Método para hacer funcionar un receptor (104, 106, 116, 118, 126,

128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) para recibir datos desde un transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) a través de un enlace inalámbrico, caracterizado por: una capa física (310) que opera en el receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202), que recibe un marco de capa física desde un transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) a través de un enlace inalámbrico, en el que la recepción del marco de capa física incluye: determinar si el marco de capa física está libre de errores; cuando el marco de capa física está libre de errores, la capa física (310) del receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) acusa a la capa física (310) del transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) el recibo de la recepción con éxito, extrae la unidad de paquete de datos del marco de capa física, y pasa la unidad de paquete de datos a la capa de enlace (306) que opera en el receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202); cuando el marco de capa física no está libre de errores, la capa física (310) del receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) niega a la capa física (310) del transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) la recepción con éxito del marco de capa física; una capa de enlace (306) que opera en el receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) que recibe una unidad de paquete de datos, en el que la recepción de la unidad de paquete de datos incluye: determinar la pérdida de una unidad de paquete de datos mediante un espacio o discontinuidad en los números de secuencia de las unidades de paquete de datos recibidas por la capa de enlace (306); y tras determinar que se ha perdido una unidad de paquete de datos, retardar la operación de solicitud de retransmisión automática de la unidad de paquete de datos perdida en la capa de enlace (306) durante un período de retardo correspondiente a la duración de las operaciones de recuperación de errores de la capa física (310), comprendiendo las operaciones de recuperación de errores de la capa física (310) la recuperación del marco de capa física que incluye dicha unidad de paquete de datos perdida

Antecedentes

1. Sector técnico al que pertenece la invención

La presente invención se refiere de forma general a redes inalámbricas celulares; y de forma más particular a la provisión de comunicaciones empaquetadas dentro de dichas redes inalámbricas celulares.

2. Técnica anterior

Las redes inalámbricas son bien conocidas. Las redes inalámbricas celulares sustentan los servicios de comunicación inalámbrica en muchas áreas pobladas del mundo. Mientras que las redes inalámbricas se construyeron inicialmente para proporcionar comunicaciones de voz mediante conmutación de circuitos, en la actualidad se requiere de las mismas que también sustenten comunicaciones de datos mediante conmutación de paquetes.

La transmisión de comunicaciones de datos empaquetados dentro de una red inalámbrica genera en la misma requisitos diferentes a los generados por la transmisión de comunicaciones de voz. Las comunicaciones de voz requieren un ancho de banda mantenido con un mínimo cociente entre señal y ruido (SNR) así como requisitos de continuidad. Por otro lado, las comunicaciones de datos, son típicamente tolerantes con la latencia pero presentan unos requisitos mayores de rendimiento total. Las redes inalámbricas mediante conmutación de circuitos convencionales se diseñaron para sustentar los requisitos bien conocidos de la comunicación de voz. Por ello, las redes inalámbricas (así como las redes de telefonía mediante conmutación de circuitos convencionales) han sido adaptadas para proporcionar comunicaciones de datos, con resultados heterogéneos. Por lo tanto, las redes por cable e inalámbricas futuras probablemente serán totalmente conmutadas por paquetes.

El Internet, los intranets, las redes de área amplia y las redes de área local son todas ellas redes conmutadas por paquetes. En dichas redes conmutadas por paquetes, todas las comunicaciones que se quieren transmitir desde una fuente a un destino se empaquetas antes de la transmisión y se re-ensamblan tras la recepción. Estas redes son capaces de proporcionar tanto comunicaciones de datos como comunicaciones de Voz sobre Protocolo de Internet (VOIP). Debido al requisito de interoperabilidad entre los equipamientos de diferentes proveedores, se han desarrollado diferentes estándares de interconexión de redes para dichas redes conmutadas por paquetes. Varios estándares de funcionamiento de este tipo se basan en sistemas de protocolo jerárquico, por ejemplo el modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) de siete capas de la Organización Internacional para la estandarización (ISO), el modelo TCP/IP etc. El modelo OSI incluye, desde la capa más baja del protocolo a la capa más alta del mismo, (1) la capa física, (2) la capa de enlace de datos, (3) la capa de red, (4) la capa de transporte, (5) la capa de sesión, (6) la capa de presentación, y (7) la capa de aplicación. El modelo de referencia TCP/IP correspondiente incluye (1) la capa física, (2) la capa de interfaz de red, (3) la capa de Internet, (4) la capa de transporte, y (5) la capa de aplicación. Los dispositivos en red, por ejemplo terminales de ordenador, estaciones móviles de redes inalámbricas, etc., que funcionan según estos estándares sustentan la transferencia libre de errores de la comunicación de datos. Por lo tanto, prácticamente todos los dispositivos que sustentan la comunicación de datos funcionan según una o más variaciones de estos estándares de funcionamiento.

Para garantizar que los paquetes perdidos en la transmisión son retransmitidos, a veces los estándares de funcionamiento utilizan funciones de solicitud de retransmisión automática (Automatic Retransmission Request (ARQ)). En general, las funciones ARQ se utilizan para solicitar de forma automática la retransmisión de paquetes de datos que han sido transmitidos sin conseguirse la recepción correcta, por ejemplo paquetes de datos perdidos, paquetes de datos erróneos, etc.

Por ejemplo, en una sesión de datos establecida entre un ordenador cliente y un servidor web a través de Internet, el ordenador cliente solicita la descarga de un archivo. El servidor web accede al archivo, subdivide el archivo solicitado en una serie de paquetes de datos, e identifica de forma única cada paquete de datos. A continuación, el servidor web transmite cada paquete de datos al ordenador cliente. Tras la recepción de todos los paquetes de datos, el ordenador cliente los combina en el orden correcto para reconstruir el archivo. Sin embargo, el ordenador cliente puede no recibir correctamente todos los paquetes de datos desde el ordenador web debido a transmisiones perdidas o erróneas. Cuando ello ocurre, el ordenador cliente envía automáticamente una solicitud al servidor web para retransmitir el paquete perdido o transmitido erróneamente. Las operaciones ARQ continúan hasta que el ordenador cliente recibe de forma correcta todos los paquetes de datos que forman el archivo.

Las operaciones ARQ son particularmente importantes en las redes inalámbricas, por ejemplo redes celulares que incluyen enlaces inalámbricos entre una estación base y una estación de servicio móvil. Los enlaces inalámbricos están sometidos a interferencias, debilitación progresiva y otros factores que a menudo evitan la transmisión correcta de los paquetes de datos. Por lo tanto, en dichos sistemas, las operaciones AKQ son particularmente importantes y se implementan entre la estación de servicio móvil y la estación de servicio de base. Estas operaciones ARQ son diferentes de las operaciones ART descritas anteriormente, dado que la estación base no sirve como punto final de la comunicación a la que da servicio. Sin embargo, los esquemas ARQ existentes generan una sobrecarga significativa y hasta el momento no han proporcionado la robustez necesaria sin ocasionar una sobrecarga adicional significativa y a menudo no sin ocasionar retransmisiones innecesarias.

En un artículo de M.C. Chuah, B.T. Doshi, S. Dravida y RP. Ejzak y S. Nanda, titulado "Performance Comparison of Two Retransmission Protocols for CDMA" (Comparación del rendimiento de dos protocolos de retransmisión para CDMA), los autores describen múltiples operaciones del protocolo de transmisiones. Un primer protocolo de retransmisión opera entre una estación/conmutación base de servicio y una estación móvil a través de un enlace inalámbrico y un segundo protocolo de retransmisión opera entre una estación/conmutación base ancla y la estación móvil a través de un enlace inalámbrico y una línea terrestre. En este caso, el primer protocolo de retransmisión opera en la capa de enlace mientras que el segundo protocolo de retransmisión opera en la capa TCP. Dado que las operaciones de retransmisión de la capa TCP fueron diseñadas para enlaces por cable proporcionan un beneficio mínimo para los enlaces inalámbricos a los que dan servicio. Desafortunadamente, debido a la naturaleza basada en el tiempo de las operaciones de retransmisión de la capa TCP, son totalmente incapaces de hacer frente a las operaciones del enlace inalámbrico. El enlace inalámbrico está sometido a ruido y su capacidad puede variar mucho en cortos períodos de tiempo. Por lo tanto, el enlace inalámbrico opera de forma muy diferente a como lo hacen los enlaces por cable. Por estas razones, la operación de retransmisión de la capa TCP interfiere frecuentemente con las operaciones de retransmisión de la capa de enlace.

La patente US nº 5.963.559 describe un sistema para la transmisión de datos de radio mediante acceso a los medios en base a un esquema CSMA. El sistema está configurado para pasar de un modo de transmisión de alta velocidad (HM) (etapa S2 de la figura 7) a un “modo lento”/modo de baja velocidad (LM) tras un número concreto de intentos de retransmisión para un marco concreto de datos de radio (DT).

Por lo tanto, existe la necesidad en la técnica de operaciones ARQ en redes inalámbricas que proporcionen operaciones robustas a través de enlaces inalámbricos y que además genere una sobrecarga adicional pequeña.

Resumen de la invención

Para superar estas limitaciones, entre otras, se da a conocer, según un primer aspecto de la presente invención, un método para operar un receptor según la reivindicación 1. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención se da a conocer un receptor inalámbrico según la reivindicación 8.

Preferentemente, la invención comprende una estación base, la estación móvil y/u otros dispositivos terminales incluyen mejoras del protocolo de la capa física (capa 1) y del protocolo de la capa de enlace (capa 2),... [Seguir leyendo]

1. Método para hacer funcionar un receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) para recibir datos desde un transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) a través de un enlace inalámbrico, caracterizado por: una capa física (310) que opera en el receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202), que recibe un marco de capa física desde un transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) a través de un enlace inalámbrico, en el que la recepción del marco de capa física incluye:

determinar si el marco de capa física está libre de errores; cuando el marco de capa física está libre de errores, la capa física (310) del receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) acusa a la capa física (310) del transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) el recibo de la recepción con éxito, extrae la unidad de paquete de datos del marco de capa física, y pasa la unidad de paquete de datos a la capa de enlace (306) que opera en el receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202); cuando el marco de capa física no está libre de errores, la capa física (310) del receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) niega a la capa física (310) del transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) la recepción con éxito del marco de capa física; una capa de enlace (306) que opera en el receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) que recibe una unidad de paquete de datos, en el que la recepción de la unidad de paquete de datos incluye:

determinar la pérdida de una unidad de paquete de datos mediante un espacio o discontinuidad en los números de secuencia de las unidades de paquete de datos recibidas por la capa de enlace (306); y tras determinar que se ha perdido una unidad de paquete de datos, retardar la operación de solicitud de retransmisión automática de la unidad de paquete de datos perdida en la capa de enlace (306) durante un período de retardo correspondiente a la duración de las operaciones de recuperación de errores de la capa física (310), comprendiendo las operaciones de recuperación de errores de la capa física (310) la recuperación del marco de capa física que incluye dicha unidad de paquete de datos perdida.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el marco de capa física incluye una serie de unidades de paquete de datos, pudiendo transmitirse cada una de ellas por separado desde el transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) al receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202).

3. Método según la reivindicación 1, que comprende además: el envío por la capa de enlace (306) del receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) de un acuse de recibo negativo a la capa de enlace (306) del transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) cuando la capa de enlace (306) del receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) determina que la unidad de paquete de datos se ha perdido.

4. Método según la reivindicación 1, en el que la capa de enlace (306) del receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) determina que no recibe las unidades de paquete de datos transportadas por el marco de capa física mediante la comparación de los números de secuencia de las unidades de paquete de datos recibidas.

5. Método según la reivindicación 1, en el que el retardo en el inicio de las operaciones de retransmisión de la capa de enlace para la unidad de paquete de datos hasta que se han completado las operaciones de retransmisión de la capa física para el marco de capa física que transporta la unidad de paquete de datos incluye: establecer un temporizador para iniciar el retardo; y tras la expiración del temporizador finalizar el retardo.

6. Método según la reivindicación 1, en el que cuando el receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) realiza operaciones de retransmisión de la capa física, envía una señal de acuse de recibo positivo o negativo a través de un canal de señalización de retroalimentación inversa rápida.

7. Método según la reivindicación 1, en el que el período de retardo es un período de tiempo que permite que la capa física (310) recupere los marcos de capa física perdidos.

8. Método según la reivindicación 1, en el que las operaciones de retransmisión de la capa física incluyen notificaciones basadas en ACK o NACK.

9. Receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) que opera para recibir datos desde un transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) a través de un enlace inalámbrico, estando dicho receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) caracterizado por: una antena (1142, 1144, 1146, 1205); una unidad de radiofrecuencia (1132, 1134, 1136, 1204) acoplada a la antena (1142, 1144, 1146 ó 1205); y

al menos un procesador digital (1126, 1128, 1130, 1206) acoplado a la unidad de radiofrecuencia (1132, 1134, 1136, 1204) que ejecuta las instrucciones de software que hacen que el receptor inalámbrico (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202): reciba un marco de capa física desde el transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) a través del enlace inalámbrico, incluyendo dicha recepción del marco de capa física:

determinar si el marco de capa física está libre de errores; cuando el marco de capa física está libre de errores, la capa física (310) del receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) acusa a la capa física (310) del transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) el recibo de una recepción con éxito (508), extrae una unidad de paquete de datos desde el marco de capa física, y pasa la unidad de paquete de datos a una capa de enlace

(306) que opera en el receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202); cuando el marco de capa física no está libre de errores, la capa física (310) del receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) transmite un acuse de recibo negativo a la capa física (310) del transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) indicando un recibo sin éxito (514); en el que la recepción de la unidad de paquete de datos incluye:

determinar la pérdida de una unidad de paquete de datos mediante un espacio o discontinuidad en los números de secuencia de las unidades de paquete de datos recibidas por la capa de enlace (306); y, tras determinar que se ha perdido una unidad de paquete de datos, retardar la operación de solicitud de retransmisión automática de la unidad de paquete de datos perdida a la capa de enlace (306) durante un período de retardo correspondiente a la duración de las operaciones de recuperación de errores en la capa física (310), comprendiendo las operaciones de recuperación en la capa física (310) la recuperación del marco de capa física que incluye la unidad de paquete de datos perdida.

10. Receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) según la reivindicación 9, en el que el marco de capa física incluye una serie de unidades de paquete de datos, pudiendo transmitirse cada una de ellas por separado desde el transmisor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) al receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202).

11. Receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) según la reivindicación 9, en el que al realizar las operaciones de retransmisión en la capa física (310) el receptor (104, 106, 116, 118, 126, 128, 130, 136, 132, 134, 1102, 1202) es operativo para comunicar señales de acuse de recibo a través de un canal de señalización de retroalimentación inversa rápida.