Un dispositivo de comunicación de voz basado en paquetes, en un sistema de comunicación móvil que tiene unaarquitectura de protocolo por capas,

que comprende:

una capa (508) de protocolo de convergencia de voz en paquetes inalámbrico, W-PVCP, adaptada parasolicitar la asignación de un canal de voz en paquetes tras la generación de tráfico de voz, para entrar enun estado activo (1015), y para mapear sobre una trama de paquetes de longitud fija un paquete de voz delongitud variable generado debido a la activación del tráfico de voz; y

una capa (509) de control de acceso al medio, MAC, adaptada para notificar acerca de la asignación delcanal de voz en paquetes, y una capa física adaptada para transmitir la trama de paquetes a una estaciónsobre el canal de voz en paquetes.

Dispositivo y método para comunicar datos de voz en paquetes en un sistema de comunicación móvil

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la Invención

La presente invención se refiere, en general, a un dispositivo y un método para soportar servicios de voz en un sistema de comunicación móvil y, en concreto, a un dispositivo y un método para comunicar datos de voz en paquetes, que puedan soportar más usuarios de voz.

2. Descripción de la técnica relacionada

En un sistema de telefonía móvil convencional, tal como en un típico servicio telefónico por cable, se asigna un ancho de banda fijo desde el establecimiento de llamada de voz hasta la liberación de la llamada de voz en un protocolo de voz de tipo línea. Esto corresponde a un servicio de voz sobre una red de comunicaciones móviles tal como IS-95, GSM (Global System for Mobile communication, sistema global para comunicaciones móviles) y similares. Cuando se establece una llamada para un servicio de voz entre una estación móvil y una estación base, se asignan recursos de radio fijos hasta que la llamada es liberada. Por lo tanto, el protocolo de voz de tipo línea asigna recursos fijos desde el establecimiento de llamada hasta la liberación de la llamada, tal como se muestra en la figura 1. Un canal asignado fijo se asigna a un usuario a pesar de que el usuario no genera continuamente tráfico de voz, impidiendo por lo tanto que otro usuario utilice el canal.

Generalmente, el tráfico de voz consiste en un periodo de locución en el que se producen sonidos y un periodo de silencio en el que no se producen sonidos. Si bien la relación entre el pedido de locución y el periodo de silencio varía de un país a otro o de un usuario individual a otro, la investigación y el análisis de las características de los usuarios sugiere que la relación es de 300ms:700ms, ó 1 s:1, 35 s.

Un servicio de voz de tipo línea puede considerarse la mejor manera de soportar la calidad de la voz, debido a que se asigna en todo momento un ancho de banda fijo. Sin embargo, desde el punto de vista del usuario el servicio se factura incluso durante el periodo de silencio, y por lo tanto el usuario está pagando por periodos no utilizados. Desde el punto de vista de un proveedor de servicios, se reduce la eficiencia del ancho de banda al asignarse un recurso de radio fijo, siendo el recurso de radio fijo un ancho de banda muy pequeño, en comparación con un servicio de cable.

Por lo tanto, la estructura del servicio del tipo de línea necesita cambiar a una del tipo de paquetes, de manera que otros usuarios activos puedan utilizar el ancho de banda. En teoría, en el caso en que se tiene la relación periodo de locución:periodo de silencio = 300ms:700ms, pueden soportarse tres veces más abonados, y por lo tanto el rendimiento puede incrementarse radicalmente.

Sin embargo, se han realizado pocos avances en este área debido a que el esquema existente de gestión de los recursos radioeléctricos requiere un gran retardo temporal y dificulta el control en tiempo real. Esto es especialmente cierto en IS-95, un método de control que utiliza un mensaje de control de 20 ms. Un sistema IS-95 lleva a cabo procesos de control sobre un cabal canal común, y a continuación multiplexa el tráfico de señalización y el tráfico de voz sobre un canal mediante señalización en banda, en la provisión de un servicio. Por lo tanto, para soportar un mecanismo para liberar un canal de tráfico durante un periodo de silencio y asignarlo durante un periodo de locución, el canal de tráfico deberá obtenerse a través del canal común cuando se entra en el periodo de locución. En este caso, se produce un retardo debido a la adquisición de canal basada en conflicto. Además, si el canal de tráfico es liberado durante el periodo de silencio, la información de control no puede ser transmitida debido a la señalización en banda. Además, puesto que varias funciones que incluyen el control de potencia están relacionadas con el funcionamiento de un canal de tráfico, el canal de tráfico no puede ser asignado y liberado dinámicamente con la tecnología convencional. La utilización de un mensaje de control de 20 ms provoca un retardo de algunos cientos de milisegundos debido al tiempo de procesamiento solicitando la asignación de un canal de tráfico y su liberación a un estado activo. Por lo tanto, no puede asegurarse la calidad del servicio de voz.

Existen otros protocolos convencionales de voz en paquetes en una red cableada. Estos utilizan el hecho de que un servicio de voz tiene un periodo de silencio y un periodo de locución, para utilizar de ese modo anchos de banda limitados. Mientras que la tecnología de línea de tipo conexión factura en función del tiempo, los protocolos de voz en paquetes facturan al usuario en base a información acerca del uso real de la red, mediante facturación por unidades de paquete.

Los servicios de voz en paquetes que han sido estudiados hasta ahora se han diseñado y desarrollado para su utilización en redes cableadas. Se ha discutido acerca de soportar este servicio en una red radioeléctrica, pero no se

han propuesto aún detalles concretos. Esto se debe a que la estructura del servicio actual de telefonía móvil no puede soportar una tecnología basada en paquetes.

El servicio actual de voz en paquetes está basado en el "protocolo de voz paquetizada" G.764 de la ITU-T (International Telecommunication Union, unión internacional de telecomunicaciones) . Esta es una tecnología LAN diseñada para esquemas de acceso de canal común ampliamente usados, pero utilizable sobre una red de comunicación por cable. Un teléfono vía internet, que es un servicio muy popular de voz en paquetes sobre la red internet, está diseñado basándose en la tecnología anterior. La diferencia entre el teléfono vía internet y el ITU-T

G.764 es que el primero es un protocolo de la capa 2 mientras que el último utiliza RTP/RTCP (Realtime Transmission Protocol/Realtime Transmission Control Protocol, protocolo de transmisión en tiempo real/protocolo de control de transmisión en tiempo real) del IETF (Internet Engineering Task Force, grupo especial sobre ingeniería de internet) y está diseñado como un protocolo de la capa 4. El teléfono vía internet está previsto para ser utilizado como parte de una red TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, protocolo de control de transmisión/protocolo de internet) puesto que el RTP/RTCP está diseñado en base al IETF, y para utilizar eficientemente una red IP existente. Sin embargo, el teléfono vía internet y el ITU-T G.764 son de funcionamiento casi idéntico.

Un problema existente con la extensión del ITU-T G.764 a una red de radioeléctrica es que los protocolos convencionales de voz en paquetes basados en redes cableadas, tales como el ITU-T G.764, están caracterizados por un uso de los canales comunes basado en conflicto. Es decir, sobre la red internet o una LAN se utilizan los canales comunes y se implementa la transmisión del tráfico en base al conflicto entre usuarios. Por lo tanto, no son necesarias una técnica de reserva independiente de canales para la adquisición de un canal común ni una técnica de liberación de canales. Además, la capacidad del extremo de transmisión para detectar la presencia o ausencia de un conflicto es una característica de la comunicación en el servicio sin conexión sobre una red cableada.

Cuando se utiliza un canal común sin reserva en una red de comunicación radioeléctrica, el retardo temporal provocado por conflicto puede tener una gran influencia. Es imposible detectar un conflicto en el entorno radioeléctrico, y un esquema basado en conflicto tiene un rendimiento deficiente. Por lo tanto, es muy difícil diseñar un protocolo radioeléctrico de voz en paquetes que utilice un esquema basado en conflicto. En particular, considerando la tecnología CDMA, el control de potencia y la sincronización hacen imposible soportar un protocolo de voz en paquetes basado en conflicto utilizando canales comunes.

Además, la red radioeléctrica de comunicación móvil requiere señales de transmisión/recepción e información de control para transmitir el tráfico de voz, mantener una llamada e intercambiar información de control. Por lo tanto, es difícil dar soporte al esquema de conflicto basado en canal común. Especialmente, se hace más difícil soportar el traspaso de una estación móvil debido a que implica retardo temporal e incomodidad en la transmisión/recepción... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de comunicación de voz basado en paquetes, en un sistema de comunicación móvil que tiene una arquitectura de protocolo por capas, que comprende:

una capa (508) de protocolo de convergencia de voz en paquetes inalámbrico, W-PVCP, adaptada para solicitar la asignación de un canal de voz en paquetes tras la generación de tráfico de voz, para entrar en un estado activo (1015) , y para mapear sobre una trama de paquetes de longitud fija un paquete de voz de longitud variable generado debido a la activación del tráfico de voz; y

una capa (509) de control de acceso al medio, MAC, adaptada para notificar acerca de la asignación del canal de voz en paquetes, y una capa física adaptada para transmitir la trama de paquetes a una estación sobre el canal de voz en paquetes.

2. El dispositivo acorde con la reivindicación 1, en el que dicha capa W-PVCP (508) está interconectada con un protocolo de voz en paquetes a través de una capa superior (502) de protocolo punto a punto, PPP.

3. El dispositivo acorde con la reivindicación 1, en el que dicha capa MAC (509) está adaptada para funcionar en un estado activo y en un estado de mantenimiento de control.

4. El dispositivo acorde con la reivindicación 1, en el que dicha capa física está adaptada para funcionar en un estado normal y en un estado de espera.

5. El dispositivo acorde con la reivindicación 1, en el que dicho paquete de voz de longitud variable incluye:

un área de cabecera que tiene un campo de ID de sesión que indica un número de canal lógico, un campo que indica un primer mensaje, un campo de número secuencial de trama, un campo de fecha y hora que indica el tiempo de generación del paquete de voz, un campo que indica bloques de baja prioridad y un campo de ruido para generar ruido en un periodo de silencio en el lado de la recepción;

un área de longitud que representa la longitud de la información de voz;

un área de código de redundancia cíclica, CRC, o control de errores hacia adelante, FEC, para la corrección de errores del área de cabecera;

un área de información de voz para bloques de baja prioridad que son desechados cuando se producen errores; y

un área de información de voz no desechable.

6. El dispositivo acorde con la reivindicación 1, en el que dicha trama de paquetes incluye: un área de secuencia de subtrama que representa la secuencia de la trama de paquetes; un área de información para almacenar un paquete de voz dividido; un área CRC para corrección de errores de la trama de paquetes; y un área de cola que indica la finalización de las tramas de paquetes.

7. El dispositivo acorde con la reivindicación 6, en el que la capa física está adaptada para utilizar dichas áreas CRC y de cola.

8. El dispositivo acorde con la reivindicación 1, que comprende además temporizadores en la capa MAC (509) para umbrales de transición de estado, en el que el dispositivo está adaptado para ajustar dichos temporizadores en función de un periodo de locución y de un periodo de silencio del tráfico de voz.

9. Un dispositivo de comunicación de voz basado en paquetes, en un sistema de comunicación móvil que tiene una arquitectura de protocolos, que comprende:

una capa física y una capa (509) de control de acceso al medio, MAC, para transmitir a una capa (508) de protocolo de convergencia de voz en paquetes inalámbrico, W-PVCP, un paquete de voz recibido en un canal;

en el que dicha capa W-PVCP (508) está adaptada para calcular un retardo de sincronización utilizando un registro de fecha y hora incluido en un primer paquete de voz recibido desde dicha capa MAC (509) , para almacenar en memoria tampón los paquetes de voz subsiguientes durante un periodo de tiempo predeterminado en base al retardo de sincronización, y para transmitir a una aplicación de voz en paquetes los paquetes de voz almacenados en memoria tampón.

10. El dispositivo acorde con la reivindicación 9, en el que dicha capa W-PVCP (508) está adaptada para detectar un paquete perdido a partir de los números secuenciales de los paquetes de voz recibidos desde la capa MAC (509) , y para transmitir a dicha aplicación de voz en paquetes un intervalo ficticio en el lugar del paquete perdido.

11. El dispositivo acorde con la reivindicación 9, en el que dicha capa W-PVCP (508) está adaptada para detectar un retardo de llegada de un paquete de voz provocado por un retardo de proceso en la capa física o en la capa MAC (509) , y para transmitir a una aplicación de voz en paquetes una información ficticia durante el retardo temporal.

12. Un método de comunicación de voz basado en paquetes, en un sistema de comunicación móvil con una arquitectura de protocolo por capas, que comprende las etapas de:

convertir datos de voz generados mediante una aplicación de voz en paquetes, en datos en paquetes de longitud variable tras la activación del tráfico de voz;

solicitar (913) la asignación de un canal de voz en paquetes tras la generación de tráfico de voz, entrar en un estado activo (1015) y mapear dichos datos en paquetes de longitud variable a, por lo menos, una trama de paquetes de longitud fija, mediante una capa (508) de protocolo de conversión de voz en paquetes inalámbrico, W-PVCP;

pasar dicha trama de paquetes a una capa (509) de control de acceso al medio, MAC,

y notificar acerca de la asignación del canal de voz en paquetes mediante la capa MAC (509) , y transmitir la trama de paquetes sobre dicho canal de voz en paquetes mediante una capa física.

13. El método acorde con la reivindicación 12, que comprende las etapas adicionales de

asignar dicho canal de voz en paquetes en respuesta a la solicitud de asignación de dicho canal de voz en paquetes, y entrar a continuación en un estado dispuesto (1014) ;

liberar el canal de voz en paquetes asignado, cuando no existen datos de voz a transmitir durante un periodo de tiempo predeterminado, y entrar en un estado inactivo (1013) , y

desde el estado inactivo (1013) , volver a entrar en el estado activo del canal de voz en paquetes cuando es asignado un canal de voz en paquetes para transmitir datos de voz de nueva generación, en el que dicho canal de voz en paquetes es asignado mediante un mensaje de control de dicha capa MAC (509) .

14. El método acorde con la reivindicación 12 ó 13, en el que dicha capa W-PVCP (508) mapea a dicha trama de paquetes de longitud fija los datos de voz en paquetes recibidos a través de una capa (502) de protocolo punto a punto, PPP.

15. El método acorde con la reivindicación 12, en el que dicha capa MAC (509) funciona en un estado activo (314) y en un estado (313) de mantenimiento de control.

16. El método acorde con la reivindicación 12, en el que dicha capa física funciona en un estado normal y en un estado de espera.

17. Un método de comunicación de voz basado en paquetes, en un sistema de comunicación móvil con una arquitectura de protocolo por capas, que comprende las etapas de:

pasar un paquete de voz recibido sobre un canal a una capa (508) de protocolo de convergencia de voz inalámbrico, W-PVCP, mediante una capa (509) de control de acceso al medio, MAC;

calcular un retardo de sincronización a partir de un registro de fecha y hora incluido en un primer paquete de voz recibido desde dicha capa MAC (509) , almacenar en memoria tampón los siguientes paquetes de voz durante un periodo de tiempo predeterminado en función del retardo de sincronización, y transmitir los paquetes de voz almacenados en memoria tampón a una aplicación de voz en paquetes mediante la capa

5 W-PVCP (508) .

18. El método acorde con la reivindicación 17, en el que dicha capa W-PVCP (508) detecta un paquete perdido a partir de los números secuenciales de los paquetes de voz recibidos desde dicha capa MAC (509) , y transmite a la aplicación de voz en paquetes una información ficticia en lugar del paquete perdido.

19. El método acorde con la reivindicación 17, en el que dicha capa W-PVCP (508) detecta un retardo de llegada de

un paquete de voz provocado por un retardo de proceso en una capa física o en dicha capa MAC (509) , y transmite a una aplicación de voz en paquetes una información ficticia durante el tiempo de retardo.