Método de control de una cola de paquetes de datos en un enlace de transmisión en un sistema (100) de comunicaciones,

almacenando dicha cola una pluralidad de paquetes de datos recibidos, destinados a ser transmitidos a través de una interfaz inalámbrica, conllevando el método descartar paquetes seleccionados de la cola sin que los paquetes seleccionados hayan sido transmitidos, en donde un paquete se selecciona dependiendo de por lo menos la cantidad de tiempo que el paquete ha estado almacenado en la cola, y en donde el descarte de un paquete seleccionado se efectúa a condición de que haya transcurrido por lo menos un periodo de tiempo predeterminado desde que ha tenido lugar un descarte previo de un paquete, el método estando caracterizado porque comprende: - para cada paquete, calcular un periodo de tiempo desde que se descartó un paquete de la cola sin haber sido transmitido, - para cada paquete de por lo menos un subconjunto de los paquetes en la cola, calcular un periodo de tiempo durante el cual el paquete ha estado almacenado en la cola, - para cada uno de dichos paquetes, si el periodo de tiempo durante el cual el paquete ha estado almacenado en la cola es mayor que un primer umbral y el periodo de tiempo desde que se descartó un paquete de la cola sin haber sido transmitido es mayor que un segundo valor de umbral, descartar el paquete

Campo técnico

La presente invención se refiere al control de una memoria intermedia de paquetes de datos en un sistema de comunicaciones.

Antecedentes 5

En sistemas de comunicaciones basados en paquetes de datos, es decir, sistemas en los que la información a transmitir se divide en una pluralidad de paquetes y los paquetes individuales se envían a través de un enlace de comunicaciones, se conoce la provisión de memorias intermedias con cola de espera en varios puntos de la red. Una memoria intermedia puede ser una memoria intermedia de terminación o de entrada (es decir, una memoria intermedia para paquetes de datos que se van a enviar a través de un enlace) o una memoria intermedia de recepción o de salida 10 (es decir, una memoria intermedia para paquetes de datos que ya se han enviado a través de un enlace).

A los paquetes para transportar datos se les puede denominar mediante una cualquiera de una variedad de nombres, tales como paquetes de datos de protocolo, tramas, segmentos, celdas, etcétera, dependiendo del contexto específico, del protocolo específico usado, y de ciertas otras convenciones. En el contexto del presente documento, a dichos paquetes formados por datos se les hace referencia típicamente como paquetes de datos. A los procedimientos 15 para colocar paquetes de datos en una cola, hacerlos avanzar en la misma, y eliminar paquetes de datos de ella, se les hace referencia como “gestión de colas”.

Un fenómeno conocido en las redes de transmisión de paquetes de datos es el de la congestión. La congestión implica un estado en el que no es posible manipular fácilmente el número de paquetes de datos que es necesario transportar a través de esa conexión o enlace. Como consecuencia de una congestión en un enlace determinado, se 20 produce un aumento del número de paquetes de datos en una memoria intermedia con cola de espera, asociada a dicho enlace. Como respuesta a una condición de congestión, se conoce la implementación de un mecanismo de exclusión de paquetes de datos al que se hace referencia como “exclusión al producirse el llenado”. Según este mecanismo, tras la recepción de un paquete de datos en la memoria intermedia con cola, un parámetro relacionado con la longitud de la cola, tal como la longitud real de la cola o la longitud media de la misma, se compara con un umbral 25 predeterminado. Si se supera el umbral predeterminado, entonces se excluye un paquete de datos. El umbral indica el estado de “llenado” de la cola.

El paquete de datos que se excluye puede ser el paquete recién llegado, en cuyo caso al mecanismo se le denomina “exclusión por detrás”. Además de la técnica de exclusión por detrás, se conoce también la puesta en práctica de la denominada “exclusión aleatoria”, en la que un paquete de datos que ya está en la cola se selecciona según una 30 función aleatoria, o la denominada “exclusión por delante”, en la que se excluye el primer paquete de datos en la cola. Dichos mecanismos de exclusión al producirse el llenado sirven no solamente para reducir la carga sobre el enlace con congestión, sino también como una notificación de congestión implícita al origen y/o el destino del paquete de datos.

Dicha gestión de colas se describirá en este documento, y los ejemplos que se describirán con cierto detalle involucrarán un entorno de banda ancha de móviles. Actualmente, se realizan actualizaciones de la tecnología de 35 acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA) de la tercera generación (3G) con el fin de proporcionar mayores velocidades de datos para el canal tanto de enlace descendente como de enlace ascendente. La primera fase está destinada principalmente a velocidades de enlace descendente superiores de hasta 14 Mbps. Esto ya se ha implementado en redes comerciales y se le hace referencia como acceso por paquetes de enlace descendente de alta velocidad (HSDPA). Pronto, se suministrarán velocidades de enlace ascendente superiores, hasta 6 Mbps, 40 mediante el acceso por paquetes de enlace ascendente de alta velocidad (HSUPA), el cual se conoce también como Enlace Ascendente Mejorado (EUL). A esta combinación de HSDPA y HSUPA se le hace referencia comúnmente como acceso por paquetes de alta velocidad (HSPA).

Actualmente, está en marcha el trabajo de normalización de actualizaciones adicionales de los sistemas 3G para proporcionar velocidades de datos todavía mayores y una disminución de los retardos de transmisión. Los mismos 45 se lograrán mediante mejoras adicionales del HSPA (e-HSPA), las cuales siguen basándose en el WCDMA. La Evolución a Largo Plazo (LTE) permitirá utilizar bandas de frecuencias más amplias. Es común para estas tecnologías la existencia de un enlace inalámbrico de alta velocidad que es compartido por todos los terminales móviles en una célula. La transmisión sobre este canal compartido se controla desde la red por parte de un planificador que funciona de acuerdo con algoritmos específicos de la red. El planificador transmite hacia los terminales de la célula concesiones de 50 acceso a canales para controlar a quién se le permite usar el canal compartido. Esta señalización del proceso de concesión de canales es muy rápida y la concesión de acceso se puede cambiar entre usuarios varias veces por segundo. El algoritmo del planificador, el número de terminales activos y la situación actual de los recursos de radiocomunicaciones en la célula son desconocidos para el terminal móvil. Esto da como resultado que el enlace inalámbrico, según se observa desde un terminal móvil, pueda presentar grandes variaciones de velocidad y, en el peor 55 de los casos, pueda cambiar desde varios Mbps hasta unos pocos cientos de Kbps varias veces por segundo.

Con independencia de las velocidades de datos mejoradas que proporcionan estas actualizaciones, sigue siendo probable que el enlace inalámbrico sea el cuello de botella de una conexión de extremo-a-extremo. Con las

condiciones variables de las radiocomunicaciones y el ancho de banda variable en el enlace inalámbrico, la memoria intermedia de enlace ascendente en el terminal móvil presentará un tamaño variable de la cola de espera. Se necesita por lo tanto algún tipo de gestión de la memoria intermedia para lograr una buena utilización del enlace y retardos bajos. El planteamiento más claro consistiría en dejar que todos los datos entrantes se almacenasen temporalmente con independencia de las condiciones del enlace. No obstante, este planteamiento presenta muchos inconvenientes. En 5 primer lugar, la capacidad de la memoria intermedia está limitada físicamente. Además, con las colas de espera grandes se experimentan varios problemas, tales como retardos excesivos de los paquetes de extremo-a-extremo, agravios entre flujos competidores, latencia inducida a otro tráfico que comparta la misma memoria intermedia, y una capacidad de reacción lenta en la navegación web. Para mantener el tamaño de la cola a un nivel “apropiado”, se necesita por tanto un esquema para gestionar memorias intermedias con cola de espera. 10

Las soluciones de la técnica anterior incluyen un algoritmo contador para evitar descarte de paquetes (PDPC) para enlaces WCDMA tradicionales (por ejemplo, se asigna un canal dedicado por cada flujo TCP) según se muestra en “Queue Management for TCP Traffic over 3G Links”, IEEE, marzo de 2003, de Sågfors M., Ludwig R., Meyer M., Peisa J., y “Buffer Management for Rate-Varying 3G Wireless Links Supporting TCP Traffic”, IEEE, abril de 2003, de Sågfors M., Ludwig R., Meyer M., Peisa J. 15

Además, el documento WO-02098153 A1 describe un método de gestión de una cola de paquetes de datos en una memoria intermedia. Tras haber definido unos niveles de umbral mínimo y máximo para la cola de paquetes, el método ejecutará, para aquellos paquetes de datos que son recibidos por la memoria intermedia, un procedimiento para evitar la congestión cuando el umbral supere el nivel máximo o cuando la cola de la memoria intermedia se sitúe entre los niveles definidos. Y además, no ejecutará un procedimiento para evitar la congestión cuando la cola de la memoria 20 intermedia sea menor que el umbral mínimo.

No obstante, estas revelaciones de la técnica anterior presentan un inconveniente por cuanto el enlace a través del cual se van a transmitir paquetes almacenados temporalmente corre el riesgo de ser infrautilizado. Es decir, para garantizar que el enlace se utiliza completamente después de una exclusión de un paquete, es necesario... [Seguir leyendo]

1. Método de control de una cola de paquetes de datos en un enlace de transmisión en un sistema (100) de comunicaciones, almacenando dicha cola una pluralidad de paquetes de datos recibidos, destinados a ser transmitidos a través de una interfaz inalámbrica, conllevando el método descartar paquetes seleccionados de la cola sin que los paquetes seleccionados hayan sido transmitidos, en donde un paquete se selecciona dependiendo de por lo menos la 5 cantidad de tiempo que el paquete ha estado almacenado en la cola, y en donde el descarte de un paquete seleccionado se efectúa a condición de que haya transcurrido por lo menos un periodo de tiempo predeterminado desde que ha tenido lugar un descarte previo de un paquete, el método estando caracterizado porque comprende:

- para cada paquete, calcular un periodo de tiempo desde que se descartó un paquete de la cola sin haber sido transmitido, 10

- para cada paquete de por lo menos un subconjunto de los paquetes en la cola, calcular un periodo de tiempo durante el cual el paquete ha estado almacenado en la cola,

- para cada uno de dichos paquetes, si el periodo de tiempo durante el cual el paquete ha estado almacenado en la cola es mayor que un primer umbral y el periodo de tiempo desde que se descartó un paquete de la cola sin haber sido transmitido es mayor que un segundo valor de umbral, descartar el paquete. 15

2. Método de la reivindicación 1, que comprende además:

- para cada uno de dichos paquetes, si el periodo de tiempo durante el cual el paquete ha estado almacenado en la cola es mayor que un tercer umbral, descartar el paquete.

3. Método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el descarte de paquetes se evita en caso de que el número de paquetes almacenados en la cola sea menor que un cuarto valor de umbral. 20

4. Método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además:

- calcular un tiempo de ida y vuelta que es característico de la interfaz inalámbrica, y asignar por lo menos el tiempo de ida y vuelta calculado a dicho primer umbral.

5. Método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el almacenamiento de paquetes de datos recibidos conlleva el almacenamiento de paquetes destinados a ser transmitidos a través de un enlace ascendente 25 (300) en un sistema (100) de comunicaciones de móviles.

6. Método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el almacenamiento de paquetes de datos recibidos conlleva el almacenamiento de paquetes destinados a ser transmitidos a través de un enlace descendente en un sistema (100) de comunicaciones de móviles.

7. Método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que: 30

- dicho primer umbral está en el intervalo de entre 0,25 y 0,30 segundos, y/o

- dicho segundo umbral está en el intervalo de entre 0,095 y 0,105 segundos, y/o

- dicho tercer umbral está en el intervalo de entre 1,1 y 1,3 segundos, y/o

- dicho cuarto umbral es por lo menos 3 paquetes.

8. Aparato (201) configurado para controlar una memoria con cola de paquetes de datos conectada a un enlace 35 de transmisión en un sistema (100) de comunicaciones, estando configurada dicha memoria con cola para almacenar una pluralidad de paquetes de datos recibidos destinados a ser transmitidos a través de una interfaz inalámbrica en el sistema de comunicaciones, estando configurado el aparato para descartar paquetes seleccionados de la memoria con cola sin que los paquetes seleccionados hayan sido transmitidos, en donde el aparato está configurado además de tal manera que es capaz de seleccionar un paquete dependiendo de por lo menos la cantidad de tiempo que el paquete ha 40 estado almacenado en la cola, y configurado además de tal manera que es capaz de descartar un paquete seleccionado a condición de que haya transcurrido por lo menos un periodo de tiempo predeterminado desde que ha tenido lugar un descarte previo de un paquete, estando el aparato caracterizado porque es capaz de:

- para cada paquete, calcular un periodo de tiempo desde que se descartó un paquete de la cola sin haber sido transmitido, 45

- para cada paquete de por lo menos un subconjunto de los paquetes en la cola, calcular un periodo de tiempo durante el cual el paquete ha estado almacenado en la cola,

- para cada uno de dichos paquetes, si el periodo de tiempo durante el cual el paquete ha estado almacenado en la cola es mayor que un primer umbral y el periodo de tiempo desde que se descartó un paquete de la cola sin haber sido transmitido es mayor que un segundo valor de umbral, descartar el paquete. 50

9. Aparato de la reivindicación 8, configurado de tal manera que es capaz de:

- para cada uno de dichos paquetes, si el periodo de tiempo durante el cual el paquete ha estado almacenado en la cola es mayor que un tercer umbral, descartar el paquete.

10. Aparato de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, configurado de tal manera que es capaz de evitar el descarte de paquetes en caso de que el número de paquetes almacenados en la cola sea menor que un cuarto valor de 5 umbral.

11. Aparato de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, configurado de tal manera que es capaz de:

- calcular un tiempo de ida y vuelta que es característico de la interfaz inalámbrica, y asignar por lo menos el tiempo de ida y vuelta calculado a dicho primer umbral.

12. Aparato de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, configurado de tal manera que es capaz de transmitir 10 los paquetes de datos recibidos, a través de un enlace ascendente (300) en un sistema (100) de comunicaciones de móviles.

13. Aparato de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, configurado de tal manera que es capaz de transmitir los paquetes de datos recibidos, a través de un enlace descendente en un sistema (100) de comunicaciones de móviles.

14. Aparato de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que: 15

- dicho primer umbral está en el intervalo de entre 0,25 y 0,30 segundos, y/o

- dicho segundo umbral está en el intervalo de entre 0,095 y 0,105 segundos, y/o

- dicho tercer umbral está en el intervalo de entre 1,1 y 1,3 segundos, y/o

- dicho cuarto umbral es por lo menos 3 paquetes.

15. Dispositivo móvil (206) de comunicaciones que comprende el aparato (201) de cualquiera de las 20 reivindicaciones 8 a 14.

16. Programa de ordenador que comprende instrucciones de software que, cuando son ejecutadas en un ordenador (210), ponen en práctica el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.