ES2210250T3 - Metodo para reducir la contencion y los errores de asignacion de recursos. - Google Patents
Metodo para reducir la contencion y los errores de asignacion de recursos.Info
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Abstract
UN SISTEMA DE TRANSMISION DE PAQUETES (100) PARA REDUCIR LA CONTENCION DE TRAFICO DE REQUISITOS Y LA POSIBILIDAD DE MALA DISTRIBUCION DE RECURSOS COMPRENDE UN CONTROLADOR DE COMUNICACIONES (110) Y UNA PLURALIDAD DE UNIDADES DE REQUISITOS REMOTAS (112) QUE REQUIERE SERVICIOS DE TRANSMISION DE PAQUETES. EN RESPUESTA A LA RECEPCION DE UN REQUISITO (302), EL CONTROLADOR (110) TRANSMITE UNA GARANTIA (306) A UNA UNIDAD DE REQUISITOS (112) CUANDO LOS RECURSOS DE TRANSMISION DE PAQUETES (304 A 310) ESTAN DISPONIBLES O UN RECONOCIMIENTO DE REQUISITO (306) CUANDO LOS RECURSOS DE TRANSMISION DE PAQUETES (304 A 310) NO ESTAN DISPONIBLES. CADA UNIDAD REMOTA (112) COMPRENDE UNA ESTRUCTURA DE APARATO Y PASOS DE METODO PARA TRANSMITIR REQUISITOS (302) AL CONTROLADOR (110) E INICIAR UN PRIMER TEMPORIZADOR QUE TIENE UN INTERVALO (T) DETERMINADO COMO UNA FUNCION DE UN NUMERO (Q) DE REQUISITOS NOTABLES (302). AL RECIBIR UN RECONOCIMIENTO (306), LA UNIDAD REMOTA (112) INICIA UN SEGUNDO TEMPORIZADOR QUE TIENE UNINTERVALO (T1) MAYOR QUE EL INTERVALO (T). AL EXPIRAR BIEN EL PRIMER TEMPORIZADOR O BIEN EL SEGUNDO TEMPORIZADOR, LA UNIDAD REMOTA (112) TRANSMITIRA ENTONCES Y SOLO ENTONCES UN REQUISITO DUPLICADO (302). AL LIMITAR EL NUMERO DE REQUISITOS DUPLICADOS TRANSMITIDOS POR UNA UNIDAD REMOTA (112), LA PRESENTE INVENCION OPERA PARA REDUCIR LA CONTENCION DE TRAFICO DE REQUISITOS Y LA POSIBILIDAD DE MALA DISTRIBUCION DE LOS RECURSOS.
Description
Método para reducir la contención y los errores
de asignación de recursos.
Esta invención está dirigida a un sistema de
transmisión de paquetes. En particular, esta invención está
relacionada con un método y aparato para reducir la contención del
trafico de peticiones y en última instancia para reducir la
probabilidad de un error de asignación de recursos dentro de un
sistema de transmisión de paquetes.
El servicio de transmisión de paquetes ha estado
en utilización durante algún tiempo y ha sido empleado
tradicionalmente dentro de sistemas de comunicaciones tales como
las comunicaciones de voz y/o datos de tipo radio eléctrico y por
cable. El servicio de transmisión de paquetes ha sido utilizado
también en asociación con sistemas de comunicaciones digitales, los
cuales permiten una asignación eficiente de los recursos de sistema
a través de cualesquiera esquemas de acceso perfectamente
conocidos, tales como por ejemplo el acceso múltiples por división
en el tiempo (TDMA), acceso múltiple por división de frecuencias
(FDMA), acceso múltiple por división de códigos (CDMA) o de
cualquier combinación de los mismos. Tal como se observará, los
recursos del sistema pueden comprender un espectro de radio
frecuencias dividido en canales de comunicaciones para facilitar la
transmisión de la información de los usuarios.
En un sistema digital de transmisión de paquetes,
existen varios procedimientos de acceso en los que una unidad de
peticiones puede iniciar cualquier intento para obtener y utilizar
los recursos del sistema. Estos procedimientos de acceso informan
al sistema de cual es tipo de operación que una unidad de
peticiones está intentando ejecutar. Dicha operación incluye el
origen de la llamada, información del emplazamiento, registro y
respuesta de página, aunque sin limitación a todo ello.
El procedimiento de acceso típico puede resumirse
de la forma siguiente. Una unidad de peticiones transmite una
petición de acceso al sistema (petición) a través de una canal de
peticiones a un controlador de comunicaciones, iniciando un
temporizador de reentrada, y espera un mensaje de concesión de
ancho de banda por parte del controlador, informando a la unidad de
cuando está disponible el canal para su utilización, así como de
cual es dicho canal. Si el controlador de comunicaciones falla para
responder a la petición antes de que expire el temporizador de
reentrada, la unidad de peticiones reemitirá la petición (petición
duplicada). Este procedimiento continuará hasta que la unidad de
peticiones reciba bien sea una asignación válida de un recurso
(concesión de ancho de banda), o la terminación del temporizador
del tiempo útil de los paquetes, informando del cese a la unidad de
peticiones.
En un sistema TDMA, pueden ser recibidos varias
peticiones por el controlador de las tramas TDMA: Estas peticiones
son almacenadas en la memoria (en cola) hasta que se asignen
intervalos de tiempo disponibles para atender a las peticiones.
Para los fines de identificación, cada petición de la unidad de
peticiones contiene información de la identificación. En
consecuencia, el controlador de comunicaciones recibe información
específica con la cual pueda distinguir una petición de acceso de
la unidad con respecto a otra. Las peticiones, no obstante, no
contienen típicamente información que permita al controlador
distinguir las peticiones de la unidad de peticiones entre sí. Así
pues, cuando una unidad de peticiones retransmite su petición, no
existen medios para el controlador para determinar si la petición
recibida es la primera de la unidad o es un intento subsiguiente.
En consecuencia, el escenario anteriormente descrito es
extremadamente susceptible de un error de asignación de los recursos
del sistema.
Si el controlador falla en la respuesta a una
petición inicial de la unidad de peticiones dentro del intervalo de
reintento, la unidad de peticiones emitirá una petición duplicada.
Puesto que el controlador no recibe información concerniente con la
relación de la petición duplicada con otras peticiones, el
controlador es incapaz de correlacionar la petición duplicada con
una petición que estén en proceso de avance. Esto puede dar lugar a
que el controlador procese ambas peticiones y asigne recursos
duplicados para la misma unidad de peticiones. Puesto que la unidad
de peticiones responderá a la concesión recibida de ancho de banda,
todos los recursos concedidos subsiguientemente serán inutilizados y
se dará lugar a un derroche de recursos.
El error de asignación ocasional de dicho recurso
no es catastrófico para el rendimiento del sistema, puesto que el
recurso no utilizado será retornado eventualmente al servicio. No
obstante, la presencia incrementada del error de asignación, o el
error de asignación durante periodos de utilización intensiva
presenta un gran obstáculo para la operación eficiente de un moderno
sistema digital de comunicaciones. Sería extremadamente ventajoso,
por tanto, proporcionar un método y un aparato para limitar el
número de peticiones de acceso duplicadas transmitidas a una unidad
remota, con el fin de reducir la contención del tráfico y en última
instancia reducir la probabilidad de los errores de asignación de
recursos en un sistema digital de comunicaciones.
El documento
US-A-4982400 expone un controlador
de destino adaptado para recibir un paquete de petición de
transferencia, para enviar una señal de acuse de recibo de un
paquete para indicar que la petición ha sido puesta en cola (cuando
no existen recursos disponibles), y enviar un paquete de respuesta
de datos para señalizar que la petición puede ser atendida (cuando
están disponibles los recursos). El documento
US-A-4982400 no expone el uso del
primer y segundo temporizadores, ni la utilización de la
transmisión de las peticiones duplicadas como resultado de la
expiración de dichos temporizadores.
La figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema radio eléctrico de transmisión de paquetes;
la figura 2 es un diagrama de bloques de un
módulo de usuario y un módulo de control tal como el mostrado en la
figura 1;
la figura 3 muestra la estructura de la trama
TDMA utilizada por el sistema radio eléctrico de transmisión de
paquetes de la figura 1;
la figura 4 muestra la estructura de un bloque de
control de tramas de acuerdo con la presente invención;
la figura 5 muestra la estructura de una cola de
peticiones de acuerdo con la presente invención;
la figura 6 es un diagrama de flujo de las etapas
ejecutadas por el módulo de control de la figura 1, para programar
los recursos de las tramas TDMA de acuerdo con la presente
invención;
la figura 7 es un diagrama de flujo de las etapas
ejecutadas por el módulo de usuario de la figura 1, para reducir
la contención del trafico de peticiones y la probabilidad de los
errores de asignación de recursos;
la figura 8 es un diagrama de flujo de las etapas
ejecutadas por el módulo de usuario de la figura 1, para configurar
un intervalo de reintento de petición de acuerdo con la presente
invención; y
la figura 9 es un diagrama de flujo de las etapas
ejecutadas por el módulo de usuario de la figura 1 para configurar
un intervalo de concesión de acuerdo con la presente invención.
En un primer aspecto, la invención proporciona
una unidad remota para su utilización en un sistema de transmisión
de paquetes TDMA, según la reivindicación 1.
En un segundo aspecto, la invención proporciona
un método para reducir la probabilidad de la contención de tráfico
de peticiones y los errores de asignación de recursos TDMA para su
utilización en el sistema de transmisión de paquetes TDMA, según la
reivindicación 5.
En forma resumida, la presente invención es un
método y aparato para reducir la probabilidad de la contención del
tráfico de peticiones y los errores de asignación de recursos en un
sistema de transmisión de paquetes, en el que una pluralidad de
unidades remotas solicitan servicios de transmisión de paquetes de
un controlador de comunicaciones, mediante la transmisión de
peticiones al mencionado controlador de comunicaciones. Cada unidad
remota comprende etapas de estructura de aparatos y de métodos para
transmitir las peticiones al controlador de comunicaciones, y para
configurar un intervalo del primer temporizador en función de
varias peticiones pendientes de resolver. A la recepción de un
acuse de recibo, la unidad remota configura un intervalo del
segundo temporizador que tiene una duración mayor que el intervalo
del primer temporizador. En función de la expiración de bien sea
del intervalo del primer o del segundo temporizador, la unidad
remota transmitirá solo entonces una petición duplicada. Mediante la
limitación del número de peticiones duplicadas transmitidas por una
unidad remota, la presente invención reduce la probabilidad de la
contención del tráfico de peticiones.
El controlador de comunicaciones comprende la
estructura del aparato y de etapas del método para recibir y
almacenar las peticiones de las unidades remotas. En respuesta a
la recepción de una petición, el controlador transmite una
concesión a la unidad remota cuando se encuentren disponibles los
recursos del sistema, o bien transmite un acuse de recibo cuando
los recursos se encuentran no disponibles en curso. La utilización
de un acuse de recibo cuando no estén disponibles en forma
inmediata los recursos reduce la probabilidad de los errores de
asignación de recursos.
Con referencia a la presente invención, la
configuración de un intervalo de reintento relativamente corto de
la unidad remota, protegerá al sistema de transmisión de paquetes
contra los retrasos asociados con las peticiones de servicio
perdidas o no inteligibles. Desgraciadamente, los intervalos cortos
de reintento exponen al sistema de transmisión de paquetes a los
problemas asociados con le emisión de peticiones duplicadas (es
decir, colisiones del canal de peticiones y de posibles errores de
asignación de recursos). Aunque el alargamiento del intervalo de
reintento de la unidad remota tiende a reducir la probabilidad de
peticiones duplicadas, sin embargo tiende a exponer al sistema de
transmisión de paquetes a retrasos inaceptables en el caso de que
las peticiones iniciales se pierdan o sean inteligibles en el
controlador de comunicaciones.
Con el fin de minimizar la probabilidad de que la
unidad remota emita una petición duplicada cuando se reciba su
petición inicial, y asegurar un tiempo de ida y vuelta rápido, la
presente invención permite que el controlador de comunicaciones, en
respuesta a la recepción de una petición, transmita una concesión a
la unidad remota cuando se encuentren disponibles de forma inmediata
los recursos de transmisión de paquetes, o que transmita un acuse
de recibo a la unidad remota cuando los recursos de transmisión de
paquetes no estén disponibles en curso. A la recepción de un acuse
de recibo, la unidad remota configura un intervalo del temporizador
de concesión. Mediante su diseño, el intervalo del temporizador de
concesión es más largo que el intervalo de reintento. A la
expiración del intervalo del temporizador de reintento o de la
concesión, la unidad remota transmitirá solo entonces una petición
duplicada.
La introducción del acuse de recibo de peticiones
desde el controlador de comunicaciones (verificación del recibo de
la petición inicial) y la utilización de un intervalo de tiempo
más largo de concesión, proporciona al sistema de transmisión de
paquetes una protección contra las colisiones del trafico de
peticiones y contra los errores de asignación de recursos durante
los periodos de utilización intensiva. El intervalo de reintento de
la unidad remota puede ser ahora configurado en forma relativamente
breve con el fin de proporcionar al sistema de transmisión de
paquetes con una protección de ida y retorno rápidos.
La presente invención tiene aplicación dentro del
campo de los sistemas de transmisión de paquetes bien sea radio
eléctricamente o por cable. La figura 1 muestra un sistema de
transmisión de paquetes por radio frecuencia (RF) 100, que
comprende una red de área local radio eléctrica (LAN) en la que el
modulo de control (CN) 110 utiliza comunicaciones de radio
frecuencia (RF) para comunicarse con una pluralidad de módulos de
usuario (UM) 112. Cada UM 112 está conectado a uno o más
dispositivos de usuario 114, tal como un terminal, ordenador
personal o bien otro dispositivo de entrada/salida de información.
El CM 110 está conectado a la red de datos de paquetes 118 mediante
el canal de datos 120, el cual puede incluir, aunque sin
limitación, enlaces por cable o bien de tipo óptico.
El CM 110 controla las comunicaciones dentro de
la red mostrada, y pasa la información desde la red de datos 118 a
los dispositivos de usuario 114 a través de un UM 112 asociado. El
CM 110 controla también las comunicaciones locales mediante la
recepción de información de un UM 112 y retransmitiendo la
información a un UM 112 diferente. La red de datos 118 puede
comprender una red Ethernet, una red Token Ring, o cualquiera de
las demás redes de datos bien conocidas. La información pasada
entre los módulos CM 110 y los módulos UM 112 se efectúa en forma
de paquetes tal como se expondrá más adelante.
La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra
un módulo de usuario 112 tal como se muestra en la figura 1. El
controlador de comunicaciones 200 incluye un microprocesador 22,
con una memoria solo de lectura asociada 204, una memoria de acceso
aleatorio 206 y una interfaz de red 208. La interfaz de red 208
comprende unos registros apropiados y controladores de línea para la
comunicación con varios dispositivos periféricos.
Una pluralidad de dichos dispositivos que
incluyen una radio bidireccional 228, un dispositivo de E/S
Ethernet 230, un dispositivo de E/S Token Ring 232, se encuentran
conectados al UM 112 a través del bus 116. Cada periférico
228-232 contiene una interfaz de bus 236, 238 y 240,
respectivamente. Estas interfaces proporcionan los registros y
controladores necesarios la comunicación en el bus 116, e incluirán
también una MPU, RAM o ROM si estos recursos no están disponibles
en los dispositivos integrados.
La radio 228 incluye una o más antenas 244 para
las comunicaciones de RF con CM 110, tal como se muestra en la
figura 1. Los otros periféricos mostrados, tales como, por ejemplo,
el dispositivo de E/S Ethernet 230 y el dispositivo de E/S Token
Ring 232, son meramente representativos de que virtualmente
cualquier tipo de información en paquetes puede ser acoplada por
los medios de un dispositivo de entrada/salida apropiado al UM 112.
Cada CM 110 tomará también la configuración de la figura 2.
Aunque la realización preferida muestra un bus
116 de una Interfaz de Red (NI) que conecta los distintos
periféricos al controlador de comunicaciones 200, se observará que
el bus NI 116 puede ser sustituido por un bus TDM, un bus
bidireccional o conmutador de paquetes, todos los cuales son bien
conocidos en el arte.
La figura 3 muestra la estructura de tramas TDMA
utilizada por el sistema de transmisión de paquetes de RF 100 en la
figura 1. Tal como se muestra, la estructura de tramas 300
comprende un campo de petición de acceso 302, un campo 304 de
datos_acuse, un campo 306 de petición_acuse ó concesión, un campo
308 de sincronización de tramas, y un campo 310 de datos. Cada trama
TDMA de acuerdo con la presente invención tiene 2 milisegundos de
longitud.
El campo 302 de petición de acceso comprende
varios intervalos de tiempo TDMA, utilizados por los UM 112 para
enviar las peticiones al CM 110, para el acceso a los intervalos de
tiempo de datos dentro del campo de datos 310. De acuerdo con la
realización preferida, existen doce (12) intervalos de tiempo
dentro del campo de petición de acceso 302. La asignación de estos
recursos de comunicaciones puede variar, dependiendo de la
aplicación en particular.
El campo 304 de Datos_acuse comprende varios
intervalos de tiempo TDMA utilizados por el CM 110 y por los UM 112,
para enviar un acuse de recibo (datos_acuse) de los paquetes de
datos recibidos en el campo de datos 310 de la trama TDMA previa.
De acuerdo con la realización preferida, existen cuatro (4) de
estos intervalos de tiempo disponibles. Dos (2) se encuentran
asignados para las transmisiones de los UM a los CM, y los dos
restantes (2) están dedicados para las transmisiones de los CM a
los UM.
El campo de petición_acuse / concesión 308
comprende dos (2) intervalos de tiempo TDMA utilizados por el CM 110
para enviar un acuse de recibo de la petición (petición_acuse) o
una indicación de concesión de ancho de banda a los UM 112. La
concesión de ancho de banda está dirigida a un UM 112 para que
utilice los intervalos específicos de los intervalos de tiempo de
datos en el campo de datos 310. El campo petición_acuse está
dirigida a un UM 112 para tomar una acción alternativa según lo
aquí descrito más adelante hasta que un recurso (intervalo de
tiempo de datos o datos_acuse) llegue a estar disponible. Como
tales, los recursos reservados al campo de petición_acuse/concesión
306 tienen una función doble.
El campo de sincronización de tramas 308
comprende tres (3) intervalos de tiempo TDMA utilizados por el CM
110 para emitir la información de sincronización de tramas a todos
los UM 112 dentro de la zona de cobertura del CM 110. Los módulos
UM 112 utilizan esta información para sincronizar sus tramas TDMA
con las del modulo CM 110 y para evaluar la calidad de la señal de
los recorridos de comunicaciones entre ellos mismos y el CM 110.
El campo de datos 310 comprende varios intervalos
de tiempo TDMA utilizados por el CM 110 y por los módulos UM 112
para enviar datos. De acuerdo con la realización preferida, existen
cuatro (4) de dichos intervalos de tiempo disponibles para la trama
TDMA. Se observará por los técnicos especializados en el arte que
estos 4 intervalos de tiempo pueden ser asignados con diversas
formas dependiendo de la aplicación utilizada en particular. Se
observará también que puede variar el orden en el cual aparecen los
campos anteriores en la trama TDMA 300, así como también los
distintos intervalos de tiempo por campo.
El modulo CM 110 mantiene una estructura de datos
de la RAM 206 mostrada en la figura 4, y estando denominada como
bloque de control de tramas (FCB). El CFB 400 permite al modulo CM
110 gestionar la asignación de los anteriores recursos mencionados
sobre la base de trama por trama. Tal como se ha esbozado, el FCB
400 puede comprender los siguientes campos de información. El campo
402 de datos_intervalos_disponibles contiene información de la
forma en que están disponibles los distintos intervalos de tiempo
de datos para al asignación en una trama en curso. El campo 404 de
acuse_intervalos_disponibles contiene información de cuantos son
los intervalos de tiempo de datos_acuse disponibles en la trama
siguiente para la asignación. El campo 406 de
datos_intervalos_asignados contiene información de la forma en que
han sido asignados los distintos intervalos de tiempo de datos en
la trama en curso. El campo 408 de siguiente_disponible_concesión
contiene la identificación del siguiente intervalo de tiempo de
concesión disponible para la transmisión de una concesión de ancho
de banda o petición_acuse, de acuerdo con la presente invención. El
campo 410 de siguiente_disponible_acuse contiene la identificación
del siguiente intervalo de tiempo de datos_acuse disponible para la
asignación.
Los campos 412 y 414 de cola_inicio y cola_fin
apuntan a las respectivas estructuras de petición 420 dentro de una
lista enlazada circular en la memoria RAM 206 de la figura 2. Cada
estructura de peticiones 420 contiene la información necesaria para
programar los recursos de las tramas TDMA en respuesta a una sola
petición. Tal como se ha esbozado, la estructura de peticiones 420
puede consistir en los siguientes campos de información. El campo
422 de datos_intervalos_asignación contiene los distintos intervalos
de tiempo de datos en la trama en curso, los cuales hayan sido
asignados a esta petición. El campo 424 de
datos_intervalos_petición contiene los distintos intervalos de
tiempo de datos necesarios en la siguiente trama para completar la
petición en curso. El campo de control 426 contiene un índice para
controlar la información a anexar a la concesión o a la transmisión
de acuse de recibo. El campo siguiente 428 contiene un índice en la
siguiente estructura de peticiones 420 en la lista enlazada.
El campo 412 de cola_inicio apunta a la primera
estructura de la lista 420 que comprende información para programar
los recursos para la transmisión de los datos. El campo 414 de
cola_fin apunta a la primera estructura de la lista vacía 420
disponible para mantener una información de programación de nuevas
peticiones. Si los campos de cola_inicio y cola_fin apuntan a la
misma posición, la cola estará vacía.
De acuerdo con la realización preferida, cada
petición recibida está correlacionada con la correspondiente
estructura de peticiones 420 mediante la MPU 202 de la figura
2.
De acuerdo con la presente invención, cada
petición entrante es almacenada en la memoria. La figura 5 describe
la estructura de una cola de peticiones 500 del CM 110. Tal como se
observará, la cola de peticiones 500 se mantiene en la RAM 206.
Durante la operación, la primera petición recibida por el CM 110 se
almacena en la cola de una memoria con el sistema de primero en
entrar primero en salir (FIFO) en una posición indexada por el
puntero 502 de siguiente_petición. Cada petición sucesiva es
almacenada en la cola en sucesivas posiciones de la memoria. De
acuerdo con la realización preferida, la cola de peticiones tiene
una longitud L en la que no se almacenan más de 6 peticiones en la
cola en cualquier instante. Manteniendo una longitud de cola
relativamente corta, es posible limitar la duración de los
intervalos de petición y de reintento de concesión, reduciendo por
tanto el retardo asociado con las peticiones perdidas y/o con las
concesiones.
La cola 500 mantiene además el puntero 502 de
siguiente_petición al puntero 504 de siguiente_petición_acuse. La
finalidad de este puntero es identificar la petición del UM más
antigua que no haya sido reconocida. Al estar disponible, el
intervalo de tiempo de concesión de exceso será utilizado para
enviar un acuse de recibo de petición al UM 112 que emitió esta
petición, informando por tanto al UM de que su petición ha sido
recibida y que no se encuentra disponible ningún recurso en curso
(intervalo de tiempo de datos e intervalo de datos_acuse_).
Finalmente, la cola 500 comprende un puntero 506
de siguiente_concesión, el cual indexa la petición reconocida más
antigua. Cuando no se ha reconocido ninguna petición, el puntero
504 de siguiente_petición_acuse y el puntero 506 de
siguiente_concesión apuntarán a la misma petición. La finalidad del
puntero 506 de siguiente_petición es indexar la siguiente petición,
la cual recibirá una asignación de concesión de ancho de banda.
Equipado con la información anterior, el modulo
CM 110, bajo la dirección y control de las instrucciones operativas
del sistema almacenadas en la memoria ROM 204 de la figura 2,
monitoriza el FCB para mantener el seguimiento de cuantos
intervalos de datos, datos_acuse y de tiempo de concesión se
encuentran disponibles y/o asignados durante una trama en curso. En
tanto que exista al menos un intervalo de tiempo de datos y un
intervalo de tiempo de datos_acuse disponibles, el CM 110 concederá
recursos a una petición entrante y/o en cola. Así pues, en el
inicio de cada trama nueva, el CM 110 revisará el FCB, eliminando
cualesquiera petición que haya sido previamente atendida, datos
disponibles de programas, intervalos de tiempo de concesión y de
datos_acuse para la asignación y actualizaciones del número y tipo
de intervalos de tiempo asignados en curso.
La figura 6 es un diagrama de flujo de las etapas
ejecutadas por el controlador 200 del CM 110 bajo la dirección de
las instrucciones del sistema operativo almacenadas en la memoria
ROM 204 para programar el recurso de la trama TDMA de programación
de acuerdo con la presente invención. Comenzando con el bloque de
inicio 600 el flujo procede con el bloque 602, en donde CM 110
recibe las peticiones de los UM 112. Estas peticiones son
almacenadas en la cola de peticiones 500 de la figura 5 en el
bloque 604. El flujo procede al bloque 606 en donde el controlador
de comunicaciones 200 espera a una interrupción de la programación.
Tal como se expuso anteriormente, cada trama TDMA 300 es de 2
milisegundos en su longitud. En el inicio de cada nueva trama, se
emite una interrupción de la programación por el dispositivo de
interfaz de la red 208 de la figura 2, el cual está diseñado para
delimitar los límites de la trama TDMA 300. La emisión de una
interrupción de programación del dispositivo de interfaz de la red
208 informa a la MPU 202 del controlador 200 de que comience la
programación (asignación) de los recursos de tramas disponibles.
En el bloque de decisión 608 el controlador de
comunicaciones monitoriza el FCB 400 de la figura 4, para
determinar si se encuentra disponible o no para la asignación un
intervalo de tiempo de datos. En si afirmativo, el flujo procede al
bloque de decisión 610, en donde el controlador monitoriza el FCB
para determinar si el intervalo de tiempo de datos_acuse está
disponible para la asignación. En caso afirmativo, el flujo procede
al bloque 612 en donde un intervalo de tiempo de concesión está
programado para la transmisión al UM solicitante. En el bloque 614,
el FCB 400, las estructuras de petición 420 y la cola de peticiones
500 se encuentran todos actualizados para reflejar el estado de los
recursos de las tramas en curso. En este esfuerzo, la petición
atendida se encuentra ahora anulada de la cola de peticiones 500,
en la que su estructura de peticiones correspondientes 420 es
retornada al servicio, recibiendo los campos FCB
402-414 el estado de los recursos actualizados, e
incrementándose el puntero 506 de siguiente_concesión de la figura
5 hasta el punto de la siguiente petición disponible para la
recepción de un intervalo de tiempo de concesión.
A la terminación de todas las actividades de
actualización, en el bloque 643, el flujo se ramificará al bloque
de decisión 608 en donde se programan para la asignación otro
intervalo de tiempo de datos y un intervalo de tiempo de
datos_acuse. Este proceso continuará hasta que los intervalos de
tiempo de datos de la trama 300 TDMA o los intervalos de tiempo de
datos_acuse hayan sido asignados.
Cuando hayan sido asignados todos los intervalos
de tiempo de datos de tramas en curso o los intervalos de tiempo de
datos_acuse, el flujo se ramificará desde el bloque de decisión 608
ó 610, al bloque de decisión 616, en donde se ejecuta una
comprobación para determinar si el intervalo de tiempo de concesión
306, en la trama en curso, está disponible para la asignación. En
caso afirmativo, el flujo procede al bloque de decisión 618, en
donde se ejecuta una comprobación para determinar si se encuentran
almacenadas en curso en la cola de peticiones 500 cualquiera de las
peticiones no reconocidas.
Si dicha petición reside en la posición indexada
por el puntero 504 de siguiente_petición_acuse de la figura 5,
entonces el flujo procederá hacia el bloque 620 en donde se ha
programado un intervalo de tiempo de concesión 306 para transmitir
un mensaje de acuse de recibo de petición al UM solicitante. En el
bloque 622 el FCB 400 de la figura 4 y la cola de peticiones 500 de
la figura 5 son actualizados con el fin de reflejar de nuevo el
estado de los recursos de la trama en curso. En este esfuerzo, el
campo FCB 408 se modifica para identificar el siguiente intervalo
de tiempo de concesión que pueda ser utilizado para enviar una
concesión de ancho de banda o un acuse de recibo de la petición, y
el puntero 504 de siguiente_petición_acuse de la figura 5 es
incrementado para apuntar a la siguiente petición sin acuse de
recibo en la cola de peticiones.
Al terminar todas las actividades de
actualización en el bloque 622, el flujo se ramificará de nuevo al
bloque de decisión 616 en donde todos los intervalos de tiempo de
concesión restantes están programados para la transmisión de acuses
de recibo de las peticiones. Cuando todos los intervalos de tiempo
306 hayan sido asignados, o cuando no quede ninguna de las
peticiones sin acuse de recibo en la cola, el flujo se ramificará
desde el bloque de decisión 616 ó 618 de retorno al bloque 602, en
donde se repetirá el proceso de programación descrito anteriormente
para la trama TDMA siguiente.
La figura 7 es un diagrama de flujo de las etapas
ejecutadas por el controlador de comunicaciones 200 del UM 112 bajo
la dirección y control de la MPU 202, según lo programado por las
instrucciones operativas del sistema almacenadas en la memoria ROM
204, para reducir la probabilidad de emitir múltiples peticiones en
el sistema de transmisión de paquetes 100 de la figura 1.
Comenzando con el bloque de inicio 700, el flujo procede hacia el
bloque 702 en donde el controlador de comunicaciones configura un
contador de reintento a 1 en la RAM 206, indicando el cómputo del
número de peticiones emitidas por el UM 112. En el bloque 704, el
UM solicitante envía una petición al CM 110 vía el sistema de radio
228.
En el bloque 706, el controlador 200 inicia un
temporizador de reintento que tiene una duración determinada por la
ecuación siguiente:
1)Q Uniforme
(0,2^{R-1}) / S +
T
en donde Q es el número de peticiones pendientes
almacenadas en la memoria que no han sido atendidas; R es el número
de veces que se ha enviado un paquete duplicado; T es una cantidad
mínima de tiempo necesaria para asegurar que CM 110 responderá a
una petición dentro del intervalo de reintento; y S es el número de
intervalos de tiempo para cada trama TDMA disponible para el UM 112
para solicitar servicios de transmisión de paquetes desde el CM
110. Tal como se observará, la función Uniforme
(0,2^{R-1}) proporciona un valor aleatorio entre
0 y 2^{R-1} basándose en una distribución uniforme
de
probabilidades.
De acuerdo con la realización preferida, T está
determinada de acuerdo con la ecuación siguiente:
2)T = (L-1) /
(N-1)
En donde L es la longitud de la cola de
peticiones 500 y N es el número de intervalos de tiempo de
concesiones 306 por cada trama TDMA.
De acuerdo con la realización preferida, L es
igual a 6 y N es igual a 2, por tanto, T = 5 tramas TDMA o bien 10
milisegundos. A la terminación del intervalo de reintento, el
modulo UM 112 solicitante emitirá una petición duplicada según se
describe más adelante.
En el bloque de decisión 708, se ejecuta una
comprobación para determinar si se ha recibido de CM 110 un acuse
de recibo de la petición. Suponiendo que no se ha recibido, se
ejecuta una comprobación en el bloque 710, para determinar si se ha
recibido una concesión de la petición de CM 110. Suponiendo que no,
se ejecuta una comprobación en el bloque 712 para determinar si el
temporizador de reintento configurado en el bloque 706 ha terminado
(expirado).
Suponiendo que se ha recibido un acuse de recibo
de la petición en el bloque de decisión 708, el flujo avanza al
bloque 714 en donde el controlador 200 inhabilita el temporizador
de reintento y se inicia un temporizador de concesión que tiene una
duración determinada por la ecuación siguiente:
3)Q Uniforme
(0,2^{R-1}) / S +
T_{1}
En donde Q es el número de peticiones pendientes
almacenadas en la memoria que no hayan sido atendidas; R es el
número de veces que se ha transmitido una petición duplicada;
T_{1} es una cantidad mínima de tiempo necesaria para asegurar
que CM 110 responderá al UM 112 con una concesión, una vez que CM
110 haya transmitido un acuse de recibo; y S es el número de
intervalos de tiempo para cada trama TDMA que están disponibles en
un UM 112 para solicitar servicios de transmisión de paquetes desde
el CM 110.
De acuerdo con la realización preferida, T_{1}
está determinado de acuerdo con la ecuación siguiente:
4)T_{1} = N_{1} / N_{2}
(2L -
1)
En donde N_{1} es el número de intervalos de
tiempo de datos necesarios para comunicar un paquete de datos de
dimensión máxima, N_{2} es el número total de intervalos de
tiempo de datos para cada trama TDMA, y L es la longitud de la
cola de peticiones 500. De acuerdo con la realización preferida,
N_{1} = 4, N_{2} = 4 y L = 6. De acuerdo, T_{1} = 11 tramas
TDMA ó 22 milisegundos. A la terminación del temporizador de
concesiones, el modulo UM 112 solicitante emitirá una petición
duplicada según lo descrito más adelante.
En el bloque de decisión 716 se ejecuta una
comprobación para determinar si se ha recibido una concesión de CM
110. Suponiendo que no se ha recibido, el flujo avanza al bloque
718 en donde se ejecuta una comprobación para determinar si el
temporizador de concesiones configurado en el bloque 714 ha
terminado su tiempo fijado (expirado). Suponiendo que no ha
expirado, el flujo se ramifica de nuevo al bloque 716. Suponiendo
que el temporizador de concesiones expira antes de recibir una
concesión desde el CM 110, el flujo avanza al bloque 720, en el
contador de reintento de la RAM 206 es incrementado, y el flujo
avanza de nuevo al bloque 704, en donde el modulo UM 112 emitirá
una petición duplicada.
Suponiendo una concesión, recibida desde CM 110,
que se detecta en el bloque de decisión 710 ó 716, el flujo avanza
al bloque 722, en donde el UM 112 solicitante utilizará el
intervalo de tiempo TDMA disponible para transmitir los datos con
antelación al inicio en la etapa 724.
Suponiendo que el temporizador de reintento
expira en el bloque de decisión 712, con antelación a la recepción
de un acuse de recibo de la petición o una concesión desde el
modulo CM 110, el flujo avanzará al bloque 726, en donde el
contador de reintento de la RAM 206 se incrementará, y el flujo se
ramificará de nuevo al bloque 704, en donde el UM 112 emitirá una
petición duplicada. Mediante la limitación del número de
peticiones duplicadas transmitidas por el UM 112, la presente
invención opera para reducir la probabilidad de la contención del
tráfico de peticiones, y en última instancia evitar un error de
asignación de los recursos del sistema. Esta solución es
esencialmente útil durante los periodos de tráfico intenso cuando
los retrasos de procesamiento del CM 110 tienden a provocar que los
módulos UM emitan múltiples peticiones.
La figura 8 es un diagrama de flujo de las etapas
ejecutadas por los UM 112, con el fin de configurar un intervalo de
reintento de petición de acuerdo con la presente invención.
Comenzando en el bloque de inicio 800, el flujo avanza al bloque
810 en donde la MPU 202 del controlador de comunicaciones 200 de la
figura 2 revisa la cola de peticiones 500 para determinar un número
(Q) de peticiones pendientes allí almacenadas. De acuerdo con la
realización preferida, las peticiones pendientes son aquellas que
no han sido reconocidas todavía con acuse de recibo por el CM. Así
pues, las peticiones pendientes tienen todavía que recibir un acuse
de recibo de la petición o una concesión desde el CN. Se observará
que la recepción de un acuse de recibo de la petición por un UM, en
asociación con una petición transmitida previamente, constituye una
confirmación suficiente para eliminar la petición de los rangos de
los temas pendientes.
En el bloque 820, se pregunta al contador de
reintentos de la RAM 206 que determine el número (R) de peticiones
duplicadas emitidas por el UM 112 en asociación con esta petición.
En el bloque 830, se establece un intervalo de reintento mínimo de
acuerdo con la anterior ecuación 2). En el bloque 840, se
monitoriza la estructura de la trama 300, para determinar el número
(S) de intervalos de tiempo disponibles para el UM 112 para
solicitar recursos del sistema. En el bloque 850, el intervalo de
reintento de petición se fija de acuerdo con la anterior ecuación
1).
La figura 9 es un diagrama de flujo de las etapas
ejecutadas por los UM 112 con el fin de fijar un intervalo de
concesión de acuerdo con la presente invención. Comenzando en el
bloque de inicio 900, el flujo avanza al bloque 910 en donde la MPU
202 del controlador 200 de la figura 2 lee la cola de peticiones
500, para determinar el número (Q) de peticiones pendientes. Tal
como se expuso anteriormente, las peticiones pendientes son
aquellas que tienen que recibir todavía bien sea un acuse de recibo
de la petición o una concesión desde el CM. En el bloque 920, el
contador de reintentos de la RAM 206 es consultado para determinar
el número (R) de peticiones duplicadas emitidas por el UM 112 en
asociación con esta petición. En el bloque 930, se establece un
intervalo de tiempo mínimo, de acuerdo con la ecuación 4)
anterior.
En el bloque 940, la estructura de la trama 300
de la figura 3 se monitoriza para determinar un número (S) de
intervalos de tiempo disponibles para el UM 112, para solicitar
recursos del sistema. A continuación, en el bloque 950, el
intervalo del temporizador de concesiones se fija de acuerdo con la
ecuación 3) anterior.
Mediante la limitación del número de peticiones
de acceso duplicadas transmitidas por un UM 112, la presente
invención opera para reducir la probabilidad de la contención del
tráfico de peticiones. Tal como se apreciará, una de las ventajas
realizadas por la contención reducida es un rendimiento global
mejorado debido en parte a una reducción en el procesamiento del
sistema y en los retardos de ida y retorno. La contención reducida
en conjunción con la programación mejorada de los recursos sugerida
por la presente invención, opera para mejorar adicionalmente la
capacidad global del sistema mediante la reducción de aquellos
retardos asociados con los errores de asignación de recursos. Esta
solución es especialmente útil durante los periodos de tráfico
intenso de los usuarios, cuando se incrementa la probabilidad de la
contención del tráfico de peticiones.
Claims (8)
1. Una unidad remota (114) para ser utilizada en
un sistema de transmisión de paquetes TDMA, en el que una
pluralidad de unidades remotas (114) están adaptadas para solicitar
los recursos TDMA de un controlador de comunicaciones (110) dentro
del mencionado sistema, mediante la transmisión de peticiones de
acceso al mencionado controlador (110), en el que la unidad remota
reduce la probabilidad de la contención de peticiones y los errores
de asignación de recursos, en el que la unidad remota
comprende:
un transmisor para transmitir las peticiones de
acceso al controlador de comunicaciones (110) y estando
adaptado
el transmisor para transmitir datos a la llegada de una concesión desde el controlador de comunicaciones
(110);
el transmisor para transmitir datos a la llegada de una concesión desde el controlador de comunicaciones
(110);
medios acoplados al transmisor, para inicializar
un primer temporizador que tiene un primer intervalo dinámico
determinado como una función de un número de peticiones de acceso
sin acuse de recibo emitidas por la mencionada unidad remota;
estando adaptada la mencionada unidad remota para
esperar una concesión o un acuse de recibo desde el controlador de
comunicaciones (110);
un receptor acoplado al transmisor para recibir
un acuse de recibo del controlador de comunicaciones (110) cuando no
estén disponibles los recursos de transmisión de paquetes, estando
adaptado el receptor para recibir una concesión del controlador de
comunicaciones para la transmisión cuando estén disponibles los
recursos TDMA;
medios acoplados al receptor y al primer
temporizador, para inhabilitar el primer temporizador e inicializar
un segundo temporizador que tiene un intervalo mayor que el primer
intervalo, a la recepción del mencionado acuse de recibo;
el transmisor que está acoplado al primer y
segundo temporizadores, para transmitir una petición duplicada al
controlador (110) a la terminación de bien sea el primer intervalo
cuando no se reciba el acuse de recibo, o bien el segundo intervalo
cuando se reciba el acuse de recibo.
2. La unidad remota de la reivindicación 1,
cuando se seleccionen los recursos TDM del grupo que comprende el
espectro de frecuencias y los intervalos de tiempo TDMA.
3. La unidad remota de la reivindicación 1, que
comprende además medios para determinar un numero de peticiones Q
sin acuse de recibo;
medios para determinar un número de peticiones
transmitidas R;
medios para establecer un tiempo de intervalo T
mínimo de reintento;
medios para determinar un número de intervalos de
tiempo S por cada trama TDMA disponibles para solicitar recursos TDM
del controlador de comunicaciones (110); y
medios para calcular el intervalo del primer
temporizador como una función de Q Uniforme
(0,2^{R-1}) / S + T.
4. La unidad de remota de la reivindicación 1 que
comprende además medios para determinar un número de peticiones Q
sin acuse de recibo;
medios para determinar un número de peticiones
transmitidas R;
medios para establecer un tiempo de intervalo
mínimo de concesiones T_{1};
medios para determinar un número de intervalos de
tiempo S por cada trama TDM disponible para solicitar recursos TDM
del controlador de comunicaciones (110); y
medios para calcular el intervalo del segundo
temporizador como una función de Q Uniforme
(0,2^{R-1}) / S + T_{1}.
5. Un método para reducir la probabilidad de la
contención del tráfico de peticiones y los errores de asignación de
recursos TDM para su utilización en un sistema de transmisión de
paquetes TDMA, en el que una pluralidad de unidades remotas (114)
solicitan recursos TDM del controlador de comunicaciones (110)
mediante la transmisión de múltiples peticiones al mencionado
controlador (110), en el que el método para reducir la
probabilidad de la contención del tráfico de peticiones y los
errores de asignación de recursos TDM comprende las etapas de:
en una unidad remota:
transmitir una petición e inicializar un primer
temporizador en respuesta a la misma, teniendo el mencionado primer
temporizador un primer intervalo dinámico determinado como una
función de un número de peticiones sin acuse de recibo emitidas
por la mencionada unidad remota;
transmitir datos a la llegada de una concesión
desde el controlador de comunicaciones (110);
esperar un acuse de recibo o una concesión desde
el controlador (110);
inhabilitar el primer temporizador e inicializar
un segundo temporizador que tiene un intervalo de tiempo mayor en
duración que el primer intervalo, a la recepción del acuse de
recibo; y
transmitir una petición duplicada a la
terminación del segundo temporizador, o bien transmitir una
petición duplicada a la terminación del primer temporizador cuando
no se reciba el acuse de recibo, reduciendo por tanto la
probabilidad de la contención del tráfico de peticiones; y
en el controlador de comunicaciones (110):
recibir peticiones de la unidad remota;
almacenar las peticiones en la memoria;
transmitir una concesión a la unidad remota a la
recepción de una petición y cuando estén disponibles los recursos
TDM; y
transmitir un acuse de recibo a la unidad remota
a la recepción de una petición, y cuando no estén disponibles los
recursos TDM, reduciendo por tanto la probabilidad de errores de
asignación de los recursos TDM.
6. El método de la reivindicación 5 que comprende
además la etapa de configurar el intervalo del primer temporizador
mediante:
la determinación de un número de peticiones Q sin
acuse de recibo;
la determinación de un número de peticiones R
transmitidas;
el establecimiento de un tiempo de intervalo T
mínimo de reintento;
la determinación de un número de intervalos de
tiempo S por cada trama TDMA disponible para solicitar servicios de
transmisión de paquetes del controlador de comunicaciones (110);
y
el cálculo del primer intervalo como una función
de Q Uniforme (0,2^{R-1}) / S + T.
7. El método de la reivindicación 6, en el que
la etapa de establecer un intervalo mínimo T de reintento comprende
además las etapas de:
proporcionar una cola que tenga una longitud L
para almacenar las peticiones;
determinar un número de intervalos de tiempo N
para cada trama TDMA disponibles para transmitir los acuses de
recibo; y
calcular el tiempo de intervalo mínimo T de
reintento como una función de (L-1)/
(N-1).
8. El método de la reivindicación 5, que
comprende además la etapa de configurar el intervalo del segundo
temporizador mediante:
la determinación de un número de peticiones Q sin
acuse de recibo;
la determinación de un número de peticiones R
transmitidas;
el establecimiento de un intervalo mínimo del
temporizador de concesiones T_{1;}
\newpage
la determinación de un número de intervalos de
tiempo S por cada trama TDMA disponibles para solicitar servicios de
transmisión de paquetes del controlador de comunicaciones (110);
y
el cálculo del primer intervalo como una función
de Q Uniforme (0,2^{R-1}) / S + T_{1}.
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