Punto de acceso para la planificación centralizada en una WLAN de IEEE 802.11e.

Método para la planificación centralizada de la transmisión de flujos continuos de tráfico de enlace ascendentey/o enlace descendente por parte de un punto (101,

1400) de acceso con QoS en una red de área localinalámbrica que soporta transmisión de datos con QoS entre el punto (101, 1400) de acceso con QoS y por lomenos una estación inalámbrica (102a, 120b, 102c) con QoS, comprendiendo el método las etapas de:

a. almacenar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, una pluralidad de flujos continuos de tráfico deenlace descendente a planificar por el punto (101, 1400) de acceso con QoS; y

b) almacenar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, una pluralidad de mensajes de interrogaciónsecuencial a planificar por el punto (101, 1400) de acceso con QoS, correspondiéndose cada mensaje deinterrogación secuencial con un flujo continuo de tráfico de enlace ascendente, respectivo, a enviar desdeuna estación inalámbrica (102a, 102b, 102c) con QoS al punto (101, 1400) de acceso con QoS;

c) almacenar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, la velocidad de transmisión física y, para cadamensaje de interrogación secuencial y tráfico de enlace descendente, parámetros de planificación, endonde los parámetros de planificación incluyen un tiempo virtual, y un valor de accruedCredit para cada flujocontinuo de tráfico a planificar, de modo que el valor de accruedCredit evalúa el servicio que no hatransmitido un flujo continuo de tráfico debido a que la velocidad de transmisión física del canal inalámbricoes menor que la velocidad de transmisión mínima requerida por el flujo continuo de tráfico, respectivo;

d. seleccionar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, el flujo continuo de tráfico que tiene el mínimotiempo virtual asociado al mismo;

e. determinar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, si el flujo continuo de tráfico seleccionado cumplecriterios de aptitud predeterminados para su transmisión mediante la determinación de si la velocidad detransmisión física sobre el canal inalámbrico es mayor que la velocidad de transmisión mínima asociada alflujo continuo de tráfico, seleccionado, y la determinación de si el valor de accruedCredit del flujo continuode tráfico seleccionado es no negativo;

f. si el flujo continuo de tráfico, seleccionado, es apto para su transmisión, y comprende tráfico de enlacedescendente, transmisión del flujo continuo de tráfico, seleccionado, sobre el canal inalámbrico desde elpunto (101, 1400) de acceso con QoS hacia una estación con QoS predeterminada, o, si el flujo continuo detráfico, seleccionado, es apto para su transmisión y comprende flujo continuo de tráfico de enlaceascendente, transmisión del mensaje de interrogación secuencial correspondiente al flujo continuo detráfico de enlace ascendente, seleccionado, sobre el canal inalámbrico desde el punto (101, 1400) deacceso con QoS hacia la estación con QoS, predeterminada, para iniciar la transmisión del flujo continuo detráfico de enlace ascendente, seleccionado, desde la estación con QoS, predeterminada, hacia el punto(101, 1400) de acceso con QoS;

g. actualizar los parámetros de planificación de los flujos continuos de tráfico a planificar;

h. repetir las etapas b. a g. para planificar la siguiente transmisión.

Punto de acceso para la planificación centralizada en una WLAN de IEEE 802.11e Campo de la invención La presente invención se refiere a la planificación centralizada de flujos continuos de tráfico en una red de área local inalámbrica (WLAN) por medio del Coordinador Híbrido (HC) de un Punto de Acceso con QoS (QAP) compatible con la IEEE 802.11e. La invención trata sobre la equidad entre los flujos continuos de tráfico de enlace ascendente y de enlace descendente desde estaciones inalámbricas con QoS (QSTAs) hacia el QAP.

Antecedentes de la invención En septiembre de 2005, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) ratificó una enmienda de la norma 802.11 para redes de área local inalámbricas (WLAN) , que define los procedimientos de control de acceso al medio (MAC) para soportar aplicaciones de red de área local (LAN) con requisitos de calidad de servicio (QoS) . Esta enmienda, “Medium Access Control (MAC) . Quality of Service Enhancements to Wireless LAN”, Enmienda 8 de la norma 802.11 ANSI/IEEE de la especificación de Control de Acceso al Medio (MAC) y de Capa Física (PHY) , 2005, se conoce mayormente con la abreviatura 802.11e y su objetivo principal es proporcionar soporte de QoS de tipo Ethernet para flujos continuos de tráfico transmitidos a través de WLANs usando prioridades de tipo 8021.D.

El MAC 802.11 original proporciona dos métodos principales para acceder al medio inalámbrico: la Función de Coordinación Distribuida (DCF) , en la cual estaciones (STAs) y el punto de acceso (AP) comparten el medio inalámbrico usando un Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Evitación de Colisiones (CSMA/CA) . La DCF es adecuada para entregar tráfico del mejor esfuerzo pero no hay disponible ninguna prioridad de acceso al medio o soporte para aplicaciones limitadas por el retardo. El otro método, la Función de Coordinación Puntual (PCF) , posibilita un acceso sin contiendas al medio inalámbrico a través de un método de interrogación secuencial. No obstante, carece de mecanismos para diferenciar entre tipos de tráfico (por ejemplo, voz, vídeo, mejor esfuerzo) , de mecanismos para que estaciones comuniquen sus requisitos de QoS al punto de acceso, y de la planificación de interrogación secuencial con control ligero.

La enmienda 802.11e define un conjunto de primitivas de servicio, funciones y formatos de trama para soportar la QoS en WLANs que se denominan en conjunto capacidad QoS. Introduce el concepto de Función de Coordinación Híbrida (HCF) , que combina los planteamientos de la DCF y la PCF con mejoras para la provisión de QoS. La HCF dispone de dos modos de funcionamiento para la priorización y diferenciación de tráfico: el Acceso a Canal Distribuido Mejorado (EDCA) , que se basa en contiendas, y el Acceso a Canal Controlado de la Función de Coordinación Híbrida (HCCA) , que se basa en interrogaciones secuenciales. La capacidad QoS soporta ocho valores de prioridad a los que se hace referencia como Prioridades de Usuario (UPs) , que son idénticos a las etiquetas de prioridad de la IEEE 802.1D. Se dice que una Unidad de Datos de Servicio MAC (MSDU) pertenece a una Categoría de Tráfico (TC) sobre la base de su UP. El concepto central para el funcionamiento de la HCF es la Oportunidad de Transmisión (TXOP) ; se define como el intervalo de tiempo durante el cual una estación con calidad de servicio (QSTA) particular tiene derecho a iniciar secuencias de intercambio de tramas sobre el medio inalámbrico (WM) . Las TXOPs son necesarias para la transmisión en ambos modos de la HCF, aunque se obtienen a través de medios diferentes.

El primer modo de la HCF para acceder al medio inalámbrico, EDCA, entrega tráfico basándose en el establecimiento de correspondencias de UPs de diferenciación con cuatro Categorías de Acceso (AC) . Usa los siguientes elementos para la priorización: a) cantidad de tiempo que una estación detecta el canal inalámbrico como en reposo antes de intentar capturarlo, b) la longitud de la ventana de contienda, c) la duración que puede transmitir una estación después de adquirir canal. Cada Categoría de Acceso tiene su propia cola de transmisión y compite independientemente por Oportunidades de Transmisión usando el CSMA/CA, sobre la base de los parámetros anteriores.

El objetivo principal del Acceso al Canal Controlado de la Función de Coordinación Híbrida (HCCA) , el segundo método de acceso de la Función de Coordinación Híbrida (HCF) , es proporcionar un acceso controlado con duración limitada para la transferencia libre de contiendas, de datos de QoS. Hace uso de un coordinador centralizado compatible con la QoS, ubicado conjuntamente con el punto de acceso, denominado Coordinador Híbrido (HC) . El HC dispone de la prioridad de acceso más alta al medio inalámbrico para iniciar secuencias de intercambio de tramas y para asignarse TXOPs a sí mismo y a otros QSTAs. Se utiliza un mecanismo de interrogación secuencial para permitir que una QSTA que no sea punto de acceso solicite al HC TXOPs con parámetros de QoS específicos (tales como velocidad de datos, latencia, etcétera) , tanto para sus propias transmisiones como para transmisiones desde el AP a sí misma. Para las solicitudes que han sido aceptadas, el HC planifica TXOPs tanto para el punto de acceso como para las estaciones durante el periodo de contienda CP y cualquier Periodo Libre de Contiendas (CFP) generado localmente, con el fin de cumplir los requisitos de QoS de un Flujo Continuo de Tráfico (TS) particular.

Las QSTAs comunican sus características de flujo continuo de tráfico y requisitos de QoS al HC usando elementos de Especificación de Tráfico (TSPEC) para obtener reservas de transmisión. Los parámetros de TSPEC se obtienen a partir de los requisitos de la aplicación que solicita el servicio habilitado para QoS, y también a partir de información específica de la capa MAC. La primera clase incluye parámetros de TSPEC tales como tamaño de MSDU nominal, intervalo de servicio máximo, velocidad de datos media y límite de retardo. En la segunda, se determinan parámetros de TSPEC usando suposiciones tales como la probabilidad de no transmitir una trama, y un modelo para error de canales. El HC o bien acepta o bien rechaza parámetros de TSPEC sobre la base de una política de control de admisión, y el tráfico admitido en el contexto de una TSPEC se puede enviar usando EDCA, o HCCA, o incluso un modo mixto de los mismos.

Las capacidades QoS descritas anteriormente son utilizadas por los dos componentes principales del HC que proporciona calidad de servicio en el contexto de la 802.11e: la unidad de control de admisión y el planificador. La unidad de control de admisión toma una decisión sobre la admisibilidad de un flujo continuo de tráfico para su transmisión, basándose en una serie de criterios tales como la implementación del planificador por parte del fabricante (véase posteriormente) , la capacidad de canales disponible, las condiciones de los enlaces, los límites de retransmisión y los requisitos de planificación del flujo continuo de tráfico según se comunique en sus parámetros de TSPEC. Puesto que la capacidad QoS soporta dos mecanismos de acceso, existen dos mecanismos de control de admisión diferenciados: uno para el acceso basado en contiendas y otro para el acceso controlado. Esta invención supone el uso de algún mecanismo pre-existente de control de admisión de acceso controlado.

El componente del planificador de QoS proporciona transferencias de tramas de QoS dentro del QBSS, bajo la HCF, usando un acceso al canal o bien basado en contiendas o bien controlado. En cada oportunidad de transmisión TXOP, el componente del planificador de tráfico en la QSTA selecciona una trama para su transmisión de entre el conjunto de tramas en las cabezas de flujos continuos de tráfico pendientes, basándose en valores de parámetros y/o prioridad de usuario solicitados, en el TSPEC para la MSDU solicitada. Los flujos continuos de tráfico pendientes son aquellos que tienen MSDUs o paquetes de datos esperando para su transmisión. Para los flujos continuos de tráfico que han sido admitidos por la unidad de control de admisión, el planificador garantiza que a las QSTAs respectivas con flujos continuos de tráfico emitidos se les ofrezcan TXOPs que satisfagan la planificación del servicio. Si se admite un flujo continuo de tráfico TS, entonces el planificador prestará servicio a la QSTA que no es AP durante un Periodo de Servicio, definido como un tiempo contiguo durante el cual a la QSTA se le conceden un conjunto de una o más tramas de unidifusión de enlace descendente y/o una o más TXOPs interrogadas secuencialmente. El planificador también debería garantizar que se realizan suficientes asignaciones de TXOP acumulativas... [Seguir leyendo]

1. Método para la planificación centralizada de la transmisión de flujos continuos de tráfico de enlace ascendente y/o enlace descendente por parte de un punto (101, 1400) de acceso con QoS en una red de área local inalámbrica que soporta transmisión de datos con QoS entre el punto (101, 1400) de acceso con QoS y por lo menos una estación inalámbrica (102a, 120b, 102c) con QoS, comprendiendo el método las etapas de:

a. almacenar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, una pluralidad de flujos continuos de tráfico de enlace descendente a planificar por el punto (101, 1400) de acceso con QoS; y

b) almacenar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, una pluralidad de mensajes de interrogación secuencial a planificar por el punto (101, 1400) de acceso con QoS, correspondiéndose cada mensaje de interrogación secuencial con un flujo continuo de tráfico de enlace ascendente, respectivo, a enviar desde una estación inalámbrica (102a, 102b, 102c) con QoS al punto (101, 1400) de acceso con QoS;

c) almacenar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, la velocidad de transmisión física y, para cada mensaje de interrogación secuencial y tráfico de enlace descendente, parámetros de planificación, en donde los parámetros de planificación incluyen un tiempo virtual, y un valor de accruedCredit para cada flujo continuo de tráfico a planificar, de modo que el valor de accruedCredit evalúa el servicio que no ha transmitido un flujo continuo de tráfico debido a que la velocidad de transmisión física del canal inalámbrico es menor que la velocidad de transmisión mínima requerida por el flujo continuo de tráfico, respectivo;

d. seleccionar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, el flujo continuo de tráfico que tiene el mínimo tiempo virtual asociado al mismo;

e. determinar, en el punto (101, 1400) de acceso con QoS, si el flujo continuo de tráfico seleccionado cumple criterios de aptitud predeterminados para su transmisión mediante la determinación de si la velocidad de transmisión física sobre el canal inalámbrico es mayor que la velocidad de transmisión mínima asociada al flujo continuo de tráfico, seleccionado, y la determinación de si el valor de accruedCredit del flujo continuo de tráfico seleccionado es no negativo;

f. si el flujo continuo de tráfico, seleccionado, es apto para su transmisión, y comprende tráfico de enlace descendente, transmisión del flujo continuo de tráfico, seleccionado, sobre el canal inalámbrico desde el punto (101, 1400) de acceso con QoS hacia una estación con QoS predeterminada, o, si el flujo continuo de tráfico, seleccionado, es apto para su transmisión y comprende flujo continuo de tráfico de enlace ascendente, transmisión del mensaje de interrogación secuencial correspondiente al flujo continuo de tráfico de enlace ascendente, seleccionado, sobre el canal inalámbrico desde el punto (101, 1400) de acceso con QoS hacia la estación con QoS, predeterminada, para iniciar la transmisión del flujo continuo de tráfico de enlace ascendente, seleccionado, desde la estación con QoS, predeterminada, hacia el punto (101, 1400) de acceso con QoS;

g. actualizar los parámetros de planificación de los flujos continuos de tráfico a planificar;

h. repetir las etapas b. a g. para planificar la siguiente transmisión.

2. El método de la reivindicación 1,

en el que el tiempo virtual es la cantidad equitativa, normalizada, de servicio que debería haber recibido un flujo continuo de tráfico antes de un tiempo dado.

3. El método de la reivindicación 1 ó 2,

en el que se selecciona un flujo continuo de tráfico, alternativo, si las determinaciones de la etapa 1e) no resultan afirmativas.

4. El método de la reivindicación 3, en el que se selecciona el flujo continuo de tráfico, alternativo, que tiene la relación máxima valor/de/accruedCredit/p, en donde p es la velocidad media de transmisión de datos asociada al flujo continuo de tráfico, alternativo.

5. El método de la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque se determina si el flujo continuo de tráfico, alternativo, seleccionado, es apto para su transmisión y porque se ejecuta una compensación forzada si el flujo continuo de tráfico, alternativo, seleccionado, no es apto para su transmisión.

6. El método de la reivindicación 5, en el que la etapa de ejecutar una compensación forzada comprende la etapa de seleccionar el flujo continuo de tráfico de compensación que tiene la relación más grande valor de accruedCredit/p, la etapa de incrementar el parámetro accruedCredit del flujo continuo de tráfico, alternativo, seleccionado, en T0*R y la etapa de reducir el parámetro accruedCredit del flujo continuo de tráfico de compensación, seleccionado, en T0*R, en donde T0 representa un tiempo límite de un temporizador y R

representa la velocidad de transmisión física del flujo continuo de tráfico, alternativo, seleccionado.

7. El método de una cualquiera de las reivindicación 1 a 6, en el que cada flujo continuo de tráfico de enlace ascendente a planificar se representa mediante un conjunto de parámetros de TSPEC, que incluye una velocidad media de datos p, un tamaño nominal de MSDU, y una oportunidad de transmisión, en donde los parámetros de TSPEC los proporcionan elementos de TSPEC al punto (101, 1400) de acceso con QoS.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la pluralidad de flujos continuos de tráfico a planificar comprende flujos continuos de tráfico de enlace ascendente que han sido admitidos para su transmisión desde por lo menos una estación con QoS, inalámbrica, hacia el punto (101, 1400) de acceso con QoS y/o flujos continuos de tráfico de enlace descendente admitidos para su transmisión desde el punto (101, 1400) de acceso con QoS a estaciones con QoS, inalámbricas, respectivas.

9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que un parámetro que representa la dirección de transmisión se asocia a cada flujo continuo de tráfico a planificar, en donde la etapa f comprende la etapa de determinar si el flujo continuo de tráfico, seleccionado, o el flujo continuo de tráfico, alternativo, seleccionado, es un flujo continuo de tráfico de enlace descendente o de enlace ascendente.

10. El método de la reivindicación 9, en el que el mensaje de interrogación secuencial se acarrea sobre los datos de QoS para un flujo continuo de tráfico de enlace descendente, seleccionado, planificado actualmente para su transmisión a una estación con QoS, inalámbrica, respectiva, si el flujo continuo de tráfico de enlace ascendente perteneciente al mensaje de interrogación secuencial es apto para su transmisión desde dicha estación con QoS, inalámbrica, al punto (101, 1400) de acceso con QoS.

11. El método de la reivindicación 9, en el que los Datos de QoS del flujo continuo de tráfico de enlace descendente, determinado, se acarrean sobre el mensaje de interrogación secuencial perteneciente al flujo continuo de tráfico de enlace ascendente planificado actualmente para su transmisión, si el flujo continuo de tráfico de enlace descendente desde el punto (101, 1400) de acceso con QoS hacia la estación con QoS, inalámbrica, es apto para la transmisión.

12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que, en la etapa g) , los parámetros de TSPEC asociados a la pluralidad de flujos continuos de tráfico a planificar se usan para actualizar los parámetros de planificación.

13. El método de la reivindicación 9, en el que, en la etapa g) , el tiempo virtual y el parámetro accruedCredit del flujo continuo de tráfico, seleccionado, se incrementan, cada uno de ellos, en un valor predeterminado, y el parámetro accruedCredit del flujo continuo de tráfico, alternativo, se reduce en un valor predeterminado, si el flujo continuo de tráfico, alternativo, seleccionado, es un flujo continuo de tráfico de enlace ascendente.

14. El método de la reivindicación 13, en el que el tiempo virtual se incrementa en (TXOPf swap * R f swap) / p fswap, donde TXOPf swap es el intervalo de oportunidad de transmisión para el flujo continuo de tráfico de enlace ascendente, alternativo, R fswap es la velocidad de transmisión física para el flujo continuo de tráfico de enlace ascendente, alternativo, y p fswap es la velocidad media de transmisión de datos del flujo continuo de tráfico de enlace ascendente, alternativo, y en donde el atributo accruedCredit se incrementa en TXOPf swap * R f swap y el accruedCredit del flujo continuo de tráfico, alternativo, se reduce en TXOPf swap * R f swap.

15. El método de la reivindicación 9, en el que el tiempo virtual del flujo continuo de tráfico de enlace ascendente, seleccionado, que es apto para su transmisión, se incrementa en la etapa g) en un valor predeterminado y su parámetro de Crédito acumulado permanece invariable.

16. El método de la reivindicación 9, en el que el tiempo virtual del flujo continuo de tráfico, seleccionado, se incrementa en MSDUf swap / p f swap, donde MSDUf swap es el tamaño de la MSDU del flujo continuo de tráfico, alternativo, en donde el parámetro accruedCredit del flujo continuo de tráfico, seleccionado, se incrementa en MSDUf swap y en donde el parámetro accruedCredit del flujo continuo de tráfico, alternativo, se reduce en MSDUf swap, si el flujo continuo de tráfico, alternativo, seleccionado, es un flujo continuo de tráfico de enlace descendente.

17. El método de la reivindicación 9, en el que el tiempo virtual del flujo continuo de tráfico de enlace descendente, seleccionado, que es apto para su transmisión, se incrementa en MSDUfswap/P f swap y su parámetro accruedCredit no se cambia.

18. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que el punto (101, 1400) de acceso con QoS planifica flujos continuos de tráfico de enlace descendente y de enlace ascendente de estaciones con QoS inalámbricas que pertenecen a diferentes conjuntos de servicios básicos con QoS.

19. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que los datos de QoS a transmitir a través de flujos continuos de tráfico de enlace ascendente y/o enlace descendente comprenden datos multimedia.

20. Un punto de acceso compatible con la IEEE 802.22e, que comprende unos primeros medios (1401b) de almacenamiento para almacenar una pluralidad de flujos continuos de tráfico a planificar, representándose cada flujo continuo de tráfico por al menos un parámetro de planificación;

unos segundos medios (1401a) de almacenamiento para almacenar parámetros físicos del canal inalámbrico y 5 parámetros del control de acceso al medio (MAC) , y

un módulo (202) de coordinación híbrida adaptado para ejecutar el método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.

21. Medios (1400) de almacenamiento que tienen almacenado un conjunto de instrucciones en los mismos, siendo ejecutable el conjunto de instrucciones por una unidad de procesado de un punto de acceso compatible con la 10 IEEE 802.11e para realizar un método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.