MÉTODO PARA COMUNICAÇÃO EM UMA REDE DE UMA PRIMEIRA ESTAÇÃO A UMA SEGUNDA ESTAÇÃO E ESTAÇÃO DE RÁDIO
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um método para comunicação em uma rede de comunicação. Mais especificamente, ela se refere a um método para a comunicação de uma primeira estação e uma segunda estação. Ela também se refere a estações de rádio com capacidade de executar tal método.
A presente invenção, por exemplo, é relevante para todas as redes de comunicação sem fio, e em um exemplo da seguinte descrição, para uma rede de telecomunicação móvel tal como UMTS, ou UMTS LTE.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Em uma rede celular, cada célula compreende uma estação de rádio principal, tal como uma estação base, ou um nó B, ou um eNB que se comunica com uma pluralidade de estações secundárias, tais como estações móveis, ou equipamentos de usuários. Para poder enviar dados à estação principal em alguns canais de uplink, uma estação secundária deve tipicamente ter um recurso alocado (por exemplo, quantidade de tempo, subportadora de frequência, e/ou código).
Muitos sistemas de comunicação operam utilizando um programador centralizado que é o responsável pela alocação de recursos de transmissão a nós diferentes. Um exemplo típico é o uplink de UMTS LTE (Long Term Evolutiuon) (Evolução a Longo Prazo) , onde as transmissões de uplink das estações secundárias diferentes são programadas no tempo e na frequência pela estação principal. A estação principal transmite uma mensagem de "concessão de programação" a uma estação secundária, indicando um recurso particular de tempo-frequência para a transmissão da estação secundária, tipicamente em torno de 3 ms após a transmissão da mensagem de concessão. A mensagem de concessão também especifica tipicamente os parâmetros da transmissão tais como a taxa de dados e/ou a potência a serem utilizadas para a transmissão da estação secundária.
A fim de que a estação principal emita concessões apropriadas, ela necessita ter informações suficientes sobre a quantidade e o tipo de dados que aguardam a transmissão no buffer de cada estação secundária.
Em LTE, diversos tipos de mensagens de relatório do status do buffer (RSB) são portanto definidos, os quais podem ser transmitidos de uma estação secundária à estação principal quando ocorrem determinados disparos. A versão atual de 3GPP TS36.321 é incorporada a título de referência.
O procedimento de relatório do status do buffer é utilizado para fornecer à estação principal servidora as informações sobre a quantidade de dados nos buffers de uplink da estação secundária. Dois tipos de relatórios do status do buffer são utilizados, dependendo dos eventos. Um Relatório do Status do Buffer (RSB) curto compreende a identidade de um único grupo de canais lógicas, juntamente com um indicador de 6 bits da quantidade de dados que correspondem a esse grupo de canais lógicas que residem atualmente no buffer da estação secundária que aguarda a transmissão. Um RSB longo compreende quatro RSBs curtos concatenados, cada um dos quais corresponde a um grupo diferente de canais lógicas.
Um problema com o procedimento de RSB definido acima é que uma estação secundária só tem permissão para transmitir um RSB se tiver um recurso concedido no qual vai transmitir. Se os dados novos chegarem em um buffer da estação secundária e a estação secundária não tiver nenhum recurso concedido no qual vai transmitir os dados ou enviar um RSB para indicar que tem dados aguardando transmissão, a estação secundária deve aguardar até que uma concessão seja recebida, ou então deve transmitir uma versão mais simples do RSB que pode ser transmitido utilizando alguns recursos especialmente designados que podem ser utilizados sem um recurso concedido específico. Esta versão mais simples do RSB é conhecida como uma "solicitação de programação" (SR), e compreende tipicamente somente um único bit para indicar que os dados estão no buffer. Também é conhecido o fato que um SR compreende uma pequena pluralidade de bits, o que propicia uma funcionalidade maior. Em resposta ao recebimento de um SR, uma estação principal pode transmitir uma concessão que aloca uma quantidade apropriada de recurso de transmissão para a estação secundária para enviar então um RSB, ou então transmitir uma concessão que aloca uma quantidade maior de recurso de transmissão que permite que a estação secundária transmita alguns dados além do RSB; no entanto, neste último caso não há tipicamente nenhum meio para que a estação principal determine um tamanho apropriado do alocamento a ser feito, a menos que a SR compreenda mais de um único bocado.
Consequentemente, as implementações conhecidas para informar a estação principal sobre o status dos buffers da estação secundária não tornam possível ter uma quantidade de informações adequadas. Certamente, nos casos de baixa atividade da estação secundária, os RSB transmitidos regularmente são mais do que suficientes, e não utilizam os recursos de uma maneira eficiente. Pelo contrário, no caso que de grande atividade da estação secundária, os RSBs podem não fornecer informações suficientes sobre o estado real dos buffers da estação secundária.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
Um objetivo da invenção consiste em propor um método aperfeiçoado para a comunicação em uma rede que elimine os problemas acima descritos.
Um outro objetivo da invenção consiste em propor um método para comunicar o status dos buffers da estação móvel de uma maneira eficiente, fazendo um uso eficiente dos recursos.
Ainda um outro objetivo da invenção consiste em propor um método para sinalizar o status das memórias do buffer de uma maneira adaptada à situação da estação secundária.
De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é proposto um método de comunicação em uma rede de uma primeira estação a uma segunda estação, em que a primeira estação compreende pelo menos uma memória buffer para armazenar os pacotes de dados a serem transmitidos, em que o método compreende as etapas de:
- (a) estimativa, pela primeira estação, do status de pelo menos uma memória buffer,
- (b) transmissão, pela primeira estação, de pelo menos um pacote do status do buffer representativo do status da memória buffer, em que o método compreende ainda (c) a adaptação do valor de um primeiro parâmetro dos pacotes do status do buffer com base em uma característica do tráfego de dados.
Em realizações exemplificadoras, a primeira estação é uma estação secundária (ou um equipamento do usuário, ou uma estação móvel) e a segunda estação é uma estação principal (ou um eNodeB, uma estação base).
De acordo com um outro aspecto da invenção, é proposta uma estação de rádio que compreende meios para comunicação em uma rede com pelo menos uma estação adicional, em que a primeira estação compreende ainda pelo menos uma memória buffer para armazenar os pacotes de dados a serem transmitidos, um meio de controle de buffer para estimar o status de pelo menos uma memória buffer, um meio de transmissão para transmitir pelo menos um pacote do status do buffer representativo do status da memória buffer, em que o meio de controle de buffer é configurado para ajustar o valor de um primeiro parâmetro dos pacotes do status do buffer com base em uma característica do tráfego de dados.
Graças a estas características, a estação de rádio, tal como a estação secundária, pode adaptar a quantidade de informações transmitidas à segunda estação, tal como a estação principal, na dependência da situação da estação secundária ou da ocupação total da rede. Desse modo, isto permite fazer um uso eficiente dos recursos concedidos às estações secundárias para sinalizar o status da memória do buffer.
Além disso, deve ser observado que, na variante da invenção onde as estações secundárias se comunicam em uma pluralidade de canais lógicos, as suas memórias buffer podem compreender uma pluralidade de buffers de canais lógicos, cujo status é sinalizado independentemente uns dos outros, e que a adaptação da etapa (c) pode ser feita em um ou mais dos relatórios de status de canal lógico. Desse modo, os relatórios de status de canal lógico dedicados a um canal lógico com baixa atividade podem ser sinalizados menos frequentemente ou com pouca precisão de modo que os relatórios de status de canal lógico dedicados a um canal lógico com grande atividade podem ser sinalizados mais frequentemente ou com uma maior precisão (por exemplo, codificados em mais bits).
Estes e outros aspectos da invenção serão aparentes a partir de e elucidados com referência às realizações descritas em seguida.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A presente invenção será descrita agora mais detalhadamente, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
- - a Figura 1 é um diagrama de blocos de uma rede onde a invenção é implementada,
- - as Figuras 2A e 2B são gráficos horários que mostram a adaptação da sinalização de acordo com uma primeira realização,
- - as Figuras 3A, 3B e 3C são gráficos horários que mostram a variante da primeira realização.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a uma rede de comunicação que tem uma estação principal e uma pluralidade de estações secundárias que se comunicam com a estação principal. Tal rede é ilustrada na figura 1.
Com referência à Figura 1, um sistema de comunicação de rádio de acordo com a invenção compreende uma estação de rádio principal (BS) 100 e uma pluralidade de estações de rádio secundárias (MS) 110. A estação principal 100 compreende um microcontrolador (pC) 102, um meio transceptor (Tx/Rx) 104 conectado ao meio de antena 106, um meio de controle de potência (CP) 107 para alterar o nível de potência transmitida, e o meio de conexão 108 para a conexão à PSTN ou uma outra rede apropriada. Cada estação secundária 110 compreende um microcontrolador (pC) 112, um meio transceptor (Tx/Rx) 114 conectado ao meios de antena 116, e um meio de controle de potência (CP) 118 para alterar o nível de potência transmitida. Uma comunicação da estação principal 100 à estação móvel 110 ocorre em um canal de downlink, ao passo que uma comunicação da estação secundária 110 à estação principal 100 ocorre em um canal de uplink.
Em redes de pacotes de dados sem fio com controle centralizado, tal como a rede da figura 1, um mecanismo é requerido para permitir que a estação principal 100 (ou eNB na terminologia de UMTS LTE) priorize eficazmente a alocação de recursos de transmissão uplink entre diferentes estações
secundárias 110 (equipamento do usuário, ou UEs, em UMTS LTE). Cada estação secundária tem tipicamente os dados enfileirados nos buffers até que possa transmitir; pode haver buffers para uma série de correntes diferentes, ou canais lógicos (CLs), cada um com um diferente requisito de qualidade de serviço (QS) . A estação principal necessita de informações para que possa decidir sobre quais estações secundárias devem ter a concessão para transmitir, e a que taxa. Para ajudar neste processo e para reduzir as despesas gerais, é possível agrupar CLs em grupos de CLs (GCLs) e transmitir a indicação dos dados protegidos a GCLs diferentes (a saber, relatórios de status do buffer, RSBs).
Conforme explicado acima, em tais sistemas, tais como UMTS LTE, o número de bits alocados a RSBs é normalmente predeterminado e igual para todos os GCLs. Além disso, o conhecimento perfeito do status do buffer na estação principal 100 é frequentemente suposto; em outras palavras, a estação principal tem um conhecimento muito finamente quantificado do número de bytes nos buffers de estações secundárias. Alguma simulação indica que pode ser mais vantajoso enviar mais atualizações de status de buffer grosseiras mais frequentemente do que os relatórios mais detalhados espaçados uns dos outros, especialmente para funcionalidades em tempo real. Em conseqüência disto, uma extensão fixa de relatório de status do buffer (RSB) destinada a conferir um conhecimento exato do status do buffer tem as seguintes desvantagens:
- 1. Acarreta despesas gerais significativas, que não podem ser justificadas à luz do fato que em alguns casos um desempenho idêntico ou similar pode ser obtido com poucos bits alocados ao RSB.
- 2. Impede que os RSBs para múltiplos GCLs sejam enviados de volta à estação principal nos casos onde somente uma parte do número total de bits requeridos está disponível; nesses casos, os sistemas atuais devem fornecer somente um RSB completo para o GCL de mais alta prioridade. (Um exemplo de tal caso ocorre quando a quantidade de dados que podem ser transmitidos é menor do que os recursos de transmissão concedidos, com o resultado que algum enchimento é necessário para preencher os recursos concedidos; em tal caso alguns ou todos os bits de enchimento podem ser substituídos por sinalização de RSB, mas o número de tais bits de enchimento disponíveis a serem substituídos pode ser insuficiente para que RSBs completos sejam transmitidos para todos o GCLs).
A invenção é baseada no reconhecimento que os RSBs precisam ser adaptados à situação de tráfego dos dados de toda a rede, da estação secundária particular, e/ou do grupo de canais lógicos que corresponde ao RSB. De acordo com uma primeira realização da invenção, uma solução proposta consiste em permitir a aspereza e/ou frequência configurável dos RSBs. Consequentemente, de acordo com uma primeira realização da invenção, consiste no enfileiramento de unidades de dados nos buffers da estação secundária, para estimar o nível de aspereza de RSB apropriado para um cenário particular, na própria estação secundária ou então na estação principal, e então na adaptação da aspereza da sinalização de RSB de acordo com a estimativa. Um exemplo desta realização é ilustrado na figura 2A. De acordo com este exemplo, a estação secundária em uma primeira fase de operação 200 transmite um RSB 201 dedicado a pelo menos um canal lógico regularmente. Após a estimativa de uma característica de tráfego de dados que faz com que a estação secundária entre em uma segunda fase 300, tal como um requisito de QS mais restrito para este canal lógico, ou uma atividade maior, a estação secundária transmite os RSBs 301 com mais precisão, por exemplo, com mais bits. Consequentemente, em um determinado momento, a quantidade de dados transmitidos dedicados a este canal lógico é maior na segunda fase 3 00 do que na primeira fase 200. Desse modo, os RSBs são adaptados em relação ao tempo.
De acordo com uma variante da primeira realização ilustrada na figura 2B, os RSBs 3 02 na segunda fase 300 são transmitidos mais frequentemente do que os RSBs 2 02 da primeira fase 200. O tamanho dos RSBs não deve ser variado. Consequentemente, tal como no primeiro exemplo da figura 2B, com o passar do tempo, a quantidade de dados transmitidos dedicados a este canal lógico é maior na segunda fase 300 do que na primeira fase 200. Desse modo, os RSBs são adaptados em relação ao tempo.
Deve ser observado que estes dois exemplos podem ser combinados, por exemplo, onde os RSBs são enviados mais frequentemente, e com uma precisão menor, por exemplo.
De acordo com a primeira realização, a entrada na segunda fase é causada após a estimativa de uma determinada característica de perfis de tráfego. Os possíveis candidatos incluem:
- a. A intensidade do tráfego, que pode ser definida pelo número médio de novas chegadas no sistema;
- b. Os requisitos de QS do sistema total, tal como o número total de usuários satisfeitos.
- c. O tipo de tráfego (por exemplo, VoIP ou transferência de vídeo ou arquivo).
- d. A quantidade de dados protegidos para um ou mais fluxo de tráfego.
Esta estimativa pode ser feita pela estação principal 100, e pode ser feita para cada grupo de canais lógicos. Então, a estação principal pode transmitir o valor característico estimado, e a estação secundária deduz do valor a aspereza de RSB adequada (ao adaptar a frequência, ou a precisão do RSB), ou até mesmo a aspereza de RSB sinalizada explicitamente para cada GCL. Este valor pode ser diferente para GCLs diferentes.
Antes de sinalizar explicitamente a aspereza de RSB para cada GCL individualmente, o agrupamento de CLs em GCLs pode ser executado pela rede (por exemplo, com base na similaridade entre os níveis de RSB suficientes para o desempenho satisfatório). Em uma variante da presente invenção, a aspereza de RSB é estimada com base no número de bits de enchimento disponíveis, ou levando em consideração o algoritmo de programação real empregado.
Em uma segunda realização da invenção, uma tabela de níveis satisfatórios de aspereza de RSB para um determinado QS e uma faixa variável de cargas de tráfego pode ser produzida para o tráfego de VoIP. Dependendo do volume de tráfego real no sistema, conhecido pela estação principal, a estação secundária pode então adaptar ativamente a aspereza de RSB com base nas informações da carga de tráfego da estação principal.
Um outro exemplo é o caso de RSB de enchimento em UMTS Rel-8 (LTE). Se houver mais de um GCL com dados protegidos, e não houver bits suficientes para enviar um RSB longo, um mecanismo é elaborado de acordo com a presente invenção, o qual determina qual dos GCLs terá seus RSBs enviados, e não apenas aquele com a mais alta prioridade. Esta decisão pode ser baseada em:
- 1. Prioridades: são selecionados dois, três ou quatro GCLs que têm a mais alta prioridade e não apenas o GCL com a mais alta prioridade;
- 2. Suficiências do nível do buffer: além das prioridades, podem ser introduzidos limites que, quando excedidos, indicam que o GCL em questão é qualificado para ter seu RSB enviado, ou que adapta a granularidade do RSB.
- 3. Retardo de linha principal (isto é, a extensão de tempo em que o pacote mais antigo ficou no buffer).
Adicionalmente, formatos são propostos abaixo, os quais permitem que dois, três e quatro RSBs grosseiros sejam combinados em um octeto. O formato de RSB que está sendo transmitido poderia ser indicado por meio de um valor de LCID, tal como na primeira versão de valores de LTE. Novos valores de LCID teria que ser reservado para estes três formatos nas figuras 3A a 3C.
Na figura 3A, se quatro GCLs forem sinalizados à estação principal em um RSB: Neste caso, similarmente ao RSB longo, não há nenhuma necessidade de indicar as IDs dos GCLs, contanto que os RSBs correspondentes sejam fornecidos na ordem correta (uma vez que somente quatro GCLs são definidos em LTE; no caso geral, este formato se aplica à transmissão das informações de RSB para todos os GCLs configurados) . Em uma realização em que oito bits estão disponíveis, isto significa que se dispõe de dois bits para cada um dos quatro GCLs, tal como mostrado na figura 3A.
Na figura 3B, se três GCLs forem sinalizados ã estação principal em um RSB: Se tivessem que ser enviadas as três IDs de 2 bits, em LTE restariam somente 8-6 = 2 bits para três RSBs. Uma alternativa é proposta abaixo, a qual relata a ID do GCL cujo RSB não está sendo relatado (neste caso GCL # 2) , seguido por três RSBs de 2 bits na ordem correta.
Na figura 3C, somente dois GCLs são sinalizados em um RSB, onde as IDs dos dois grupos de canais lógicos são sinalizados com o valor do status do buffer deste GCL. Para um RSB de 8 bits, dois bits são utilizados para a ID, e dois bits são utilizados para o valor do status do buffer desse GCL.
Em uma outra realização, a extensão do RSB é ajustada de acordo com a classe de tráfego. Por exemplo, uma estação secundária poderia transmitir um RSB longo a um GCL que contém pelo menos um fluxo de dados com um critério de satisfação de múltiplos níveis (por exemplo, um download FTP, onde o grau de satisfação do usuário aumenta tipicamente com a redução do retardo de transferência), ao passo que a estação secundária poderia transmitir um RSB mais curto para um GCL que contém somente fluxos de dados de com um critério de satisfação de estado dual (por exemplo, um serviço de VoIP onde o usuário é tipicamente satisfeito, ou então não, dependendo de uma determinada proporção dos pacotes que estão sendo entregues com sucesso dentro de um período de tempo fixo).
Uma outra realização é o caso onde a frequência em que o RSB é enviado é previamente configurada. A estação secundária poderia nesse caso ajustar a extensão do RSB para obter o QS requerido de uma maneira dependente da frequência previamente configurada.
Nos casos onde a estimativa da extensão apropriada do RSB é executada na estação base, a estação base sinaliza então o resultado da estimativa ao UE. Em uma realização típica, o UE pode, portanto, receber uma lista de canais lógicos, de grupos de canais lógicos ou de prioridades, com uma extensão de RSB associado correspondente para cada um.
Em uma variante da invenção, a estação principal é um terminal móvel tal como um equipamento do usuário, e a estação principal é uma estação base tal como um eNodeB.
A invenção pode ser aplicável a sistemas de telecomunicação móveis tais como UMTS LTE e UMTS LTE-Advanced (avançado), mas também em algumas variantes a qualquer sistema de comunicação que tenha alocação de recursos a ser feita dinamicamente ou pelo menos de maneira semi-persistente.
No presente relatório descritivo e nas reivindicações, a palavra "um" ou "uma" precedendo um elemento não exclui a presença de uma pluralidade de tais elementos. Além disso, a palavra "compreende" não exclui a presença de outros elementos ou etapas do que aqueles listados.
A inclusão de sinais da referência entre parênteses nas reivindicações se presta a ajudar na compreensão e não se presta a limitar.
A partir da leitura da presente descrição, outras modificações serão aparentes aos técnicos no assunto. Tais modificações podem envolver outras características que já são conhecidas no estado da técnica de comunicação via rádio.