Un metodo para la planificacion de recursos de radio en un sistema de telecomunicaciones de paquetes conmutados a varios usuarios que tienen una determinada solicitud de Calidad de Servicio,

QoS, y por tanto determinados pesos en el procedimiento de planificacion, caracterizado por las etapas de: - calcular para cada usuario un numero de planificacion (Si) basado en planificaciones anteriores antes de cada planificacion, - crear para cada usuario una relacion (r) entre un peso (Wi) establecido para cada usuario y el numero (Si), y - planificar los recursos de radio para los usuarios basandose en las relaciones

Campo técnico

La invención se refiere a la planificación de ranuras de tiempo en la interfaz de radio para diferentes usuarios en una red de telecomunicaciones de paquetes conmutados.

Antecedentes

Un sistema de radiocomunicación, TDMA, acceso múltiple por división de tiempo, divide es espacio temporal en ranuras de tiemplo para una frecuencia de transmisión determinada. Las ranuras de tiempo se agrupan juntas en tramas-TDMA y cada usuario obtiene una ranura de tiempo. Esto significa que hay tantos usuarios como ranuras de tiempo en cada trama y comparten la misma frecuencia de radio. Este es el caso por lo menos en principio, pero algunas ranuras de tiempo o canales se reservan normalmente para información de control.

Cuando una ranura de tiempo se asigna a un usuario de la manera descrita, la conexión se considera como un circuito conmutado y el usuario posee la ranura de tiempo mientras necesite la conexión. Las conexiones de circuito conmutado son adecuadas para conexiones en las que hay un flujo de información continuo en curso por el canal, como la comunicación de voz, que también es sensible al retraso. Por otro lado, cuando el tráfico son datos que tienen un carácter de ráfagas y que no es sensible al retraso, el usuario no necesita el canal todo el tiempo. Sólo lo necesita cuando realmente hay que enviar o recibir un paquete de datos. En el tiempo intermedio el canal puede ser utilizado por otros. Estos son los antecedentes para conexiones de paquetes conmutados en las que varios usuarios pueden compartir el mismo canal.

El GSM de sistema global TDMA se diseñó originalmente para conexiones de circuitos conmutados pero al añadir algunos nodos extra, el sistema existente se puede utilizar también para conexiones de paquetes conmutados, la solución GPRS (Servicio general de paquetes vía radio).

En soluciones de paquetes conmutados, cada usuario obtiene una o varias ranuras de tiempo reservadas a su disposición. Otros usuarios pueden, sin embargo, usar las mismas ranuras de tiempo y existe la necesidad de planificar las ranuras de tiempo para los diversos usuarios, especialmente cuando solicitan servicio al mismo tiempo. Dependiendo del tipo de datos, y la necesidad de velocidad solicitada entre los usuarios, se definen diferentes clases de calidad de servicio, QoS. La QoS para un paquete de datos determinado también tiene un impacto en la planificación y los usuarios con clase alta QoS serán favorecidos con relación a los que tienen clases inferiores. De este modo, dependiendo de varios parámetros, la planificación se puede volver muy complicada.

Los métodos de planificación disponibles actualmente para GPRS son "Turno Rotativo Ponderado (Weighted Round Robin)" y "Multiplexado por Reloj Virtual (Virtual Clock Multiplexing)". También se puede hacer referencia a la siguiente bibliografía:

• El documento WO 2001/525 88 cedido a Quallcomm Inc. publ. el 19 de julio de 2001.

• Asignación de recursos en Redes Inalámbricas GPRS (Resource Allocation in GPRS Wireless Network), Tripathi y otros, Comunicaciones Inalámbricas Personales (Personal Wireless Communications), 2000 IEEE Coferencia Internacional, 2000, p. 388-394.

• Planificación y QoS en GPRS, Sau y otros, Comunicaciones Personales Globales (Universal Personal Communications) 1998, Vol 2 p. 1067-1071.

• Una Solución de Interfaz Aérea (Air Interface Solution) para Servicio General de Radio por Paquetes de Varias Tasas (Multi-rate General Packet Radio Service), Taaghol y otros Conferencia de Tecnología Vehicular (Vehicular Technology Conference) 1997, vol. 2, p. 1263-1267.

Resumen de la invención

La planificación debe ser capaz de distribuir recursos de radio momentáneamente entre los usuarios de acuerdo con sus pesos hasta donde permita la situación de reserva y tan pronto como solicitan el servicio. La alteración entre usuarios debe ser tan detallada como sea posible. Cuando un nuevo usuario solicita servicio o cuando otro interrumpe su solicitud, el sistema debe reaccionar en consecuencia sin retraso. Cuando hay un desequilibrio de la distribución de reservas, el planificador todavía debe hacer uso completo de cada ranura de tiempo y un problema de las soluciones existentes en la técnica anterior es que dicho uso eficiente de los planificadores no puede hacerse sin favorecer o desfavorecer a determinados usuarios.

Por tanto, un objetivo de esta invención es superar los problemas de desequilibrio en la planificación, particularmente cuando el patrón de usuario cambia, y que la planificación de canales entre usuarios todavía se realice sin favorecer o desfavorecer a ningún usuario.

Otro objetivo es que la planificación se realice eficientemente y sin pérdida de ranuras de tiempo.

Todavía otro objetivo es, sin pérdida de eficiencia, mantener el equilibrio independiente del número de usuarios, pero dependiente de los pesos asociados a cada usuario y el número de canales disponibles.

Estos y otros objetivos se consiguen mediante cálculo, tan pronto como hay canales disponibles para la planificación, de un número de planificación para cada usuario, es decir un número que define una determinada posición de usuario en una fila para próximos canales disponibles. Para el número se tiene en cuenta planificaciones anteriores, el peso, el número de usuarios, las ranuras de tiempo asignadas al grupo y el comportamiento dinámico de los usuarios. El patrón de usuario puede cambiar durante las sesiones de planificación. Nuevos usuarios entran en escena, mientras otros se marchan. La QoS también puede cambiar durante una sesión de usuario. En una situación hipotética ideal un usuario entra al mismo tiempo que otro se marcha que tiene los mismos parámetros de QoS y otros, el nuevo usuario sustituye al antiguo sin afectar a la fila de los usuarios restantes.

La invención se define aún más en las reivindicaciones con relación a métodos, sistemas y elementos de red, total o parcialmente incorporados por los sistemas, con la finalidad de planificar recursos de radio en una entidad de telecomunicaciones de paquetes conmutados.

Figuras

La Figura 1 es una visión general de una red GPRS.

La Figura 2 muestra ejemplos de reservas de varios usuarios en canales de paquetes conmutados en la red GPRS.

La Figura 3 es un diagrama de flujo que describe una realización de la invención

Realizaciones Preferidas

La Figura 1 muestra una visión general de un sistema GPRS integrado en una red GSM convencional con su Centro de Conmutación Móvil, MSC, Pasarela, GMSC, y Controlador de Estaciones Base; BSC. Los nodos añadidos para GPRS son el Nodo servidor de soporte GPRS, SGSN, y la Pasarela, GGSN, que se comunica con una red IP por ejemplo. Una Unidad de Control de Paquetes, PCU, se añade al BSC. Los componentes descritos se conectan a los Transmisores-receptores de Estación Base, BTS, que se comunican con Estaciones Móviles en una interfaz de radio.

Cuando un usuario tiene información de datos para transportar se establece para él un Flujo de Bloques Temporal, TBF. El TBF se divide en varios bloques de radio que consisten en cuatro ráfagas en un canal particular en cuatro tramas TMDA consecutivas. Un PSET se define como varios canales de paquetes de datos, PDCH, en la trama TDMA asignada a los usuarios de conmutación de paquetes en una radiofrecuencia, mientras que el resto de ranuras de tiempo en la trama se utilizan para tráfico de circuito conmutado e información de control. Cada usuario obtiene una reserva en el PSET. El PCU en el BSC controla el flujo de paquetes de datos. El protocolo de Control de Acceso al Medio (MAC) multiplexa los TBF concurrentes en la interfaz de radio. Cada 20 milisegundos, la duración aproximada para un bloque de radio que se va a enviar, se tiene que hacer una nueva decisión de planificación para el PSET. Cada TBF tiene un peso asociado relacionado con la QoS para la prioridad de manejo de tráfico. En una situación ideal, las planificaciones que recibe un determinado TBF son proporcionales a su peso dividido por la suma de pesos.

El PSET no se limita necesariamente a un número fijo de canales en la frecuencia del proveedor, sino que puede variar durante la sesión e incluir diferentes ranuras de tiempo. Por motivos de simplicidad, sin embargo, esta memoria descriptiva se limita más adelante a un PSET fijo.

Una sesión de planificación empieza cuando por lo menos un usuario solicita...

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Un método para la planificación de recursos de radio en un sistema de telecomunicaciones de paquetes conmutados a varios usuarios que tienen una determinada solicitud de Calidad de Servicio, QoS, y por tanto determinados pesos en el procedimiento de planificación, caracterizado por las etapas de: -calcular para cada usuario un número de planificación (Si) basado en planificaciones anteriores antes de cada planificación, -crear para cada usuario una relación (r) entre un peso (Wi) establecido para cada usuario y el número (Si), y -planificar los recursos de radio para los usuarios basándose en las relaciones.

2 El método de la reivindicación 1 en el que la relación es la ratio, la ratio r, entre el peso y el número de planificación, r = Wi/Si.

3 El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que los datos a enviar por cada usuario se establecen en forma de un Flujo de Bloque Temporal, TBF, y que el flujo de bloques se divide en bloques de radio, y en el que uno de dichos bloques se envía por la interfaz de radio cuando el usuario se planifica.

4 El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el valor inicial del número de planificación para un usuario determinado es 1 o para un nuevo usuario, que entra en el proceso de planificación una vez comenzado, es una función de números de planificación anteriores (Si) y los pesos (Wi) de todos los usuarios.

5 El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el número de planificación para un usuario se aumenta en 1 tan pronto como el usuario se ha planificado.

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El método de la reivindicación 4, en el que el número de planificación inicial para un usuario que entra en el proceso de planificación una vez que ha comenzado es

WiºSi/((ºWi) – Wi) si este valor es mayor que 1, si no 1, donde Wi es el peso asignado al usuario, ºWi es la suma de pesos para todos los usuarios y ºSi es la suma de números de planificación para usuarios anteriores.

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El método de cualquiera de las reivindicaciones 2-6, que comprende las siguientes etapas para la planificación de un usuario (TBFi): -establecer el número de planificación (Sij) para el usuario -calcular la ratio r, -si la ratio r es la mayor ratio de todos los usuarios, entonces -planificar un bloque de radio para el usuario, -si la ratio r es mayor para otro usuario, -planificar un bloque de radio para ese otro usuario.

8 Un sistema para realizar la planificación de varios usuarios que comparten los mismos canales de comunicación en un sistema de radiocomunicación de paquetes conmutados durante una sesión de planificación, caracterizado por -medios para calcular para cada usuario un número de planificación (Si) basándose en planificaciones anteriores antes de cada planificación, -medios para crear para cada usuario una relación (r) entre un peso (Wi) establecido para cada usuario y el número (Si), y -medios para planificar recursos de radio para los usuarios basándose en las relaciones.

9 El sistema de la reivindicación 8, en el que cada usuario (TBFi) tiene una reserva en un PSET que comprende varios canales de paquetes conmutados.

10 El sistema de la reivindicación 8, en el que el número (S) de planificación inicial es 1 para usuarios que participan en la sesión desde el comienzo, mientras que los últimos usuarios obtienen ya sea

1 ó WiºSi/((ºWi) – Wi)

como su valor inicial cualquiera que sea el valor máximo, dónde Wi es el peso asignado al usuario, ºWi es la suma de pesos para todos los usuarios y ºSi es la suma de números de planificación para usuarios anteriores.

11 El sistema de la reivindicación 9, en el que la relación entre el peso (Wi)

y el número de planificación (S) es decir la relación r es decisiva sobre qué usuario se

va a planificar en la siguiente etapa de planificación.

12 Un elemento de red en un sistema de radiocomunicación de paquetes

conmutados, dicho elemento tiene medios para realizar los métodos de la

reivindicación 1-7.