ES2314962T3 - Mecanismo de asignacion de recursos en una red de radio por paquetes. - Google Patents
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Abstract
Un elemento de red (BSS, BSC, BTS) configurado para asignar un recurso de radio a una estación móvil (MS) para una transmisión por enlace ascendente en un sistema de radio por paquetes, en el que el elemento de red está configurado para asignar el recurso de radio en al menos dos alternativas de asignación, en el que en una primera alternativa de asignación el elemento de red está configurado para asignar el recurso de radio utilizando un señalizador de estado de enlace ascendente (USF), transmitido con los bloques de enlace descendente; y en una segunda alternativa de asignación el elemento de red está configurado para asignar el recurso de radio en un mensaje de señalización independiente del señalizador de estado de enlace ascendente (USF), donde el mensaje de señalización independiente indica un bloque de radio de enlace ascendente que ha de utilizar la estación móvil para una transmisión por enlace ascendente, caracterizado porque en la segunda alternativa de asignación el elemento de red está configurado para: dejar al menos un señalizador de estado de enlace ascendente (USF) sin asignar a ninguna estación móvil (MS); y utilizar dicho señalizador de estado de enlace ascendente (USF) no asignado en un bloque de enlace ascendente indicado por medio de un mensaje de señalización independiente.
Description
Mecanismo de asignación de recursos en una red
de radio por paquetes.
La invención está relacionada con sistemas de
radio por paquetes en general y, particularmente, con un elemento
de red para proporcionar independencia entre un enlace ascendente y
un enlace descendente en una red de radio por paquetes,
preferiblemente en una red radio por paquetes de estaciones móviles,
tal como el GPRS. El GPRS está estudiado, por ejemplo, en el
documento WO-A-96/33586, ilustrando
una asignación de recursos por medio de un mensaje de señalización
y unos USF que tienen los valores de "F" y "R". Véase
también el artículo de G. Brasche: ``Evaluación de un Protocolo MAC
propuesto para el Servicio General de Radio por Paquetes en GSM,
IEEE
1996.
1996.
El GPRS (Servicio General de Radio por Paquetes)
es un nuevo servicio en el sistema GSM y un objeto de
estandarización en el GSM fase 2+ del ETSI (Instituto Europeo de
Estándares de Telecomunicaciones). El entorno operativo del GPRS
comprende una o más zonas de servicio de sub-redes,
interconectadas por una Red Troncal de GPRS. Una
sub-red comprende una pluralidad de nodos de
servicios de datos en paquetes, que en esta memoria se denominan
nodos (o agentes) de apoyo de GPRS, cada uno de los cuales está
conectado a la red móvil de GSM, para tener la capacidad de ofrecer
un servicio de datos en paquetes a equipos de terminales móviles de
datos, a través de una pluralidad de estaciones base, es decir,
células. Una red intermedia de móviles ofrece una transmisión de
datos por conmutación de circuitos o conmutación de paquetes, entre
un nodo de apoyo y los equipos de terminales móviles de datos. Las
sub-redes independientes están, a su vez, conectadas
a una red externa de datos, por ejemplo a una PSPDN (Red Pública
Conmutada de Datos en Paquetes). El servicio GPRS permite así la
provisión de la transmisión de datos en paquetes entre equipos de
terminales móviles de datos y las redes externas de datos, donde la
red GSM funciona como red de interfaz.
Con referencia a la figura 1, se describirá una
configuración típica de una red GPRS. Debe entenderse que la
arquitectura en los sistemas GPRS no es tan experimentada como en
los sistemas GSM. Toda la terminología de GPRS debe entenderse, por
tanto, que es descriptiva y no restrictiva. Una estación móvil
típica que funcione como un terminal móvil de datos comprende una
estación móvil MS de una red de móviles, y un ordenador personal
portátil PC conectado a dicha MS a través de un interfaz de datos.
La estación móvil puede ser por ejemplo, un Nokia® 2110 fabricado
por Nokia Mobile Phones de Finlandia. Por medio de una
"Datacard" (tarjeta de datos) Celular de Nokia del tipo
PCMCIA, fabricada por Nokia Mobile Phones de Finlandia, la estación
móvil puede ser conectada a cualquier ordenador personal portátil
PC provisto de una ranura para tarjetas PCMCIA. La tarjeta PCMCIA
proporciona así al PC un punto de interfaz que da soporte a un
protocolo de aplicación de telecomunicaciones, tal como un CCITT
X.25 o un Protocolo de Internet IP, utilizado en el PC. La estación
móvil puede proporcionar opcionalmente un punto de interfaz directo
que da soporte a un protocolo utilizado por la aplicación del PC.
Una posibilidad adicional es que la estación móvil MS y el ordenador
PC estén integrados en una sola entidad, dentro de la cual se
dispone la aplicación de software con un punto de interfaz que da
soporte al protocolo que utiliza. Un ejemplo de tal estación móvil
que comprende un ordenador integrado es el Nokia Communicator 9000,
que también está fabricado por Nokia Mobile Phones de Finlandia.
Los elementos de red BSC y MSC son conocidos en
una red típica de GSM. La configuración ilustrada en la figura 1
comprende un Nodo de Servicio de Soporte GPRS (SGSN) del servicio
GPRS. El nodo de soporte efectúa ciertas operaciones de servicio de
radio por paquetes en la red. Tales operaciones incluyen el registro
de estaciones móviles MS que entran y salen del sistema, la
actualización de las zonas de encaminamiento de las estaciones
móviles MS y el encaminamiento de paquetes de datos hacia sus
destinos correctos. Dentro de la presente solicitud, el término
"datos" debe entenderse en sentido amplio, refiriéndose a
cualquier información transmitida en un sistema digital de
telecomunicaciones. Tal información puede comprender el habla,
tráfico de datos entre ordenadores, datos de telefax y secuencias
cortas de código de programa, etc. codificados en forma digital. El
nodo SGSN puede estar localizado en una estación base BTS, en un
controlador BSC de estación base, o en un centro de conmutación de
móviles MSC, o puede esta situado separadamente de todos estos
elementos. El interfaz entre un nodo SGSN y un controlador BSC de
estación base es denominado interfaz Gb. Una zona controlada por un
controlador BSC de estación base es denominado un Subsistema de
Estación Base (BSS). Enlace ascendente se refiere a la dirección
desde una estación móvil MS a una red, y enlace descendente se
refiere a la dirección inversa.
En la presente solicitud, el término
"propuesta estándar" se refiere conjuntamente a las propuestas
de los estándares ETSI GPRS, particularmente al 3.64 y a propuestas
complementarias enviadas para él, particularmente a Tdoc SMG2 GPRS
174/97. Uno de los principios del sistema GPRS es que el despliegue
de capacidades de enlace ascendente y enlace descendente deben ser
independientes entre sí. Con referencia a la figura 2, se describirá
un área significativa para la comprensión de la invención, de una
configuración de recursos radio de acuerdo con la propuesta
estándar. El tráfico por un interfaz aéreo Um es retransmitido en
bloques producidos por una capa física del modelo OSI. Cada bloque
físico tiene una duración de cuatro ráfagas de GSM (456 bits en
total) que son enviadas en sucesión por un canal físico. La cantidad
de datos transportados por un bloque físico depende de la
codificación del canal a utilizar, para el cual se han definido
cuatro métodos de codificación diferentes, que son el
CS-1, ..., CS-4. Los distintos
métodos de codificación no son, sin embargo, significativos para la
comprensión de la invención.
Con referencia a la figura 3, se describirá una
asignación de recursos radio con relación a una conexión terminal
de móviles. El elemento 6.4.4.4 de la propuesta estándar se
considera representativo de la técnica anterior. Los campos de
mensajes, tales como un TF1 y un USF, serán descritos más adelante
en conexión con la figura 4. En la figura 3, el tiempo transcurre
desde arriba hacia abajo. La figura muestra en el lado derecho,
próximo a los mensajes, dichos canales lógicos sobre los cuales se
pueden enviar los mensajes. Sin embargo, el canal utilizado no es
significativo para la comprensión de la invención.
En el paso 3-1, la estación
móvil envía una petición de asignación de canal Petición de Canal de
Paquetes, sobre un canal de acceso aleatorio PRACH o RACH. En la
petición de asignación del canal, la estación móvil puede solicitar
que la red asigne a él una o dos ventanas de tiempo. En el paso
3-2, la red puede conceder un acceso sobre un canal
de Concesión de Acceso de Paquetes (Asignación Intermedia). En el
paso 3-3, la estación móvil envía una trama LLC que
es retransmitida al SGSN para informar al SGSN de que la estación
móvil se ha desplazado al estado "Lista".
La asignación de recursos radio (por ejemplo, en
el paso 3-2), implica, por ejemplo, que la red
asigna a la estación móvil los identificadores TFI y USF. La
estación móvil puede utilizar una o dos ventanas de tiempo
asignadas a ella para enviar datos, o puede utilizar los recursos
radio asignados a ella para solicitar más recursos. Supóngase que
los recursos asignados a la estación móvil por el mensaje de
Asignación Inmediata no son suficientes y que en el paso
3-4 la red envía un mensaje de Asignación de
Recursos para Paquetes.
El mensaje de de Asignación de Recursos para
Paquetes comprende, por ejemplo, el identificador TFI asignado a la
conexión; una lista (en forma de mapa de bits) de Canales de Datos
en Paquetes PDCH que la red utiliza para enviar un paquete; y un
Canal de Control Asociado para Paquetes PACCH que la estación móvil
ha de utilizar para el acuse de bloques RLC recibidos (estando
indicado el canal por la USF asignada a la estación móvil). Además,
el mensaje puede comprender por ejemplo información relativa a un
adelanto de tiempos y a un control de potencia.
Una vez que los recursos radio están asignados,
la estación móvil envía en el paso 3-5 paquetes de
datos a la red. En el paso 3-6, la red proporciona
un acuse positivo o negativo, "Packet Ack/Nack" de los paquetes
de datos recibidos. La indicación "N veces" en la figura 3
significa que los pasos 3-5 y 3-6
por debajo de la línea de puntos se repiten siempre que la red
tenga paquetes para enviar.
Con referencia a la figura 4, se describirán con
más detalle los bloques de radio y los campos utilizados en ellos.
Cada bloque de radio comprende tres partes: una cabecera MAC, un
bloque RLC y una Secuencia de Comprobación de Bloques BCS. La
cabecera MAC (octeto 1) comprende por ejemplo un Señalizador de
Estado de Enlace Ascendente USF, un campo de tipo T y un campo de
Control de Potencia PC. El valor 0 en el campo del tipo T indica un
bloque de datos RLC, y el valor 1 un bloque de control RLC/MAC.
El bloque de datos RLC (en el cual T=0)
comprende una cabecera RLC y un campo de información RLC. La
cabecera RLC (octetos 2 a 3) indica, por ejemplo, la posición del
bloque con respecto a los demás bloques de la secuencia (BSN =
Número de Secuencia de Bloque). Además, la cabecera RLC comprende la
asignación y datos de trama LLC. Un campo E de Extensión de bits
muestra si está en uso un octeto opcional 4 de extensión. De acuerdo
con la propuesta estándar, el uso pretendido del campo S/P en
relación con los bloques de datos es que, cuando dicho bit está en
el estado de interrogación "P", la estación móvil debe enviar
un acuse (Ack/Nack) de los bloques recibidos. El campo de Identidad
de Flujo Temporal TFI se utiliza en bloques de enlace descendente
para indicar una estación móvil receptora. Los 7 bits asignados al
campo TFI pueden ser utilizados para indicar 127 estaciones móviles
(2^{7} = 128), porque uno de los valores está reservado para
transmisiones generales recibidas por todas las estaciones
móviles.
En los bloques de enlace descendente, el campo
de USF se utiliza para proporcionar una autorización específica de
la estación móvil para transmitir un correspondiente bloque de
enlace ascendente. De esta forma, en un bloque de enlace
descendente, el campo de USF proporciona un identificador de un
señalizador de estado de enlace ascendente. El campo de USF
comprende 3 bits, es decir, puede adquirir 8 valores diferentes. Un
valor del campo USF es asignado a la estación móvil que recibe el
paquete, para indicar el bloque de enlace ascendente que ha de
utilizar la estación móvil para acusar la recepción de bloques
radio. Al mismo tiempo, la estación móvil puede expresar su deseo
de utilizar un canal de datos de enlace ascendente
independiente.
En el paso 3-4, todos los
recursos radio de enlace ascendente están reservados y la red no es
capaz durante unos segundos (durante 6 segundos, de acuerdo con la
propuesta estándar) de asignar recursos radio a la estación móvil,
la red envía un mensaje de interrogación (por ejemplo, una
Interrogación de Paquetes MAC), al cual la estación móvil responde
con una Ráfaga de Acceso Aleatorio. Esto permite asegurar por
ejemplo que el adelanto de tiempo requerido por la estación móvil
es conocido, incluso cuando la estación móvil se desplace en ese
intervalo de tiempo.
Para resumir, la red tiene dos maneras
alternativas de enviar a la estación móvil una autorización
específica del bloque para la transmisión:
- -
- Alternativa 1: utilizar el identificador USF del señalizador de estado del enlace ascendente en bloques de enlace descendente; o
- -
- Alternativa 2: utilizar un mensaje de señalización independiente (por ejemplo, una Interrogación de Paquetes MAC) para asignar un bloque de radio que debe utilizar la estación móvil.
Un problema de la configuración anteriormente
descrita es que, cuando se utiliza la alternativa 2, el
correspondiente bloque de enlace descendente sigue comprendiendo un
identificador USF que puede ser asignado a la estación móvil. Como
el identificador USF solamente puede adquirir un número limitado de
valores posibles (es decir, ocho valores diferentes), puede surgir
una situación en la que todos los posibles identificadores USF estén
asignados a estaciones móviles diferentes. En tal caso, no se puede
utilizar la alternativa 2 de asignación descrita anteriormente,
aunque su uso sería por otra parte indispensable.
Una solución posible podría ser aumentar el
campo USF para que comprenda más de tres bits. El problema sería
entonces menos significativo. Otra solución alternativa podría ser
un campo de información independiente (= un bit) que indique si el
identificador USF está siendo utilizado o no. Al menos un problema
de estas soluciones sería que el campo USF está fuertemente
protegido con la codificación del canal, de manera que utilice (con
codificación CS-1) hasta cuatro veces más anchura de
banda con respecto al contenido neto de información. Tal carga
adicional reduce la capacidad disponible para el tráfico de carga
útil.
La invención se basa primeramente en una
detección de un problema, que es un razonamiento falso implicado en
la propuesta estándar. Además de la detección del problema, un
objeto de la invención es proporcionar un mecanismo que permita
resolver el problema antes mencionado. El objeto de la invención se
consigue con un elemento de red caracterizado por lo afirmado en la
reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes están
relacionadas con los modos de realización preferidos de la
invención.
En la invención, la red deja (al menos) un
identificador USF sin asignar a ninguna estación móvil. Además, una
de las dos cosas:
- la red utiliza dicho identificador USF de
acuerdo con la alternativa 2 en bloques de enlace descendente
correspondientes a los bloques reservados; o
- se determina independientemente al menos un
valor del identificador USF, indicando dicho valor un bloque de
enlace ascendente reservado. Sin una autorización independiente, la
estación móvil no tiene permitido utilizar el bloque reservado para
la transmisión.
En lo que sigue se describirá la invención con
más detalle, en relación con modos de realización preferidos y con
referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
La figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra elementos de un sistema de radio por paquetes relativo a la
invención;
La figura 2 ilustra capas de protocolo con las
que está relacionada la invención;
La figura 3 ilustra la asignación de recursos
radio;
La figura 4 ilustra una estructura de bloques
que transmiten en el camino de radio.
De acuerdo con un primer modo de realización de
la invención, una red deja (al menos) un identificador USF sin
asignar a ninguna estación móvil, y utiliza dicho identificador USF
de acuerdo con la alternativa 2 en bloques de enlace descendente
correspondientes a los bloques reservados.
De acuerdo con un segundo modo de realización de
la invención, se determina independientemente al menos un valor de
identificador USF, indicando dicho valor un bloque de enlace
ascendente reservado. Sin una autorización independiente, no se
permite a la estación móvil utilizar el bloque reservado para la
transmisión.
Un mecanismo adecuado para enviar tal
autorización independiente está divulgado en la solicitud de patente
finlandesa en trámite titulada "Asignación del canal de control
en una red de radio por paquetes", presentada por el mismo
solicitante en la misma fecha que la presente solicitud y que ha
seguido su curso como solicitud internacional publicada como
WO98/44639. De acuerdo con dicha solicitud de patente en trámite, la
asignación de un recurso de enlace ascendente no depende de un
posible identificador USF. En lugar de eso, la estación móvil envía
una transmisión de enlace ascendente tras un tiempo predeterminado,
desde un bloque de enlace descendente en el cual dicho campo de
interrogación está en un estado de interrogación. Cuando la estación
móvil envía una transmisión por enlace ascendente, el identificador
USF del correspondiente bloque de enlace descendente debe ser uno
que no sea asignado a ninguna estación móvil, par evitar la colisión
en las transmisiones de las estaciones móviles. El recurso de
enlace ascendente no está asignado, como en la propuesta estándar,
utilizando un identificador USF. En lugar de eso, la estación móvil
envía una transmisión por enlace ascendente tras un tiempo
predeterminado, desde el bloque en el cual se fija el bit P de
enlace descendente. El tiempo predeterminado es de la manera más
ventajosa un periodo de tiempo fijo. Esto puede implementarse
fácilmente de tal manera que tras el bit activo P, la estación
móvil espera durante un número fijo de bloques, antes de la
transmisión por enlace ascendente.
El número más adecuado de identificadores USF
que la red no asigna a ninguna estación móvil es exactamente uno.
Esto hace máximo el número de identificadores USF que pueden ser
utilizados de una manera concordante con la propuesta estándar.
Es evidente para una persona experta en la
técnica que, a medida que la tecnología avanza, la invención puede
ser implementada de distintas maneras diferentes. La invención y sus
modos de realización no están por tanto restringidos a los ejemplos
descritos anteriormente, sino que pueden variar dentro del alcance
de las reivindicaciones.
Claims (4)
1. Un elemento de red (BSS, BSC, BTS)
configurado para asignar un recurso de radio a una estación móvil
(MS) para una transmisión por enlace ascendente en un sistema de
radio por paquetes, en el que el elemento de red está configurado
para asignar el recurso de radio en al menos dos alternativas de
asignación,
en el que
en una primera alternativa de asignación el
elemento de red está configurado para asignar el recurso de radio
utilizando un señalizador de estado de enlace ascendente (USF),
transmitido con los bloques de enlace descendente; y
en una segunda alternativa de asignación el
elemento de red está configurado para asignar el recurso de radio
en un mensaje de señalización independiente del señalizador de
estado de enlace ascendente (USF), donde el mensaje de señalización
independiente indica un bloque de radio de enlace ascendente que ha
de utilizar la estación móvil para una transmisión por enlace
ascendente,
caracterizado porque en la segunda
alternativa de asignación el elemento de red está configurado
para:
dejar al menos un señalizador de estado de
enlace ascendente (USF) sin asignar a ninguna estación móvil (MS);
y utilizar dicho señalizador de estado de enlace ascendente (USF) no
asignado en un bloque de enlace ascendente indicado por medio de un
mensaje de señalización independiente.
2. Un elemento de red, según la reivindicación
1, caracterizado porque en la segunda asignación, el elemento
de red está configurado para dejar una minoría de señalizadores de
estado de enlace ascendente (USF)) sin asignar.
3. Un elemento de red según la reivindicación 1,
caracterizado porque en la segunda asignación, el elemento
de red está configurado para dejar exactamente un señalizador de
estado de enlace ascendente (USF) sin asignar.
4. Un elemento de red, según la reivindicación
1, 2, o 3, caracterizado porque el elemento de red comprende
medios para dar soporte a un sistema del Servicio General de Radio
por Paquetes.
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