Un método para operar una red inalámbrica y una red inalámbrica.

Un método para operar una red inalámbrica, en el que se usa una función de gestión de cola basándose en una longitud de cola media de paquetes desde todos los usuarios en una estación base inalámbrica de la red,

en el que un resultado de una función se combinará o multiplicará con la longitud de cola media para determinar una contribución de congestión combinada para uso en la función de gestión de cola y para determinar una probabilidad de caída de paquetes y/o una probabilidad de marcado de congestión y en el que la función tiene en cuenta información por usuario sobre una condición de canal inalámbrico, es decir las condiciones de canal de radio actuales de los usuarios individuales

caracterizado por que la función es una función de ponderación y por que la función de ponderación está basada en un Esquema de Codificación de Modulación, y por que la probabilidad de marcado o caída calculada a partir de la longitud de cola media se multiplicará con un índice, que está basado en el MCS actual del usuario.

Un método para operar una red inalámbrica y una red inalámbrica

La presente invención se refiere a un método para operar una red inalámbrica, especialmente una red IP (Protocolo de Internet), en el que se usa una función de gestión de cola basándose en una longitud de cola media en un elemento de red. Además, la presente invención se refiere a una red inalámbrica, especialmente una red IP (Protocolo de Internet), en la que se usa una función de gestión de cola basándose en una longitud de cola media en un elemento de red.

La gestión de recursos de comunicación es una característica importante en las redes de comunicación inalámbricas comerciales, puesto que posibilita la provisión de Calidad de Servicio (QoS), buena utilización de red, etc. Tradicionalmente, QoS ha sido una característica crucial para garantizar la experiencia del usuario predecible para servicios de tasa de bits fija tales como comunicación de voz, que es la razón por la reserva de recursos, se usan diferentes clases de calidad de servicio en la red de acceso (UTRAN - Red de Acceso de Radio Terrestre de UMTS) de UMTS (Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles).

Comunicación de datos - en la mayoría de los casos: la comunicación de internet - normalmente se trata como tráfico de mejor esfuerzo, es decir, tráfico que no requiere tasas de bits garantizadas ni reserva de recursos estricta. Esto está basado en la suposición de que tal tráfico usaría protocolos de transporte tales como TCP (Protocolo de Control de Transmisión) que generalmente puede adaptarse a características de trayectoria cambiantes gracias a su mecanismo de control de congestión.

Los mecanismos de control de congestión de TCP originales reaccionan a notificación de congestión implícita, es decir, un emisor perdería acuses de recibos e interpretaría esto como una indicación de congestión. La suposición general es que en caso de congestión de red, las colas del enrutador superarían su capacidad máxima, y se forzaría a los enrutadores a dejar caer paquetes. Esta pérdida de paquetes se señaliza implícitamente al emisor de TCP, puesto que el receptor de TCP no ha recibido ningún paquete a realizar acuse de recibo.

Sin embargo, el uso de pérdida de paquetes como una manera implícita de reconocer eventos de congestión en la red tiene sus limitaciones. Por ejemplo, el desperdicio de recursos de red - ancho de banda - debido a las retransmisiones en respuesta a caída de paquetes no es deseable y la precisión de la realimentación es limitada puesto que las pérdidas de paquetes pueden ocurrir también debido a los errores de bits en lugar de a la congestión.

La Gestión de Cola Activa (AQM) es un dominio importante para generar señales de congestión para los puntos finales de comunicación más eficazmente, véase Floyd, S., y Jacobson, V., Random Early Detection gateways for Congestión Avoidance V.1 N.4, agosto de 1993, págs. 397-413. La gestión de cola en los enrutadores intermedios define el comportamiento de ocupación de la memoria intermedia para paquetes que llegan. Normalmente AQM captura la noción de congestión en términos de longitud de cola media de una memoria intermedia en un elemento de red. Una vez que una media supera algún umbral, puede transmitirse una señal de congestión dejando caer un paquete o marcando paquetes, es decir estableciendo explícitamente un patrón de bits - operación de marcado - en paquetes, por ejemplo, encabezamiento de IP, pasando a través de un enlace congestionado en la red. El objetivo es notificar a los anfitriones finales de la congestión incipiente de modo que puedan reducir sus tasas de envío antes de que los paquetes realmente se dejen caer.

La Detección Temprana Aleatoria (RED) es el mecanismo de AQM mejor conocido para notificar señales de congestión a anfitriones finales, véase Floyd, S., y Jacobson, V., Random Early Detection gateways for Congestión Avoidance V.1 N.4, agosto de 1993, págs. 397-413. El algoritmo de RED detecta congestión incipiente manteniendo la longitud de cola media para una cola en un elemento de red. El parámetro se calcula usando un filtro de paso bajo con media móvil ponderada exponencial en la longitud de la cola instantánea. Asegura que la longitud de cola media no sea muy reactiva a ráfagas de tráfico ocasionales: congestión transitoria. Además, RED define dos umbrales: umbral mínimo y umbral máximo. Siempre que la longitud de cola media permanezca bajo el umbral mínimo no se marcan paquetes, puesto que el elemento de red no está congestionado. A medida que el tamaño de cola media supera el umbral mínimo pero permanece por debajo del umbral máximo, el algoritmo RED marca de manera probabilística los paquetes que llegan. La probabilidad de marcado no es fija sino que se calcula como una función de tamaño de cola media. Por lo tanto, la probabilidad de marcado aumenta con el tamaño de cola media hacia el umbral superior y viceversa. En situaciones de congestión, el aumento en la probabilidad de marcado conduce a una tasa de marcado aumentada para paquetes que llegan. De manera similar, una vez que el tamaño de cola media supera el umbral máximo una alternativa es marcar cada paquete que llega. Sin embargo, es recomendado aumentar poco a poco la probabilidad de marcado a 1 para asegurar la estabilidad del sistema. Eventualmente, si la cola se desborda RED empezarán a dejar caer paquetes.

Un mecanismo de marcado particular es la Notificación de Congestión Explícita (ECN), véase Ramakrishnan, K., Floyd, S. y D. Black, "The Addition of Explicit Congestión Notification (ECN) to IP", RFC 3168, septiembre de 21. El objetivo de ECN es transmitir señales de congestión persistentes al anfitrión final estableciendo explícitamente patrones de bits - operación de marcado - en paquetes que llegan a un elemento de red congestionado. ECN se

basa en el transporte de punto final para pasar sobre tales notificaciones a enviar al anfitrión para tomar la respuesta de congestión apropiada. Aunque no es vinculante, se espera que en un entorno de red colaborativo el emisor reduzca su tasa de envío en respuesta a tales notificaciones. Además, ECN tiene como objetivo también conservar el ancho de banda de red en la medida de lo posible evitando retransmisiones a través de la pérdida de paquetes. Además, hace factible distinguir las caídas de paquetes debidas a errores de bits de las caídas debidas a congestión.

La propia ECN es un mecanismo para marcar paquetes de modo que el receptor tenga información explícita acerca del estado de congestión en la red. La suposición es que este mecanismo se usaría junto con un protocolo de transporte tal como TCP que podría señalizar la congestión observada de vuelta al emisor real de modo que los algoritmos de control de congestión puedan reaccionar en consecuencia.

La operación global se representa en la Figura 1: un emisor de TCP S envía paquetes de TCP a un receptor de TCP R. Los enrutadores a lo largo de la trayectoria - R1, R2, R3 - pueden observar la congestión y, dependiendo de su implementación de AQM, deciden marcar paquetes. Finalmente, el receptor R recibiría tales paquetes marcados y señalizaría esta información acerca del canal de realimentación de TCP de vuelta al emisor original S.

Normalmente existirán varios marcadores de congestión en la trayectoria, es decir en cada enrutador IP en el caso ideal. Sin embargo, no es necesario usar marcado de ECN en cada enrutador lo que hace más fácil desplegar ECN gradualmente, pero sería preferible usarlo para todos los cuellos de botella probables en la red. Un cuello de botella particular en las redes de comunicación móviles es la estación base inalámbrica, eNB (eNodoB) en LTE (Evolución a Largo Plazo), por lo que sería intuitivamente beneficioso implementar una función de marcado de ECN en la estación base inalámbrica o eNB.

Existen diferentes enfoques para algoritmos de marcado en enrutadores. En general, el objetivo para marcado de ECN es proporcionar notificaciones de congestión explícitas a emisores antes de que la congestión se haga realmente problemática. Dado un buen algoritmo, este enfoque puede evitar que las memorias intermedias de los enrutadores se congestionen, que conduciría a retardos más largos y eventualmente a pérdida de paquetes.

El algoritmo RED original usa una probabilidad de marcado que aumenta linealmente con la longitud de cola aumentando desde un umbral mínimo a un umbral máximo. Sin embargo, más tarde se ha encontrado que esto conduce a un comportamiento inestable en algunos casos, por lo tanto se ha añadido una segunda fase de marcado donde la pendiente, o el aumento de probabilidad, es más pronunciada como se representa en la Figura 2, véase V. Rosolen,... [Seguir leyendo]

1. Un método para operar una red inalámbrica, en el que se usa una función de gestión de cola basándose en una longitud de cola media de paquetes desde todos los usuarios en una estación base inalámbrica de la red, en el que un resultado de una función se combinará o multiplicará con la longitud de cola media para determinar una contribución de congestión combinada para uso en la función de gestión de cola y para determinar una probabilidad de caída de paquetes y/o una probabilidad de marcado de congestión y en el que la función tiene en cuenta información por usuario sobre una condición de canal inalámbrico, es decir las condiciones de canal de radio actuales de los usuarios individuales

caracterizado por que la función es una función de ponderación y por que la función de ponderación está basada en un Esquema de Codificación de Modulación, y por que la probabilidad de marcado o caída calculada a partir de la longitud de cola media se multiplicará con un índice, que está basado en el MCS actual del usuario.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la información por usuario comprende uso de recursos y/o coste de transmisión para transmitir una cierta unidad de información.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la función de ponderación mapea el uso de recursos de canal a un factor para contribución de congestión.

4. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el índice es inversamente proporcional a la eficacia espectral del MCS.

5. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que una potencia de transmisión actualmente usada en un enlace descendente se mapeará a una contribución de congestión para paquetes dirigidos a un terminal inalámbrico correspondiente.

6. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que en la función de ponderación las características de canal actuales reflejan un periodo de tiempo, que se conseguirá promediando un valor específico que representa el uso de recursos durante el tiempo.

7. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la contribución de congestión combinada se usará para Detección Temprana Aleatoria, RED.

8. Un método de acuerdo con una de las reivindicación 1 a 7, en el que la contribución de congestión combinada se usará para Notificación de Congestión Explícita, ECN.

9. Una red inalámbrica que comprende medios dispuestos para realizar las etapas del método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior.