MÉTODO Y SISTEMA PARA LA ASIGNACIÓN DE RECURSOS DE ESPECTRO DE FRECUENCIA
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La invención se refiere en general a sistemas de comunicación inalámbrica. Más particularmente, esta invención se refiere a optimizar la asignación del espectro de frecuencia entre varias estaciones de un sistema de comunicación inalámbrico. 2. Descripción de la Técnica Relacionada Los sistemas de comunicación inalámbrica proveen la transmisión y recepción de información de voz, datos y vídeo entre múltiples estaciones (e.g., unidades remotas) a través de canales de radio frecuencia (RF) . El espectro de RF se limita por su naturaleza misma y, consecuentemente, solo una pequeña porción del espectro puede asignarse a una industria particular. De aquí que, en una industria tal como la comun-i ación por satélite o industrias de telefonía celular, los diseñadores son desafiados continuamente para asignar eficientemente el limitado espectro para permitir tantas unidades remotas como sea posible para tener acceso al espectro de frecuencia asignado. Una forma de satisfacer las demandas de estos desafíos incluye implementar una o más técnicas de
---U---Ét? -- <.«-.-«,- .-..--.«-.-----. -.— . . . . ....a. .-. r-...^fa-a?--_i».-¿.aJ*-Ai-*a^ -.-fc.i-_i.i-L- - modulación. Algunas técnicas de modulación, tales como acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) , acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) , y acceso múltiple por división de código (CDMA) , han demostrado una eficiente utilización del espectro. Cada una de estas técnicas se conoce bien en la materia y en consecuencia no se describirán en la presente. En general, cada una de estas técnicas proporciona un método de acceder a un segmento particular del espectro mediante múltiples unidades remotas contendientes (e.g., usuarios). Sin embargo, estas técnicas consideran o adaptan a variaciones en condiciones de propagación cuando se asignan a un segmento particular del espectro para los múltiples usuarios. Por ejemplo, en un sistema por satélite que emplea una técnica TDMA, típicamente se le asigna a un usuario un intervalo de tiempo periódico particular (en una frecuencia predeterminada) durante el cual el usuario puede comunicarse con una estación de conexiones. Para permitir que múltiples usuarios se comuniquen con la estación de conexiones, ¿e les asignan múltiples intervalos de tiempo no sobrepuestos respectivamente a múltiples usuarios. Sin embargo, en casi cada sistema inalámbrico, la propagación de señal puede someterse a degradación impredecible a través de uno o más intervalos de tiempo. Generalmente, existen varios fenómenos físicos que inducen la degradación en el medio inalámbrico. Por ejemplo, en los sistemas de comunicación por satélite, la degradación de señal puede causarse por las condiciones del tiempo (e.g., lluvia, tormentas) o interferencia ambiental. En sistemas de comunicación de base terrestre, la degradación de señal puede ocasionarse por 5 fenómenos físicos, tales como la propagación de trayectoria múltiple y la variante distancia entre el transmisor y el receptor. Tal degradación de señal afecta adversamente el desempeño del canal para algunos usuarios, pero no necesariamente para otros. 10 Además, estas técnicas de acceso sofisticadas no se acomodan o responden a cambios en la utilización del espectro asignado entre varios usuarios. Por ejemplo, durante un intervalo de tiempo particular un usuario puede tener fJP necesidad de transmitir una cantidad de información que, si
se transmite con la amplitud de banda actual, puede tener una duración de tiempo no razonable. Durante el mismo intervalo de tiempo, otro usuario puede no tener tal necesidad y estar inactivo. Esta situación es particularmente común en redes de comunicación de datos, tal como la internet, en donde los
datos se transmiten en ráfagas o paquetes (i.e., grupos de bits) entre una estación de comunicación y otra. La característica de ráfagas de tales redes hace ineficiente la utilización del espectro de frecuencia convencional. Por lo tanto, existe una necesidad en la industria
para asignar dinámicamente la utilización del espectro de
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frecuencia a demanda y para su ejecución por el usuario, de manera que todos los usuarios tengan acceso adecuado al espectro asignado. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Para superar la limitación antes mencionada, la invención proporciona un método y sistema para optimizar la utilización del espectro de frecuencia. La invención proporciona un método para asignar al menos una porción del espectro de radio frecuencia (RF) entre una pluralidad de transmisores de RF . El método comprende monitorear la demanda total de un grupo de transmisores dentro de la pluralidad de transmisores de RF. El grupo comprende al menos un transmisor de RF. El método comprende además determinar, en respuesta a la demanda monitoreada, la congestión de datos relativa del grupo de transmisores. El método comprende además asignar al menos una porción del espectro de RF de un grupo que tiene al menos una cantidad de congestión, a al menos uno de la pluralidad de otros transmisores de RF. La invención comprende además un sistema para asignar al menos una porción del espectro de radio frecuencia (RF) entre una pluralidad de transmisores de RF. El sistema comprende una pluralidad de transmisores de RF configurado cada uno para transmitir datos a través de un canal de RF respectivo. El sistema comprende además un transceptor de
-«*.-&.*.«--- Í..Í.. Í .? --..i - conexiones en comunicación con la pluralidad de transmisores de RF. El transceptor de conexiones se configura para monitorear la demanda total de un grupo de la pluralidad de transmisores de RF. El grupo comprende al menos un transmisor de RF. El transceptor de conexiones se configura adicionalmente para re-asignar una porción del espectro de RF del grupo de transmisores de RF que tienen la menor demanda total hacia al menos uno de la pluralidad de otros transmisores de RF. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los anteriores y otros aspectos, características y ventajas de la invención se entenderán mejor al referirse a la siguiente descripción detallada, que deberá leerse en conjunto con los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de comunicación por satélite típico en el cual puede implementarse la invención. La Figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema de comunicación inalámbrico que comprende una estación base y múltiples unidades remotas de acuerdo con la invención. La Figura 3 es un diagrama de flujo que describe el proceso de determinar si se asigna el espectro de frecuencia entre dos o más grupos del sistema de comunicación inalámbrico de la Figura 2. La Figura 4 es un diagrama de flujo que describe el
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proceso para determinar la demanda total de uno o más grupos del sistema de comunicación inalámbrico de la Figura 2. La Figura 5 es un diagrama de flujo que describe el proceso de determinar la congestión y re-asignación del
espectro de frecuencia entre dos o más grupos de unidades remotas del sistema de comunicación inalámbrico de la Figura
2. La Figura 6 es una tabla que muestra los grupos
• ejemplificativos de las unidades remotas del sistema de 10 comunicación inalámbrico de la Figura 2. La Figura 7 es una tabla que muestra un cambio ejemplificativo en los grupos del sistema de comunicación inalámbrico de la Figura 2. La Figura 8 es una representación gráfica de una 15 modalidad del proceso de re-asignación del espectro de frecuencia entre las unidades remotas como una función de frecuencia y tiempo. La Figura 9 es una representación gráfica de tres legiones de calidad de servicio que operan las regiones para 20 una unidad remota. La Figura 10 es un diagrama de flujo que describe
• el proceso de programar dinámicamente las comunicaciones de la unidad remota de acuerdo con otra modalidad de la invención. 25 La Figura 11 es una representación gráfica de la
iat- -b-Li-.4s-B.fct -. _.»-,•,... -.-. -a-. - <.?_---- .-.-^a^--.- *fct.tl> ejemplificación de los resultados del proceso de programar las comunicaciones de la unidad remota como una función de frecuencia y tiempo. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción no se toma en sentido limitado, sino se hace solamente para el propósito de describir los principios generales de la invención. Los componentes similares se identifican con números de componentes similares a través de toda la siguiente descripción. El alcance de la invención debe determinarse con referencia a las reivindicaciones. La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra un sistema ejemplificativo 150 en el cual puede incorporarse la invención. El sistema 150 proporciona servicio de comunicación por Internet confiable de alta velocidad a través de un enlace por satélite. En particular, el sistema 150 comprende uno o más servidores de contenido 100 que se acoplan a la Internet 102, que a ¿u vez se acopla a la estación de conexiones 104. La estación de conexiones 104 se configura para solicitar y recibir los datos digitales provenientes de los servidores de contenido 100. La estación de conexiones 104 también se comunica a través de un satélite 106 con una pluralidad de unidades remotas 108A - 108N. Por ejemplo, la estación de conexiones 104 transmite señales a través de un enlace ascendente en avance 110 hacia el satélite 106. El satélite 106 recibe las señales provenientes del enlace ascendente en avance 110 y las re-transmite en un enlace descendente en avance 112. Juntos, el enlace ascendente en avance 110 y el enlace descendente en avance 112 se refieren como los enlaces en avance. Las unidades remotas 108A - 108N monitorean uno o más canales que comprenden el enlace en avance a fin de recibir las unidades remotas específicas y los mensajes de difusión provenientes de la estación de conexiones 104. De manera similar, las unidades remotas 108A - 108N transmiten señales a través de un enlace ascendente inverso 114 hacia el satélite 106. El satélite 106 recibe las señales del enlace ascendente inverso 114 y las re-transmite en un enlace descendente inverso 116. El enlace ascendente inverso 114 y el enlace descendente inverso 116 juntos, son referidos como el enlace inverso. La estación de conexiones 104 monitorea uno o más canales que comprenden el enlace inverso a fin de extraer los mensajes provenientes de las unidades remecas 108A - 108N. En una modalidad del sistema 150, cada unidad remota 108A - 108N se acopla a una pluralidad de usuarios del sistema. Por ejemplo, en la Figura 1, la unidad remota 108A se muestra como acoplada a una red de área local 116, que a su vez se acopla a un grupo de terminales de usuario 118A - 118N. Las terminales de usuario 118A - 118N pueden ser uno
BÍ ta.A¿AA J... ^..a....... ÍÍ ._ , ...,-^. ^.. . . i "ini-?¡ de muchos tipos de nodos de área local tal como una computadora personal o de red, una impresora, un equipo de lectura del contador digital o lo similar. Cuando se recibe un mensaje a través del enlace en avance propuesto para una 5 de las terminales de usuario 118A - 118N, la unidad remota 108A lo envía hacia la terminal de usuario apropiada 118 a través de la red de área local 116. De igual modo, las terminales de usuario 118A - 118N pueden transmitir mensajes
• hacia la unidad remota 108A a través de la red de área local
116. En una modalidad del sistema 150, las unidades remotas 108A - 108N proporcionan servicio de internet a una pluralidad de usuarios. Por ejemplo, la terminal de usuario
• 118A puede ser una computadora personal que ejecuta software
de navegación a fin de acceder a la World Wide Web (Red Mundial) . Cuando el navegador recibe una solicitud para una página de red o un objetivo insertado del usuario, la terminal de usuario 118A crea un mensaje de solicitud de acuerdo a técnicas bien conocidas. La terminal de usuario
D18A envía el mensaje de solicitud a través de la red de área local 116 hacia la unidad remota 108A, utilizando también técnicas bien conocidas. En base al mensaje de solicitud, la unidad remota 108A crea y transmite una solicitud de enlace inalámbrico a través de un canal del enlace ascendente
inverso 114 y del enlace descendente inverso 116. La
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estación de conexiones 104 recibe la solicitud de enlace inalámbrico a través del enlace inverso. En base a la solicitud de enlace inalámbrico, la estación de conexiones 104 pasa un mensaje de solicitud hacia el servidor de contenido apropiado 100 a través de la internet 102. En respuesta al mensaje de solicitud, el servidor de contenido 100 envía la página u objeto solicitado hacia la estación de conexiones 104 a través de la internet 102. La estación de conexiones 104 recibe la página u objeto solicitado y crea una respuesta de enlace inalámbrico. La estación de conexiones transmite la respuesta de enlace inalámbrico a través de un canal del enlace ascendente en avance 110 y el enlace descendente en avance 112. La unidad remota 108A recibe la respuesta de enlace inalámbrico y envía un mensaje de respuesta correspondiente hacia la terminal de usuario 118A a través de la red de área local 116. En esta forma, se establece un enlace bidireccional entre la terminal de usuario 118A y los servidores de contenido ICO. Como se anotó anteriormente, la invención proporciona un método y sistema para optimizar la utilización del espectro de frecuencia en respuesta a los cambios en la demanda de las unidades remotas. Existen varias formas de valorar la condición de un canal de una unidad remota particular en un sistema inalámbrico. Una forma común
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incluye estimar la proporción señal a ruido (SNR) de las señales recibidas desde la unidad remota. SNR es la medida de la energía de la señal (usualmente expresada en decibeles o dB) , a través de una amplitud de banda predeterminada y/o intervalo de tiempo, en relación a la energía del ruido agregado a la señal. Generalmente, "ruido" se refiere a la diferencia entre la señal transmitida por una de las unidades remotas y la señal recibida por la estación de conexiones 104. Mientras mayor sea la SNR de un canal, mejor es el desempeño del canal. Otra forma común de caracterizar el desempeño de canal incluye estimar la proporción de errores en los bits (BER) del canal. Simplemente establecido, BER se expresa como la fracción del número de bits recibidos incorrectamente sobre el número total de bits transmitidos. BER se expresa ya sea como un porcentaje o más usualmente como una proporción. En efecto, BER es una medida de la posibilidad de errores de bits en el canal. Mientras más bajo sea la BER, mejor es el desempeño del canal. La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de un sistema de comunicación inalámbrico 200 que comprende una estación de conexiones 210 y unidades remotas representativas 212, 214, 216, 232, 234, 252 y 254 de acuerdo con la invención. El sistema 200 puede comprender un sistema inalámbrico basado en satélite (como se muestra en la Figura -
1) o cualquier otro sistema inalámbrico (e.g., teléfono móvil) que tiene múltiples unidades remotas. El sistema 200 puede aplicar TDMA, FDMA, cualquier otra técnica de acceso o una combinación de técnicas de acceso para implementar la invención. El número de estaciones en el sistema 200 es solamente ilustrativo y por tanto, el sistema 200 puede comprender cualquier número de estaciones de conexiones y remotas deseadas. Las unidades remotas se categorizan en dos o más grupos operacionales de unidades remotas (algunas veces referidos como "campos" de unidades remotas) en base a la velocidad de transmisión de datos asignada de cada unidad remota. En una modalidad, el sistema 200 comprende tres grupos de unidades remotas: Grupo 32, Grupo 64 y Grupo 128. El Grupo 32 incluye una o más unidades remotas que opera a una velocidad de transmisión de datos de 32 kbps, el Grupo 64 incluye una o más unidades remotas que opera a una velocidad de transmisión de datos de 64 kbps y el Grupo 128 incluye una o más unidades remotas que opera a una velocidad de transmisión de datos de 128 kbps. Típicamente, la estación de conexiones 210 determina y comunica la velocidad de transmisión de datos asignada a cada unidad remota. Por ejemplo, la estación de conexiones 210 puede asignar una velocidad de transmisión de datos de 32 kbps a las unidades remotas 212, 214 y 216, colocando mediante esto a estas
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unidades remotas en el Grupo 32. De manera similar, la estación de conexiones 210 puede asignar una velocidad de transmisión de datos de 64 kbps a las unidades remotas 232 y 234, colocando mediante esto a estas unidades remotas en el Grupo 64. Finalmente, la estación de conexiones puede asignar una velocidad de transmisión de datos de 128 kbps a las unidades remotas 252 y 254, colocando mediante esto a estas unidades remotas en el Grupo 128. La estación de conexiones 210 determina y asigna la velocidad de transmisión de datos a cada unidad remota en base a su condición de canal respectivo. La condición de canal indica la capacidad del canal para soportar una velocidad de transmisión de datos asignada mientras mantiene todavía un desempeño de señal aceptable (e.g., SNR) . En una modalidad, la estación de conexiones 210 se configura para monitorear continuamente o a intervalos de tiempos predeterminados, el desempeño del canal en base a las señales recibidas desde cada una de las unidades remotas . Más particularmente, la estación de conexiones 210 puede medir la SNR a través de un intervalo de tiempo predeterminado para valorar el desempeño del canal de cada unidad remota. La estación de conexiones 210 compara la SNR medida con los valores de umbral de la SNR predeterminados . Los umbrales de la SNR pueden comprender un valor de umbral bajo (e.g., 8 dB) y un valor de umbral alto (e.g., 11 dB) . En base a esta
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- - comparación, la estación de conexiones 210 determina sí cambia la velocidad de transmisión de datos actualmente asignada para cada unidad remota y consecuentemente, si re- categoriza la unidad remota de un grupo a otro. Por ejemplo, si la SNR medida de las señales recibidas desde la unidad remota 232 cae dentro de los umbrales bajo y alto, la estación de conexiones 210 determina que la unidad remota 232 se encuentra operando a una velocidad de transmisión de datos óptima y por tanto, no es necesario cambiar la velocidad de transmisión de datos asignada. Si la SNR medida se encuentra por arriba del valor de umbral alto, la estación de conexiones 210 determina que el canal de la unidad remota 232 puede soportar una velocidad de transmisión de datos mayor. En consecuencia, la estación de conexiones 210 puede instruir a la unidad remota 232 para que eleve su velocidad de transmisión de datos de 64 kbps a una velocidad de transmisión de datos mayor, e.g., 128 kbps. Si por otra parte, la SNR medida se encuentra por debajo del valor de umbral bajo, la estación de conexiones 21 G determina que la utilización del canal de la unidad remota 232 es inaceptable y su velocidad de transmisión de datos actualmente asignada debe reducirse. De acuerdo con lo anterior, la estación de conexiones 210 puede instruir a la unidad remota 232 para disminuir su velocidad de transmisión de datos de 64 kbps a una velocidad de transmisión de datos
ÍtiAA-!t -Jt.Í--8fcJjts.t--i_,^iaifc. ,-. . . ..,.- ,,-e..-mfc-üé--._ -n,'..., fe» «i.--. «»_---.-, «*..*, iA - inferior, e.g., 32 kbps. La estación de conexiones 210 puede repetir este proceso para optimizar la utilización del canal para todas las unidades remotas. En una modalidad, la energía de transmisión promedio en cada unidad remota no se afecta y se mantiene substancialmente fija a través de todo este proceso. Además, la estación de conexiones 210 se configura para asignar dinámicamente porciones del espectro de frecuencia asignado a las unidades remotas en respuesta a los cambios en la demanda de cada unidad remota. Como se utiliza en la presente, el término "demanda" se refiere a la cantidad de información (e.g., datos expresados en bits) que una unidad remota desea intercambiar o transmitir en un momento de tiempo particular. Típicamente, el sistema 200 utiliza un canal, tal como un canal de reserva, en el cual cada unidad remota periódicamente o cuando se requiera, reporta o transmite su demanda actual a la estación de conexiones 210. En una modalidad, la estación de conexiones 210 se configura para determinar la remanda colectiva de las unidades rebotas en una base de grupo por grupo (de aquí en adelante "demanda total") . Como se tratará en mayor detalle más adelante, en base al menos en parte a la demanda total de cada uno de los Grupos 32, 64 y 128, la estación de conexiones 210 determina la porción del espectro de frecuencia a asignarse a cada uno de los grupos 32, 64 y 128. Al hacerlo así, la estación de
^_^^^^^^^^^^^^^^^^^=^-i¿^^^^£ - conexiones 210 reduce continuamente la congestión y retraso de transmisión y optimiza la utilización de frecuencia entre los grupos de las unidades remotas. En una modalidad, es deseable verificar la calidad del servicio (QoS) asignada a cada unidad remota antes de determinar la demanda total de cada uno de los Grupos 32, 64 y 128. Generalmente, QoS puede especificar un nivel de rendimiento nominal garantizado (e.g., cantidad de datos en bits) o velocidad de transmisión de datos (expresada en kbps) para cada unidad remota. La QoS se asigna típicamente a cada unidad remota de acuerdo a un convenio de suscripción entre la unidad remota y el proveedor del servicio, e.g., propietario de la estación de conexiones 210. Como se utiliza en la presente el término "QoS" se refiere a cualquiera de uno o más criterios que una estación de conexiones 210 puede utilizar para clasificar la calidad del desempeño realizado o proporcionado a una unidad remota. En general, la estación de conexj ones 210 puede utilizar cualquier parámetro de comunicación para asignar una o más porciones del espectro de frecuencia entre las unidades remotas. El parámetro de comunicación puede incluir la demanda total de un grupo de unidades remotas, la demanda individual de una sola unidad remota, la calidad del servicio, el desempeño del canal (e.g., mediciones SNR o BER) , número de unidades remotas en un grupo, trayectorias de
^^ igj ¿^^^j| ¡^^¡¡r_ ?^^^^^^-^^^g^^^^-^----,H , **~ - ».< .....^-.„-----~. .^^..a-^- .... .-.« .;---. »&- ..-k jj propagación (e.g., distancia, terreno, etc.), cualquier otro parámetro que afecte el desempeño del sistema de comunicación inalámbrico 200 o cualquier combinación de estos parámetros. Como se tratará adicionalmente más adelante, en base al parámetro de comunicación, la estación de conexiones 210 determina el estado actual o anticipado del desempeño del grupo de unidades remotas (o una sola unidad remota) para asignar una o más porciones del espectro de frecuencia. La Figura 3 es un diagrama de flujo que describe el proceso de determinar si se re-asigna el espectro de frecuencia entre dos o más grupos de unidades remotas del sistema de la Figura 2. Como se anotó anteriormente, en una modalidad, las unidades remotas se categorizan o distribuyen entre los Grupos 32, 64 y 128. El proceso se inicia en el bloque 300 cuando el sistema 200 inicia un algoritmo para verificar el desempeño del canal para cada unidad remota. Por ejemplo, el algoritmo puede implementarse utilizando cualquier instrucción basada en un microprocesador, tal como firmware convencional, programa o en él o en un dispositivo incorporado de acceso rápido de la estación de conexiones 210. En el bloque 310, el sistema 210 monitorea un canal al estar atento al ruido de las señales recibidas desde la primera unidad remota (e.g., la unidad remota 232) . En una modalidad, cada unidad remota puede transmitir señales hacia la estación de conexiones 210 a través de un canal
t<¿.-K.A?l«t.<?gfeJ--»tc».feafa3jto.».—..«, ..-..«<- *- - < . . » . . . , -. ...jw¡ti»jA«t-a>.t>. --. , . ,» t.A.?i.tJ - predeterminado u otro disponible durante intervalos periódicos de tiempo. La estación de conexiones 210 mide la energía de la señal y de los componentes de ruido de las señales que llegan desde la unidad remota 232. Como se describió anteriormente, la estación de conexiones calcula la SNR a través de un intervalo de tiempo predeterminado (e.g., 100 milisegundos) para la unidad remota 232. En el bloque de decisión 320, la estación de conexiones 210 determina si cambia la velocidad de transmisión de datos actualmente asignada de la unidad remota 232 en base a la SNR medida. Como se anotó anteriormente, la estación de conexiones 210 se programa con valores de umbral bajos (e.g., de 8 dB) y altos (e.g., de 11 dB) para comparar la SNR medida. El rango entre el umbral bajo y alto representa el desempeño de canal suficiente para la velocidad de transmisión de datos actualmente asignada. De acuerdo con lo anterior, si la SNR medida cae dentro de los umbrales bajo y alto, el proceso procede al bloque 330 en donde la estación e conexiones 210 mantiene la velocidad de transmisión de datos actualmente asignada para la unidad remota 232. En este caso, el proceso continúa al bloque 370 en donde la estación de conexiones 210 determina si todas las unidades remotas en el grupo se verificaron como se describe más adelante . El rango de SNR por debajo del valor del umbral
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- bajo representa un desempeño indeseable del canal en donde el nivel de ruido es relativamente alto para la velocidad de transmisión de datos actualmente asignada. Por tanto, si la SNR medida cae por debajo del valor de umbral bajo, el proceso procede al bloque 340 en donde la estación de conexiones 210 instruye a la unidad remota 232 para reducir su velocidad de transmisión de datos actualmente asignada de 64 kbps a una velocidad de transmisión de datos inferior, e.g., 32 kbps. De este modo, en tal caso, la estación de conexiones 210 re-categoriza a la unidad remota 232 del Grupo 64 al Grupo 32. Por otra parte, el rango de SNR por arriba del valor de umbral elevado representa un uso ineficiente del canal en donde el nivel de ruido es relativamente bajo para la velocidad de transmisión de datos actualmente asignada. Por tanto, en el bloque 320 si la SNR medida cae por arriba del valor de umbral elevado, el proceso procede al bloque 350 en donde la estación de conexiones 210 instruye a la unidad remota 232 para incrementar su velocidad de transmisión de datos ".ctualmente asignada de 64 kbps a una velocidad de transmisión de datos mayor, e.g., 128 kbps. Así, en tal caso, la estación de conexiones 210 re-categoriza a la unidad remota 232 del Grupo 64 al Grupo 128. En el bloque 360, la estación de conexiones 210 recolecta una o más señales representativas de la demanda de la unidad remota 232 a través del canal de reserva. La estación de conexiones 210 almacena la demanda en una memoria accesible (no mostrada) para su recuperación posterior. La sincronización de la recolección de la señal de demanda puede no ser material para la invención y por tanto, puede realizarse antes, durante o después de la medición de SNR de cada unidad remota. Por ejemplo, la estación de conexiones 210 puede recolectar y guardar las demandas de todas las unidades remotas antes de iniciar el proceso de la Figura 3. En el bloque 370, la estación de conexiones 210 determina si las demandas de todas las unidades remotas se han obtenido. Si todavía se necesita la demanda de más unidades remotas, el proceso puede regresar al bloque 310 para medir la SNR de las unidades remotas restantes y repetir el proceso descrito hasta ahora. Alternativamente, el proceso puede regresar al bloque 360 para recolectar la demanda de las unidades remotas restantes a través del canal de reserva. En una modalidad, una o más de estas etapas se realizan en paralelo. Si, por la otra parte, se recolecta la demanda de todas las unidades remotas, la estación de conexiones 210 determina en el bloque 380 si uno o más de los Grupos 32, 64, 128 se encuentra relativamente congestionado. Este proceso se describe en mayor detalle más adelante con referencia a la Figura 4. Si la estación de conexiones 210 determina que no se detecta congestión, el proceso regresa al bloque 310 para ejecutar el proceso completo de nuevo. Opcionalmente, el
- i** proceso puede terminarse en esta etapa y re-iniciarse en un tiempo posterior. Si, por otra parte, la estación de conexiones 210 determina que uno o más de los Grupos 32, 64 y 128 se encuentra congestionado, el proceso procede a re-asignar el espectro de frecuencia de al menos el grupo congestionado (i.e., el mejor estado de desempeño) hacia los otros grupos. Por tanto, en el bloque 390, la estación de conexiones 210 reduce la porción del espectro de frecuencia asignado del al menos un grupo congestionado e incrementa la porción del espectro de frecuencia asignado de los otros grupos. Este proceso se describe en mayor detalle más adelante con referencia a la Figura 5. El proceso termina en el bloque 398. La Figura 4 es un diagrama de flujo que describe el proceso ejecutado en el bloque 380 de la Figura 3 de determinación de la demanda total de uno o más grupos. El proceso se inicia con el bloque 400. Como se indicó anteriormente, la estación de conexiones 210 puede configurarse para determinar la congestión relativa de ada uno de los Grupos 32, 64 y 128. En el bloque 410, la estación de conexiones 210 monitorea la demanda de una unidad remota a través del canal de reserva. Como se anotó anteriormente, la demanda representa la cantidad de datos (expresados en bits) que la unidad remota desea intercambiar o transmitir en un momento de tiempo particular. En el - bloque 420, la estación de conexiones 210 califica la demanda recibida al verificar la QoS asignada a la unidad remota. La estación de conexiones 210 almacena normalmente o tiene al menos acceso a la QoS de cada unidad remota que opera dentro de esta área de cobertura. Al calificar la demanda, la estación de conexiones 210 verifica la QoS de la unidad remota para determinar si la QoS permite la asignación de recursos para satisfacer la demanda completa o no. De acuerdo al bloque de decisión 430, si la QoS permite satisfacer la demanda requerida completa de la unidad remota, entonces en el bloque 440, la estación de conexiones 210 toma la demanda completa en consideración cuando valora la demanda total de uno de los Grupos 32, 64 y 128. Si por otra parte, la QoS no permite la demanda requerida, la estación de conexiones 210, en el bloque 450, determina una demanda reducida (i.e., sub-dimensiona la demanda) para la unidad remota y considera la demanda reducida cuando valora la demanda total del grupo. Por ejemplo, la unidad remota 212, puede asignársele un criterio QoS que le permite intercambiar hasta 32 kilobits de datos por segundo, mediante lo cual produce una cantidad promedio de datos de 1.92 (i.e, aproximadamente 2) Megabits cada minuto. Si a las 12:00:00 horas, la unidad remota 212 transmite un Megabit, la estación de conexiones 210 verifica la QoS de la unidad remota 212 y determina que
se permite hasta aproximadamente 2 Megabits. Por tanto, a las 12:00 horas, la estación de conexiones 210 considera el entero de 1 Megabit para valorar la congestión total para el Grupo 32. Sin embargo, si a las 12:00:30 horas (i.e., 30 segundos después) la unidad remota 212 requiere una demanda para transmitir 2 Megabits, la estación de conexiones 210 determina que, en base a la QoS de la unidad remota 212, se permite una demanda de solo aproximadamente 1 Megabit para el balance del intervalo de un minuto, i.e., durante las 12:00:00-12:00:01. De acuerdo con lo anterior, para el propósito de valorar la congestión total para el Grupo 32 a las 12:00:30, la estación de conexiones 210 sub-dimensiona la demanda de 2 Megabits a aproximadamente 1 Megabit . Para cada grupo, la estación de conexiones 210 computa la demanda total del grupo en base a la demanda colectiva de todas las unidades remotas dentro del grupo. Por tanto, en el bloque de decisión 460, la estación de conexiones 210 verifica para ver si la demanda se agrupó a partir de todas las unidades remotas del grupo. Si la demanda de la mayoría de las unidades remotas permanece agrupada, el proceso regresa al bloque 410. Por otra parte, si la estación de conexiones 210 determina que la demanda se agrupó de todas las unidades remotas del grupo, el proceso procede al bloque 470. Para determinar la demanda total de un solo grupo, la estación de conexiones 210, en el bloque
_-.,J--».¿ -- 470, agrega las demandas y/o reduce demandas de todas las unidades remotas del grupo. La demanda total representa un estimado de la longitud (promedio) de una lista de espera de bits para el grupo. La estación de conexiones 210 puede repetir el proceso para todos los Grupos 32, 64 y 128 y almacena la demanda total de todos los grupos en su memoria para realizar el análisis de congestión. El proceso termina en el bloque 480. Existen varias formas de analizar la congestión para cada grupo de unidades remotas. En una modalidad, la estación de conexiones 210 determina la congestión de cada grupo en relación a al menos un grupo congestionado. La Figura 5 es un diagrama de flujo que describe el proceso de determinar la congestión y re-asignación del espectro de frecuencia entre dos o más grupos de unidades remotas. El proceso se inicia en el bloque 500. En el bloque 510, la estación de conexiones 210 identifica el al menos un grupo congestionado, que típicamente es el grupo que tiene la más p queña longitud de lista de espera. Una vez que el al menos un grupo congestionado se identifica, la estación de conexiones 210, en el bloque 520, compara la longitud de la lista de espera de los otros grupos con la longitud de la lista de espera del al menos un grupo congestionado. Mediante esta comparación, la estación de conexiones puede computar el porcentaje de exceso de bits al dividir la
iteA ¿j£.al longitud de lista de espera de un grupo por la longitud de lista de espera del al menos un grupo congestionado. El porcentaje de exceso de bits representa el grado de congestión en un grupo en relación a el al menos un grupo congestionado. Por ejemplo, la longitud de la lista de espera promedio de cada uno de los Grupos 32, 64 y 128 puede ser de 100, 330 y 250 Megabits, respectivamente. En este ejemplo, el Grupo 32 que tiene una longitud de lista de espera de 100 Megabits representa el al menos un grupo congestionado. El porcentaje de exceso de bits para el Grupo 64 es de 300% (o 300/100) y para el Grupo 128 es de 250% (o 250/100) . Como se muestra mediante este ejemplo, el porcentaje de exceso de bits es un número que puede no ser menor al 100%, debido a que la longitud de la lista de espera de cualquier grupo es siempre mayor (o igual) a la longitud de la lista de espera del al menos un grupo congestionado. En el bloque 530, la estación de conexiones 210 determina si, en base a la congestión relativa de los grupos, es necesario re-asignar una porción dei espectro de frecuencia del al menos un grupo congestionado a los otros grupos. En una modalidad, la estación de conexiones 210 basa su determinación en el porcentaje de exceso de bits. Por ejemplo, la estación de conexiones 210 puede configurarse para re-asignar el espectro de frecuencia solo para los grupos que tienen un porcentaje de exceso de bits de 200% o
?? - mayor. Por tanto, en base al ejemplo numérico anterior, la estación de conexiones 210 puede retirar porciones del espectro de frecuencia de los Grupos 32 y asignarlas a los Grupos 64 y 128. De acuerdo con lo anterior, si la Re- 5 asignación del espectro de frecuencia se garantiza para remediar la congestión, el proceso procede al bloque 540. Por otra parte, si la re-asignación del espectro de frecuencia no se garantiza, el proceso termina en el bloque
• 560. 10 En el bloque 540, la estación de conexiones 210 determina la cantidad de espectro de frecuencia (i.e., tamaño de la amplitud de banda) a asignarse del al menos un grupo congestionado a los otros grupos. La amplitud de banda
• comúnmente se refiere a la cantidad de datos que pueden
transmitirse en un periodo dado a través de un canal de transmisión tal como un transmisor de radio. Típicamente, la amplitud de banda se expresa en ciclos por segundo (hertz o Hz) o bits por segundo (bps) . Es deseable minimizar la cantidad de amplitud de banda a re-asignarse del al menos un
grupo congestionado a los otros grupos. Al minimizar la cantidad de amplitud de banda re-asignada, la probabilidad de oscilación de la lista de espera y, por tanto, la inestabilidad del sistema se reduce. La oscilación de la lista de espera comúnmente se refiere como la transferencia
de congestión entre el al menos un grupo congestionado y otros grupos de ida y de regreso, i.e., en una manera oscilante . Para minimizar la oscilación de la lista de espera, es deseable re-asignar la amplitud de banda en una forma gradual desde el al menos un grupo congestionado hacia los otros grupos. En una modalidad, que utiliza la forma gradual, la estación de conexiones 210 puede re-asignar la amplitud de banda en incrementos de unidad a los grupos más altamente congestionados. Por ejemplo, utilizando el ejemplo numérico anterior, la estación de conexiones 210 puede reasignar una amplitud de banda de 64 kbps del Grupo 32 al Grupo 64 y una amplitud de banda de 128 kbps del Grupo 32 al Grupo 128. El propósito de re-asignar la amplitud de banda es remediar la congestión en los grupos que tienen mayor congestión. De acuerdo con lo anterior, en el bloque 550, la estación de conexiones 210 re-asigna porciones del espectro de frecuencia del al menos un grupo congestionado a los otros grupos. El proceso de re-asignación termina en el bloque 560. En una modalidad, la estación de conexiones 210 repite continuamente o durante intervalos de tiempo predeterminados, el proceso de la Figura 5. El remedio de la congestión en los otros grupos puede incrementar la probabilidad de congestión en el al menos un grupo congestionado. Sin embargo, la capacidad de la estación de conexiones 210 para monitorear continuamente la congestión de grupo y redistribuir el espectro de frecuencia asignado entre los grupos de unidades remotas, reduce la probabilidad de congestión en un solo grupo. Además, el monitoreo continuo y la re-asignación del espectro de frecuencia optimiza la utilización de frecuencia entre las unidades remotas. La Figura 6 es una tabla que muestra grupos ejemplificativos de las unidades remotas de la Figura 2. Como se anotó anteriormente, la estación de conexiones 210 asigna cada unidad remota a un campo o grupo en base a la velocidad de transmisión de datos asignada a cada unidad remota. En la tabla 600, la estación de conexiones 210 asigna una velocidad de transmisión de datos de 32 kbps a las unidades remotas 212-224 y 224-246 y así, estas unidades remotas pertenecen al Grupo 32. De manera similar, la estación de conexiones 210 asigna una velocidad de transmisión de datos de 64 kbps a las unidades remotas 232-242 y así, estas unidades remotas pertenecen al Grupo 64. Finalmente, la estación de conexiones 210 asigna una velocidad de transmisión de datos de 128 kbps a las unidades remotas 252-270 y así, estas unidades remotas pertenecen al Grupo 128. Como se anotó anteriormente, la velocidad de transmisión de datos se asigna generalmente a cada unidad remota en base a su desempeño de canal, e.g., la SNR medida de las señales transmitidas desde cada unidad remota y recibida en la estación de conexiones 210. Como se explicó anteriormente, si la SNR cae dentro de un rango óptimo, la velocidad de transmisión de datos actualmente asignada de la unidad remota se mantiene. Si la SNR cae por debajo de un 5 valor de umbral bajo o por arriba del valor de umbral alto, la velocidad de transmisión de datos de la unidad remota se reduce o incrementa de acuerdo a lo anterior. La estación de conexiones 210 mantiene la tabla 600 en la memoria o en fácil
# acceso, para mantener rastreado y actualizado cada grupo de
las unidades remotas. La Figura 7 es una tabla que muestra un cambio ejemplificativo en los Grupos 32, 64 y 128. En esta modalidad, la tabla 700 muestra que las unidades remotas 244 y 246 ya no pertenecen al Grupo 32, sino ahora pertenecen al
Grupo 64. Típicamente, un cambio en el agrupamiento de las unidades remotas 244 y 246 indica que la SNR medida del canal de cada una de las unidades remotas 244 y 246 cae por arriba del valor de umbral alto. En ese caso, la estación de conexiones 210 instruye a las unidades remotas 244 y 246 a
incrementar sus velocidades de transmisión de datos respectivas de 32 a 64 kbps. De acuerdo a lo anterior, la
• estación de conexiones 210 actualiza la tabla 600 a la tabla 700, que muestra que las unidades remotas 244 y 246 pertenecen al Grupo 64. 25 La Figura 8 es una representación gráfica del
';^ta-ffi^S^te^'atea. t . „ i • . *aá-a.« ..---.-,.
proceso de re-asignación del espectro de frecuencia entre las unidades remotas como una función de frecuencia y tiempo. La gráfica 800 incluye un eje vertical que representa las porciones del espectro de frecuencia (e.g., amplitud de banda) asignado a cada grupo. Más particularmente, la gráfica 800 muestra que la amplitud de banda 832 se asigna al Grupo 32, la amplitud de banda 864 se asigna al Grupo 64 y la amplitud de banda 828 se asigna al Grupo 128. La gráfica 800 también incluye un eje horizontal que representa el dominio de tiempo T. Empezando en T-0, la gráfica 800 muestra que el intervalo de tiempo durante el cual cada unidad remota puede comunicarse se representa mediante un cuadro (o intervalo de tiempo) marcado por el número de unidad remota. Por ejemplo, durante el intervalo de tiempo 0-t3 la gráfica 800 muestra que la unidad remota 212 se asigna a un intervalo de tiempo 212 y a la frecuencia portadora F8 y se opera en el Grupo 32 a una velocidad de transmisión de datos de 32 kbps. Durante el mismo intervalo de tiempo 0-t3 la gráfica 800 muestra que la unidad ret.ota 214 se asigna al intervalo de tiempo 214 y a la frecuencia portadora F7 y se opera en el Grupo 32 a una velocidad de transmisión de datos de 32 kbps. Durante el intervalo de tiempo 0-t2 la gráfica 800 muestra que la unidad remota 232 se asigna a un intervalo de tiempo 232 y a la frecuencia portadora F9 y se opera en el Grupo 64 a una velocidad de transmisión de datos de 64 kbps.
Durante el intervalo de tiempo 0-t? la gráfica 800 muestra que la unidad remota 252 se asigna a un intervalo de tiempo 252 y a la frecuencia portadora Fio y se opera en el Grupo 128 a una velocidad de transmisión de datos de 128 kbps. En esta modalidad, puede verse que la duración del intervalo de tiempo para las unidades remotas del Grupo 32 es dos veces tan larga como el intervalo de tiempo para las unidades remotas del Grupo 64 y cuatro veces tan largas como el intervalo de tiempo para las unidades remotas del grupo 128. La relación entre la duración de las ranuras de tiempo entre los diversos grupos es típicamente una función de la velocidad de datos asignada. Por ejemplo, debido a que la velocidad de transmisión de datos de 64 kbps es dos veces la velocidad de transmisión de datos de 32 kbps, se espera que la duración del intervalo de tiempo del Grupo 64 sea la mitad de la duración del intervalo de tiempo del Grupo 32. Esta estructura de intervalo de tiempo/frecuencia simplifica la implementación de los sistemas TDMA y FDMA que tienen varias velocidades de transmisión de datos de operación. Finalmente, también puede verse que, en todos los grupos cada unidad remota no ocupa más de un solo intervalo de tiempo de manera concurrente. La ocupación de un solo intervalo de tiempo simplifica la operación de los sistemas transceptores de un solo canal . Una vez que se determina la porción del espectro de frecuencia para cada grupo, la estación de
conexiones 210 puede asignar uno o más intervalos de tiempo/frecuencia a una unidad remota particular (dentro de un grupo) utilizando cualquier norma implementada en la estación de conexiones 210. La invención no se limita solamente a tales sistemas, sino puede implementarse utilizando cualquier estructura de intervalo de tiempo/frecuencia que es compatible con las características de la invención. La gráfica 800 ilustra un cambio ejemplificativo en la amplitud de banda respectiva entre los grupos en respuesta a la decisión de la estación de conexiones para re-asignar el espectro de frecuencia asignado. Como se muestra en la Figura 8, en el tiempo T = t4 la estación de conexiones 210 cambia el espectro de frecuencia asignado entre los grupos de las unidades remotas. Más particularmente, la gráfica 800 muestra que cada una de las amplitudes de banda 828 y 864 se duplican en tamaño y la amplitud de banda 832 se reduce de acuerdo a esto. Por lo tanto, en lugar de disponer solo de un solo intervalo de tiempo para el Grupo 128 antes de T = t se disponen de dos intervalos de tiempo concurrentes para las unidades remotas del Grupo 128 después de T = t . Por ejemplo, en cuanto al tiempo T = t puede verse que las unidades remotas 270 y 268 se comunican concurrentemente a una velocidad de transmisión de datos asignada de 128 kbps (Amplitud de banda 828) . Similarmente, en lugar de disponer
..¿ . j j, solamente de un solo intervalo de tiempo para el Grupo 64 antes de T = t4 se disponen de dos intervalos de tiempo concurrentes para las unidades remotas del Grupo 64 después de T = t4. Por ejemplo, como en el tiempo T = t4 puede verse que las unidades remotas 240 y 242 se comunican concurrentemente a una velocidad de transmisión de datos asignada de 64 kbps (Amplitud de banda 864) . Por otro lado, en lugar de disponer de ocho intervalos de tiempo concurrentes para el Grupo 32 antes de T = t solo dos intervalos de tiempo concurrentes permanecen disponibles para las unidades remotas del Grupo 32 después de T = t4. Esta ilustración muestra que en respuesta a la congestión relativa de cada uno de los Grupos 64 y 128, la estación de conexiones 210 ha determinado que tal congestión garantiza la re-asignación de frecuencia desde el al menos el Grupo 32 congestionado a los Grupos 64 y 128 como se explicó en detalle anteriormente. Además, la gráfica 800 ilustra un cambio ejemplificativo en la velocidad de transmisión de dato? de una o más unidades remotas. Como se muestra en la Figura 8, puede verse que antes de T = t5 cada una de las unidades remotas 244 y 246 se operó en el Grupo 32 (Amplitud de banda 832) a una velocidad de transmisión de datos de 32 kbps, como se muestra por los intervalos de tiempo 244 y 246 del Grupo 32. Sin embargo, después del tiempo T = t5 las unidades remotas 244 y 246 operan en el Grupo 64 (Amplitud de banda 864) a una velocidad de transmisión de datos de 64 kbps, como se muestra por los intervalos de tiempo 244 y 246 del Grupo 64. Por lo tanto, la gráfica 800 demuestra que algunas veces durante el intervalo t4-t5 la estación de conexiones 210 determinó cambiar la velocidad de transmisión de datos asignada de las unidades remotas 244 y 246 desde 32 hasta 64 kbps. Como se explicó en detalle anteriormente, la estación de conexiones 210 basa su determinación en la SRN medida para el canal de cada una de las unidades remotas 244 y 246. En este ejemplo, la SNR cae por arriba de un valor de umbral alto (e.g., 11 dB) por lo tanto garantiza un incremento en la velocidad de transmisión de datos. De acuerdo a esto, la estación de conexiones 210 instruye a las unidades remotas 244 y 246 para elevar sus velocidades de transmisión de datos respectivas . En otra modalidad de la invención, los recursos de enlace inverso no se pre-asignan a campos particulares de unidades remotas. La Fig?ra 9 es una representación gráfica ejemplificativa de las tres calidades de servicio que operan las regiones para una unidad remota particular, e.g., la unidad remota 212 (ver Figura 2) que opera en tal ambiente. Como se anotó anteriormente, la QoS se asigna típicamente a cada unidad remota de acuerdo al convenio se suscripción entre la unidad remota y el proveedor del servicio.
I ?-?,¡ Independientemente de la velocidad de transmisión de datos asignada, la QoS especifica una velocidad de transmisión de datos promedio asignada. Aunque la velocidad de transmisión de datos asignada especifica la velocidad a la cual la unidad remota es capaz de transmitir información a través del canal cuando la unidad remota se le asigna un recurso, la velocidad de transmisión de datos promedio asignada refleja la velocidad de transmisión de datos promedio a través de algún periodo extendido que la unidad remota tiene, por ejemplo, adquirido del proveedor del servicio. Por ejemplo, si una unidad remota tiene una velocidad de transmisión de datos asignada de 256 kbps y una velocidad de transmisión de datos promedio asignada de 32 kbps, aunque la unidad remota transmita en ráfagas a una velocidad de 256 kbps, las ráfagas se dispersan en tiempo por periodos inactivos que reducen la velocidad de transferencia de datos promedio de la unidad remota a aproximadamente 32 kbps. En otras palabras, el ciclo de trabajo promedio de esta transmisión de unidad remota es a lo más de aproximadamente uno-a-ocho. La Figura 9 muestra un eje vertical 402 que representa un rango de las velocidades de transmisión de datos promedio actuales para la unidad remota 212. De acuerdo a su convenio, la unidad remota 212 tiene suscrita una velocidad de transmisión de datos promedio asignada 404 (e.g., 32 kbps). Las velocidades de transmisión de datos - promedio por debajo de este valor se representan por una región IN 406. En una modalidad, puede ser deseable permitir a la unidad remota 212 exceder su velocidad de transmisión de datos promedio asignada 404 y permitir la operación en una región OUT 414. La región OUT 414 representa un rango de las velocidades de transmisión de datos promedio a las cuales puede operar la unidad remota 212 por arriba de su velocidad de transmisión de datos promedio asignada 404. Por tanto, la región OUT 414 representa las velocidades de transmisión de datos promedio que varían desde la velocidad de transmisión de datos promedio asignada 404 hasta la velocidad de transmisión de datos promedio máxima 408 (e.g., 48 kbps). Como se muestra adicionalmente en la Figura 9, una región HARD DROP 414 representa las velocidades de transmisión de datos promedio por arriba de la velocidad de transmisión de datos promedio máxima 408. En una modalidad, la velocidad de transmisión de datos promedio asignada 404 se asocia con una unidad remota particular de acuerdo con el convenio ^ suscripción entre el operador de la unidad remota y el propietario u operador de la estación de conexiones. Por ejemplo, un proveedor de servicios puede desear reducir los costos de operación asociados con los servicios de internet que proporciona al adquirir una velocidad de transmisión de datos promedio asignada relativamente baja 404. A medida que se incrementa el número de suscriptores y la demanda en el sistema, el proveedor de servicios puede adquirir una velocidad de transmisión de datos promedio asignada mayor 404 presumiblemente a un costo mayor. La calidad de los niveles de servicio 404 asociada con las unidades remotas se almacena por la estación de conexiones. En una modalidad la estación de conexiones incluye tablas que almacenan un identificador de unidad remota y una velocidad de transmisión de datos promedio asignada asociada 404. En una modalidad, las tablas se actualizan mediante el operador de la estación de conexiones cuando la información de suscripción se agrega o modifica. Cada estación de conexiones almacena un parámetro de rangos que se utiliza para definir la velocidad de transmisión de datos mediante la cual una transmisión proveniente de una unidad remota puede exceder la velocidad de transmisión de datos promedio asignada 404. El parámetro de rangos define el tamaño de la región OUT 414 al proporc-i jnar el valor para la velocidad de transmisión de datos promedio máxima 408. El parámetro de rangos puede seleccionarse en base al uso típico del sistema, la capacidad de la estación de conexiones y otros factores. El uso de la velocidad de transmisión de datos promedio máxima limita artificialmente la velocidad de transmisión de datos promedio de una unidad remota aún si los recursos del sistema se
- encuentran disponibles, favoreciendo así la adquisición de una velocidad de transmisión de datos promedio asignada mayor. En otras modalidades, pueden emplearse los mismos mecanismos para limitar la velocidad de transmisión de datos promedio máxima de acuerdo a otros motivos. En esta modalidad, la invención proporciona un método y sistema de programar las comunicaciones de las unidades remotas del sistema 200 dentro de los recursos de comunicación disponibles. Como se anotó anteriormente, la estación de conexiones 210 puede recibir continuamente demandas de cada una de las unidades remotas a través del canal de reserva. En esta modalidad, la estación de conexiones 210 dispone cada demanda que llega en una lista de espera sobre la base de primera en entrar primera en salir (FIFO) . En una modalidad, la estación de conexiones 210 categoriza o clasifica cada demanda de unidad remota en base a al menos en parte a la velocidad de transmisión de datos promedio actu?a para la unidad remota a través de algún periodo de tiempo previo. Como se indicó anteriormente, la estación de conexiones 210 puede computar una velocidad de transmisión de datos promedio actual en base a un promedio movible a través de un intervalo de tiempo predeterminado
(e.g., 10, 30, 60 segundos u otro intervalo deseado) . El promedio movible se determina al dividir la cantidad de datos
Í ? -ai J.--J, «.-a.*» i i « -..-... .«a-.. .- - ... « _ .- ... .. . . _... -..¿.^_lB-É--gifiÍ-i-- transmitidos durante el intervalo de tiempo pasado predeterminado por el intervalo de tiempo predeterminado. Por ejemplo, se supone que la unidad remota tiene una velocidad de transmisión de datos promedio asignada de 48 5 kbps, una velocidad de transmisión de datos promedio máxima de 60 kbps y que la estación de conexiones utiliza un intervalo de tiempo predeterminado de 60 segundos para determinar la velocidad de transmisión de datos promedio de
• la unidad remota. Además se supone que, después de un largo
periodo de inactividad, en 12:00:01, la unidad remota 212 completa una transferencia de 1 Megabit de datos. Por tanto, hasta las 12:00:02, la velocidad de transmisión de datos promedio actual de la unidad remota es de aproximadamente 17 kbps (i.e., 1 Megabit/60 segundos), que coloca a la unidad
remota 212 en la región IN 406. A las 12:00:30 horas, la unidad remota 212 completa la transferencia de 2 Megabits de datos. En vista de la transferencia de 1 y 2 Megabits, la velocidad de transmisión de datos promedio actual de la unidad remota 212 e > el tiempo 12:00:31 es de 50 kbps (3
Megabits/60 segundos) , que coloca el punto de operación de la unidad remota 212 en la región OUT 414. Finalmente, si a las
• 12:00:45, la unidad remota 212 completa la transferencia de 3 Megabits de datos, la velocidad de transmisión de datos promedio actual de la unidad remota 212 en el tiempo 12:00:46
es de aproximadamente 100 kbps (i.e., 6 Megabits/60
i«J. t l& &.. -JS-€- - - . - - . .... * - _«-.. >. -- . ^ . - . -Jrj.j I segundos) , que coloca el punto de operación de la unidad remota en la región DROP HARD 412. A medida que el tiempo continúa pasando, si la unidad remota 212 no transfiere ningún dato más, la velocidad de transmisión de datos promedio actual de la unidad remota eventualmente caerá a través de la región OUT 414 y hacia la región IN 406. La Figura 10 es un diagrama de flujo que describe una segunda modalidad del proceso de programar dinámicamente las comunicaciones de la unidad remota. El proceso se inicia en el bloque de inicio 804. Como se anotó anteriormente en una modalidad, la estación de conexiones 210 recibe solicitudes de demanda desde cada unidad remota que desea comunicar datos a través del sistema 200 (ver Figura 2) y coloca una entrada correspondiente en una fila de espera FIFO. En el bloque 808, la estación de conexiones 210 determina los datos promedio actuales de la primera unidad remota correspondientes a la primera entrada en la lista de espera FIFO, por ejemplo, como ya se describió. En el bloque 81-, la estación de conexiones 210 determina si la velocidad de transmisión de datos promedio actual de la unidad remota 212 se clasifica como operando en la región HARD DROP 412 (ver Figura 9) . Sí, en base a la cantidad de datos transmitidos por esta unidad remota a través del intervalo predeterminado (e.g., más de 60 segundos) , la unidad remota 212 se encuentra operando en la - región HARD DROP 412, el proceso procede al bloque 816 en donde la estación de conexiones 210 coloca la entrada de demanda actual al final de la lista de espera FIFO. Al retrasar la satisfacción de la demanda para un tiempo posterior, las estación de conexiones 210 declina otorgar una amplitud de banda/intervalo de tiempo a la unidad remota 212 en este tiempo reduciendo así la velocidad de transmisión de datos promedio actual de la unidad remota que se mueve por adelantado en tiempo. En otra modalidad, la entrada de demanda se retira de la lista de espera y no se recoloca en la lista de espera. Por otra parte, si la unidad remota 212 no se encuentra operando en la región HARD DROP 412 durante el intervalo predeterminado, el proceso procede al bloque 820 en donde la estación de conexiones 210 determina si la unidad remota 212 se encuentra operando en la región OUT 414. En base a su velocidad de transmisión de datos promedio actual a través del intervalo predeterminado, si la unidad remota 212 se encuentra operando en la región OUT 414, el proceso continúa al bloque 824 en donde la estación de conexiones 210 realiza la versión OUT de un par de algoritmos, tales como Random Early Drop (RED) con el bit In/Out (RIO) . En una modalidad los algoritmos RED y RIO se ejecutan mediante una vía de acceso dentro de la estación de conexiones. Generalmente, el algoritmo RED computa la longitud promedio de la lista de espera y, cuando la longitud promedio de la lista de espera excede un cierto umbral de caída, la vía de acceso empieza a dejar caer aleatoriamente las solicitudes de demanda con una cierta probabilidad, en donde la probabilidad exacta es una función de la longitud de la lista de espera en las estaciones de conexiones. En base a su velocidad de transmisión de datos promedio actual a través del intervalo predeterminado, si la unidad remota 212 se encuentra operando en la región IN 406, el proceso continúa al bloque 828 en el cual se realiza un segundo algoritmo Random Early Drop (RED) . Típicamente, el umbral de caída refleja una longitud de la lista de espera más grande para los paquetes IN que para los paquetes OUT y la probabilidad de caída de un paquete OUT es mayor o igual a la probabilidad de caída de un paquete In a través del rango completo de longitudes de la lista de espera. Para detalles adicionales sobre los algoritmos RED y RIO y las vías de acceso, se hace referencia a Clark, D. y Fang, W. , Explicit Allocation of Best Effort Packet Delivery Service, (Asignación Explícita del Mejor Esfuerzo del Servicio de Entrega de Paquetes) , que se encuentra disponible a través de http: //diffserv. les .mit . edu/Papers/exp-alloc-ddc-wf .pdf . Si la solicitud de demanda no se pasa (i.e., se cae) mediante el algoritmo RED en cualquier bloque 824 u 828, el proceso regresa al bloque 816 en donde la estación de
i--.--l.A _ i,-M,-.¡ , £ t._.i conexiones 210 coloca la entrada de demanda en el extremo de la línea de espera FIFO o cae la solicitud de la línea de espera FIFO. Si, por otra parte, la solicitud de demanda de la unidad remota 212 se pasa por el algoritmo RED en 5 cualquiera de los bloques 824 u 828, el proceso continúa al bloque 830. En el bloque 830, la estación de conexiones 210 programa la comunicación de la unidad remota. Más particularmente, para programar la comunicación de la unidad
remota, la estación de conexiones 210 determina la amplitud de banda que es igual a la velocidad de transmisión de datos asignada de la unidad remota 212. En base a la velocidad de transmisión de datos asignada, la estación de conexiones 210
• determina el siguiente tiempo T en el cual tal amplitud de
banda se encuentra disponible (i.e., no programadas aún para otra transmisión de unidad remota) a través de un periodo de tiempo que permite a la unidad remota 212 intercambiar la cantidad deseada de datos. En esta modalidad, la velocidad de transmisión de datos asignada preferenteme^ce permanece en
la velocidad más alta o posible grupo de velocidades para la unidad remota para los datos adecuadamente transferidos. • En el bloque 834, la estación de conexiones 210 determina si la siguiente entrada de demanda se encuentra en la línea de espera FIFO esperando programarse. En una
modalidad, el proceso de la Figura 10 se ejecuta
-fa_-~á i Í? - continuamente para manejar la línea de espera de las entradas de demanda. Si, se encuentra presente otra entrada de demanda en la línea de espera FIFO, el proceso regresa al bloque 808 en donde la estación de conexiones 210 maneja la entrada de demanda como se describió anteriormente. Si, por otra parte, no se encuentra presente otra entrada de demanda en la línea de espera FIFO, el proceso termina en el bloque 840 o simplemente espera la llegada de una siguiente entrada de demanda . La Figura 11 es una representación gráfica de un resultado ejemplificativo del proceso de programación de una o más unidades remotas como una función de frecuencia y tiempo. Similar a la gráfica 800 (Figura 8), la gráfica 850 incluye un eje horizontal que representa el tiempo y un eje vertical que representa el espectro de frecuencia. La amplitud de banda 842 representa la amplitud de banda completa disponible para la comunicación mediante el sistema 200. Los diferentes bloques numerados de la gráfica 850 representan la amplitud de banda y el intervalo de ciempo al cual una unidad remota correspondientemente designada se programa para comunicar datos. Como un ejemplo, la unidad remota 252, se muestra para programarse para transmitir entre los tiempos T9 y TÍO en la frecuencia F central indicada y que rodea la amplitud de banda. Para propósitos de ilustración, la amplitud de banda necesaria para la unidad - remota 212 se representa por la amplitud de banda 844. Como se trató anteriormente, para programar la solicitud de la unidad remota 212, la estación de conexiones 210 verifica el tiempo en el cual la amplitud de banda requerida 844 se encuentra disponible. En el momento TÍO, puede existir un intervalo de tiempo 846 no programado en su frecuencia y amplitud de banda respectiva. Sin embargo, el intervalo de tiempo 846 no satisface la amplitud de banda necesaria para la unidad remota 212. La estación de conexiones 210 no programa la unidad remota 212 en el intervalo de tiempo 846 debido a que existe una amplitud de banda insuficiente. Por lo tanto, la estación de conexiones 210 verifica el siguiente intervalo de tiempo disponible para determinar si la amplitud de banda 844 requerida para la unidad remota 212 se encuentra disponible. En el tiempo Til, la estación de conexiones 210 encuentra el intervalo de tiempo 212 que tiene una amplitud de banda suficiente que es igual a la velocidad de transmisión de datos de la unidad remota 212. De acuerdo con lo anterior, la estación de conexiones programa la unidad remota 212 en el tiempo Til para una duración de un solo intervalo de tiempo o tal vez múltiples intervalos de tiempo si es necesario. A medida que la estación de conexiones 210 continua programando las transmisiones, puede programar otra comunicación de la unidad remota en el intervalo de tiempo 846.
En vista de lo anterior, se apreciará que la invención supera la necesidad de hace mucho tiempo de un método y sistema que optimice la utilización del espectro de frecuencia entre una pluralidad de estaciones de comunicación. El sistema y método re-asigna dinámicamente el espectro de frecuencia asignado en respuesta a los cambios en la demanda y utilización de frecuencia. Dentro del alcance de la invención se encuentran comprendidas varias modalidades alternativas. Por ejemplo, en una modalidad, la velocidad de transmisión de datos asignada no se cuantifica en varias velocidades de transmisión de datos discretas y en su lugar cada unidad remota transmite la velocidad de transmisión de datos máxima de la que es capaz sin considerar ningún grupo de velocidades de transmisión de datos específico o simplemente utilizando grupos con una granularidad de velocidad mucho más pequeña. La invención puede aplicarse a una variedad de partes de ambientes operativos a partir de lo descrito anteriormente con respecto a la Figura 1 _al como ambientes terrestres. La invención puede incorporarse en otras formas específicas sin apartarse del espíritu o características esenciales. La modalidad descrita se considera en todos sus aspectos únicamente ilustrativa y no restrictiva. Por lo tanto el alcance de la invención se indica por las reivindicaciones anexas en lugar de por la descripción - anterior. Todos los cambios que caen dentro del significado y rango de las equivalencias de las reivindicaciones se abarcan dentro de este alcance.