ES2353565T3 - Procedimiento de planificación basada en conexión con soporte de servicio diferenciado para redes inalámbricas multisalto. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de control del acceso a un canal de radio común por nodos (BS, RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi), en una red de comunicación multisalto inalámbrica para tráfico multisalto desde un nodo fuente hasta un nodo de destino, en el que la red comprende una pluralidad de nodos de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi) y un nodo centralizado (BS) que gestiona el control de acceso, y en el que un nodo de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi) que tiene que acceder al canal está dispuesto para emitir una petición acumulativa al nodo centralizado resumiendo la petición de los recursos necesarios en cada enlace de una trayectoria multisalto hasta el nodo de destino, caracterizado porque, en presencia de tráfico perteneciente a diferentes clases de servicio, dicha petición acumulativa emitida por dicho nodo de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi) comprende la concatenación de una pluralidad de peticiones acumulativas individuales cada una referente a tráfico perteneciente a una clase de servicio diferente.

Description

Campo de la invención

La presente invención se refiere a redes de acceso inalámbrico de banda ancha, y más particularmente se refiere a un procedimiento de planificación basada en conexión con soporte de servicio diferenciado para redes de retransmisión multisalto jerárquicas. La invención puede usarse por ejemplo en redes basadas en las normas IEEE 802.16x, que es una de las prometedoras normas en las que se definen elementos de protocolo que merece la pena considerar cuando se diseñan interfaces aéreas para sistemas de nueva generación, es decir sistemas posteriores a 3G (3ª generación) y 4G (4ª generación).

A este respecto, puede hacerse referencia a:

-IEEE 802.16-2004, norma IEEE para redes de área local y metropolitana -Parte 16: Interfaz aérea para sistemas de acceso inalámbrico fijos, octubre de 2004, y

-Norma IEEE 802.16e-2005, modificación de la norma IEEE para redes de área local y metropolitana -Parte 16: Interfaz aérea para sistemas de acceso inalámbrico fijos – Capas de control de acceso al medio y física para la operación fija y móvil combinada en bandas con licencia, febrero de 2006.

El documento “Definition and assessment of relay based cellular deployment concepts for future radio scenarios considering 1st protocol characteristics”, referencia de Internet, [online] 30 de junio de 2005, XP002359226, describe una visión de un sistema de radio ubicuo que proporciona acceso inalámbrico para una amplia gama de servicios y aplicaciones a través de cualquier entorno.

El documento ALAVI H S ET AL: “A Quality of Service Architecture for IEEE 802.16 Standards” COMMUNICATIONS, 2005 ASIA-PACIFIC CONFERENCE ON PERTH, WESTERN AUSTRALIA 03-05 OCT. 2005, PISCATAWAY, NJ, EE.UU., IEEE, 3 de octubre de 2005, páginas 249-253, XP010860780 ISBN: 0-7803-9132-2, describe una arquitectura para soportar calidad de servicios en las normas IEEE 802.16 así como un enfoque de diseño para implementar una arquitectura de este tipo.

Antecedentes de la invención

Las tasas de transmisión de datos muy altas previstas para los sistemas inalámbricos 4G en áreas razonablemente grandes no parece ser factible con la arquitectura celular convencional debido a dos motivos básicos. En primer lugar, las tasas de transmisión previstas para los sistemas 4G son dos órdenes de magnitud mayores que las de los sistemas 3G, y se conoce bien que para un nivel de potencia de transmisión dado, la energía de símbolo (y, por tanto, de bit) disminuye linealmente a medida que crece la tasa de transmisión. En segundo lugar, el espectro que se liberará para sistemas 4G estará situado casi con certeza bastante por encima de la banda de 2 GHz usada por los sistemas 3G. La propagación de radio estas bandas es significativamente más vulnerable a condiciones sin línea de visión, que es el modo de funcionamiento típico en las comunicaciones celulares urbanas actuales.

La solución elemental a este problema es aumentar significativamente la densidad de estaciones base, dando como resultado costes de despliegue considerablemente superiores, lo que sólo sería factible si el número de abonados también aumentara en la misma medida. Parece improbable que esto suceda, al ser ya alta la penetración de teléfonos celulares y otros terminales móviles en los países desarrollados. Por otra parte, el mismo número de abonados tendrán una demanda mucho mayor en cuanto a tasas de transmisión. Puesto que presumiblemente los abonados no desearán pagar la misma cantidad por bit de datos que para los bits de voz, un aumento drástico en el número de estaciones base no parece estar, por tanto, justificado desde un punto de vista económico.

Sin embargo, son necesarias mejoras fundamentales para las exigencias de rendimiento global y cobertura, muy ambiciosas, de los sistemas futuros. Con este fin, además de técnicas de transmisión avanzadas y tecnologías de antenas ubicadas conjuntamente, se requieren algunas modificaciones importantes en la propia arquitectura de red inalámbrica. La integración de

la capacidad de retransmisión multisalto, mediante la cual se encomienda una distribución y recogida eficaz de señales hasta y desde los usuarios inalámbricos no sólo a la estación base sino también a otros elementos de red (relés), es quizá la mejora en cuanto a arquitectura más prometedora para ampliar la cobertura de redes inalámbricas convencionales (de un solo salto) a costes razonables.

Una red de retransmisión jerárquica multisalto es una red en la que una estación base está asociada con una pluralidad de nodos de retransmisión (RN), dispuestos por ejemplo según una estructura en árbol lógica, y se proporcionan conexiones de último salto (o un solo salto) hacia los terminales de usuario (UT) alrededor de cada nodo de retransmisión. El tráfico multisalto se transmite entre la estación base, que está conectada a una red principal fija, y los nodos de retransmisión que están situados estratégicamente. El tráfico de último salto tiene lugar entre el nodo de retransmisión y un número variable de terminales de usuario.

La tecnología multisalto permite ampliar la cobertura del sistema global con infraestructuras de bajo coste, puesto que los nodos de retransmisión tienen una estructura más sencilla y por tanto son más económicos que las estaciones base. Sin embargo, la tarea de garantizar los requisitos de calidad de servicio (QoS) (rendimiento global, retardo, fluctuación, etc.) se vuelve más compleja.

Se ha propuesto una estrategia de petición y asignación de recursos al nivel del control de acceso al medio (MAC) manteniendo limitado el retardo multisalto de extremo a extremo en la solicitud de patente europea en tramitación junto con la presente n.º 05425475.0, presentada el 01.07.2005, titulada “Connection based scheduling method for hierarchical multi-hop wireless networks extended to beyond 3G radio interface”. Esa solicitud representa la técnica anterior más próxima y la reivindicación 1 de la misma dice lo siguiente (se omiten las referencias entre paréntesis a las figuras):

“Procedimiento para controlar el acceso a un canal inalámbrico TDMA desde nodos desplegados como una red de topología o bien lineal o bien en árbol para transmisiones multisalto en enlace ascendente desde un nodo solicitante hasta un nodo centralizado y/o en enlace descendente desde el nodo centralizado hacia un nodo final, que incluye las etapas de:

-emitir información de topología de red desde el nodo centralizado hasta los demás nodos;

-calcular la cantidad de recursos necesarios en cada enlace individual entre nodos adyacentes, por el nodo de transmisión en ese enlace; conceder permisos, también denominados concesiones, para el uso exclusivo del canal TDMA durante un tiempo dado por el nodo centralizado a cada nodo a lo largo de trayectoria(s) multisalto de enlace ascendente y/o enlace descendente, caracterizado porque dicho nodo solicitante emite una petición acumulativa de los recursos necesarios en cada enlace a lo largo de la trayectoria de extremo a extremo”.

Según esa estrategia, las peticiones de recursos para enviar flujos de enlace ascendente desde nodos de retransmisión a la estación base y/o flujos de enlace descendente desde la estación base hasta nodos de retransmisión se calculan por cada nodo solicitante para la conexión de extremo a extremo en lugar de calcularse sólo para el siguiente enlace hacia el destino. Esto es precisamente el significado de “planificación basada en conexión”. Esto se hace posible en redes con topología en árbol y planificación centralizada en las que se calcula una petición de recursos en enlaces individuales entre dos nodos adyacentes, y la configuración de red por lo general es conocida por los nodos solicitantes. En la práctica, cada nodo solicitante emite una petición acumulativa dada resumiendo la misma petición para cada enlace que separa el nodo de la estación base (en enlace ascendente) más cada enlace que separa la estación base del nodo de destino (en enlace descendente). La estación base, en respuesta a todas las peticiones acumulativas, concede recursos

de enlace ascendente y/o enlace descendente para cada enlace. Una concesión está prevista como un permiso individual dado al nodo para el uso exclusivo del recurso común (por ejemplo el canal de radio TDMA) durante una fracción de tiempo. La concesión/petición acumulativa se hace posible, por ejemplo en redes IEEE 802.16, por la estructura de los mensajes de planificación de control centralizado.

Esta estrategia, junto con un orden de transmisión que depende de la topología (en el sentido de enlace ascendente el nodo más alejado de la estación base transmite en primer lugar y el nodo más próximo a la estación base transmite en último lugar, y en el sentido de enlace descendente se produce la transmisión en el orden inverso), garantiza que sólo esperan a transmitirse paquetes en los nodos de retransmisión fuente y no en los nodos de retransmisión de tránsito o de reenvío, y que se entregan al destino dentro de una trama una vez enviados desde el nodo fuente. Ha de considerarse un retardo de una trama adicional en promedio para el último salto desde/al terminal de usuario. Además, se logra equidad con respecto al número de saltos y la dirección de propagación (tal como se muestra mediante las curvas de retardo indicadas en las figuras 16 y 17 de la solicitud).

Sin embargo, esta estrategia no tiene en cuenta entonces que un nodo de retransmisión generalmente maneja conexiones asociadas con servicios que tienen diferentes requisitos de QoS, tales como, en el caso más sencillo, en servicios en tiempo real y no en tiempo real (por ejemplo para soportar aplicaciones tanto multimedia como de navegación web). Una concesión de recursos determinada basándose en el tráfico total de los nodos de retransmisión puede dar como resultado en última instancia un riesgo de carencia de recursos para tráfico en tiempo real (o en general tráfico con mayores requisitos de QoS), especialmente para nodos más distantes de la estación base: esto da como resultado, a su vez, una degradación de la QoS, especialmente en caso de que la distribución de tráfico entre servicios en tiempo

real/no en tiempo real (o, en general, entre diferentes clases de servicio) en los diferentes nodos no sea uniforme.

Sumario de la invención

Por tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento de planificación basada en conexión que puede dar como resultado una concesión equitativa de recursos entre los diferentes nodos no sólo en cuanto al tráfico global manejado por un nodo sino también en cuanto a los diferentes servicios a los que se refiere el tráfico.

Según la invención, este objeto se logra porque, en presencia de tráfico perteneciente a diferentes clases de servicio, la petición acumulativa emitida por un nodo fuente de los recursos necesarios en cada enlace hasta el nodo de destino comprende la concatenación de una pluralidad de peticiones acumulativas individuales cada una referida a tráfico perteneciente a una clase de servicio diferente.

El procedimiento de la invención se denominará “planificación basada en conexión con soporte de servicio diferenciado”.

La concesión de recursos a un nodo ventajosamente no diferencia entre las diferentes clases de servicio, puesto que el nodo conoce la distribución de sus demandas de tráfico y puede compartir adecuadamente los recursos que se le han concedido.

Además, el mensaje relevante para la concesión de recursos reservados para dicho nodo fuente podría concatenarse en un nodo de transmisión con las peticiones individuales.

La invención parte de las siguientes consideraciones. Considerando a modo de ejemplo una red conforme a la norma IEEE

802.16 y suponiendo que a cada nodo de retransmisión se le asigna una oportunidad de transmisión dentro de cada trama (y más particularmente dentro de la subtrama de control de planificación) para enviar mensajes de control de petición y concesión (mensajes de planificación centralizada de malla

MSH-CSCH), se asignan 4 símbolos OFDM a un nodo de retransmisión para la transmisión de un mensaje MSH-CSCH. Por tanto, suponiendo la codificación y modulación más robustas para la subtrama de control, que corresponde a 24 bytes por símbolo OFDM (QPSK 1/2), los recursos disponibles son igual a 96 bytes. A continuación, puede observarse que, en el caso general de una red en árbol, la longitud del mensaje MSH-CSCH, en bytes, suponiendo que no hay actualizaciones de enlace (véase la norma IEEE) viene dada por la siguiente ecuación:

imagen1

donde NumRNs es el número de nodos de retransmisión dentro de la red de retransmisión multisalto y Nichild es el número de nodos de retransmisión a una distancia desde la estación base un salto mayor que la distancia entre el nodo de retransmisión i-ésimo y la estación base.

Puede deducirse la relación (1) a partir de la estructura del mensaje MSH-CSCH dada a conocer en la norma (véase la tabla 82). También puede hacerse referencia al artículo “Performance Analysis of IEEE 802.16a in Mesh Operation Mode”, de S. Redana y

M. Lott, Proceedings

of the 13th IST SUMMIT, Lyon, Francia,

junio de 2004.

Teniendo

en cuenta que las redes multisalto incluirán

generalmente una cantidad limitada de nodos de retransmisión ubicados estratégicamente, de modo que NumRNs es un número más bien pequeño, la longitud de un mensaje MSH-CSCH convencional es notablemente menor que los recursos disponibles. Los recursos que no se explotan por el mensaje MSH-CSCH convencional para ese nodo de retransmisión se explotan por tanto, según la invención, para concatenar múltiples mensajes MSH-CSCH, en particular diferentes mensajes de petición de recursos que han de asignarse a comunicaciones pertenecientes a diferentes clases de servicio.

Breve descripción de los dibujos

Otros objetos, características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones preferidas, facilitadas a modo de ejemplo no limitativo e ilustradas en los dibujos adjuntos, en los que:

-la figura 1 es un diagrama esquemático de una red multisalto;

-la figura 2 es un diagrama que muestra el perfil de petición/concesión con el algoritmo basado en conexión;

-la figura 3 es un gráfico de la estructura de malla-trama según la norma IEEE 802.16;

-la figura 4 es un gráfico que muestra la estructura de la subtrama de control de planificación según la presente invención;

-la figura 5 es un gráfico del retardo medio frente al rendimiento global ofrecido total en una red multisalto que usa la invención; y

-la figura 6 es un gráfico del retardo medio frente al rendimiento global ofrecido total en una red multisalto que no usa la invención.

Descripción de las realizaciones preferidas

Haciendo referencia a la figura 1, se muestra esquemáticamente la arquitectura de una red de retransmisión multisalto jerárquica conforme a la norma IEEE 802.16. La red comprende una pluralidad de nodos de retransmisión RN(x,y) que,

desde

un punto de vista lógico, se despliegan según una

topología

en árbol, que comprende x = 1...n niveles de

ramificación

e y = 1...Ni nodos por nivel. Cada nodo de

retransmisión tiene acceso inalámbrico a los nodos adyacentes y/o a la estación base, dependiendo de su ubicación a lo largo de la rama. Tal como se indica en la parte inferior de la figura, el nivel de ramificación x está separado x saltos de la estación base. Están dispuestas varias terminales de usuario UT alrededor de cada nodo de retransmisión, tal como se muestra

para el nodo de retransmisión RN(2,1), y tienen acceso inalámbrico al mismo. La totalidad de los nodos de retransmisión y la estación base forman una estructura de malla que soporta enlaces multisalto. Un nodo de retransmisión y los terminales de usuario a los que da servicio ese nodo forman una estructura punto a múltiples puntos que soporta enlaces de un solo salto. Se muestran los enlaces multisalto mediante líneas continuas y se muestran los enlaces de un solo salto mediante líneas de puntos en la figura.

Sin embargo, se subraya que la configuración en árbol es una configuración lógica, y que la disposición física está relacionada estrictamente con las características de la zona en la que se despliega la red y, en general, dará como resultado la provisión de un número limitado de nodos de retransmisión ubicados estratégicamente.

La multiplexación de una interfaz aérea de último salto y multisalto puede realizarse según diferentes conceptos. La norma no define la solución. El dominio de frecuencia es un posible enfoque. La banda de frecuencia total se divide en dos subbandas: la primera subbanda se asigna para la comunicación multisalto y la segunda para la de último salto, respectivamente. Puede adoptarse el acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA) para dividir la banda de frecuencia disponible en dos partes. Otro enfoque es multiplexar la interfaz aérea multisalto y de último salto en el dominio de tiempo. Se considera una supertrama como combinación de dos tramas: una trama asignada a tráfico multisalto y la otra a tráfico de último salto.

Para soportar la presente invención, la red prevé una planificación basada en conexión, centralizada. Esto significa que, por una parte, cada nodo emite una petición acumulativa para la conexión de extremo a extremo, que contiene peticiones de recursos no sólo para el siguiente salto sino también para cada enlace hacia el destino, y, por otra parte, que la estación base recopila todas las peticiones acumulativas y, en respuesta,

concede o asigna recursos de enlace ascendente y/o enlace descendente para cada enlace implicado en la conexión.

La figura 2 muestra el perfil de las peticiones/concesiones que resultan de la aplicación de la estrategia anterior a una trayectoria desde BS hasta el nodo RN(n,1). En la figura, Ri,j y Gi,j con i, j =1...n, son las peticiones y las concesiones, respectivamente, en el enlace j para la conexión (enlace ascendente y/o enlace descendente) entre BS y el nodo RN(i,1). La figura deja claro que, debido a la gestión centralizada, la “población” de peticiones/concesiones en cada enlace aumenta a medida que disminuye la distancia desde la estación base. Ha de tenerse en cuenta que la figura es sólo cualitativa y que, aunque se muestren las peticiones/concesiones mediante rectángulos de igual tamaño sean cuales sean el nodo de retransmisión y el enlace, esto no implica ninguna suposición sobre la cantidad de recursos pedidos/concedidos realmente.

La figura 3 muestra la organización de tramas para el modo de funcionamiento multisalto en una red conforme a la norma IEEE

802.16 (“modo de funcionamiento en malla”, según la norma), considerando por motivos de simplicidad y a modo de ejemplo una rama de la estructura en árbol con cuatro nodos de retransmisión indicados en este caso como RN1, RN2, RN3, RN4.

Una trama de malla consiste en una subtrama de control y una subtrama de datos, configuradas por la estación base BS. Según la norma, existen dos tipos de subtramas de control:

-Subtrama de control de red, usada por la BS para la difusión de información de red y por nuevos terminales que desean realizar una entrada en la red.

-Subtrama de control de planificación, usada por la BS y los RN para transmitir peticiones y concesiones para una nueva asignación de recursos dentro de la subtrama de datos. Sólo es de interés este segundo tipo de subtrama de control para la invención y se ha mostrado en la figura.

Se usa una planificación centralizada y, por tanto, se transmiten las peticiones y concesiones por la estación base y

los nodos de retransmisión a través de mensajes MSH-CSCH. La figura muestra además que a cada nodo de retransmisión RN1 -RN4 se le asigna una oportunidad de transmisión dentro de cada trama para enviar mensajes de control de petición y concesión. Sin embargo, esto no es obligatorio. La norma no requiere que se asignen recursos a cada RN dentro de una subtrama de control: si no se supone una oportunidad de transmisión para cada nodo de retransmisión dentro de una subtrama de control, el orden de transmisión de mensajes de petición y concesión no cambia sino que se realiza con múltiples tramas. Sin embargo, puesto que el mensaje de concesión no llega a cada nodo de retransmisión en una trama, pueden producirse colisiones de datos debido a información no actualizada sobre asignación de recursos en cada nodo de retransmisión. Han de estudiarse medidas con el fin de evitar colisiones de datos.

La transmisión de datos se produce dentro de la subtrama de datos según el último mensaje de concesión enviado desde la estación base. Como en la solicitud de patente europea en tramitación junto con la presente, el orden de transmisión depende del sentido del tráfico (enlace descendente/enlace ascendente) y es BS, RN1, RN2, RN3 para tráfico de enlace descendente y RN4, RN3, RN2, RN1 para tráfico de enlace ascendente. Esta estrategia garantiza que sólo esperan a transmitirse paquetes en los nodos de retransmisión fuente y no en los nodos de retransmisión de tránsito o de reenvío.

La invención tiene como objetivo mejorar la planificación basada en conexión de modo que la estación base, cuando concede recursos a un nodo de retransmisión, puede tener en cuenta que el tráfico manejado por ese nodo puede referirse a diferentes clases de servicios con diferentes requisitos de QoS. Para lograr este objetivo, es necesario que:

-cada RN pueda clasificar y asignar diferentes clases de servicio, o de manera equivalente prioridades, a diferentes flujos de tráfico (priorización);

-la BS pueda distinguir entre peticiones de servicio desde cada RN referidas a las diferentes clases de servicio y establecer una prioridad entre las peticiones que recibe (servicio diferenciado).

Las clasificación de paquetes es una función convencional en las redes conformes a la norma IEEE 802.16 consideradas en la realización a modo de ejemplo, y por tanto, no existe ningún problema en permitir que los nodos de retransmisión la realicen.

Para permitir un soporte de servicio diferenciado por la estación base, según la invención, se concatenan más de un mensaje de petición MSH-CSCH en la ranura de la subtrama de control de planificación asignada a un nodo de retransmisión dado, refiriéndose cada petición a una clase de servicio diferente.

Esto se muestra en la figura 4 que se refiere, a modo de ejemplo no limitativo únicamente, a una clasificación basta del tráfico manejado por un nodo de retransmisión RNi en “tráfico con demandas en tiempo real” (tráfico RT) y “tráfico sin demandas en tiempo real” (tráfico no en tiempo real, nRT). Esto puede corresponder, por ejemplo, a distinguir tráfico referido a aplicaciones multimedia y de navegación web, respectivamente. En este ejemplo, cuando se usa la planificación basada en conexión con soporte de servicio diferenciado según la invención, la ranura de la subtrama de control de planificación puede contener la concatenación de un mensaje de petición MSH-CSCH que solicita recursos para el tráfico RT y un mensaje de petición MSH-CSCH que solicita recursos para el tráfico nRT. Las peticiones para los diferentes tipos de tráfico (denominadas en el presente documento peticiones individuales o parciales) son todavía peticiones acumulativas de los recursos necesarios en cada enlace a lo largo de la trayectoria de extremo a extremo.

En el caso de que un nodo vaya a reenviar simultáneamente tanto una petición de recursos (en enlace ascendente) como una concesión (en enlace descendente), también podría concatenarse un mensaje de concesión MSH-CSCH con los mensajes de petición

individuales, puesto que la ranura de transmisión tiene generalmente suficiente espacio como para permitirlo.

Con la recepción de los mensajes de petición individuales concatenados, la BS actualiza su percepción de necesidades de recursos de los enlaces incluidos en el mensaje y, en la trama siguiente, calcula y envía el mensaje de concesión. Se calculan las concesiones según una política específica de la BS que no forma parte de la presente invención. Por ejemplo, considerando el ejemplo de RT/nRT, la BS podría asignar más concesiones en enlaces en los que hay cargas de RT mayores con respecto a otros enlaces con cargas de RT menores o podría asignar en primer lugar recursos a tráfico en tiempo real y luego asignar los recursos restantes, si los hubiera, a tráfico no en tiempo real.

La concesión real en cada enlace puede calcularse, por ejemplo, de la manera dada a conocer en la solicitud de patente mencionada anteriormente: la estación base concede recursos a cada enlace según o bien un perfil de concesiones igual al perfil de las peticiones para ese enlace si la cantidad total de recursos solicitados está por encima del rendimiento global neto máximo admisible para el canal TDMA, o bien un perfil inferior al perfil de las peticiones para ese enlace, la cantidad total de recursos solicitados no está por encima del rendimiento global neto máximo admisible, calculándose el perfil inferior a través de una normalización con respecto a la razón entre dicho rendimiento global neto máximo admisible y la cantidad total de recursos solicitados. Otras estrategias podrían dar como resultado que la BS favorezca sólo el tráfico en tiempo real, o favorezca los nodos de retransmisión más alejados, etc.

En cualquier caso, una concesión, tal como se indica en la figura 4, es no diferenciada o agregada, es decir se refiere a la totalidad de tráfico manejado por el nodo. La diferenciación de las concesiones según las clases de servicio no es necesaria, puesto que el nodo de retransmisión conoce la composición de sus peticiones y puede asignar adecuadamente recursos a las

diferentes clases de servicio sin instrucciones específicas desde la estación base.

Se hace posible la concatenación, tal como se establece en la introducción de la memoria descriptiva, porque las estrategias de planificación para redes multisalto conducirán a un número limitado de nodos de retransmisión ubicados estratégicamente, de modo que la longitud de un mensaje MSH-CSCH es mucho más corta que la longitud de la ranura en la que va a insertarse el mensaje, aunque se adopte la modulación más robusta posible para transmitir tal mensaje.

La única modificación requerida en la estructura del mensaje MSH-CSCH definida en la norma podría ser la adición de un indicador “en tiempo real/no en tiempo real” que se ajuste al valor apropiado cuando el indicador de petición/concesión es 1 (mensaje de petición). Sin embargo, ese indicador no es necesario si el orden de concatenación de las peticiones para las diferentes clases de servicios está predefinido.

Las figuras 5 y 6 son gráficos obtenidos mediante simulaciones llevadas a cabo en la red con los cuatro nodos considerados en la figura 3. Las simulaciones se han realizado considerando las especificaciones de interfaz aérea punto a múltiples puntos de la norma IEEE 802.16 para el último salto desde un nodo de retransmisión hasta los terminales de usuario. Los gráficos muestran el retardo medio, expresado en número de tramas, frente al tráfico ofrecido total (suma del tráfico hasta/desde un nodo), suponiendo una condición en el que el tráfico agregado es casi el mismo en cada nodo mientras que diferentes nodos tienen diferentes razones de tráfico en tiempo real con respecto a no en tiempo real. En particular, la carga en RN1, RN2, RN3 está constituida por un 20% de tráfico en tiempo real y un 80% de tráfico no en tiempo real y la carga en RN4 está constituida por un 40% de tráfico en tiempo real y un 60% de tráfico no en tiempo real. La figura 5 se obtiene usando la invención y la figura 6 sin usar la invención.

Una comparación de los dos gráficos deja perfectamente claro que, cuando la BS puede distinguir entre peticiones en tiempo real y no en tiempo real, puede conceder una mayor cantidad de recursos de radio a RN4 que a los demás nodos de retransmisión, para evitar que RN4 carezca de recursos para el tráfico en tiempo real. Por tanto, se obtiene una equidad sustancial con respecto al número de saltos. Al contrario, si el soporte de servicio diferenciado no se aplica, a todos los nodos se les asignarían sustancialmente los mismos recursos y la asignación de recursos no sería equitativa con respecto al número de saltos: en realidad, tal como se muestra, el tráfico en tiempo

real

agregado en RN4 se penaliza y alcanza el punto de

saturación

para valores inferiores de tráfico ofrecido en

comparación con los demás nodos de retransmisión.

Por tanto, la invención potencia adicionalmente las mejoras proporcionadas por la planificación basada en conexión en cuanto al retardo, obteniendo equidad también entre diferentes tipos de conexiones. Al igual que el principio general de la planificación basada en conexión, la invención puede adoptarse inmediatamente en redes IEEE 802.16x con una modificación muy sencilla, o incluso sin modificación, de la estructura de los mensajes MSH-CSCH, así como en sistemas posteriores a 3G con una capa física basada en trama.

Resulta evidente que la descripción anterior se ha facilitado a modo de ejemplo no limitativo únicamente y que son posibles cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención.

En particular, aunque la figura 4 muestra el sencillo caso de dos tipos de flujos de tráfico, pueden concatenarse más de dos mensajes de petición, si se realiza una clasificación más fina: por ejemplo, podrían concatenarse tantos mensajes de petición como clases de servicio se soporten por la red (por ejemplo, la norma IEEE define cuatro clases de servicios). En tal caso, el indicador “tiempo real/no en tiempo real”, si se proporciona, se convertirá en un indicador de “clase de

servicio” más general. Naturalmente, el máximo número de mensajes que pueden concatenarse depende del número de nodos de retransmisión en la red, puesto que la longitud OHMSH-CSCH de cada mensaje depende de tal número, según la ecuación (1).

5 Además, aunque se ha dado a conocer la invención con referencia particular a una red conforme a la norma IEEE 802.16, puede adoptarse en cualquier red inalámbrica multisalto genérica con las siguientes características:

-topología en árbol con planificación centralizada;

10 -capa física basada en trama, en la que el MAC puede alinear sus intervalos de planificación con el entramado PHY subyacente.

Claims (10)

1.

2.

3.

4.

18

Procedimiento de control del acceso a un canal de radio común por nodos (BS, RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi), en una red de comunicación multisalto inalámbrica para tráfico multisalto desde un nodo fuente hasta un nodo de destino, en el que la red comprende una pluralidad de nodos de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi) y un nodo centralizado (BS) que gestiona el control de acceso, y en el que un nodo de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi) que tiene que acceder al canal está dispuesto para emitir una petición acumulativa al nodo centralizado resumiendo la petición de los recursos necesarios en cada enlace de una trayectoria multisalto hasta el nodo de destino, caracterizado porque, en presencia de tráfico perteneciente a diferentes clases de servicio, dicha petición acumulativa emitida por dicho nodo de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi) comprende la concatenación de una pluralidad de peticiones acumulativas individuales cada una referente a tráfico perteneciente a una clase de servicio diferente. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas peticiones individuales comprenden al menos una petición acumulativa individual para tráfico en tiempo real y una petición acumulativa individual para tráfico no en tiempo real. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dichas peticiones acumulativas comprenden una petición acumulativa individual para cada clase de servicio soportada por la red. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el nodo centralizado (BS), en respuesta a dicha pluralidad de peticiones concatenadas desde un nodo de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi), está dispuesto para generar un único mensaje concesión no diferenciado para todas las clases de servicio a las que se refieren las peticiones individuales.

5.

Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque, en un nodo de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi) que tiene que transmitir un mensaje de concesión además de un mensaje de petición en enlace descendente, dicho mensaje de concesión se concatena con dicha pluralidad de peticiones individuales.

6.

Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha red es una red con las siguientes características -topología en árbol con planificación centralizada; -capa física basada en trama, en el que la capa de control de acceso al medio puede alinear sus intervalos de planificación con el entramado de la capa física subyacente.

7.

Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque dicha red es una red conforme al conjunto de normas del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, IEEE 802.16x.

8.

Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque dichas peticiones individuales se envían como mensajes de planificación centralizada de malla, MSH-CSCH, que incluyen un indicador complementario para distinguir las clases de servicio a las que se refieren las peticiones individuales.

9.

Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque dichas peticiones acumulativas individuales se envían como mensajes de planificación centralizada de malla, MSH-CSCH, en los que las peticiones individuales relevantes para diferentes clases de servicio se concatenan en un orden predeterminado y fijo.

10.

Nodo de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi), en una red de comunicación multisalto inalámbrica para tráfico multisalto, que tiene que acceder a un canal de radio común, dispuesto para emitir una petición acumulativa a un nodo centralizado resumiendo la petición de los recursos

necesarios en cada enlace de una trayectoria multisalto hasta un nodo de destino, caracterizado porque, en presencia de tráfico perteneciente a diferentes clases de servicio, dicha petición acumulativa emitida por dicho nodo de retransmisión (RN(1,1)...RN(n,Nn), RNi) comprende la concatenación de una pluralidad de peticiones acumulativas individuales cada una referente a tráfico perteneciente a una clase de servicio diferente.