En las redes 3G, el HSDPA utiliza un planificador en el Nodo B que debe optimizarse para diferenciar trafico/usuarios para proporcionar la calidad de servicio apropiada a todos.

Hay diferentes tipos de aplicación/usuario que requieren diferentes prioridades de QoS no sólo en cuanto a rendimiento sino también en cuanto a retardo. La mayor parte de los algoritmos para planificador de HSDPA funcionan basándose en el rendimiento y algunos de ellos también se basan en retardo pero con funciones complicadas difíciles de implementar en el HW de las redes 3G actuales. Se requiere simplificar los algoritmos.

Esta invención permite un control más eficaz del retardo del tráfico implicado en las diferentes aplicaciones en las redes 3G cuando se produce un paso a través del planificador de HSDPA y también garantiza a los clientes la mejor calidad de servicio (QoS).

Procedimiento y estación base de radio para planificar tráfico en redes telefónicas celulares de área amplia.

Campo técnico de la invención La presente invención tiene su aplicación en el sector de las telecomunicaciones y, especialmente, en el área industrial dedicada a proporcionar redes de acceso de radio (por ejemplo, UTRAN en UMTS) con elementos de infraestructuras celulares tales como estaciones base (por ejemplo, Nodos-B en UMTS) para redes telefónicas celulares de área amplia (es decir, redes 3G) .

Más en particular, la invención descrita en el presente documento se refiere a un procedimiento y una estación base para planificar tráfico con requisitos de retardo y QoS diferentes en redes 3G que soportan acceso de paquetes de enlace descendente a alta velocidad (HSDPA) .

Antecedentes de la invención UTRAN (red de acceso de radio terrestre de UMTS) es un término compartido que incluye el controlador de red de radio (RNC) , las estaciones base de radio 3G (Nodos-B) y la interfaz aérea con el equipo de usuario (EU) . Más en particular, el Nodo-B maneja canales de radio, incluyendo la multiplexación/demultiplexación de tráfico de usuario (información de datos y voz) .

Se requiere planificación de tráfico cuando una pluralidad de usuarios tiene recursos físicos asignados en un canal compartido específico, como en el acceso de paquetes de enlace descendente a alta velocidad (HSDPA) . Normalmente, se usa el canal compartido de enlace descendente de alta velocidad (HS-DSCH) como canal de transporte por el equipo de usuario (EU) para recibir y por el Nodo-B para transmitir paquetes de datos.

En el protocolo HSDPA normalizado, se conocen ampliamente planificadores de paquetes y estrategias de planificación. Para HSDPA, el planificador de paquetes está ubicado en la subcapa MAC-hs de la capa OSI 2 en el lado de UTRAN, según la especificación técnica 3GPP TS 25.321 "Especificación de protocolo de acceso al medio (MAC) (Release 5) ".

La figura 1 muestra el modelo MAC-hs especificado por 3GPP TS 25.321 v5.13, 0 para manejo de tráfico en una estación base 3G (Nodo-B) . Los flujos MAC-d (1) están constituidos por tráfico sobre un canal de transporte dedicado a un EU específico, que contiene paquetes con una o varias prioridades. La entidad MAC-hs (2) almacena estos paquetes de manera intermedia en el Nodo-B utilizando una entidad de distribución de cofa de prioridad (3) . En la misma existe una rutina de manejo de prioridad/planificación que selecciona qué cola de prioridad (4) puede transmitir el tráfico, perteneciente a un usuario o múltiples usuarios, a un cierto intervalo de tiempo de transmisión, TTI; en HSDPA, el valor típico de TTI es 2 milisegundos. Hablando en general, pueden realizarse diversas selecciones cada 2 ms, es decir, cada TTI o instante de planificación, en términos generales. La cola de prioridad (4) seleccionada tiene recursos asignados para transmisión por una entidad de petición de repetición automática híbrida, HARQ, (5) , que soporta uno o más procesos HARQ por cada HS-DSCH por cada TTI para almacenamiento del paquete planificado que va a transmitirse o retransmitirse. Una rutina de selección de combinación de recursos y formato de transporte, TFRC (6) determina cuántos recursos físicos deben asignarse para cada paquete que va a transmitirse sobre el HS-DSCH (7) . En el intercambio de información entre la capa2yla capa física también están implicados procesos de control MAC (8) y señalización asociada en enlace ascendente y enlace descendente (9, 9') .

Las especificaciones 3G proporcionan tráfico con diferente calidad de servicio (QoS) . Los atributos de QoS se mapean con el formato de transporte y los parámetros de prioridad de los canales de transporte. Un indicador de prioridad de planificación (SPI) se envía al Nodo-B junto con la carga útil correspondiente en cada paquete de datos. El SPI está constituido por 4 bits; por tanto, pueden distinguirse 16 prioridades diferentes. Aunque la norma de la parte de aplicación de Nodo B (NBAP) (3GPP TS 25.433) específica estas prioridades, es específico del vendedor cómo el Nodo-B maneja las diferentes prioridades.

Por otro lado, el EU realimenta un informe de indicador de calidad de canal (CQI) para proporcionar al planificador de estación base información de estado de canal.

Dentro de las redes 3G, el HSDPA utiliza un planificador en el Nodo-B que tiene que optimizarse para diferenciar entre tráfico/usuarios para proporcionar la calidad de servicio apropiada a todos. La mayor parte de los algoritmos para el planificador de HSDPA se basan en mediciones de rendimiento. Diversas estrategias de planificación de HSDPA también se basan en retardo pero con funciones complicadas que son difíciles de implementar en las infraestructuras de las redes 3G actuales. El algoritmo utilizado en las redes HSDPA actuales es el equitativo proporcional ponderado, en el que se calcula la prioridad de planificación (SchedP) de un usuario mediante la ecuación 1:

En la ecuación 1, R (t) es la tasa de transmisión instantánea del EU que puede conseguirse según el CQI informado en el tiempo de planificación t, r (t) tasa de transmisión de planificación de usuario en los últimos T segundos y SPIweight es el peso del usuario que tiene en cuenta su prioridad. La tasa de transmisión de planificación de usuario r (t) representa el rendimiento en el Nodo-B.

Normalmente, el SPIweight es un peso relativo entre diferentes usuarios, por tanto a cada parámetro de SPI se le da un valor fijo determinado (hay un máximo de 16 valores de SPI diferentes) y estos 16 valores de SPIweight posibles están definidos en las normas 3GPP.

El planificador de HSDPA calcula las diferentes prioridades de planificación (SchedP) de los paquetes cada tti, es decir, cada 2 ms, teniendo en cuenta las diferentes entradas, y a continuación el canal HSDPA se asigna al paquete con la prioridad de planificación (SchedP) más alta. Esta prioridad de planificación (SchedP) es un valor fijo, independiente del retardo de paquete. Si el canal de transporte dedicado de HSDPA permite más de un paquete por cada tti, entonces el siguiente paquete que vaya a transmitirse se selecciona de los paquetes con un valor de prioridad más alto almacenado de manera intermedia en la cola de prioridad correspondiente.

Sin embargo, hay diferentes tipos de aplicaciones/usuarios que requieren diferentes prioridades de QoS, no sólo en cuanto a rendimiento sino también en cuanto a retardo. Además, se desea simplificación de algoritmos. Por tanto, la optimización de planificación de HSDPA requiere considerar los retardos de paquete en el cálculo de las prioridades de planificación así como simplificar dicho cálculo.

Sumario de la invención La presente invención sirve para solucionar el problema anteriormente mencionado calculando diferentes prioridades de planificación (SchedP) de los paquetes cada TTI, en un planificador de acceso de paquetes de enlace descendente a alta velocidad (HSDPA) , de manera dinámica y teniendo en cuenta el retardo de paquete, en lugar de utilizar un valor de prioridad de planificación fijo sea cual sea el retardo de paquete. Esta invención permite un control más eficaz del retardo del tráfico implicado en las diferentes aplicaciones en las redes 3G cuando se produce un paso a través del planificador de HSDPA y también garantiza a los clientes la mejor calidad de servicio (QoS) .

Un aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para planificar tráfico en redes 3G que soportan HSDPA, que comprende las siguientes etapas que se realizan cada TTI:

a) determinar o calcular un retardo td del paquete entrante.

b) Calcular para un tiempo de planificación actual t al menos un valor de una prioridad de planificación SchedP (i, t) que es una función de:

- el valor i que indica la prioridad del paquete entrante, que está almacenado de manera intermedia en la cola de prioridad i

- el retardo td de transmisión del paquete almacenado de manera intermedia.

c) Utilizar los valores calculados de las prioridades de planificación para planificar los paquetes almacenados de manera intermedia en colas de prioridad. Por tanto, los paquetes almacenados de manera intermedia en la cola i se planifican, en el tiempo de planificación actual t, según SchedP (i, t) .

El procedimiento para planificación comprende además la configuración o definición de una serie (definida para cada valor de prioridad i) de instantes de tiempo: T1...

1. Procedimiento para planificar tráfico en redes telefónicas celulares de área amplia que soportan acceso de paquetes de enlace descendente a alta velocidad (HSDPA) , en el que tráfico que contiene paquetes relacionados con usuarios se almacena de manera intermedia en colas de prioridad según un valor (i) que indica una prioridad para la transmisión asignada a un paquete entrante, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a) determinar un retardo td del paquete entrante, b) calcular para un tiempo de planificación actual t al menos un valor de una prioridad de planificación SchedP (i, t) que es una función del valor (i) que indica la prioridad del paquete entrante y el retardo td del paquete entrante, c) planificar los paquetes almacenados de manera intermedia en colas de prioridad según los valores de la prioridad de planificación SchedP (i, t) , y porque las etapas a) , b) y c) se realizan cada intervalo de tiempo de transmisión.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además definir N ≥ 1 instantes de tiempo (T1 (i) , T2 (i) , ..., TN (i) ) para cada valor (i) que indica la prioridad del paquete entrante, en el que TN (i) > ... > T2 (i) > T1 (i) > 0, siendo T1 (i) un retardo aceptable mínimo y TN (i) un retardo aceptable máximo para el paquete entrante con prioridad indicada por el valor (i) .

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que se calculan N+1 valores de la prioridad de planificación SchedP (i, t) , SchedP1 (i, t) , SchedP2 (i, t) , ..., SchedPN (i, t) , SchedPN+1 (i, t) , estando cada uno de los valores determinados respectivamente por un peso, SPIweight1 (i) , SPIweight2 (i) , ..., SPIweightN (i) , SPIweightN+1 (i) , que indica una prioridad relativa entre usuarios y se da para el retardo td del paquete entrante de la manera siguiente:

si T1 (i) > td > 0, SPIweight1 (i) se usa para calcular SchedP1 (i, t) ;

si T2 (i) > td ≥ T1 (i) , SPIweight2 (i) se usa para calcular SchedP2 (i, t) ;

...

si TN (i) > td ≥ TN-1 (i) , SPiweightN (i) se usa para calcular SchedPN (i, t) ;

si td ≥ TN (i) , SPIweightN+1 (i) se usa para calcular SchedPN+1 (i, t) .

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el, al menos, un valor SchedPj (i, t) de la prioridad de planificación se calcula como:

donde Rj (t) es una tasa de transmisión instantánea que puede alcanzarse determinada por un indicador de calidad de canal, rj (t) es una tasa de transmisión de planificaciónytesel tiempo de planificación actual.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones2a4, enelqueN=3.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los paquetes se planifican en un orden de valores mayores a menores de la prioridad de planificación SchedP (i, t) .

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el valor (i) se refiere a una prioridad indicada por un indicador de prioridad de planificación que se utiliza para manejo de planificación en una estación base de tercera generación (Nodo-B) .

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que adicionalmente comprende marcar el paquete entrante con un tiempo de llegada a una estación base de tercera generación (Nodo-B) y en el que el retardo td del paquete entrante se calcula utilizando el tiempo de llegada y el tiempo de planificación actual t.

9. Estación base de tercera generación (Nodo-B) que comprende un planificador de tráfico a transmitir sobre un canal de acceso de paquetes de enlace descendente a alta velocidad (HSDPA) , caracterizada porque el planificador implementa el procedimiento definido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 200803606

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 18.12.2008

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : H04W72/12 (2009.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200803606

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) H04W, Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, Internet

Informe del Estado de la Técnica Página 2/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200803606

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 11.05.2011

Declaración

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200803606

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración La invención trata de un procedimiento y una estación base para planificar el tráfico de paquetes sobre distintas colas teniendo en cuenta tanto la prioridad del tráfico como el tiempo que lleva esperando en las colas de forma que se modifica el parámetro de prioridad.

El documento del estado de la técnica más próximo a la invención es D01. Trata sobre un método para recoger información de la prioridad y el nivel de retraso de los datos dentro de una red HSDPA para tratar de priorizar los paquetes.

Para mayor claridad, y en la medida de lo posible, se emplea la misma redacción utilizada en la reivindicación 1. Las referencias entre paréntesis corresponden al D01. Las características técnicas que no se encuentran en el documento D01 se indican entre corchetes.

Reivindicación 1 Procedimiento para planificar tráfico en redes telefónicas celulares de área amplia que soportan acceso de paquetes de enlace descendente a alta velocidad (HSDPA) , en el que tráfico que contiene paquetes relacionados con usuarios se almacena de manera intermedia en colas de prioridad según un valor (i) que indica una prioridad para la transmisión asignada a un paquete entrante, comprende las siguientes etapas (resumen; párrafos 1, 30, 33 y 46) :

a) determinar un retardo td del paquete entrante (párrafos 60, 78, 81 y 82) , b) calcular para un tiempo de planificación actual ‘t' al menos un valor de una prioridad de planificación SchedP (i, t) que es una función del valor (i) que indica la prioridad del paquete entrante y el retardo td del paquete entrante (párrafos 63, 102 y 103) , c) planificar los paquetes almacenados de manera intermedia en colas de prioridad según los valores de la prioridad de planificación SchedP (i, t) (párrafos 87; figura 5 y 7) , y porque las etapas a) , b) y c) se realizan cada intervalo de tiempo de transmisión. (Párrafo 37)

A la luz de D01 la reivindicación 1 carece de novedad según establece el artículo 6 de la Ley de Patentes 11/86.

Reivindicación 2 Se definen [N+1 instantes de tiempo (T1 (i) , T2 (i) , ..., TN (i) ) ] para cada valor (i) que indica la prioridad del paquete entrante, en el que TN (i) > ...> T2 (i) > T1 (i) > O, siendo T1 (i) un retardo aceptable mínimo y TN (i) un retardo aceptable máximo para el paquete entrante con prioridad indicada por el valor (i) . (párrafo.

10. 106) .

En el documento D01 a diferencia de la reivindicación dos no se determina que aparezca "n instantes de tiempo discreto" sino establece una serie de umbrales máximos o mínimos para modular la prioridad.

No se considera que la discretización del tiempo produzca ningún efecto sorprendente diferente de la utilización de los umbrales de retardo del documento D01, ya que sería una discretización en la prioridad de los paquetes.

A la luz de D01 la reivindicación 2 es nueva pero carece de actividad inventiva según establece el artículo 6 y 8 de la Ley de Patentes 11/86.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200803606

Reivindicación 3

[Se calculan los valores de la prioridad de planificación SchedP (i, t) , SchedP1 (i, t) , SchedP2 (i, t) , ..., SchedPN (i, t) , SchedPN+l (i, t) , estando cada uno de los valores determinados respectivamente por un peso, SPlweight1 (i) , SPlweight2 (i) , .., SPIweightN (i) , SPIweightN+l (i) , que indica una prioridad relativa entre usuarios y se da para el retardo td del paquete entrante de la manera siguiente:

si T1 (i) > td > 0, SPIweight1 (i) se usa para calcular SchedP1 (i, t) ;

si T2 (i) > td > T1 (i) , SPIiweight2 (i) se usa para calcular SchedP2 (i, t) ;

…

si TN (i) > td > TN-1 (i) , SPIweightN (i) se usa para calcular SchedPN (i, t) ;

si td > TN (i) , SPlweightN+1 (i) se usa para calcular SchedPN+1 (i, t) .]

La diferencia que existe entre el documento D01 y la solicitud es que no menciona que modifique los pesos de la prioridad dependiendo del tiempo de espera para aumentar la prioridad cuando aumenta el retardo.

En el documento D02 se describe un procedimiento para un planificador en HSDPA que calcula la prioridad utilizando "el algoritmo imparcial". En la fórmula 2 del artículo utilizada para calcular la prioridad se describe como modificar la prioridad según el número de usuarios (formula 2) , esto resultaría equivalente a modificarla según el tiempo de espera.

El experto en la materia modificaría el documento D01 a la vista de D02 para conseguir el mismo efecto técnico de la reivindicación 3º .

A la luz de D01 y D02 la reivindicación 3º es nueva pero carece de actividad inventiva según establece el artículo 6 y 8 de la Ley de Patentes 11/86.

Reivindicación 4 Al menos, un valor SchedPj (i, t) de la prioridad de planificación se calcula como:

donde Ri (t) es una tasa de transmisión instantánea que puede alcanzarse determinada por un indicador de calidad de canal, ri (t) es una tasa de transmisión de planificación y t es el tiempo de planificación actual.

En D01 no se especifica cómo se convierte el retardo de los paquetes en prioridad. En D02 (en la fórmula 2) aparece una formula con los mismos elementos Ri (t) , ri (t) pero difieren en el cálculo del peso respecto de la solicitud (SPIweight) . Ya que depende de la calidad media máxima del canal de otro usuario respecto del régimen binario actual usuario y no del retardo acumulado como en la solicitud.

Ninguno de los documentos citados D01 y D02 ni cualquier combinación relevante de ellos revela la utilización de la modificación del peso según el tiempo de espera.

Por lo tanto, los documentos D01 y D02 son solo documentos que reflejan el estado de la técnica. En consecuencia la invención es nueva y se considera que implica actividad inventiva según establece el artículo 6 y 8 de la Ley de Patentes 11/86.

Reivindicaciones 5-8 A la vista de los documentos citados, el resto de reivindicaciones 5-9 son cuestiones prácticas, las cuales son conocidas previamente del documento citado.

Por lo tanto las reivindicaciones 5-9 carecen de novedad según establece el artículo 6 de la Ley de Patentes 11/86.

Reivindicación 9 Estación base de tercera generación (Nodo-B) que comprende un planificador de tráfico a transmitir sobre un canal de acceso de paquetes de enlace descendente a alta velocidad (HSDPA) , donde el planificador implementa el procedimiento definido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

La estación base descrita en la reivindicación 9 está compuesta por elementos necesarios y evidentes para implementar el procedimiento de las reivindicaciones anteriores y por lo tanto carece de novedad según establece el artículo 6 de la Ley de Patentes 11/86.

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