 es
responsable de una célula geográfica dada y el RNC 4 de control es
responsable de encaminar datos de usuario y señalización entre esa
BTS 5 y la red 2 central. Todos los RNC están acoplados entre sí.
En la especificación técnica TS 25.401 V2.0.0
(1999-09) se da un esquema general de la UTRAN 3 del
Proyecto de Asociación de 3ª Generación (3rd Generation
Partnership Project), ETSI.
Los datos de usuario y señalización pueden
llevarse entre un RNC y un terminal móvil (al que se hace referencia
en UTRAN como equipo de usuario (UE, User Equipment)
utilizando portadoras de acceso de radio (RAB, Radio Access
Bearer). Normalmente, se asignan una o más portadoras de acceso
de radio (RAB) a un terminal móvil cada una de las cuales puede
llevar un flujo de datos de usuario o señalización. Las RAB se
asignan a canales lógicos respectivos. En la capa de control de
acceso al medio (MAC, Media Access Control), un conjunto de
canales lógicos se asignan a su vez a un canal de transporte, del
que existen dos tipos: un canal de transporte "común" que se
comparte por diferentes terminales móviles y un canal de transporte
"dedicado" que se asigna a un terminal móvil único. Un tipo de
canal común es un canal de acceso directo (FACH, Forward Access
CHannel). Una característica básica de un FACH es que es
posible enviar uno o más paquetes de tamaño fijo por intervalo de
tiempo de transmisión (10, 20, 40, u 80 ms). Sin embargo, en
cualquier intervalo de tiempo dado todos los paquetes transmitidos
deben ser de la misma longitud. Varios canales de transporte (por
ejemplo FACH) se asignan a su vez en la capa física a un canal
físico de control común secundario (S-CCPCH,
Secondary Common Control Physical CHannel) para la
transmisión por la interfaz aérea entre una BTS y un terminal
móvil.
Cuando un terminal móvil se registra con un RNC,
a través de una BTS, ese RNC actúa al menos inicialmente como el
RNC tanto de servicio como de control para el terminal móvil. El RNC
controla los recursos de radio de interfaz aérea y termina la
inteligencia de capa 3 (protocolo de control de recursos de radio
(RRC, Radio Resource Control)), encaminando datos asociados
con el terminal móvil directamente hacia y desde la red central. La
figura 2 ilustra el modelo de protocolo para el canal de transporte
FACH cuando los RNC de servicio y de control son coincidentes y en
la que Uu indica la interfaz entre UTRAN y el terminal móvil (UE), e
Iub indica la interfaz entre el RNC y un NodoB (en la que el NodoB
es una generalización de una BTS). Se apreciará que la entidad MAC
(MAC-c) en el RNC transfiere unidades de datos de
paquete (PDU, Packet Data Units) de MAC-c a
la entidad MAC-c homóloga en el terminal móvil,
utilizando los servicios de la entidad de protocolo de trama FACH
(FACH FP, FACH Frame Protocol) entre el RNC y el NodoB. La
entidad FACH FP añade información de cabecera a las PDU de
MAC-c para formar PDU de FACH FP que se transportan
al NodoB por una conexión AAL2 (u otro mecanismo de transporte).
Una función de entrelazado en el NodoB entrelaza la trama FACH
recibida por la entidad FACH FP en la entidad PHY.
Considérese ahora la situación que surge cuando
un terminal móvil abandona el área cubierta por un RNC con la que
el terminal está registrado, y entra en el área cubierta por un
segundo RNC. Bajos los protocolos UTRAN, el RRC permanece terminado
en el primer RNC mientras que el terminal se aprovecha de una célula
y canal de transporte común del segundo RNC. Por tanto, el primer
RNC permanece como el RNC de servicio con una conexión a la red
central mientras que el segundo RNC se transforma en el RNC de
control. El RNC de control controla al NodoB en el que está ubicado
el terminal móvil y en particular de los recursos lógicos (canales
de transporte) en ese NodoB. En este escenario el RNC de control se
denomina como un RNC de "desplazamiento" (el RNC de control
también estará actuando como un RNC de servicio para terminales
móviles registrados con ese RNC). El modelo de protocolo para el
canal de transporte FACH cuando los RNC de servicio y de control
están separados se ilustra en la figura 3. Se observará que se
expone una nueva interfaz Iur entre los RNC de servicio y de
control. Se utiliza el FP FACH de Iur para entrelazar el MAC común
(MAC-c, Common MAC) en el RNC de control con
el MAC dedicado (MAC-d, Dedicated MAC) en el
RNC de servicio. El documento WO99/41850 describe un mecanismo para
controlar potencias de transmisión de radio en una situación en la
que los RNC de control y de servicio están separados, una situación
descrita como "macrodiversidad".
En ambos escenarios ilustrados en las figuras 2
y 3, una tarea importante de la entidad MAC-c es la
programación de paquetes (PDU de MAC) para la transmisión por la
interfaz aérea. Si fuera el caso de que todos los paquetes
recibidos por la entidad MAC-c son de igual
prioridad (y del mismo tamaño), entonces la programación sería un
asunto sencillo de poner en cola los paquetes recibidos y enviarlos
sobre una base de primero en llegar, primero en ser atendido. Sin
embargo, UMTS define un esquema en el que puede otorgarse una
calidad de servicios (QoS, Quality of Services) diferente a
diferentes RAB. Los paquetes correspondientes a una RAB a la que se
ha concedido una QoS alta deberían transmitirse por la interfaz
aérea como una prioridad alta mientras que los paquetes
correspondientes a una RAB a la que se ha concedido una QoS baja
deberían transmitirse por la interfaz aérea como una prioridad
baja. Las prioridades se determinan en la entidad MAC
(MAC-c o MAC-d) basándose en
parámetros de RAB.
UMTS trata la cuestión de la prioridad
proporcionando en el RNC de control un conjunto de colas para cada
FACH. Las colas se asocian con niveles de prioridad respectivos. Se
define un algoritmo para seleccionar paquetes a partir de las colas
de tal manera que los paquetes en las colas de prioridad más alta
(de media) se tratan más rápidamente que los paquetes en las colas
de prioridad más baja. La naturaleza de este algoritmo es complicada
por el hecho de que los FACH que se envían sobre el mismo canal
físico no son independientes entre sí. Más en particular, se define
un conjunto de combinaciones de formato de transporte (TFC,
Transport Format Combination) para cada
S-CCPCH, en el que cada TFC comprende un intervalo
de tiempo de transmisión, un tamaño de paquete, y un tamaño de
transmisión total (que indica el número de paquetes en la
transmisión) para cada FACH. El algoritmo debe seleccionar para los
FACH una TFC que coincida con una de aquéllas presentes en el
conjunto de TFC.
Un posible problema surge cuando el RNC de
control es un RNC de desplazamiento. Esto es porque la entidad
MAC-d existe en el RNC de servicio, y es la entidad
MAC-d la que concede prioridades a paquetes,
basándose en el algoritmo de programación de paquetes utilizado por
ese RNC (cuando actúa como un RNC de control). Las prioridades y
tamaños de paquetes concedidos pueden sin embargo no ajustarse al
algoritmo de programación de paquetes utilizado por el RNC de
desplazamiento. Los paquetes recibidos en el RNC de desplazamiento
desde el RNC de servicio pueden por lo tanto no tratarse con una
prioridad apropiada.
Según un primer aspecto de la presente invención
se proporciona un método para programar paquetes para la
transmisión por la interfaz aérea de una red de acceso de radio
terrestre UMTS (UTRAN) en el caso en el que un par de controladores
de red de radio (RNC) están actuando como RNC de servicio y de
control separados para un terminal móvil, comprendiendo el
método:
enviar desde el RNC de control al RNC de
servicio, prioridades de programación aceptadas junto con una
identificación de tamaños de paquete aceptados para la transmisión
con esas prioridades sobre canales de transporte mediante el RNC de
control;
llevar a cabo cualquier reconfiguración
necesaria de la entidad de control de acceso al medio dedicado
(MAC-d) en el RNC de servicio para tener en cuenta
las prioridades y tamaños de paquete aceptados por el RNC de
control; y
enviar posteriormente desde el RNC de servicio
al RNC de control paquetes de tamaños y prioridades concedidas
aceptados por el RNC de control.
Las realizaciones de la presente invención
garantizan que un RNC de servicio conceda un tamaño de paquete a
una prioridad dada que es aceptable para el RNC de control, evitando
un desajuste entre la prioridad y tamaño de paquete en el RNC de
control.
Preferiblemente, la información enviada desde el
RNC de control al RNC de servicio comprende un conjunto de
prioridades concedidas, teniendo cada una uno o más tamaños de
paquete asociados, para cada uno de una pluralidad de tipos de
canal lógico que van a asignarse a un canal de transporte en el RNC
de control. Más preferiblemente, dicha información comprende un
conjunto de este tipo para cada tipo de canal lógico que va a
asignarse a un canal de transporte en el RNC de control.
Se apreciará que los tamaños de paquete que
pueden concederse a prioridades pueden cambiar, dependiendo por
ejemplo de la carga en una célula que da servicio al terminal móvil
o en el caso de que el terminal móvil se mueva dentro de otra
célula controlada por el mismo RNC de control. Por lo tanto
preferiblemente, puede enviarse una nueva lista de tamaños de
paquete y prioridades desde el RNC de control al RNC de servicio
bajo circunstancias apropiadas.
Preferiblemente, la lista de prioridades y
tamaños de paquete se recibe en el RNC de servicio mediante la
entidad RRC. Más preferiblemente, la lista se envía en un mensaje de
parte de aplicación de subsistema de red de radio (RNSAP, Radio
Network Subsystem Application Part).
Preferiblemente, un paquete recibido en el RNC
de control se coloca en una cola para la transmisión sobre un canal
de acceso directo (FACH), correspondiendo la cola al nivel de
prioridad adjuntado al paquete y al tamaño del paquete. El FACH se
asigna a un S-CCPCH en una estación transceptora
base (BTS) u otro nodo correspondiente de la UTRAN. Más
preferiblemente, los paquetes para la transmisión sobre el FACH
están asociados con o bien un canal de control dedicado (DCCH,
Dedicated Control CHannel) o bien con un canal de tráfico
dedicado (DTCH, Dedicated traffic CHannel).
Preferiblemente, cada FACH se dispone para
llevar sólo un tamaño de paquetes. Sin embargo, no tiene por qué
ser el caso, y puede ser que el tamaño de paquete que puede llevarse
por un FACH dado varíe de un intervalo de tiempo de transmisión a
otro.
Puede concederse a una prioridad dada uno o más
tamaños de paquete, definidos en la lista enviada al RNC de
servicio.
Según un segundo aspecto de la presente
invención se proporciona una red de acceso de radio terrestre UMTS
(UTRAN) que comprende una pluralidad de controladores de red de
radio (RNC) interconectados, en la que, cuando un terminal móvil
tiene RNC de servicio y de control separados, el RNC de control está
dispuesto para enviar al RNC de servicio, tamaños de paquete
aceptados para la transmisión por el RNC de control junto con
prioridades relativas aceptadas que pueden adjuntarse a aquellos
tamaños de paquetes aceptados, y el RNC de servicio está dispuesto
para llevar a cabo cualquier reconfiguración necesaria de la entidad
de control de acceso al medio dedicado (MAC-d) y
enviar al RNC de control paquetes de datos que tienen tamaños y
prioridades concedidas aceptados por el RNC de servicio.
La figura 1 ilustra esquemáticamente una red
UMTS que comprende una red central y una UTRAN;
la figura 2 ilustra un modelo de protocolo para
un canal de transporte FACH cuando los RNC de servicio y de control
de la UTRAN de la figura 1 son coincidentes;
la figura 3 ilustra un modelo de protocolo para
un canal de transporte FACH cuando los RNC de servicio y de control
de la UTRAN de la figura 1 están separados;
la figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra
un método para programar paquetes para la transmisión en un RNC de
control de la UTRAN de la figura 1.
La estructura general de una red UMTS se ha
descrito anteriormente con referencia al dibujo esquemático de la
figura 1. Los modelos de protocolo para el canal de transporte FACH
también se han descrito con referencia a las figuras 2 y 3 para los
casos en los que el RNC de servicio y el RNC de control son tanto
coincidentes como separados.
Considerando el escenario ilustrado en la figura
3, en el que un terminal móvil se comunica con la red central de un
sistema UMTS a través de RNC de servicio y de control (o
desplazamiento) separados dentro de la UTRAN, la señalización y los
paquetes de datos de usuario destinados para el terminal móvil se
reciben en la entidad MAC-c del RNC de servicio
desde la red central y se "asignan" a canales lógicos,
concretamente un canal de control dedicado (DCCH) y un canal de
tráfico dedicado (DTCH). La entidad MAC-d construye
unidades de datos de servicio (SDU, Service Data Units) MAC
que comprenden una sección de carga útil que contiene datos de
canal lógico y una cabecera MAC que contiene entre otras cosas un
identificador de canal lógico.
La entidad MAC-d pasa las SDU
MAC a la entidad de protocolo de trama FACH. Esta entidad añade una
cabecera FACH FP adicional a cada SDU MAC, incluyendo la cabecera
FACH FP un nivel de prioridad que se ha concedido a la SDU MAC
mediante una entidad de control de recursos de radio (RRC). Se
informa al RRC de los niveles de prioridad disponibles, junto con
una identificación de uno o más tamaños de paquete aceptados para
cada nivel de prioridad, siguiendo a la entrada de un terminal
móvil en el interior del área de cobertura del RNC de
desplazamiento. En ese momento, el RNC de servicio emite una
solicitud de recursos al RNC de desplazamiento. Más en particular,
esta solicitud es una solicitud de canal de transporte común que
tiene la siguiente forma:
en la que "M" indica un campo
obligatorio.
\newpage
El RNC de desplazamiento responde a la recepción
de la solicitud de recursos devolviendo un mensaje de respuesta
(RNSAP), denominada como una respuesta de canal de transporte común,
que tiene la siguiente forma:
\vskip1.000000\baselineskip
en la que "M" indica de nuevo
un campo obligatorio y "O" indica un campo opcional. El mensaje
de RNSAP contiene una lista de prioridades aceptadas por el RNC de
desplazamiento, junto con una identificación de uno o más tamaños
de paquete aceptados para cada prioridad. Puede enviarse una lista
de este tipo para cada tipo de canal lógico aunque no tiene por qué
ser el caso. La lista de prioridades se envía a cada entidad
MAC-d conectada a la entidad MAC-c
en el RNC de desplazamiento. Por ejemplo, la lista puede definir que
para SDU que tienen una prioridad 1, una entidad
MAC-d puede utilizar tamaños de paquete de 80 ó 320
bits. Cuando se proporciona una lista de prioridad/tamaño de
paquete para cada tipo de canal lógico, el mensaje RNSAP utilizado
para llevar la lista contiene un identificador de tipo de canal
lógico directamente después de la información de canal de transporte
común.
La lista de prioridad/tamaño de paquete se envía
normalmente desde el RNC de desplazamiento al RNC de servicio
cuando un terminal móvil entra por primera vez en el área de
cobertura de un nuevo RNC mientras que está registrándose
previamente con otro RNC. Puede intercambiarse una lista actualizada
entre el RNC de desplazamiento y el RNC de servicio cuando el
terminal se mueve entre células del nuevo RNC para reflejar las
prioridades disponibles en la nueva BTS. También se apreciará que
puede enviarse una lista actualizada incluso cuando un terminal
móvil permanece dentro de una célula dada, debido a circunstancias
cambiantes tales como cambios en los niveles de tráfico en la
célula o una reconfiguración de los recursos de red de radio.
El RRC examina el mensaje de RNSAP recibido y
lleva a cabo cualquier reconfiguración necesaria de la entidad
MAC-d. Tiene lugar adicionalmente una
reconfiguración de la entidad de control de enlace de radio (RLC,
Radio Link Control) (que se encuentra por encima de la capa
MAC-d en el RNC de servicio y es responsable de la
segmentación de datos).
Los paquetes FACH FP se envían a una entidad
FACH FP homóloga en el RNC de desplazamiento por una conexión AAL2.
La entidad homóloga desencapsula la SDU MAC-d e
identifica la prioridad contenida en la cabecera FACH FP. La SDU y
la prioridad se pasan a la entidad MAC-c en el RNC
de control. La capa MAC-c es responsable de
programar las SDU para la transmisión sobre los FACH. Más en
particular, cada SDU se coloca en una cola correspondiente a su
prioridad y tamaño (si existen 16 niveles de prioridad habrá 16
conjuntos de colas para cada FACH, con el número de colas en cada
conjunto dependiendo del número de tamaños de paquete aceptados para
la prioridad asociada). Tal como se describió anteriormente, se
seleccionan las SDU de las colas para un FACH dado según algún
algoritmo predefinido (para satisfacer las necesidades de
combinación de formato de transporte del canal físico).
Los expertos en la técnica apreciarán que pueden
hacerse diversas modificaciones a las realizaciones descritas
anteriormente sin apartarse del alcance de la presente invención.
Por ejemplo, la realización anterior requiere el envío de una lista
de prioridad/tamaño de paquete en un mensaje de RNSAP. En una
realización alternativa, un RNC puede emitir una lista
"global" que cubra todos los terminales móviles que utilizan
ese RNC como un RNC de desplaza-
miento.
miento.
Claims (8)
1. Método para programar paquetes para la
transmisión por la interfaz aérea de una red de acceso de radio
terrestre UMTS (UTRAN) en el caso en que un par de controladores de
red de radio (RNC) están actuando como RNC separados de servicio y
de control para un terminal móvil, comprendiendo el método:
enviar desde el RNC de control al RNC de
servicio, prioridades de programación aceptadas junto con una
identificación de tamaños de paquete aceptados para la transmisión
con esas prioridades mediante el RNC de control;
llevar a cabo cualquier reconfiguración
necesaria de la entidad de control de acceso al medio dedicado
(MAC-d) en el RNC de servicio para tener en cuenta
las prioridades y tamaños de paquete aceptados por el RNC de
control; y
enviar posteriormente desde el RNC de servicio
al RNC de control paquetes que tienen tamaños y prioridades
concedidas aceptados por el RNC de control.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
la información enviada desde el RNC de control al RNC de servicio
comprende un conjunto de prioridades aceptadas, teniendo cada una
uno o más tamaños de paquete asociados, para cada uno de una
pluralidad de tipos de canal lógico que van a asignarse a un canal
de transporte en el RNC de control.
3. Método según la reivindicación 2, en el que
dicha información comprende un conjunto de este tipo para cada tipo
de canal lógico que va a asignarse a un canal de transporte en el
RNC de control.
4. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que se envía una nueva lista de
tamaños de paquete y prioridades desde el RNC de control al RNC de
servicio para sustituir a una lista vieja, siguiendo un cambio en
las circunstancias en el RNC de control.
5. Método según la reivindicación 4, en el que
las listas nueva y vieja de prioridades y tamaños de paquete se
reciben en el RNC de servicio mediante la entidad
MAC-d.
6. Método según la reivindicación 5, en el que
las listas nueva y vieja se envían al RNC de servicio en un mensaje
de parte de aplicación de subsistema de red de radio (RNSAP).
7. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que un paquete recibido en el RNC
de control se coloca en una cola para la transmisión sobre un canal
de acceso directo (FACH), correspondiendo la cola al nivel de
prioridad adjuntado al paquete y al tamaño del paquete.
8. Una red de acceso de radio terrestre UMTS
(UTRAN) que comprende una pluralidad de controladores de red de
radio (RNC) interconectados, en la que, cuando un terminal móvil
tiene RNC de servicio y de control separados, el RNC de control
está dispuesto para enviar al RNC de servicio, tamaños de paquete
aceptados para la transmisión mediante el RNC de control junto con
prioridades relativas aceptadas que se adjuntan a esos tamaños de
paquetes aceptados, y el RNC de servicio está dispuesto para llevar
a cabo cualquier reconfiguración necesaria de la entidad de control
de acceso al medio dedicado (MAC-d) y para enviar al
RNC de control paquetes de datos que tienen tamaños y prioridades
concedidas aceptados por el RNC de control.
Applications Claiming Priority (2)
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