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

Procedimiento y aparato para implementar un coprocesador MAC en un sistema de comunicaciones Antecedentes Campo de la invención La presente invención se refiere a sistemas de comunicación inalámbrica y más particularmente a un procedimiento y aparato para la transmisión y recepción de modo eficiente de datos con un sistema de comunicaciones que incluye un coprocesador de Control de Acceso al Medio. Descripción de la técnica relacionada Como se ha descrito en la Patente de Estados Unidos relacionada Nº 6.016.311 transferida legalmente, un sistema de comunicación inalámbrico facilita una comunicación bidireccional entre una pluralidad de estaciones de radio de abonados o unidades de abonado (fijas y portátiles) y una infraestructura de red fija. Los sistemas de comunicación de ejemplo incluyen sistemas telefónicos celulares móviles, sistemas de comunicación personal (PCS) y teléfonos sin hilos. El objetivo clave de estos sistemas de comunicación inalámbrica es proporcionar canales de comunicación bajo demanda entre la pluralidad de unidades de abonado y sus estaciones base respectivas para conectar a un usuario de una unidad de abonado con la infraestructura de la red fija (normalmente un sistema de línea cableada). En el sistema inalámbrico que tiene esquemas de acceso múltiple se usa una trama de tiempo como la unidad de transmisión de información básica. Cada trama se subdivide en una pluralidad de ranuras de tiempo. Algunas de las ranuras de tiempo se usan para finalidades de control y algunas para la transferencia de información. Las unidades de abonado comunican típicamente con una estación base seleccionada usando un esquema de duplexado permitiendo de este modo el intercambio de información en ambas direcciones de la conexión. Las transmisiones desde la estación base a la unidad de abonado se denominan comúnmente como transmisiones de enlace descendente. Las transmisiones desde la unidad de abonado a la estación base se denominan comúnmente como transmisiones del enlace ascendente. Dependiendo del criterio de diseño de un sistema dado, los sistemas de comunicación inalámbrica de técnicas anteriores han usado típicamente procedimientos o bien de duplexado por división de tiempo (TDD) o bien de duplexado por división de frecuencia (FDD) para facilitar el intercambio de información entre la estación base y las unidades de abonado. En un sistema TDD, se transmiten y reciben datos en un único canal. Un sistema TDD típico asignará una parte de cada trama a los datos de transmisión y una parte restante a los datos de recepción. Alternativamente, un sistema FDD transmite y recibe datos simultáneamente. Más específicamente, un sistema FDD típico puede transmitir una trama de datos completa en un primer canal, mientras recibe simultáneamente una trama de datos completa en un segundo canal. Ambos sistemas TDD y FDD de duplexado son bien conocidos en la técnica. Recientemente, se han propuesto redes de comunicaciones inalámbricas de banda grande o banda ancha para el suministro de servicios de banda ancha mejorados tales como voz, datos y video. El sistema de comunicaciones inalámbricas de banda ancha facilita la comunicación bidireccional entre una pluralidad de estaciones base y una pluralidad de estaciones de abonado fijas o Equipamientos en Instalaciones del Cliente (CPE). Un sistema de comunicación inalámbrico de banda ancha de ejemplo se describe en la Patente de Estados Unidos Nª 6.016.311, y se muestra en el diagrama de bloques de la FIGURA 1. Como se muestra en la FIGURA 1, el sistema de comunicación inalámbrica de banda ancha de ejemplo 100 incluye una pluralidad de células 102. Cada célula 102 contiene una estación base 106 y una matriz de antenas activas 108. Cada célula 102 proporciona una conectividad inalámbrica entre la estación base de la célula 106 y una pluralidad de CPE 110 situadas en emplazamientos fijos del cliente 112 a través del área de cobertura de la célula 102. Además, cada uno de los CPE 110 se conecta a una pluralidad de conexiones de usuario final, que puede incluir tanto clientes residenciales como de negocios. En consecuencia, las conexiones del sistema de usuario final tienen necesidades de uso y de requisitos de ancho de banda diferentes y variadas. Cada célula puede dar servicio a varios cientos o más de CPE residenciales y de negocios 110 y cada CPE 110 puede dar servicio a varios cientos o más de conexiones de usuario. El sistema de comunicación inalámbrico de banda ancha 100 proporciona un verdadero ancho de banda bajo demanda a la pluralidad de CPE 110. Los CPE 110 solicitan asignaciones de ancho de banda desde sus respectivas estaciones base 104 en base al tipo y calidad de servicio solicitado por las conexiones de usuario final servidas por los CPE 110. Cada CPE 110 puede incluir una pluralidad de conexiones de usuario final, usando potencialmente cada una de las conexiones un servicio de banda ancha diferente. Diferentes servicios de banda ancha tienen diferentes requisitos de ancho de banda y latencia. El tipo y calidad de los servicios disponibles para las conexiones de usuario final son variables y seleccionables. La cantidad de ancho de banda dedicado a un servicio dado se determina por la velocidad de información y la calidad de servicio (QoS) requeridos para ese servicio (y también teniendo en cuenta el ancho de banda disponible y otros parámetros del sistema). Por ejemplo, los servicios de datos continuos de tipo T1 requieren típicamente mucho ancho de banda que tenga una latencia de suministro bien controlada. Hasta la finalización, este servicio requiere una asignación de ancho de banda constante para cada trama. Por el contrario, ciertos tipos de servicios de datos tales como los servicios de datos del protocolo de Internet (TCP/IP) van a ráfagas, a menudo inactivos (lo que en cualquier instante puede requerir un ancho de 2   banda cero) y son relativamente insensibles a variaciones por retardos cuando están activos. Los sistemas de comunicación de técnicas anteriores incluyen típicamente un control de acceso al medio (MAC) que asigna un ancho de banda disponible a uno o más canales físicos en el enlace ascendente y el enlace descendente. Dentro de las subtramas del enlace ascendente y del enlace descendente, el MAC de la estación base asigna el ancho de banda disponible entre los varios servicios dependiendo de las prioridades y reglas impuestas por su calidad de servicio (QoS). El MAC transporta datos entre las capas superiores, tales como la TCP/IP y una capa física, tal como un canal físico. De acuerdo con la técnica anterior, el MAC es software que se ejecuta en un procesador en la estación base. Cuando llegan solicitudes para ancho de banda desde los CPE 110, el software de MAC debe asignar el ancho de banda de la trama entre todas las solicitudes recibidas. Si se recibe por el MAC un elevado volumen de datos inesperado (solicitudes de ancho de banda, por ejemplo), hay una posibilidad de que el software pueda no ser capaz de responder en tiempo real. Si el software del MAC no pueda responder en tiempo real, se perderán datos. Por ejemplo, el software del MAC puede no ser capaz de procesar todos los datos entrantes a tiempo para transmitirlos en el tiempo de la trama actual. Esto puede dar como resultado que se retrase la transferencia de datos y posiblemente se pierdan por el CPE 110 receptor. Alternativamente, los datos pueden ser descartados por el MAC, corrompiendo posiblemente grandes cantidades de datos. Es deseable por lo tanto un MAC que pueda responder en tiempo real a un elevado volumen de datos. Además, es deseable un sistema que permita un rendimiento de datos más elevado que un software de MAC. Se desvela una técnica para la gestión de flujos de prioridad en redes inalámbricas en el documento WO 00/13436. Esta solicitud describe redes inalámbricas en las que se transmiten flujos IP que tienen diferentes clases de QoS a través de diferentes canales de radio en base a indicadores de calidad en los paquetes IP. Sumario de la invención De acuerdo con un aspecto de la invención se proporciona un procedimiento de transmisión de una trama de datos del enlace ascendente en un sistema de comunicación inalámbrico, transportando la trama de datos del enlace ascendente una pluralidad de paquetes de datos entre una pluralidad de Equipamientos en Instalaciones de Cliente, denominados en el presente documento como CPE y una estación base, estableciendo cada uno de la pluralidad de CPE una o más conexiones de usuario final con la estación base y en la que la estación base transmite asignaciones de ancho de banda a los CPE en la forma de un mapa del enlace ascendente, en el que un CPE específico (i) almacena los datos del enlace ascendente recibidos desde las conexiones de usuario final servidas por ese CPE específico en una memoria intermedia de datos del enlace... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de transmisión de una trama de datos del enlace ascendente en un sistema de comunicación inalámbrico, transportando las tramas de datos del enlace ascendente una pluralidad de paquetes de datos entre una pluralidad de Equipamientos en Instalaciones del Cliente (110), denominados también CPE (110) y una estación base (104), estableciendo cada uno de la pluralidad de CPE (110) una o más conexiones de usuario final con la estación base (104) y en la que la estación base (104) transmite asignaciones de ancho de banda a los CPE (110) en la forma de un mapa del enlace ascendente, en el que un CPE específico (110): i) almacena los datos del enlace ascendente recibidos desde las conexiones de usuario final servidas por ese CPE específico en una memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456), ii) prioriza los datos del enlace ascendente almacenados en la memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456) de acuerdo con un parámetro de prioridad asignado a cada una de las conexiones de usuario final. iii) identifica en el mapa del enlace ascendente recibido desde la estación base una ranura de datos planificada (326, 326, 326) asignada a ese CPE específico dentro de una trama del enlace ascendente, iv) construye una ráfaga de datos a partir de los datos almacenados en la memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456) para su transmisión en la ranura de datos planificada (326, 326, 326) de la trama del enlace ascendente mediante la extracción de los datos desde la memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456) en un orden determinado por la priorización, v) transmite la ráfaga de datos a la estación base (104) en la ranura de datos planificada (326, 326, 326) en una trama del enlace ascendente compartida con datos del enlace ascendente desde uno o más de los otros CPE (110). 2. Un procedimiento como se reivindica la reivindicación 1, en el que el CPE específico (110) transmite una solicitud de ancho de banda en el evento de que la ranura de datos planificada (326, 326, 326) no sea suficientemente larga para transmitir todos los datos del enlace ascendente actualmente almacenados en la memoria intermedia del enlace ascendente (456), y preferentemente durante una parte de la ranura de competición de solicitud de ancho de banda de la trama de datos del enlace ascendente en respuesta a una consulta de difusión múltiple o emisión iniciada por la estación base (104). 3. Un procedimiento como se reivindica la reivindicación 1, en el que el CPE específico (110) transmite una solicitud de ancho de banda dentro de la ranura de datos planificada (326, 326, 326) asignada al CPE específico (110), preferentemente mediante la inserción de un bit de sondéame en la ranura de datos planificada para el inicio de una acción de consulta desde la estación base. 4. Un procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que cualquiera de entre unas operaciones de empaquetado, compresión de la cabecera del contenido útil, fragmentación o una combinación de éstas, se realiza sobre la ráfaga de datos previamente a la transmisión. 5. Un procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el CPE específico (110) determina cuántos datos encajarán en la ranura de datos planificada (326, 326, 326) en base al tipo de modulación usado por el CPE específico (110). 6. Un procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los datos almacenados en la memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456) se clasifican de acuerdo con la prioridad de las conexiones de usuario final. 7. Un procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que para asignar el ancho de banda proporcionado en la ranura de datos planificada entre las conexiones de usuario final servidas por el CPE específico (110), el CPE específico (110) calcula la cantidad de datos almacenados en la memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456) para cada una de las conexiones de usuario final. 8. Un equipamiento en instalaciones del cliente (110), denominado también CPE (110), para el establecimiento de comunicaciones entre una pluralidad de usuarios finales y una estación base (104) en un sistema de comunicación inalámbrica en el que se transmiten datos en una trama de datos del enlace ascendente que contiene una pluralidad de paquetes de datos y en el que la estación base (104) se configura para transmitir asignaciones de ancho de banda al equipamiento en instalaciones del cliente (110) en la forma de un mapa del enlace ascendente, comprendiendo el CPE (110): i) una memoria intermedia (456) para el almacenamiento de los datos del enlace ascendente recibidos desde los usuarios finales, ii) una tabla de búsqueda (454) para el almacenamiento de parámetros de prioridad asignados a las conexiones de usuario final, y 27   iii) un procesador (452) configurado para almacenar los datos del enlace ascendente recibidos desde una pluralidad de conexiones de usuario final en una memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456), priorizar los datos del enlace ascendente en la memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456) de acuerdo con un parámetro de prioridad recuperado de la tabla de búsqueda (456), e identificar en un mapa del enlace ascendente recibido desde la estación base (104) una ranura de datos planificada (326, 326, 326) asignada al CPE (110) dentro de una trama del enlace ascendente, determinar la cantidad de ancho de banda del enlace ascendente que puede encajar en una ranura de datos planificada (326, 326, 326) asignada al CPE (110) en la trama de datos de enlace ascendente para el esquema de modulación específico usado por el CPE, construir una ráfaga de datos a partir de los datos almacenados en la memoria intermedia de datos del enlace ascendente para su transmisión en la ranura de datos planificada (326, 326, 326) en un orden determinado por la priorización, y transmitir la ráfaga de datos a la estación base en la ranura de datos planificada (326, 326, 326) en una trama del enlace ascendente compartida con datos del enlace ascendente desde uno o más de los otros CPE (110) en base al mapa del enlace ascendente recibido desde la estación base (104). 9. Un equipamiento en las instalaciones del cliente, como se reivindica en la reivindicación 8, en el que el procesador (452) se configura para transmitir una solicitud de ancho de banda a la estación base (104) en el evento de que el ancho de banda asignado al CPE (110) no sea suficiente para transmitir todos los datos del enlace ascendente actualmente almacenados en la memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456). 10. Un equipamiento en las instalaciones del cliente, como se reivindica en la reivindicación 8, en el que el procesador (452) se configura para transmitir una solicitud de ancho de banda dentro del ancho de banda que se usa en otro caso para una conexión de prioridad más baja de entre la pluralidad de conexiones. 11. Un equipamiento en las instalaciones del cliente, como se reivindica en la reivindicación 8, en el que el procesador (452) se configura para colocar en la ráfaga de datos un bit de sondéame establecido para solicitar que la estación base (104) consulte al CPE (110) sobre una solicitud de ancho de banda. 12. Un equipamiento en las instalaciones del cliente, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que el procesador (452) se configura para realizar cualquiera de entre las operaciones de empaquetado, compresión de la cabecera del contenido útil, fragmentación o una combinación de estas sobre la ráfaga de datos previamente la transmisión. 13. Un equipamiento en las instalaciones del cliente, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que el procesador (452) se configura para determinar, en base al tipo de modulación usada por el CPE (110) y en base al parámetro de las conexiones actualmente servidas, cuántos datos encajarán en la ráfaga de datos de modo que se pueda transmitir la ráfaga de datos durante la ranura de datos planificada en la trama de datos del enlace ascendente. 14. Un equipamiento en las instalaciones del cliente, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el procesador (452) se configura para almacenar los datos que están listos para su transmisión en el enlace ascendente en la memoria intermedia de datos del enlace ascendente (456) de acuerdo con la prioridad de las conexiones actualmente servidas. 15. Un equipamiento en las instalaciones del cliente, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, en el que el procesador (452) se configura para priorizar los datos que están listos para la transmisión en enlace ascendente en la memoria de datos del enlace ascendente (456) usando punteros y/o el equipamiento en las instalaciones del cliente, comprende preferentemente además un procesador de control del procesador de acceso al medio (462) operativo para ejecutar la funcionalidad de la capa de MAC general (464). 28   29     31   32   33   34     36   37   38   39     41