METODO Y APARATO PARA IMPLEMENTAR UN COPROCESADOR DE MAC EN UN SISTEMA DE COMUNICACIONES.

Un aparato para construir un tramo de datos (200) para comunicación sobre un enlace ascendente entre un equipo de locales del cliente (en adelante CPE) y una estación de base (104),

cuyo tramo de datos tiene un período predeterminado y comprende una parte de enlace ascendente (320), estando destinado dicho aparato a dar servicio a una o más conexiones, cuyo aparato comprende: un procesador (462) que ejecuta un módulo de control de acceso de medio (en adelante MAC) configurado para establecer el enlace ascendente, y un módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio acoplado al módulo (454) de control de acceso de medio, cuyo módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio incluye: una memoria de almacenamiento provisional (456) de datos de enlace ascendente configurada para guardar datos de enlace ascendente recibidos de una o más de las conexiones; una tabla de consulta (454) configurada para guardar parámetros de prioridad correspondientes a cada una de las conexiones; y un coprocesador (452) de control de acceso de medio configurado para determinar una asignación de ancho de banda de enlace ascendente asignada al equipo (110) de locales del cliente por la estación de base (104) para ajustar los datos de enlace ascendente guardados a la asignación de ancho de banda de acuerdo con los parámetros de prioridad guardados para las conexiones correspondientes

Método y aparato para implementar un coprocesador de MAC en un sistema de comunicaciones.

Antecedentes

Este invento se refiere a sistemas de comunicaciones inalámbricas, y más particularmente a un método y un aparato para transmitir y recibir eficientemente datos con un sistema de comunicaciones que incluye un coprocesador de control de acceso de medio.

Como se describe en la patente de EE.UU. relacionada con el invento Nº 6.016.311 asignada comúnmente, un sistema de comunicaciones inalámbricas facilita la comunicación bidireccional entre una pluralidad de estaciones de radio de abonado o unidades de abonado (fijas y portátiles) y una infraestructura de red fija. Los ejemplos de sistemas de comunicaciones incluyen sistemas de teléfonos celulares, los sistemas de comunicaciones personales (en adelante PCS), y los teléfonos inalámbricos. El objetivo fundamental de estos sistemas de comunicaciones inalámbricas es proveer canales de comunicaciones bajo demanda entre la pluralidad de unidades de abonado y sus respectivas estaciones de base con el fin de conectar a un usuario de unidad de abonado con la infraestructura de red fija (usualmente un sistema de línea alámbrica). En los sistemas inalámbricos que tienen múltiples esquemas de acceso se usa un "tramo" de tiempo como unidad básica de transmisión de información. Cada tramo se subdivide en una pluralidad de ranuras de tiempo. Algunas ranuras de tiempo se utilizan para fines de control y algunas para transferencia de información. Las unidades de abonado comunican típicamente con una estación de base seleccionada usando un esquema de ``duplexación, permitiendo de ese modo el intercambio de información en ambas direcciones de conexión.

A las transmisiones desde la estación de base hasta la unidad de abonado se hace referencia comúnmente como transmisiones "de enlace descendente". A las transmisiones desde la unidad de abonado hasta la estación de base se hace referencia comúnmente como transmisiones "de enlace ascendente". Dependiendo de los criterios de diseño de un sistema determinado, los sistemas de comunicaciones inalámbricas de la técnica anterior han usado típicamente o bien métodos de modo duplex con división de tiempo (en adelante TDD) o métodos de modo duplex con división de frecuencia (en adelante FDD) para facilitar el intercambio de información entre la estación de base y las unidades de abonado. En un sistema de TDD, los datos se reciben y se transmiten en un solo canal. Un sistema típico de TDD asignará una parte de cada tramo de datos para transmitir datos y una parte restante a recibir datos. Alternativamente, un sistema de TDD transmite y recibe datos simultáneamente. Dicho de forma más específica, un sistema típico de FDD podría transmitir un tramo entero de datos sobre un primer canal, mientras recibe simultáneamente un tramo entero de datos sobre un segundo canal. Ambos sistemas de TDD y FDD de duplexación son bien conocidos en la técnica.

Recientemente, se han propuesto redes de comunicaciones inalámbricas de banda ancha para la descarga de servicios de banda ancha aumentados tales como voz, datos y video. El sistema de comunicaciones inalámbricas de banda ancha facilita la comunicación bidireccional entre una pluralidad de estaciones de base y una pluralidad de estaciones de abonado fijas o equipos locales del cliente (en adelante CPE). En la patente de EE.UU. Nº 6.016.311 se describe un sistema ejemplar de comunicaciones inalámbricas de banda ancha y se muestra en el diagrama de bloques de la Figura 1. Como se muestra en la Figura 1, el sistema ejemplar 100 de comunicaciones inalámbricas de banda ancha incluye una pluralidad de celdas 102. Cada celda 102 contiene una estación de base y una red activa 108 de antenas Cada celda 102 provee conectividad inalámbrica entre la estación de base 106 de celda y una pluralidad de CPE 110 posicionados en emplazamientos fijos 112 de cliente a lo largo de toda el área de cobertura de la celda 102. Adicionalmente, cada uno de los CPE está acoplado a una pluralidad de conexiones de usuario final, que podrían incluir tanto clientes residenciales como comerciales.

Por consiguiente, las conexiones de usuario final del sistema tienen diferentes y variables necesidades de requisitos de utilización y de ancho de banda. Cada celda podría dar servicio a varios centenares o más de CPE 110 residenciales y comerciales, y cada CPE 110 podría dar servicio a varios centenares o más de conexiones de usuario final.

El sistema 100 de comunicaciones inalámbricas de banda ancha provee un verdadero "ancho de banda bajo demanda" a la pluralidad de equipos CPE 110. Los equipos CPE 110 solicitan asignaciones de ancho de banda de sus respectivas estaciones de base 104 basándose en el tipo y calidad de servicios solicitados por las conexiones de usuario final servidas por los CEP 110. Cada CPE 110 podría incluir una pluralidad de conexiones de usuario final, cada una de cuyas conexiones usa potencialmente un servicio de ancho de banda diferente. Los diferentes servicios de ancho de banda tienen diferentes requisitos de ancho de banda y retardo en comunicación. El tipo y la calidad de los servicios disponibles para las conexiones de usuario final son variables y seleccionables. La cantidad de ancho de banda dedicada a un servicio dado se determina por la tasa de información y la calidad de servicio (en adelante QoS) requeridos por ese servicio (y teniendo en cuenta también la disponibilidad de ancho de banda y otros parámetros del sistema). Por ejemplo, los servicios de datos continuos tipo TI requieren típicamente una gran cantidad de ancho de banda que tenga un retraso en comunicación de descarga bien controlado. Hasta que terminen, estos servicios requieren una asignación constante de ancho de banda para cada tramo. En contraste con lo anterior, ciertos tipos de servicios de datos tales como los servicios de datos de protocolos de Internet (en adelante TCP/IP) son por ráfagas, a menudo vacíos (que en cualquier instante podrían requerir ancho de banda cero) y son relativamente insensibles a las variaciones de retardo cuando están activos.

Los sistemas de comunicaciones de la técnica anterior incluyen típicamente un control de acceso de medio (en adelante MAC) que asigna ancho de banda disponible en uno o más canales físicos en el enlace ascendente y en el enlace descendente. Dentro de los sub-tramos de enlace ascendente y enlace descendente, el MAC de la estación de base asigna el ancho de banda disponible entre los diversos servicios dependiendo de las prioridades y reglas impuesta por su calidad de servicio (QoS).

El MAC transporta datos entre los estratos más altos, tales como los TCP/IP, y un estrato físico, tal como un canal físico. De acuerdo con la técnica anterior, el MAC es software que ejecuta en un procesador de la estación de base. Cuando las solicitudes para ancho de banda llegan de los CPE 110, el software del MAC debe asignar el ancho de banda de tramo entre todas las solicitudes recibidas. Si el MAC recibe un gran volumen de datos (por ejemplo, solicitudes de ancho de banda) inesperado, hay una posibilidad de que el software no sea capaz de responder en tiempo real. Si el software del MAC no puede responder en tiempo real, se perderán datos. Por ejemplo, el software del MAC podría ser incapaz de procesar todos los datos entrantes a tiempo para transmitirlos en el tramo de tiempo actual. Esto podría dar lugar a que se retrase la transferencia de datos, y posiblemente a que el CPE 110 receptor los perdiese. Alternativamente, el MAC podría desechar los datos, posiblemente corrompiendo grandes cantidades de datos. Por tanto, es conveniente disponer de un MAC que pueda responder en tiempo real a un gran volumen de datos. Además, se desea un sistema que permita una producción mayor de datos que el software del MAC.

La solicitud de patente europea Nº EP 0.755.164 describe un protocolo de MAC para un sistema inalámbrico de modo de transferencia asíncrona (en adelante ATM) en el que el estrato de protocolo tanto en la estación de base como en la unidad lejana se describe en función de dos módulos principales: un procesador de MAC de núcleo y un procesador de MAC de supervisión. El procesador de MAC de núcleo es responsable de mantener una tabla de canal virtual (en adelante VC) activo y de establecer una correspondencia entre los VC y las ranuras de control o de servicio asignada a ellos sobre una base de tramo por tramo. El procesador de MAC de supervisión en la estación de base es responsable de asignar ancho de banda a un...

1. Un aparato para construir un tramo de datos (200) para comunicación sobre un enlace ascendente entre un equipo de locales del cliente (en adelante CPE) y una estación de base (104), cuyo tramo de datos tiene un período predeterminado y comprende una parte de enlace ascendente (320), estando destinado dicho aparato a dar servicio a una o más conexiones, cuyo aparato comprende:

un procesador (462) que ejecuta un módulo de control de acceso de medio (en adelante MAC) configurado para establecer el enlace ascendente, y

un módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio acoplado al módulo (454) de control de acceso de medio, cuyo módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio incluye:

una memoria de almacenamiento provisional (456) de datos de enlace ascendente configurada para guardar datos de enlace ascendente recibidos de una o más de las conexiones;

una tabla de consulta (454) configurada para guardar parámetros de prioridad correspondientes a cada una de las conexiones; y

un coprocesador (452) de control de acceso de medio configurado para determinar una asignación de ancho de banda de enlace ascendente asignada al equipo (110) de locales del cliente por la estación de base (104) para ajustar los datos de enlace ascendente guardados a la asignación de ancho de banda de acuerdo con los parámetros de prioridad guardados para las conexiones correspondientes.

2. Un aparato según la reivindicación 1, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio está configurado para hacer una solicitud para ancho de banda de enlace ascendente desde la estación de base sobre una base por conexión, y para ajustar los datos de enlace ascendente a la asignación de ancho de banda sobre una base que podría ser diferente de la base para la solicitud.

3. Un aparato según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que los datos de enlace ascendente guardados en la memoria (456) de almacenamiento provisional de datos se indizan de acuerdo con la identificación de conexión.

4. Un aparato según la reivindicación 3, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio está configurado para mantener una cuenta en tiempo real de los datos de enlace ascendente guardados en la memoria (456) de almacenamiento provisional de datos para cada conexión.

5. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio está configurado para ajustar los datos de enlace ascendente guardados a la asignación de ancho de banda que tiene en cuenta la cantidad de datos por conexión y los parámetros de prioridad guardados.

6. Un aparato según la reivindicación 5, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio está configurado para iniciar una solicitud de ancho de banda si hay un ancho de banda insuficiente en la asignación de ancho de banda para acomodar los datos guardados en la memoria de almacenamiento provisional (456) de datos de enlace ascendente.

7. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio está configurado para clasificar los datos y agrupar juntos los paquetes de datos de la memoria de almacenamiento provisional (456) de datos de enlace ascendente de conexiones específicas.

8. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio está configurado para clasificar una serie de indicadores que marcan la ubicación de los datos guardados en la memoria de almacenamiento provisional (456) de datos de enlace ascendente, y para construir una ráfaga de datos usando los indicadores pata ubicar los datos correspondientes a conexiones seleccionadas.

9. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio está configurado para realizar cualquiera de las operaciones de empaquetado, supresión de encabezamiento de carga de pago, y fragmentación de datos.

10. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el procesador (462) es un núcleo de procesador estándar en un circuito integrado específico de aplicación (en adelante ASIC) y el módulo de control de acceso de medio es software.

11. Un aparato según la reivindicación 10, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio se ha implementado en el ASIC como una combinación de núcleo de procesador estándar y de circuitos lógicos personalizados.

12. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que los parámetros de prioridad incluyen parámetros de calidad de servicio (QoS).

13. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio está configurado para insertar encabezamientos de control de acceso de medio en la ráfaga de datos.

14. Un método de crear un tramo de datos para su transmisión sobre un enlace de comunicaciones inalámbricas desde un equipo de locales del cliente (en adelante CPE) a una estación de base (104) cuyo método comprende:

en un procesador (462) que ejecuta un módulo (464) de software de control de acceso de medio, establecer una conexión de acceso de medio a la estación de base (104) y determinar un modo de comunicación física para uso sobre el enlace de comunicaciones inalámbricas, en donde el modo de comunicación física determina una tasa de datos a la que se van a transferir los datos sobre el enlace de comunicaciones inalámbricas; y

en un módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio acoplado al módulo (464) de control de acceso de medio;

usar un mapa de enlaces ascendentes recibido sobre el enlace de comunicación inalámbrica para determinar una asignación de ancho de banda de enlace ascendente;

ajustar los datos de enlace ascendente de una o más conexiones a la asignación de ancho de banda de enlace ascendente de acuerdo con parámetros de prioridad en relación de asociación con cada una de las conexiones; y

construir una ráfaga de datos que contenga los datos ajustados para su transmisión sobre el enlace de comunicaciones inalámbricas.

15. Un método según la reivindicación 14, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio hace una solicitud de ancho de banda de enlace ascendente a la estación de base (104) sobre una base por conexión, y en respuesta a dicha solicitud, el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio recibe la asignación de ancho de banda de enlace ascendente y ajusta los datos de enlace ascendente a la asignación de ancho de banda de enlace ascendente recibida sobre una base que podría ser diferente de la contenida en la solicitud de ancho de banda de enlace ascendente.

16. Un método según las reivindicaciones 14 ó 15, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio guarda los datos de enlace ascendente indizados de acuerdo con la identificación de conexión de la conexión correspondiente.

17. Un método según la reivindicación 16, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio mantiene una cuenta en tiempo real de los datos de enlace ascendente guardados para cada conexión de usuario.

18. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio ajusta los datos de enlace ascendente a la asignación de ancho de banda teniendo en cuenta la cantidad de datos por conexión y los parámetros de prioridad.

19. Un método según la reivindicación 18, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio inicia una solicitud de ancho de banda cuando hay un ancho de banda insuficiente en la asignación de ancho de banda para acomodar los datos guardados en una memoria de almacenamiento provisional (456) de datos de enlace ascendente.

20. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio clasifica los datos contenidos en una memoria de almacenamiento provisional (456) de las una o más conexiones y agrupa juntos los paquetes de datos de conexiones específicas para facilitar la construcción de una ráfaga de datos de conexiones seleccionadas.

21. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio clasifica una serie de indicadores que marcan la ubicación de los datos guardados en una memoria de almacenamiento provisional (456) de datos de enlace ascendente, y construye una ráfaga de datos usando los indicadores para ubicar los datos correspondientes a las conexiones seleccionadas.

22. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio hace una solicitud de ancho de banda "robando" el ancho de banda de una solicitud procedente de otra conexión que tiene prioridad inferior.

23. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 22, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio hace una solicitud de ancho de banda en el caso de que la asignación de ancho de banda no sea suficiente para transmitir todos loa datos de enlace ascendente actualmente guardados.

24. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 23, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio realiza cualquiera de las operaciones de empaquetado, compresión de encabezamiento de carga de pago, y fragmentación sobre la ráfaga de datos.

25. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 24, en el que los datos de enlace ascendente se reciben usando circuitos lógicos personalizados y la ráfaga de datos se crea usando circuitos lógicos personalizados.

26. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 25, en el que los parámetros de prioridad incluyen parámetros de calidad de servicio (QoS).

27. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 25, en el que el módulo (450) de coprocesador de control de acceso de medio inserta encabezamientos de control de acceso de medio en la ráfaga de datos.

28. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 27, que comprende además la etapa de guardar datos de enlace ascendente de una o más conexiones.