"MÉTODOS DE OPERAR UMA ESTAÇÃO E UM SISTEMA DECOMUNICAÇÃO, ESTAÇÃO DE COMUNICAÇÃO E SISTEMA DECOMUNICAÇÃO"
A presente invenção relaciona-se a um método de operar umaestação de comunicação, um método de operar um sistema de comunicação,uma estação de comunicação e um sistema de comunicação. A presenteinvenção tem aplicação particular, mas não exclusiva, a sistemas decomunicação por pacote, especialmente sistemas móveis tal como UMTS.
Por causa de conveniência, a presente invenção será descritacom referência a UMTS (Sistema de Telecomunicação Móvel Universal).Porém, a presente invenção é aplicável a outros sistemas de comunicação deunidade de dados ou pacote de dados.
O estado da arte é descrito em documentos de entrada a 3GPP(Projeto de Sociedade de Terceira Geração), particularmente em relação àLigação Superior Aumentada, caso contrário conhecido como Acesso dePacote de Ligação Superior de Alta Velocidade (HSUPA). Na característicade HSUPA de UMTS, um mecanismo é requerido para habilitar uma estaçãobase (BS) priorizar efetivamente a alocação de recursos de transmissão deligação superior entre Equipamentos de Usuário (UEs).
Dados para transmissão de um UE para uma BS sãotipicamente enfileirados em memórias temporárias até que possam sertransmitidos. Um UE pode ter unidades de dados para transmitir de váriosfluxos diferentes, cada um com um alvo de retardo de qualidade de serviço(QoS) diferente. Cada fluxo pode ser nomeado a um nível de prioridadediferente, de forma que quaisquer dados enfileirados no fluxo de prioridademais alta sejam transmitidos primeiro. Dados com prioridades diferentespodem ser memorizados temporariamente em filas diferentes.
A fim de transmitir alguns dados, o UE tem que receberpermissão da BS, tipicamente na forma de uma "concessão" para usar certosrecursos de transmissão, por exemplo uma concessão para transmitir até umacerta taxa, transmitir até um certo nível de potência, ou transmitir por umcerto período de tempo.
A BS precisa de informação para habilitá-la a decidir quaisUEs deveria ser concedida permissão para transmitir, e a qual taxa, e emparticular ser capaz de priorizar UEs diferentes. Para ajudar neste processo, éconhecido o UE transmitir pedidos para permissão, e para o UE transmitiruma indicação da quantidade de dados em suas memórias temporárias.Alguns métodos de priorização que a BS pode usar envolvem priorizar osUEs com a maior quantidade de dados nas suas memórias temporárias, ou osUEs com as memórias temporárias mais cheias. Porém, tais métodos nãoalcançarão necessariamente uma boa qualidade de serviço.
Um objetivo da presente invenção é melhorar a programaçãoda transmissão de unidades de dados.
De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é providoum método de operar uma estação de comunicação, o método incluindoenfileirar unidades de dados, estimar o retardo de transmissão de pelo menosuma das unidades de dados na fila, e, se o retardo de transmissão estimadoexceder um limiar, pedir permissão para transmitir pelo menos uma unidadede dados.
De acordo com um segundo aspecto da invenção, é providoum método de operar um sistema de comunicação, incluindo operar umaestação de comunicação de acordo com o primeiro aspecto da invenção e, emuma estação adicional, em resposta a receber o pedido para permissão paratransmitir, programar transmissão de uma unidade de dados pela estação decomunicação.
De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é providauma estação de comunicação incluindo meio para comunicação, meio dememória temporária para armazenar unidades de dados em pelo menos umafila, meio para estimar o retardo de transmissão de pelo menos uma dasunidades de dados na pelo menos uma fila, e meio responsivo ao retardo detransmissão estimado excedendo um valor de limiar para pedir permissão paratransmitir pelo menos uma unidade de dados.
De acordo com um quarto aspecto da invenção, é provido umsistema de comunicação incluindo uma estação de comunicação e umaestação adicional, as estações tendo meios de comunicação por meio dosquais elas podem se comunicar entre si, a estação de comunicação tendo meiode memória temporária para armazenar unidades de dados em pelo menosuma fila, um das estações tendo meio para estimar o retardo de transmissão depelo menos uma das unidades de dados na pelo menos uma fila, e meioresponsivo ao retardo de transmissão estimado excedendo um valor de limiarpara pedir permissão da estação adicional para habilitar a estação decomunicação transmitir pelo menos uma unidade de dados à estaçãoadicional.
O método de acordo com a presente invenção habilita aestação adicional, que pode incluir uma estação base, levar em conta aprobabilidade de romper qualquer de vários alvos de qualidade de serviçopara serviços diferentes e alocar recursos por conseguinte.
Uma possível métrica para o mecanismo de priorização éhabilitar a QoS requerida (alvo de retardo) ser alcançada para tantas estaçõesde comunicação (ou UEs) quanto possível, ou para os serviços mais críticos.Para alcançar este alvo, a BS precisa que cada UE sinalize informaçãoadequada para habilitá-la calcular quais recursos o UE precisaria se fosseevitar romper quaisquer de seus alvos de QoS.
A presente invenção será descrita agora, por meio de exemplo,com referência aos desenhos acompanhantes, em que:
Figura 1 é um diagrama de bloco esquemático de um sistemade comunicação; eFigura 2 é um fluxograma relativo a um método deimplementar o método de acordo com a presente invenção.
O sistema de comunicação mostrado na Figura 1 inclui pelomenos uma estação base BS e uma pluralidade de Equipamentos de UsuárioUE1, UE2 e UE3 distribuídos geograficamente dentro da área de cobertura derádio das estações base. Os UEs podem ser fixos ou transportáveis, porexemplo portáteis ou móveis à mão. Como os UEs têm substancialmente amesma arquitetura, só UE1 será descrito em detalhes mais tarde.
A BS inclui um transceptor de rádio 10 acoplado a uma antena12 para propagar e receber sinais dos UEs. O transceptor 10 está acoplado aum processador 14, que opera de acordo com software armazenado em umaROM (não mostrada). Um programador 16 está acoplado ao processador 14 eserve para programar a transmissão de unidades de dados por respectivos dosUEs. Unidades de dados recebidas pela BS são armazenadas em umamemória temporária incluindo uma RAM 18.
Também conectado ao processador 14 está um estágioestimador de retardo de tempo 20 e um armazenamento 22 para armazenaralvos de retardo de tempo de QoS para a ou cada memória temporária em umUE. Opcionalmente, a BS pode incluir um estágio 24 para estimar a taxa dechegada de dados. Por causa de clareza, alguns dos estágios da BS forammostrados separadamente, mas eles podem ser formados integralmente com oprocessador 14 ou criados pelo processador 14 de acordo com software pré-armazenado.
O UE1 inclui um transceptor de rádio 26 acoplado a umaantena 28 para propagar e receber sinais da BS. O transceptor 26 estáacoplado a um processador 30, que opera de acordo com softwarearmazenado em uma ROM (não mostrada). Uma ou uma pluralidade dearmazenamentos de memória temporária de unidade de dados BUF1, BUF2,BUFn estão acopladas ao processador 30 e em operação, ela ou elasarmazenam, em filas, unidades de dados providas ao UE ou geradas por umaplicativo por uma interface 32. Os armazenamentos de memória temporáriapodem ser arranjados de forma que as filas tenham níveis diferentes deprioridade. Também conectados ao processador está um temporizador 34,uma estágio estimador 36 para determinar a hora que uma unidade de dadosfoi armazenada ou será armazenada em um memória temporária e estimar ataxa de transmissão para os dados em uma memória temporária, e umregistrador de retardo de tempo de QoS 38 para armazenar os atrasos detempo de qualidade de serviço para a uma ou mais memórias temporáriasrespectivas BUF1, BUF2, BUFn. Opcionalmente, o UE1 pode incluir umprogramador 40 mostrado em linhas interrompidas. Por causa de clareza,alguns dos estágios do UE1 foram mostrados separadamente, mas eles podemser formados integralmente com o processador 30 ou criados pelo processador30 de acordo com software pré-armazenado.
Ao implementar o método de acordo com a presente invenção,o UE estima, no processador 30, o retardo de transmissão total para cadaunidade de dados, por exemplo um pacote, na ou cada uma das memóriastemporárias do UE. O retardo de transmissão estimado total é a duração detempo que o dados estiveram na memória temporária e/ou a duração estimadaadicional de tempo antes que os dados serão transmitidos com êxito. Se oretardo de transmissão estimado total exceder um alvo de retardo ou QoS queo UE sinaliza, por meio do processador 30, à BS, uma indicação que algumdados em sua memória temporária estão perto de alcançar seu alvo de retardo.
O método é resumido pelo fluxograma mostrado na Figura 2.No bloco 42, uma verificação é feita para ver se não há nenhuma unidade dedados nas memórias temporárias de um UE esperando ser despachada. Se aresposta for Sim (Y), então o fluxograma reverte à entrada do bloco 42.Porém, se a resposta for Não (N) e houver unidades de dados nas memóriastemporárias no bloco 44, então a taxa de dados é estimada. No bloco 44, otempo de transmissão para cada unidade de dados em uma fila é estimado nataxa de dados atual. No bloco 48, o retardo é estimado para cada unidade dedados na fila. No bloco 50, uma verificação é feita para ver se o retardo depior caso excede um retardo de limiar, por exemplo um retardo de tempo deQoS, e se Sim (Y), um pedido é feito para recurso ser programado pela BS. Opedido pode incluir uma indicação do estado da unidade de dados, tal comouma indicação que um alvo de retardo será rompido provavelmente. Se oretardo de limiar não for excedido (N), o fluxograma reverte ao bloco 42.
A BS em resposta ao pedido para recurso verifica a demandapara recurso na ligação superior e, se possível, programa a transmissão daunidade de dados. Esta informação é transmitida em uma ligação inferior aoUE pedinte.
Esta sinalização de um pedido para recurso pelo UE para a BSpoderia ser ativada potencialmente por quaisquer de vários eventos, porexemplo:
a) uma unidade de dados esteve na memória temporária do UEpor mais que uma duração de tempo predeterminada;
b) o tempo restante antes que o alvo de retardo para umaunidade particular de dados seja rompido é menos que uma duraçãopredeterminada de tempo; e/ou
c) a fração do alvo de retardo que decorreu para uma unidadede dados particular desde chegar na memória temporária do UE excedeu umvalor predeterminado.
Em uma variante do método de acordo com a presenteinvenção, o UE poderia estimar e sinalizar à BS que a duração adicional detempo que é predita decorrer antes que uma determinada unidade de dadosseja transmitida. Isto pode ser derivado do seguinte dois pedaços deinformação:
a) o total da quantidade de dados à frente da dada unidade dedados em sua fila de prioridade e os dados em todas as filas de prioridademais alta que a dada unidade de dados; e
b) alguma previsão da taxa de dados.
A previsão da taxa de dados poderia ser, por exemplo, que ataxa de dados é:
a) igual à taxa de dados concedida mais recentemente;
b) igual à taxa de dados usada mais recentemente;
c) uma média das taxas de dados recentemente concedidas; ou
d) uma média das taxas de dados usadas recentemente.
Uma variação adicional desta concretização poderia requerer oUE levar em conta a taxa de chegada de dados nas filas de alta prioridade. Porexemplo, se a quantidade de dados nas filas de alta prioridade e à frente dadada unidade de dados em sua própria fila de prioridade for D, a taxa detransmissão predita é R e a taxa de chegada predita nas filas de prioridademais alta é r, então o tempo estimado permanecendo antes de transmissão daunidade de dados em questão é dado por D/(R-r).
Como um avanço adicional do método de acordo com apresente invenção, o UE pode estimar o tamanho da concessão de transmissãoadicional que precisaria a fim de transmitir uma unidade de dados antes quefalhe para cumprir seu alvo de QoS.
Por exemplo, se o tempo restante antes que o alvo de QoS sejarompido for T, então a taxa adicional RA que o UE requer poderia serestimada como D/T + r - R.
Assim, um quarto gatilho potencial para o UE sinalizar umpedido para recurso à BS poderia ser que a taxa de transmissão concedidacorrente ou média seja menos que, ou dentro de uma margem predeterminadada taxa requerida para qualquer, que seja pelo menos uma, unidade de dadosem suas memórias temporárias para cumprir seu alvo de QoS.
O UE poderia executar os cálculos necessários para cadaunidade de dados em suas memórias temporárias, e transmitir a sinalizaçãonecessária quando um dos gatilhos potenciais ocorreu para quaisquer dasunidades de dados. Pode ser suficiente fazer o cálculo para a unidade de dadosadicionada mais recentemente a uma fila.
Informação pertencendo aos gatilhos potenciais poderia sersinalizada ao UE, por exemplo, informação relativa a quaisquer das duraçõespredeterminadas de tempo, valores ou margens.
A BS também poderia instruir UEs individuais ou grupos deUEs para ativar ou desativar sua sinalização.
Em uma concretização adicional da invenção, uma proporçãopredeterminada das unidades de dados em uma fila de prioridade, ou grupo defilas de prioridade, poderia ser permitida fracassar seu alvo de QoS. Porexemplo, os cálculos descritos acima poderiam ser executados na base que ataxa de transmissão concedida precisa ser tal que 95% das unidades de dadosem uma dada fila de prioridade satisfarão seus alvos de QoS. O UE poderiaexecutar a sinalização descrita só se este critério fosse previsto falhar atravésde algum período de tempo predeterminado, isto é, através de um períodomédio.
O UE pode ser informado do alvo de retardo pela BS ou redese houver duas ou mais BSs controladas por um controlador central.
O UE pode ter mais de uma fila com alvos de QoS diferentes.Pode usar a informação que um ou mais alvos de QoS estão prestes a seremrompidos a fim de modificar a programação de transmissão de unidades dedados de cada fila. Por exemplo, se as filas tiverem prioridades nomeadas aelas, então estas prioridades poderiam ser modificadas pelo UE a fim decumprir melhor alvos de QoS.
Em ainda uma variação adicional do método de acordo com apresente invenção, os cálculos de taxa requerida poderiam ser executadoscompletamente na BS. O UE poderia sinalizar o retardo decorrido para umaunidade de dados, junto com a quantidade de dados à frente dele nas filas,com ou sem informação relativa à taxa de chegada de dados nas filas de altaprioridade. Em algumas concretizações, uma estimativa da informaçãoanterior pode ser determinada pelo BS usando o estágio 24 para examinar ataxa de dados recebidos em cada nível de prioridade.
A BS também pode precisar de informação adequada paradeterminar sua priorização de UEs até mesmo se nenhum deles estiver prestesa falhar um alvo de QoS. Conseqüentemente, a sinalização providaimplementando o método de acordo com a presente invenção poderia seradicional a alguma sinalização básica relativa à quantidade de dados atransmitir. Ademais, é necessário habilitar a possibilidade para dar permissãode transmissão a UEs que só tem dados de baixa prioridade sem nenhum alvode QoS, por exemplo uma transferência de arquivo.
Opcionalmente, o método de acordo com a presente invençãopode incluir uma ou mais das características adicionais seguintes:
a) pode ser desejável incluir outros atrasos em decidir sobre aQoS, por exemplo qualquer retardo de processamento conhecido antes quedados cheguem na fila, ou qualquer retardo de transmissão conhecido nosistema de rádio;
b) se a fila contiver unidades de dados, então a informaçãodentro de uma unidade de dados poderia ter sido gerada a tempos diferentes,que implica um requisito de retardo diferente. Uma abordagem seriaconsiderar temporização baseada nos dados mais antigos em uma unidade dedados;
c) outras ações poderiam ser levadas se o critério de QoS nãofor cumprido, ou ser previsto não ser cumprido. Por exemplo, unidades dedados poderiam ser descartadas, que poderia ajudar a assegurar que dadossubseqüentes possam ser entregues a tempo. Outra possibilidade é que umaconexão ou serviço poderia ser suprimido se a QoS não for alcançada, ou nãofor realizável). Isto permitiria recursos serem desviados para outros usuários.
Na variante adicional do método de acordo com a presenteinvenção, os UEs são capazes de escutar transmissões um do outro edeterminar quais têm unidades de dados que são prováveis perder seus alvosde QoS a menos que transmitidas prontamente. Os UEs incluem umprogramador 40 (mostrado em linhas tracejadas na Figura 1) por qual um UEdesejando priorizar o envio de uma unidade de dados pode programar seudespacho. O processador 30 gera uma mensagem ampla de sistemainformando a BS e os outros UEs do despacho planejado da unidade de dados.
Na presente especificação e reivindicações, a palavra "um" ou"uma" precedendo um elemento não exclui a presença de uma pluralidade detais elementos. Ademais, o palavra "incluindo" não exclui a presença deoutros elementos ou etapas diferentes daquelas listadas. A inclusão denumerais de referência nas reivindicações não é pretendida ser limitante.
Da leitura da presente exposição, outras modificações serãoaparentes às pessoas qualificadas na arte. Tais modificações podem envolveroutras características que já são conhecidas no projeto, fabricação e uso desistemas de comunicação e partes componentes para esse fim e que podem serusadas em vez ou além de características já descritas aqui.