Transmisión en un medio compartido que tiene diferentes modos de acceso.

Un método de controlar el acceso en una red de telecomunicación en el cual un medio de comunicación es compartido entre una pluralidad de unidades móviles y al menos dos modos de acceso,

incluyendo los al menos dos modos de acceso en particular un modo de acceso directo y un modo de acceso planificado, proporcionados a las unidades móviles con el fin de acceder al medio de comunicación, caracterizado por las etapas de:

- proporcionar o asignar diferentes prioridades al menos a dos tipos de comunicación para la transmisión desde las unidades móviles, incluyendo las diferentes prioridades en particular una prioridad alta y una prioridad baja,

- determinar para cada una de las diferentes prioridades uno, o un subconjunto, de los citados al menos dos modos de acceso que debe ser utilizado para el tipo de comunicación al que le ha sido dada la respectiva prioridad, y

- que las unidades móviles acceden, en el caso de que tengan algo que transmitir, utilizando uno de los citados al menos dos tipos de comunicación, utilizando el medio de comunicación el modo de acceso, o un modo de acceso incluido en el subconjunto, que ha sido determinado para la prioridad dada al citado uno de los citados al menos dos tipos de comunicación.

Transmisión en un medio compartido que tiene diferentes modos de acceso Campo de la invención

La presente invención se refiere a la comunicación, en particular a la comunicación inalámbrica en una red de telecomunicación en la cual la transmisión desde unidades móviles puede ocurrir sobre un medio compartido que tiene al menos dos modos de acceso. La invención se refiere particularmente a una disposición en tal red de telecomunicación, tal como un punto de acceso, un nodo y una unidad móvil, y a un método para la comunicación en una red de telecomunicación.

Antecedentes

Algunos sistemas de telecomunicación incluyen un protocolo de Control de Acceso Múltiple (MAC - Múltiple Access Control, en inglés) que controla cómo comparten una pluralidad de usuarios un medio de comunicación compartido, por ejemplo, un conjunto de canales de radio tales como FDMA, OFDMA, TDMA y CDMA. Características deseadas de tal protocolo de MAC incluyen

(i) bajos retardos para los datos transmitidos,

(ii) un alto flujo de datos agregados o capacidad, y

(iii) diferenciación de servicios, de manera que por ejemplo servicios de alta prioridad puedan estar garantizados también para cargas de tráfico muy altas.

Los protocolos de MAC pueden dividirse en

protocolos libres de conflicto, o "planificados", y

protocolos basados en confrontación o de "acceso directo".

Los protocolos libres de conflicto aseguran que las transmisiones desde otros usuarios dentro de un cierto conjunto tal como un área geográfica, por ejemplo, en una célula o en una red celular, no interfieren con las transmisiones desde un usuario considerado. Cuando se utilizan protocolos basados en confrontación pueden ocurrir colisiones entre transmisiones, y deben definirse principios para resolver tales conflictos. Los protocolos basados en confrontación permiten intentos de transmisión directos, sin una señalización previa para asegurar que el medio compartido está libre. Esto puede resultar en muy bajos retardos para transmisiones desde los usuarios. Para altas cargas, no obstante, el riesgo de colisiones entre intentos de transmisión aumenta, y con ello los tiempos de retardo aumentan. Las colisiones también resultan en que el medio compartido está con frecuencia ocupado por intentos de transmisión sin éxito, resultando esto a su vez en un bajo flujo de datos agregados. La diferenciación de servicios puede conseguirse permitiendo transmisiones de diferentes prioridades desde los usuarios para acceder o intentar acceder al medio compartido con diferentes probabilidades.

Los protocolos libres de conflicto implican alguna señalización antes de que se transmitan los datos para asegurar que la transmisión no estará en conflicto con otras transmisiones. Aunque la duración de esta fase de señalización puede ser corta, el retardo resultante puede representar una gran fracción del tiempo total de transmisión para transmisiones desde los usuarios, en particular para transmitir pequeñas cantidades de datos. Para grandes cantidades de datos la duración de la fase de señalización es menos importante. Un beneficio de los protocolos libres de conflicto es que, en oposición a los protocolos basados en confrontación, puede conseguirse un uso completo del medio compartido. Esto resulta en una alta capacidad potencial. En el caso de que un nodo de control central esté a cargo de la asignación de oportunidades de transmisión, la diferenciación de servicios puede ser conseguida de manera simple mediante la concesión por parte del nodo central de tales oportunidades, sobre la base del tipo o prioridad del servicio.

Una comparación cualitativa de las características del retardo frente a tráfico servido de las dos alternativas se ilustra en el gráfico de la Fig. 1. Para bajas cargas de tráfico los protocolos basados en confrontación proporcionan retardos más bajos que los protocolos libres de conflicto, mientras que para altas cargas de tráfico, los protocolos libres de conflicto proporcionan menores retardos que los protocolos basados en confrontación.

En los estándares de red inalámbrica existentes, los protocolos de MAC libres de conflicto con diferenciación de servicios se utilizan por ejemplo para GSM / GPRS y WCDMA, véase el GSM 4.6 del 3GPP, "General Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station (MS) - Base Station System (BSS interface; Radio Link Control / Médium Access Control (RLC / MAC) protocol". Un usuario que tenga datos que transmitir envía un mensaje de solicitud de canal a la red, incluyendo la clase de prioridad, y la estación de base responde con una asignación de recurso, señalando a un recurso "reservado" o dedicado, que incluye una frecuencia e intervalo de tiempo o código. Este recurso no será utilizado por ninguna otra transmisión en la célula.

Los protocolos basados en confrontación son utilizados, por ejemplo por WLANs (Redes de Área Local Inalámbricas - Wlreless Local Area Networks, en inglés) construidas de acuerdo con el estándar IEEE 82.11. De manera más especifica, se utiliza un protocolo de Acceso Múltiple por Detección de Portadora (CSMA - Carrier Sense Múltiple Access, en inglés). Antes de transmitir, un usuario primero escucha al medio durante un cierto tiempo para determinar que no está ocupado. Si el medio está ocupado, o si la transmisión desde el usuario falla, el usuario espera un tiempo de espera aleatorio antes de repetir el proceso. En el estándar IEEE 82.11e, los tiempos de detección en el medio y de espera dependen de la clase de servicio. Los protocolos basados en confrontación se utilizan también en muchos sistemas celulares, por ejemplo, WCDMA, para iniciar una llamada solicitando recursos utilizando un procedimiento de acceso aleatorio.

Las WLANs construidas de acuerdo con el estándar IEEE 82.11 también tienen un modo libre de conflicto. En este modo un "coordinador de punto" central puede tomar el control del medio y conceder oportunidades de transmisión a usuarios de una manera libre de conflicto. Los modos basado en conflicto y basado en confrontación pueden coexistir, compartiendo el medio de transmisión en el dominio del tiempo. A continuación, el coordinador de punto controla las fracciones del medio utilizadas por cada modo, así como qué usuarios están autorizados a transmitir en el modo libre de conflicto. No hay modo de controlar qué usuarios están autorizados a utilizar el modo basado en confrontación.

Como se en la Fig. 1, los retardos mínimos se consiguen con los protocolos de MAC basados en confrontación en situaciones de baja carga de tráfico.

El documento del IEEE "Admisión control with priorities: approaches for Multi-Rate Systems" por D. Ayyagari et al. ICUPC '98, Florencia, Italia, 5 - 9 de Octubre de 1998, describe un colisión de admisión con prioridades: se requiere una partición de ancho de banda de enlace basada en prioridad para soportar servicios de multimedios que tienen requisitos de QoS diferentes. Esta misma regla de prioridad puede ser aplicada de manera diferente en un sistema que transporta una mezcla de aplicaciones, aprovechando su retardo y tolerancias de pérdidas, y sus características de tráfico.

El documento del IEEE "Performance analysis of Multi-Service Cellular Networks with mobile users", Randhawa T S et al. WCNC 2, 23 - 28 de Septiembre de 2, Piscataway, NJ, USA, describe la rápida evolución de las redes celulares inalámbricas en redes de múltiples servicios que soportan servicios de banda estrecha, así como de banda ancha. Unas precisas formulaciones son desarrolladas para predecir los parámetros de QoS de nivel de llamada en una red celular de múltiples servicios con usuarios de telefonía móvil.

El documento US 22/75891 A1 describe la asignación de recursos de comunicaciones compartidos entre usuarios que pueden intentar comunicarse simultáneamente; en particular una red ALOHA con intervalos que utiliza acceso ALOHA limita progresivamente el acceso de los usuarios a medida que el uso aumenta con respecto a la capacidad.

El documento WO 2/282 A2 describe una red ad hoc y en particular un método y sistema de control del acceso a medio, MAC (Médium Access Control, en inglés), para proporcionar un acceso sin colisiones dentro de una red ad hoc. Se proporciona una elección distribuida de una planificación de transmisión compartida dentro de una red ad hoc.

Compendio

Un objeto de la Invención es proporcionar una disposición para una red y método llevada a cabo en una red que proporciona un eficiente manejo de la transmisión de enlace ascendente, en particular para transmisiones de diferente prioridad o clases de servicio.

Otro objeto de la Invención es proporcionar un manejo de la transmisión de enlace ascendente... [Seguir leyendo]

1. Un método de controlar el acceso en una red de telecomunicación en el cual un medio de comunicación es compartido entre una pluralidad de unidades móviles y al menos dos modos de acceso, incluyendo los al menos dos modos de acceso en particular un modo de acceso directo y un modo de acceso planificado, proporcionados a las unidades móviles con el fin de acceder al medio de comunicación, caracterizado por las etapas de:

proporcionar o asignar diferentes prioridades al menos a dos tipos de comunicación para la transmisión desde las unidades móviles, incluyendo las diferentes prioridades en particular una prioridad alta y una prioridad baja,

determinar para cada una de las diferentes prioridades uno, o un subconjunto, de los citados al menos dos modos de acceso que debe ser utilizado para el tipo de comunicación al que le ha sido dada la respectiva prioridad,

y

que las unidades móviles acceden, en el caso de que tengan algo que transmitir, utilizando uno de los citados al menos dos tipos de comunicación, utilizando el medio de comunicación el modo de acceso, o un modo de acceso incluido en el subconjunto, que ha sido determinado para la prioridad dada al citado uno de los citados al menos dos tipos de comunicación.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además porque al menos la etapa de determinar para cada una de las diferentes prioridades uno, o un subconjunto, de los citados al menos dos modos de acceso es llevada a cabo en cada instante, en instantes repetidos periódicamente o en eventos predeterminados.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además porque en la etapa de determinar para cada una de las diferentes prioridades uno, o un subconjunto, de los citados al menos dos modos de acceso, la determinación se realiza sobre la base de la carga de tráfico, en particular la carga de tráfico total o la carga de tráfico en el respectivo uno o en cada uno de los al menos dos modos de acceso.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además por otra etapa de determinación o de estimación de las condiciones de tráfico, posiblemente como una media calculada o un valor derivado de las condiciones de tráfico durante un periodo de tiempo directamente antes y hasta el instante actual, en el medio de comunicación, en particular la carga de tráfico, estando la determinación en la etapa de determinación para cada una de las diferentes prioridades de uno, o de un subconjunto, de los citados al menos dos modos de acceso basada en las condiciones de tráfico determinadas.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además por otra etapa de informar, tras la etapa de determinación para cada una de las diferentes prioridades de uno, o de un subconjunto, de los citados al menos dos modos de acceso, a las unidades móviles acerca del modo de acceso, o del subconjunto de los citados al menos dos modos de acceso, que ha sido determinado para cada una de las diferentes prioridades.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además por otra etapa de informar, tras la etapa de determinación para cada una de las diferentes prioridades de uno, o de un subconjunto, de los citados al menos dos modos de acceso, a las unidades móviles acerca de las condiciones de tráfico, en particular de la carga de tráfico total y preferiblemente de la carga de tráfico total para el medio de comunicación.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además por otra etapa de asignación, antes de la etapa de determinación para cada una de las diferentes prioridades de uno, o de un subconjunto, de los citados al menos dos modos de acceso, utilizando una primera porción del medio de comunicación para tráfico desde las unidad móviles uno primero de los al menos dos modos de acceso, y utilizando una segunda porción del medio de comunicación para tráfico de las unidades móviles uno segundo de los al menos dos modos de acceso.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado además porque la etapa de asignación es llevada a cabo en cada instante, en instantes repetidos periódicamente o en eventos predeterminados.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado además por otra etapa de determinación de las condiciones de tráfico en el instante actual, posiblemente como una media calculada o un valor derivado de las condiciones de tráfico durante un periodo de tiempo directamente antes y hasta el instante actual, en el medio de comunicación, en particular la carga de tráfico, estando la asignación en la etapa de asignación basada en las condiciones de tráfico determinadas.

1. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además porque en la etapa de determinación para cada una de las diferentes prioridades se determina uno, o un subconjunto de los citados al menos dos modos de acceso, teniendo el tráfico para un tipo de comunicación una prioridad alta para ser transmitido en un modo de acceso directo para cargas de tráfico más altas que el tráfico para un tipo de comunicación que tiene una prioridad baja que se determina a continuación que sea transmitido en un modo de acceso planificado.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además porque en la etapa de determinación para cada una de las diferentes prioridades de uno, o de un subconjunto, de los citados al menos dos modos de

acceso, se determina que el tráfico para el tipo de comunicación que tiene una prioridad alta sea transmitido, si se desea o requiere, también en el modo de acceso planificado para las citadas cargas de tráfico más elevadas.

12. Una unidad de control del acceso para su uso en una red de telecomunicación en la cual unidades móviles (1) comunican un medio compartido de comunicación por las unidades móviles, la transmisión en el citado medio de comunicación desde las unidades móviles es llevada a cabo en uno de al menos dos modos de acceso, incluyendo los al menos dos modos de acceso en particular un modo de acceso directo y un modo de acceso planificado, estando la unidad de control del acceso dispuesta para controlar el modo de acceso para ser utilizado para transmitir desde las unidades móviles, y estando la unidad de control del acceso caracterizada por al menos dos tipos de comunicación dispuestos para transmisión desde las unidades móviles y que tienen diferentes prioridades, incluyendo en particular las diferentes prioridades una prioridad alta y una prioridad baja, y por una unidad de determinación del modo de acceso para determinar para cada una de las diferentes prioridades uno, o un subconjunto, de los citados al menos dos modos de acceso que debe ser utilizado para el tipo de comunicación al que ha sido dada la respectiva prioridad.

13. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada además porque la unidad de determinación del modo de acceso está dispuesta para realizar la determinación en cada instante, en instantes repetidos periódicamente o en eventos predeterminados.

14. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada además por una unidad de información del modo de acceso conectada para recibir información desde la unidad de determinación del modo de acceso para informar a las unidades móviles acerca de los determinados citados unos, o citados subconjuntos, de los citados al menos dos modos de acceso.

15. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 12 ó 14, caracterizada además por una unidad de recepción del modo de acceso para recibir información acerca del modo de acceso, o acerca del subconjunto de citados al menos dos modos de acceso, que debe ser utilizado para tráfico de los tipos de comunicación de cada una de las diferentes prioridades.

16. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada además por una unidad de determinación o de estimación de carga para la determinación o la estimación de las condiciones de tráfico en el medio de comunicación, preferiblemente la carga de tráfico, en particular la carga de tráfico total o la carga de tráfico en el respectivo uno o en cada uno de los al menos dos modos de acceso, estando la unidad de determinación del modo de acceso conectada para recibir información de la unidad de determinación o de estimación de carga y dispuesta para realizar la determinación sobre la base de las condiciones de tráfico determinadas o estimadas.

17. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizada además porque la unidad de determinación o de estimación de carga está dispuesta para determinar o estimar las condiciones de tráfico en el instante actual, posiblemente como una media calculada o como un valor derivado de las condiciones de tráfico durante un periodo de tiempo directamente antes y hasta el instante actual.

18. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizada además por una unidad de información de carga conectada para recibir información desde la unidad de determinación o de estimación de carga para informar a las unidades móviles acerca de las condiciones de tráfico determinadas o estimadas.

19. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizada además por una unidad de recepción de carga para recibir información acerca de las condiciones de tráfico determinadas o estimadas.

2. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada además porque la unidad de determinación del modo de acceso está conectada a la unidad de determinación o de estimación de la carga y está dispuesta para determinar que el tráfico para un tipo de comunicación que tiene una prioridad alta debe ser transmitido en un modo de acceso directo para cargas de tráfico más altas que el tráfico para un tipo de comunicación que tiene una prioridad baja, que se determina entonces que debe ser transmitido en un modo de acceso planificado.

21. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada además porque la unidad de determinación del modo de acceso está dispuesta para determinar que el tráfico para el tipo de comunicación que tiene una prioridad alta se determina que debe ser transmitido, si se desea o requiere, también en el modo de acceso planificado para las citadas cargas de tráfico más altas.

22. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada además por una unidad de asignación de acceso para asignar una primera porción del medio de comunicación a tráfico desde las unidades móviles utilizando uno primero de los al menos dos modos de acceso y una segunda porción del tráfico desde las unidades móviles utilizando uno segundo de los al menos dos modos de acceso.

23. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizada además porque la unidad de acceso de asignación del acceso de acuerdo con la unidad de asignación de acceso de la reivindicación

está dispuesta para realizar la asignación en cada instante, en instantes repetidos periódicamente o en eventos predeterminados.

24. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizada además por una unidad de determinación o de estimación de carga para la determinación o la estimación de las condiciones de tráfico en el medio de comunicación, preferiblemente la carga de tráfico, en particular la carga de tráfico total o la carga de tráfico en el respectivo uno o en cada uno de los al menos dos modos de acceso, estando la unidad de asignación de acceso conectada para recibir información de la unidad de determinación o de estimación de carga y dispuesta para realizar la determinación sobre la base de las condiciones de tráfico determinadas o estimadas.

25. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizada además por una unidad de acceso de asignación de acceso de acuerdo con la reivindicación mediante la unidad de información de asignación de acceso conectada para recibir información desde la unidad de asignación de acceso para informar a las unidades móviles acerca de la asignación.

26. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 22 ó 25, caracterizada además por una unidad de recepción de asignación de acceso para recibir información acerca de la asignación.

27. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada además porque está totalmente situada en una estación de base de radio o en una estación de base de radio y en un controlador de red de radio conectado a ella de la red de telecomunicación.

28. Una unidad de control del acceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada además porque está totalmente situada en cada una de las unidades móviles.

29. Un nodo, en particular un punto de acceso o una estación de base de radio, caracterizado por una unidad de control del acceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 -22.

3. Una unidad móvil para su uso en una red de telecomunicación en la cual las unidades móviles comunican un medio de comunicación compartido por las unidades móviles, siendo la transmisión en el citado medio de comunicación desde las unidades móviles llevada a cabo en uno de al menos dos modos de acceso, incluyendo los al menos dos modos de acceso en particular un modo de acceso directo y un modo de acceso planificado, incluyendo la unidad móvil una unidad de control del acceso dispuesta para controlar el modo de acceso para ser utilizado para transmitir desde la unidad móvil y estando la unidad móvil caracterizada por al menos dos tipos de comunicación dispuestos para la transmisión desde las unidades móviles y que tienen diferentes prioridades, incluyendo las diferentes prioridades en particular una prioridad alta y una prioridad baja, y por una unidad de determinación del modo de acceso Incluida en la citada unidad de control del acceso para determinar para cada una de las diferentes prioridades uno, o un subconjunto de al menos dos modos de acceso que debe ser utilizado para el tipo de comunicación al que ha sido dada la respectiva prioridad.

31. Una unidad móvil de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada además porque la unidad de determinación del modo de acceso incluye una unidad de recepción del modo de acceso para recibir Información acerca del modo de acceso, o el subconjunto de los citados al menos dos modos de acceso, que debe ser utilizado para el tráfico de los tipos de comunicación de cada una de las diferentes prioridades.

32. Una unidad móvil de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada además porque la unidad de determinación del modo de acceso incluye una unidad de recepción de carga para recibir información acerca de las condiciones de tráfico determinadas y una unidad de cálculo del acceso conectada a la unidad de recepción de carga para la determinación, sobre la base de la información recibida acerca de las condiciones de tráfico, de un modo de acceso, o al menos de un subconjunto de los citados al menos dos modos de acceso, que debe ser utilizado para el tráfico de los tipos de comunicación de cada una de las diferentes prioridades.

33. Una unidad móvil de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada además porque la unidad de determinación del modo de acceso incluye una unidad de estimación de carga para la estimación de las condiciones de tráfico en el medio de comunicación, preferiblemente la carga de tráfico, en particular la carga de tráfico total o la carga de tráfico en el respectivo uno o en cada uno de los al menos dos modos de acceso, y una unidad de cálculo del acceso conectada a la unidad de estimación de carga para la determinación, sobre la base de las condiciones de tráfico estimadas, de un modo de acceso, o al menos de un subconjunto de los citados al menos dos modos de acceso, que debe ser utilizado para el tráfico de los tipos de comunicación de cada una de las diferentes prioridades.