ES2314534T3 - Procedimiento y dispositivo para la señalizacion de segmentacion y concatenacion de paquetes en un sistema de telecomunicaciones. - Google Patents
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Abstract
Un método para transmitir paquetes de datos, comprendiendo el método las etapas de: formar una carga útil del paquete de datos que comprende al menos una unidad entera o un segmento de datos de servicio; formar una cabecera del paquete de datos que comprende un indicador; formar un paquete de datos que comprende la cabecera del paquete de datos y la carga útil del paquete de datos; y transmitir el paquete de datos sobre un canal; en el que el indicador indica si una unidad de datos de servicio está segmentada o no al comienzo de la carga útil del paquete de datos y si la unidad de datos de servicio está segmentada o no al final de la carga útil del paquete de datos.
Description
Procedimiento y dispositivo para la señalización
de segmentación y concatenación de paquetes en un sistema de
telecomunicaciones.
El campo de la invención es el mapeo de paquetes
de la capa superior en tramas de la capa inferior en un sistema de
comunicaciones, que puede ser o una red sin hilos o de línea fija.
Para adaptar los paquetes suministrados por la capa superior a las
capacidades de la red física (por ejemplo, tamaño máximo de trama),
a veces es necesario segmentarlas o fragmentarlas en varios bloques
que se transmitirían por tramas separadas. De alguna forma, podría
ser necesario concatenar varios paquetes en una trama para
incrementar la eficacia de la transmisión. La invención propone un
modo nuevo y eficaz de indicar a la unidad receptora como se han
realizado la segmentación y concatenación del lado del
transmisor.
La necesidad de adaptar los paquetes de la capa
superior a las características físicas de la red es un tema clásico
para todos los tipos de sistemas de comunicaciones, tales como las
redes sin hilos (GSM, UMTS, WiLAN, WiMax, etc.) o las redes fijas
(IP, retransmisión de Tramas, PPP, ATM, etc.).
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En esta sección, se da una breve introducción al
modelo OSI (véase la Figura 1) que se usará para ilustrar las
explicaciones siguientes.
El Modelo de Referencia de Interconexión de
Sistemas Abiertos (Modelo OSI o Modelo de Referencia OSI para
acortar) es una descripción abstracta en capas para las
comunicaciones y el diseño del protocolo de la red de ordenadores.
El modelo OSI divide las funciones de un sistema en una serie de
capas. Cada capa tiene la propiedad de que sólo usa las funciones
de la capa inferior, y sólo exporta la funcionalidad a la capa
superior. Un sistema que implementa el comportamiento del protocolo
consistente de una serie de estas capas se conoce como una "pila
de protocolos" o "pila". Su principal característica es la
unión entre las capas que dictan las especificaciones o cómo una
capa interactúa con la otra. Esto significa que, en principio, una
capa escrita por un fabricante puede funcionar con una capa de
otro. Para nuestro propósito, sólo se describirán las tres primeras
capas.
El propósito principal de la capa física, o capa
1 es la transferencia de información (bits) sobre un medio físico
específico (por ejemplo, cables coaxiales, pares enrollados, fibras
ópticas, o el aire). Esta convierte o modula los datos en señales
que se transmiten sobre un canal de comunicaciones.
El propósito de la capa de enlace de datos, o
capa 2 es formar el flujo de información de un modo compatible con
la capa física específica fragmentando los datos de entrada en
tramas de datos (Segmentación y Re-ensamblaje o
funciones SAR). Además puede detectar y corregir errores de
transmisión potenciales pidiendo la retransmisión de una trama
perdida. Proporciona un mecanismo de dirección y puede ofrecer
algoritmos de control de flujo para alinear la tasa de datos con la
capacidad del receptor. Finalmente, cuando un medio compartido se
usa al mismo tiempo por transmisores y receptores múltiples, ofrece
mecanismos para regular el control de acceso al medio físico. Como
el abanico de funciones de la capa de enlace de datos es grande, la
capa del enlace de datos a menudo se subdivide en dos
sub-capas (por ejemplo, en el UMTS las
sub-capas RCL y MAC). Ejemplos típicos de los
protocolos de capa 2 son PPP/HDLC, ATM, retransmisión de tramas para
redes de línea fija y RLC, LLC o MAC para sistemas sin hilos.
La capa de red, o capa 3 proporciona el medio
funcional y de procedimientos para transferir paquetes de longitud
variable desde una fuente a un destino a través de una o más redes
mientras que se mantiene la calidad de servicio solicitada por la
capa de transporte. Los principales propósitos de la capa de red son
realizar el encaminamiento de red, la fragmentación de red y las
funciones de control de congestión. Los ejemplos principales de los
protocolos de la capa de red son el Protocolo de Internet IP o la
X.25.
Más información del modelo de capa OSI puede
encontrarse en "Computer Networks", (de Andrew S. Tanenbaum,
cuarta edición, Prentice Hall International Edition, páginas
37-41, sección 1.4.).
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Para describir formalmente de un modo genérico
el intercambio de paquetes entre capas en el modelo OSI, se han
definido las entidades SDU (Unidad de Datos de Servicio) y PDU
(Unidad de Datos de Protocolo). Una SDU es una unidad de
información transmitida desde un protocolo en la capa N+1 que
solicita un servicio a un protocolo localizado en la capa N a
través de un SAP (Punto de Acceso al Servicio). Una PDU es una
unidad de información intercambiada entre procesos pares en el
transmisor y en el receptor del mismo protocolo localizado en la
misma capa N. Una PDU generalmente se forma generalmente por una
parte de carga útil consistente de la versión procesada de la SDU
recibida e información de control, por ejemplo una cabecera
específica de la capa N y posiblemente terminada por una cola. Como
no hay ninguna conexión física directa (excepto para L1) entre estos
pares de procesos, se dirige una PDU a la capa N-1
para el procesamiento. Por lo tanto una PDU de la capa N es una SDU
desde el punto de vista de la capa N-1. Esto se
ilustra en la Figura 2.
La Fragmentación o la equivalente segmentación,
puede requerirse por tres razones diferentes.
En primer lugar, la fragmentación puede
requerirse para transportar datagramas o paquetes aunque las redes
cuyo tamaño de datagrama máximo permitido o unidad de transferencia
máxima (MTU) sea más pequeño que su tamaño. La fragmentación de
datagramas se implementa típicamente en la capa IP y se especifica
como la Fragmentación IP en la versión IPv4 o IPv6 de la normativa.
De forma similar la segmentación es necesaria cuando se transportan
datos sobre una red ATM para encajar un tamaño de carga útil de 48
octetos dentro de una célula de ATM. Esto se realiza en las capas
de adaptación de ATM (AAL) entre la capa 2 de ATM y la capa de
transporte (por ejemplo, IP).
En segundo lugar, la fragmentación puede
realizarse para equilibrar la carga de tráfico sobre enlaces en
paralelo por ejemplo sobre enlaces ISDN en paralelo. El protocolo
multi-enlace PPP (MP) ("The PPP Multilink Protocol
(MP)", RFC 1990, de Sklower, K. Lloyd, B., McGregor, G., Carr,
D. y T. Coradetti, Agosto de 1996) basado en PPP describe un método
para dividir, recombinar y secuenciar datagramas a través de enlaces
de datos lógicos múltiples.
Finalmente, en los sistemas sin hilos, la
segmentación de paquetes combinada potencialmente con la
concatenación se realiza frecuentemente en la capa 2 (por ejemplo
en la sub-capa RLC en el UMTS, 3GPP TS 25.322,
v6.4.0, "Radio Link Control (RLC) protocol specification")
para encajar paquetes de la capa superior dentro de los recursos
ofrecidos por la capa inferior. Como los recursos son típicamente
escasos en un entorno sin hilos, es recomendable la concatenación
de varios paquetes de la capa superior para mejorar la eficacia
global del sistema.
Para separar los fragmentos concatenados por la
unidad receptora y recombinar correctamente los fragmentos
recibidos en los paquetes originales, se necesita suministrar
información de segmentación a la unidad receptora. Esta
información, usualmente combinada con una técnica de numeración
etiquetando cada fragmento, posibilita a la capa 2 en el receptor
suministrar paquetes enteros y consistentes a la siguiente capa
superior.
En las siguientes secciones, se presentarán
varios métodos existentes para la segmentación de la señal que
ayudarán a entender las diferencias con la presente invención.
La primera clase de métodos para indicar la
fragmentación reagrupa varias técnicas semejantes que indican la
posición de los fragmentos dentro del paquete fuente. Son necesarios
dos elementos: el primero es un índice que apunta a la posición del
fragmento dentro del paquete fuente. Este índice puede tomar la
forma de un desplazamiento de la fragmentación (fragmentación de
IP, véase "Computer Network" de Andrew S. Tanenbaum, cuarta
edición, Prentice Hall International Edition, páginas
37-41, sección 1.4.) o de forma equivalente el
número de secuencia de fragmento FSN (WiLAN, véase 802.11: Control
de Acceso al Medio LAN sin Hilos (MAC) y las especificaciones de la
Capa Física (PHY).
Este índice debe inicializarse a un valor
conocido (por ejemplo FSN=cero) para el primer fragmento de un
paquete fuente. La unidad receptora usa este índice para reordenar
los fragmentos en la secuencia correcta y detectar fragmentos
perdidos. Además el último fragmento de un paquete se indica con un
indicador de un bit (LF). Un paquete no fragmentado se señala al
lado del receptor fijando el índice a la posición inicial (por
ejemplo, FSN=cero) e indicando simultáneamente que este paquete es
el último fragmento en el paquete fuente. Esta técnica se usa por
ejemplo en el protocolo de fragmentación de IP o en la Capa de
Adaptación de ATM AAL-1. La capa MAC WiLAN 802.11
usa también la misma técnica. WiLAN también añade un campo que
identifica el paquete fuente para cada fragmento. Esto es necesario
ya que la MAC 802.11 puede configurarse para reordenar paquetes en
el lado del receptor antes de suministrarlos a la siguiente capa
superior. Este requisito de suministro en secuencia no existe en la
capa IP, ya que el reordenamiento no se requiere o se realiza por
una capa superior (por ejemplo, TCP).
En la Figura 3 se muestra el principio de la
técnica SAR a través de la numeración de fragmentos en la WiLAN.
La cabecera de señalización es relativamente
significativa ya que cada fragmento debe transportar al menos el
indicador de último fragmento y el número de secuencia de fragmento
FSN y eventualmente el número de secuencia SN del paquete
fuente.
La segunda clase de métodos de SAR se usa
ampliamente en diversos protocolos tales como la capa de Adaptación
de ATM AAL-3/4, el Acuerdo de Implementación de
Fragmentación de la Retransmisión de Tramas FRF.12, Comité Técnico
del Foro de Retransmisión de Tramas, WiMax y el
multi-enlace PPP (MP) ("The PPP Multilink Protocol
(MP)", RFC 1990 de Sklower, K., Lloyd, B, McGregor, G. Carr, D.
y T.Coradetti, Agosto de 1996). La idea principal en esta segunda
clase de técnicas de SAR es usar dos indicadores de un bit para
indicar para cada PDU de la SAR, si la PDU es la primera, la última
o un fragmento intermedio de una SDU o si es una SDU de la SAR
completa. Ambos indicadores son parte de una cabecera de la PDU. En
algunas implementaciones (Retransmisión de Tramas y
multi-enlace PPP), se distingue la función de los
dos indicadores, uno que indica el comienzo de una SDU y el otro
que indica su final. El bit de fragmento de comienzo B se pone a 1
en el primer fragmento derivado de una SDU de la SAR y se pone a o
para los otros fragmentos de la misma SDU. El bit de fragmento de
final E se pone a 1 en el último fragmento y se pone a 0 para los
otros fragmentos. Una PDU puede tener ambos bits de fragmentos de
comienzo y de final puestos a 1. En este caso indica que no tuvo
lugar la segmentación. Además se añade una numeración de la
secuencia de fragmento para que la unidad receptora detecte
fragmentos perdidos y potencialmente para realizar el
reordenamiento de las PDU si el enlace no conserva la secuencia de
PDU. Después del reordenamiento, el receptor puede comprobar
fácilmente los bits B y E para identificar que PDU de la SAR
necesitan combinarse para reconstruir las SDU originales. La Figura
da una ilustración de esta técnica.
Una tercera clase consiste en un conjunto de
técnicas que usan campos indicadores de longitud tales como punteros
para indicar las fronteras de las SDU. Un buen ejemplo es el RLC
(Control del Enlace de Radio) en UMTS R99. En el RLC, una PDU del
RLC puede transportar segmentos de diversas SDU o bits de relleno.
En efecto el UMTS R99 funciona con una PDU de tamaño fijo que puede
que no estén alineadas con la longitud de las SDU a transmitir.
Como los recursos de radio son escasos, se vio necesario permitir la
concatenación de SDU en el nivel de las PDU. De un modo genérico,
se añaden un número variable de indicadores de longitud (LI) a la
cabecera de la PDU. Se usa un indicador de longitud para indicar el
último octeto de cada SDU del RLC que termina dentro de la PDU.
Usualmente, se añade una numeración de secuencias basada en la PDU
para posibilitar la detección de pérdidas y el reordenamiento. El
receptor puede por lo tanto realizar el reordenamiento, petición de
retransmisión de las PDU perdidas y re-ensamblar la
SDU. Además un LI con un valor especial indica cuándo se usa el
rellenado para rellenar el final de una PDU.
El principal inconveniente de esta técnica es
que la cabecera depende del número de segmentos de SDU en una PDU,
y debido a esto la cabecera puede tener un tamaño variable. Además
el uso de campos especiales tiende a aumentar la complejidad del
RLC.
Finalmente, esta técnica no es muy eficaz cuando
se considera un tamaño de PDU variable, que sería más flexible y
mejor adaptado al entorno orientado a paquetes enteros sobre un
sistema sin hilos. Un ejemplo genérico de esta técnica se muestra
en la Figura 5.
La concatenación es una función que es
particularmente útil para sistemas sin hilos. La combinación de la
segmentación y la concatenación posibilita al transmisor adaptarse a
las SDT de longitud variable entrantes, mejor para los recursos
ofrecidos. En el caso de un sistema sin hilos, el número de bits que
pueden transmitirse sobre un intervalo de tiempo de transmisión
(TTI) puede variar significativamente dependiendo de las condiciones
de la radio, la tasa de código y los recursos físicos dedicados a
la transmisión. Por ejemplo, una estación móvil próxima al
transmisor requiere menos codificación del canal que una estación
móvil más lejana. Con los mismos recursos físicos asignados y la
misma potencia de transmisión, la primera estación móvil podrá
recibir muchos más datos que la segunda estación móvil. Además
cuando se consideran los servicios de paquetes, la tasa de datos
proporcionada por el servidor puede variar en principio
significativamente con el tiempo.
En el UMTS, la segmentación de SDU y la
concatenación de segmentos SDU en una PDU se realizan a nivel del
RLC sin relación con los recursos físicos ofrecidos y con un tamaño
de PDU predefinido fijo. Para emular alguna clase de comportamiento
dinámico, la capa MAC, basada en algunas indicaciones desde la capa
física, determina el número de PDU a transmitir por TTI. En el UMTS
R99, se transmiten las PDU seleccionadas en forma de los llamados
bloques del canal de transporte (TrCH Blk o TrBlk) a la capa física
que las concatena y forma un conjunto de bloques de canal. En el
HSPDA Rel-5 del UMTS, las PDU seleccionadas se
concatenan directamente en la capa MAC del bloque del canal de
transporte (TrCH Blk o TrBlk) que, de este modo contiene varias PDU
como se muestra en la Figura 6. Dependiendo de las condiciones de la
radio u otras variables, el número de PDU seleccionadas por TTI
varía como se muestra en la Figura 7. Por lo tanto el uso secuencial
de la segmentación/concatenación de SDU en la capa RLC con la
concatenación de PDU en la capa MAC (HSPDA Rel-5 del
UMTS) o en la capa física (UMTS R99) posibilita al transmisor
adaptar dinámicamente la transmisión a las variables instantáneas
(datos entrantes desde la capa superior y recursos ofrecidos por
las capas inferiores).
En el UMTS, la unidad de receptor se informa del
número de PDU transmitidas por TTI bien a través de señalización
fuera de banda (Indicador de la Combinación de Formatos de
Transporte o TFCI) o dentro de banda en una cabecera específica
(por ejemplo la cabecera MAC-hs en el HSDPA).
Debería observarse que la etapa de concatenación de PDU
generalmente se realiza generalmente de forma independiente de la
estructura de las PDU, de este modo puede ocurrir que una SDU se
extienda sobre varios TTI.
El uso secuencial de la segmentación de las SDU
y la concatenación de las PDU como se ha presentado anteriormente
funciona bien cuando el intervalo del número de PDU a transmitir no
es demasiado grande. Sin embargo en el caso de sistemas altamente
variables (recursos físicos altamente variables y tasa de datos
altamente variable), que puede hacerse más común en los sistemas
futuros con ancho de banda elevado, el uso de una PDU de tamaño
fijo tiende a estar por debajo del óptimo ya que el tamaño de PDU
puede que no se adapte a todo el intervalo de la tasa de datos. En
efecto en el caso del servicio de paquetes el tamaño de las SDU
puede variar en principio desde 40 octetos para los reconocimientos
de TCP hasta el tamaño de las MTU (por ejemplo de alrededor de 1500
octetos para Ethernet). Del lado de la capa física, los sistemas de
programación compartida tales como el HSDPA en el UMTS ofrecen
recursos físicos por TTI que pueden variar desde unos pocos kbps
hasta el ancho de banda completo (por ejemplo 14 Mbps en el HSPDA).
Se espera que se confirmará esta tendencia por futuros sistemas sin
hilos.
El problema viene del hecho de que los tamaños
de las PDU pequeños que serían óptimos para la parte inferior del
intervalo de la tasa de datos, se hace una carga cuando se considera
la parte superior del intervalo de la tasa de datos. En efecto el
receptor tendrá más PDU a tratar por TTI y requeriría más cálculo.
Además el intervalo de números de secuencia que identifican las PDU
podría hacerse demasiado corto, y podría producirse un problema de
cruzado. Finalmente la cabecera, que es igual a n* tamaño de
cabecera de la PDU, aumenta más o menos linealmente con la longitud
del bloque del canal de transporte. Usando una PDU grande se forzará
al transmisor a retrasar la transmisión para rellenar las PDU o a
rellenar en exceso el espacio no utilizado en las PDU a bajas tasas
de datos. El aumento de la oscilación o el relleno exhaustivo tienen
una fuerte influencia negativa sobre la eficacia de los sistemas de
radio y deberían eliminarse.
En general, el tamaño de las PDU es un parámetro
estático de la portadora de radio utilizada para transportar el
servicio considerado. Este parámetro no puede cambiarse sin un
pesado proceso de reconfiguración. Por lo tanto es difícil adaptar
de forma eficaz el enlace a las características de las SDU entrantes
o a los recursos ofrecidos por la capa inferior sin fuertes
limitaciones en la tasa de datos o en el intervalo de recursos
físicos que pueden asignarse por TTI.
Las técnicas de señalización de SAR con
indicadores de longitud son sensibles a la propagación de errores.
En efecto puede ocurrir que la pérdida de una PDU fuerce al receptor
a desechar intencionadamente SDU recibidas correctamente debido a
la incertidumbre de la frontera de las SDU. Como se muestra en la
Figura 8, la pérdida de la PDU i+2 fuerza al receptor a desechar la
PDU i+3 recibida correctamente, ya que no puede determinar si el
fragmento contenido en la PDU i+3 es una SDU entera (alternativa 1)
o un segmento de SDU (alternativa 2).
En Rel-6 del UMTS, se han hecho
algunos intentos para limitar este asunto y para reducir la cabecera
en algunas condiciones particulares en las que el tamaño de SDU
coincide con el tamaño de PDU. Sin embargo en el caso general, este
problema viene del hecho de que cada PDU transporta información
sobre su propia estructura y sin relación con la estructura interna
de las PDU adyacentes.
Las técnicas de señalización de SAR con
indicadores de comienzo/final o con numeración de fragmentación son
mucho más robustas en esto ya que el receptor conoce exactamente
cuando se han recibido suficientes PDU. Sin embargo, la cabecera de
estas técnicas aumenta linealmente con el número de PDU
concatenadas.
El documento WO99/57849 se refiere a un método
para transmitir datos útiles en sistemas de telecomunicaciones con
telecomunicaciones inalámbricas en base a un protocolo de interfaz
de radio predefinido entre los dispositivos de telecomunicación,
especialmente los datos de voz y/o paquetes de datos en los sistemas
DECT. Describe un método para la transmisión de datos de SDU en un
sistema de comunicaciones sin hilos con una utilización mejorada
del ancho de banda asignado. El método permite transmitir varias SDU
o fragmentos de la misma dentro de una
PDU.
PDU.
El documento US 2003/012192 A2 se refiera a un
método para transmitir datos útiles en sistemas de
telecomunicaciones con telecomunicaciones inalámbricas en base a un
protocolo de interfaz de radio predefinido entre los dispositivos
de telecomunicación, especialmente los datos de voz y/o paquetes de
datos en los sistemas DECT. Describe un método para el
procesamiento de paquetes recibidos en un sistema de transmisión,
por el cual se segmenta un mensaje en paquetes de longitudes fijas.
Un paquete relacionado con un mensaje transporta un campo de
información que indica la longitud del mensaje.
Como puede verse, existen varias técnicas para
la segmentación y concatenación de señales. Sin embargo tienden a
sufrir bien de una cabecera elevada, o de falta de flexibilidad o
puede conducir a un aumento de complejidad del lado del receptor.
Tampoco se da la robustez frente a la propagación de errores.
Es un objeto de la invención proporcionar una
segmentación y concatenación eficaces y realizables en las
comunicaciones de paquetes.
El objeto se resuelve por el tema objeto de las
reivindicaciones independientes. Las realizaciones ventajosas de la
invención son el tema objeto de las reivindicaciones
dependientes.
A continuación se describe la invención con más
detalle con referencia a las figuras y dibujos adjuntos. Los
detalles similares de las figuras correspondientes se marcan con las
mismas referencias.
La Figura 1 muestra el modelo de capa OSI;
la Figura 2 muestra una SDU y una PDU en el
modelo de la capa OSI;
la Figura 3 muestra la señalización de SAR por
numeración de fragmentos;
la Figura 4 muestra la señalización de SAR con
indicadores de Comienzo y de Fin;
la Figura 5 muestra la señalización de SAR con
indicadores de longitud;
la Figura 6 muestra los procesos de Segmentación
de SDU y la concatenación de PDU;
la Figura 7 muestra la generación del Bloque del
Canal de Transporte;
la Figura 8 muestra la propagación de un error
en el UMTS R99:
la Figura 9 muestra los procesos de SAR y de
concatenación de una realización de la presente invención;
la Figura 10 muestra la SAR y el flujo de
concatenación con un Indicador de Fragmentación de una realización
de la presente invención;
la Figura 11 muestra la señalización de SAR con
los Indicadores de Fragmentación de acuerdo con una realización de
la presente invención; y
la Figura 12 es un diagrama de flujo para el
proceso de segmentación y concatenación.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención es aplicable a cualquier
sistema de comunicaciones de paquetes que usa unas tramas de
transmisión de longitud variable, por ejemplo, redes sin hilos tales
como GSM, UMTS, WiLAN, WiMAX, etc. o redes fijas tales como la IP,
retransmisión de tramas, PPP, ATM, etc.
Las diferentes realizaciones de la invención se
describen en base al modelo de capas OSI, especialmente el
intercambio de paquetes entre una capa SDU y PDU. Por favor véase la
sección de antecedentes para una descripción más detallada de las
partes relevantes del modelo de capas OSI así como las SDU y PDU. La
sección de antecedentes también describe las razones para el empleo
de la fragmentación y/o segmentación en las redes de
comunica-
ciones.
ciones.
En esta invención, se propone un método que
posibilita un procedimiento de Segmentación y Concatenación eficaces
con un coste de señalización fijo, que hace que disminuya la
cabecera en porcentaje con respecto a la longitud del TrBlk
transmitido.
La segmentación de SDU y la concatenación de PDU
dependen ambas de los recursos físicos que se asignen para la
transmisión de la siguiente TTI. Por ejemplo puede indicarse el
tamaño de la carga útil del siguiente bloque del canal de
transporte (Ind_Tamaño) a la función de SAR como se muestra en la
Figura 9.
En base a esta indicación, la función SAR
selecciona n SDU, el tamaño total de las cuales es justo el anterior
Ind_Tamaño. Si la suma de la longitud de las n SDU es mayor que el
Ind_Tamaño, la función de SAR segmenta la última SDU en dos
fragmentos. La suma de las n-1 primeras SDU y el
primer fragmento de la SDU de orden n es igual al Ind_Tamaño. Cada
una de ellas se transforma en una PDU y recibe un número de
secuencia atribuido de forma secuencial. Para la siguiente
transmisión, el segundo fragmento se considerará en primer lugar.
Esto se muestra en la Figura 10, donde la SDU3 se fragmenta en 2
PDU (PDU3 y PDU4).
Por lo tanto por construcción, todas las PDU
formadas son SDU enteras excepto la primera y la última en un
bloque de transporte (TrBlk), que pueden ser un fragmento de una
SDU. Todas las otras son SDU enteras, por lo tanto es suficiente
indicar al receptor si las PDU primera y última en un bloque de
transporte son fragmentos de una SDU o una SDU entera. Esto puede
hacerse fácilmente por 2 indicadores de un bit o indicadores de
fragmentación adjuntos a la cabecera del TrBlk. El primer indicador
de fragmentación, o FFF, indica si la primera PDU de la SAR en el
TrBlk es un fragmento de una SDU o no y el segundo indicador de
fragmentación (SFF) indica si la última PDU de la SAR en el TrBlk
es un fragmento de SDU o no.
Este proceso puede describirse de una forma
generalizada a través de las líneas de la Figura 12. Las SDU o
fragmentos de SDU se toman de un almacenamiento y se determina si la
SDU o fragmento de SDU encaja en el tamaño restante del bloque de
transporte, que pueden ser la totalidad del bloque de transporte o
sólo una parte del mismo. Si la SDU entera o un fragmento de SDU
encajan en el tamaño restante del bloque de transporte, se crea una
PDU a partir de esta SDU. Esta PDU se inserta a continuación en el
bloque de transporte.
Se comprueba el bloque de transporte para ver si
queda algún tamaño restante. Si queda, el proceso comienza de
nuevo, si no queda, se añaden los indicadores y se transmite el
bloque de transporte con los indicadores.
Sin embargo, si la SDU o fragmento de SDU no
encaja en el tamaño restante del bloque de transporte, la SDU se
fragmenta y se crea una PDU a partir del fragmento de la SDU que
encaja dentro del tamaño restante del bloque de transporte. El
segundo fragmento de la SDU se pone en el almacenamiento y a
continuación se inserta la PDU dentro del bloque de transporte y se
añaden los indicadores.
El primer indicador de fragmentación (FFF)
indica si la primera PDU en el bloque de transporte es un fragmento
de SDU o no y el segundo indicador de fragmentación (SFF) indica si
la última PDU en el bloque de transporte es un fragmento de SDU o
no.
Finalmente, se transmite el bloque de transporte
con los indicadores y el proceso puede comenzar de nuevo.
Cuando se recibe un bloque de transporte
n con el FFF puesto a 1, el receptor sabe que la primera PDU
de la SAR en el TrBlk debe combinarse con la última PDU de la SAR
del TrBlk n-1 anterior. Este TrBlk puede
haber indicado también que la última PDU de la SAR es un fragmento
de una SDU poniendo a 1 SFF.
En un sistema sin pérdidas, FFF y SFF
proporcionan información redundante y no son realmente necesarios.
Sin embargo en un sistema con pérdidas tal como un sistema sin
hilos, es muy útil para impedir la propagación del error. En
efecto, si se ha perdido el TrBlk de orden (n-1) en
el ejemplo anterior, la unidad receptora habría detectado está
pérdida gracias a la numeración de secuencia de PDU de la SAR, y el
FFF en el TrBlk de orden n habría indicado que la primera PDU puede
desecharse ya que la SUD correspondiente está incompleta. Sin
embargo la segunda PDU y posteriores en el TrBlk de orden n se
mantendrán y se usarán en la función de
re-ensamblado.
Si sólo se transmite una PDU por SDU, FFF y SDF
pueden tener aún valores diferentes. FFF indicaría si la PDU
debería combinarse con la última PDU del TrCh Blk anterior y SFF
indicaría si la PDU debería combinarse con la primera PDU del
siguiente TrCh Blk.
Un aspecto importante de la invención es
señalizar la información de la SAR no a nivel de PDU (es decir, en
la cabecera de la PDU) sino más bien en la cabecera del TrBlk.
Usando una PDU de tamaño variable y unas normas de concatenación y
segmentación simples, se propone indicar la información de la SAR
con sólo 2 bits por cabecera de TrBlk, que indican el estado
(fragmentado, no fragmentado) de las PDU primera y última que están
concatenadas en el TrBlk.
Comparado con la solución de la técnica
anterior, la información de la SAR es de sólo 2 bits por TrBlk, que
tiene que compararse con los 2*n bits por TrBlk para la señalización
de la SAR con indicadores de comienzo/final, donde n es el número
de PDU en el TrBlk. Esta es una disminución significativa cuando se
concatenan muchas PDU en el mismo TrBlk.
Como puede verse, se asume que el tamaño de las
PDU de la SAR es variable. Por ejemplo, en el estado actual del
UMTS, el tamaño de la PDU es fijo y se usa un parámetro estático de
la portadora usada para transportar el servicio. Algunas veces hay
una necesidad de informar al receptor de donde pueden encontrarse
los límites de las PDU. Entonces se requiere indicar la longitud de
cada PDU en la cabecera de las PDU de la SAR con indicadores de
longitud como se muestra en la Figura 11. Esto es realmente
equivalente a los campos indicadores de longitud que se usan en las
técnicas de señalización de la SAR con indicadores de longitud para
las fronteras de las SDU señalizadas dentro de cada PDU.
Además sería posible ahorrar adicionalmente
espacio señalizando sólo un número de secuencia de la PDU de la SAR
por TrBlk. El número de secuencia de la primera PDU o de la última
PDU en el TrBlk puede usarse para este propósito. El receptor puede
contar el número de indicadores de longitud contenidos en el TrBlk
para obtener el número de PDU concatenadas o puede añadirse un
campo pequeño N indicando este número en la cabecera del TrBlk como
se muestra en la Figura 11.
Otra realización de la invención se refiere a la
implementación de lo anterior descritas diversas implementaciones
que usan hardware y software. Se reconoce que los diversos métodos
mencionados anteriormente pueden implementarse o realizarse usando
dispositivos de cálculo (procesadores) como por ejemplo procesadores
de propósito general, procesadores de señal digital (DSP),
circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), disposiciones
de puerta programable de campo (FPGA) u otros dispositivos de
lógica programable, etc. Las diversas realizaciones de la invención
pueden realizarse o implementarse también por una combinación de
estos dispositivos.
\newpage
Además, las diversas realizaciones de la
invención pueden realizarse también por medio de módulos software,
que se ejecutan por un procesador o directamente por hardware.
También puede ser posible una combinación de módulos software y una
implementación hardware.
Los módulos software pueden almacenarse sobre
cualquier medio de almacenamiento legible por el ordenador, por
ejemplo, RAM, EPROM, EEPROM, memoria flash, registros, discos duros,
CD-ROM, DVD, etc.
Claims (14)
1. Un método para transmitir paquetes de datos,
comprendiendo el método las etapas de:
formar una carga útil del paquete de datos que
comprende al menos una unidad entera o un segmento de datos de
servicio;
formar una cabecera del paquete de datos que
comprende un indicador;
formar un paquete de datos que comprende la
cabecera del paquete de datos y la carga útil del paquete de
datos;
y transmitir el paquete de datos sobre un
canal;
en el que el indicador indica si una unidad de
datos de servicio está segmentada o no al comienzo de la carga útil
del paquete de datos y si la unidad de datos de servicio está
segmentada o no al final de la carga útil del paquete de datos.
2. El método de acuerdo con la reivindicación
1,
en el que, si la carga útil del paquete de datos
comprende una pluralidad de unidades enteras o segmentos de datos
de servicio, las unidades de datos de servicio que incluyen la
primera unidad de datos de servicio y la última unidad de servicio,
el indicador sólo indica si la carga útil del paquete de datos
comienza o no con un segmento de la primera unidad de servicio y si
la carga útil del paquete de datos termina o no con un segmento en
la última unidad de
servicio.
servicio.
3. El método de acuerdo con la reivindicación
2,
en el que el indicador comprende un primer bit y
un segundo bit,
el primer bit indica si la carga útil del
paquete de datos comienza o no con un segmento de la primera unidad
de servicio,
y el segundo bit indica si la carga útil del
paquete de datos termina o no con un segmento de la última unidad
de servicio.
4. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 3,
en el que, si la carga útil del paquete de datos
comprende una unidad entera o segmento de datos de servicio, el
indicador indica si la carga útil del paquete de datos debería
combinarse o no con la carga útil del paquete de datos del paquete
de datos enviado anteriormente y si la carga útil del paquete de
datos debería combinarse o no con la carga útil del paquete de
datos del siguiente paquete de datos.
5. Un aparato para transmitir paquetes de datos,
comprendiendo el aparato:
un medio para formar la carga útil del paquetes
de datos adaptado para formar la carga útil del paquete de datos
que comprende al menos una unidad entera o segmento de datos de
servicio;
un medio para formar la cabecera del paquete de
datos adaptado para formar una cabecera del paquete de datos que
comprende un indicador;
un medio para formar el paquete de datos
adaptado para formar un paquete de datos que comprende la cabecera
del paquete de datos y la carga útil del paquete de datos;
y un medio de transmisión adaptado para
transmitir el paquete de datos sobre un canal;
en el que el indicador indica si la unidad de
datos de servicio está segmentada o no en el comienzo de la carga
útil del paquete de datos y si la unidad de datos de servicio está
segmentada o no al final de la carga útil del paquete de datos.
6. El aparato de acuerdo con la reivindicación
5,
en el que, si la carga útil del paquete de datos
comprende una pluralidad de unidades enteras o segmentos de datos
de servicio, las unidades de datos de servicio que incluyen la
primera unidad de datos de servicio y la última unidad de servicio,
el indicador sólo indica si la carga útil del paquete de datos
comienza o no con un segmento de la primera unidad de servicio y si
la carga útil del paquete de datos termina o no con un segmento de
la última unidad de
servicio.
servicio.
7. El aparato de acuerdo con la reivindicación
6,
en el que el indicador comprende un primer bit y
un segundo bit,
el primer bit indica si la carga útil del
paquete de datos comienza o no con un segmento de la primera unidad
de servicio.
y el segundo bit indica si la carga útil del
paquete de datos termina o no con un segmento de la última unidad de
servicio.
8. El aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones de 5 a 7,
en el que, si la carga útil del paquete de datos
comprende una unidad entera o un segmento de datos de servicio, el
indicador indica si la carga útil del paquete de datos debería
combinarse o no con la carga útil del paquete de datos del paquete
de datos enviado anteriormente y si la carga útil del paquete de
datos debería combinarse o no con la carga útil del paquete de
datos del siguiente paquete de datos.
9. Un método para recibir paquetes de datos que
comprende una cabecera del paquete de datos y una carga útil del
paquete de datos, que comprende las etapas de:
recibir paquetes de datos sobre un canal,
comprendiendo cada paquete de datos
una carga útil del paquete de datos,
comprendiendo la carga útil del paquete de datos al menos una unidad
entera o segmento de datos de servicio;
y una cabecera del paquete de datos,
comprendiendo la cabecera del paquete de datos un indicador del
número de secuencia que indica la posición del paquete de datos en
una secuencia de paquetes de datos, y un indicador,
en el que el indicador indica si la unidad de
datos de servicio está segmentada o no en el comienzo de la carga
útil del paquete de datos y si la unidad de datos de servicio está
segmentada o no al final de la carga útil del paquete de datos;
y
almacenar la, al menos una, unidad entera o
segmento de datos de servicio de la carga útil del paquete de datos
recibido con al menos una unidad entera o segmento de datos de
servicio recibida anteriormente en un almacenamiento de recepción
en secuencia de acuerdo con el indicador del número de
secuencia.
10. Un aparato para recibir paquetes de datos
que comprende una cabecera de paquetes de datos y una carga útil de
paquetes de datos, que comprende:
un medio de recepción adaptado para recibir
paquetes de datos sobre un canal, comprendiendo cada paquete de
datos
una carga útil del paquete de datos,
comprendiendo la carga útil del paquete de datos al menos una unidad
entera o segmento de datos de servicio,
y una cabecera del paquete de datos,
comprendiendo la cabecera del paquete de datos un indicador del
número de secuencia que indica la posición del paquete de datos en
una secuencia de paquetes de datos, y un indicador,
en el que el indicador indica si la unidad de
datos de servicio está segmentada o no al comienzo de la carga útil
del paquete de datos y si la unidad de datos de servicio está
segmentada o no al final de la carga útil del paquete de datos;
y
un almacenamiento de recepción adaptado para
almacenar la, al menos una, unidad entera o segmento de datos de
servicio de la carga útil del paquete de datos recibido con al menos
una unidad entera o segmento de datos de servicio recibida
anteriormente de la unidad de datos de servicio en secuencia de
acuerdo con el indicador del número de secuencia.
11. Un sistema que comprende el aparato para
transmitir de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 5 a
8 y el aparato para recibir de acuerdo con la reivindicación 10.
12. Un medio legible por el ordenador que
almacena instrucciones que, cuando se ejecutan por un procesador de
un aparato de transmisión, hace que el aparato de transmisión
realice las siguientes etapas:
formar la carga útil del paquete de datos que
comprende al menos una unidad entera o segmento de datos de
servicio;
formar la cabecera del paquete de datos que
comprende un indicador,
formar un paquete de datos que comprende la
cabecera del paquete de datos y la carga útil del paquete de
datos;
y transmitir el paquete de datos sobre un
canal;
en el que el indicador indica si la unidad de
datos de servicio está segmentada o no al comienzo de la carga útil
del paquete de datos y si la unidad de datos de servicio está
segmentada o no al final de la carga útil del paquete de datos.
13. El medio legible por el ordenador de acuerdo
con la reivindicación 12, que almacena instrucciones que, cuando se
ejecutan por el procesador del aparato de transmisión, produce que
el aparato de transmisión realice las etapas del método de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones de 2 a 4.
14. Un medio legible por el ordenador que
almacena instrucciones que, cuando se ejecutan por un procesador
del aparato de recepción, hace que el aparato de recepción realice
las siguientes etapas:
recibir paquetes de datos sobre un canal,
comprendiendo cada paquete de datos
una carga útil del paquete de datos,
comprendiendo la carga útil del paquete de datos al menos una unidad
entera o segmento de datos de servicio,
y una cabecera del paquete de datos,
comprendiendo la cabecera del paquete de datos un indicador del
número de secuencia que indica la posición del paquete de datos en
una secuencia de paquetes de datos, y un indicador,
en el que el indicador indica si la unidad de
datos de servicio está segmentada o no al comienzo de la carga útil
del paquete de datos y si la unidad de datos de servicio está
segmentada o no al final de la carga útil del paquete de datos;
y
almacenar la, al menos una, unidad entera o
segmento de datos de servicio de la carga útil del paquete de datos
recibido con la, al menos una, unidad entera o segmento de datos de
servicio recibida anteriormente en el almacenamiento de recepción
en secuencia de acuerdo con el indicador del número de
secuencia.
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