EP1501326B1

Medium access control method in point-to-multipoint radio systems adopting peripheral stations with adaptive phy mode

Abstract

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EP1501326B1, drawing sheet 1
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Expired 25 June 2023, 3.2 years ago.

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8 claims: 8 independent, 0 dependent

  1. 1
    Method for medium access control in radio systems having a centralized Master Station (MS) connected to a plurality of Peripheral Stations (PS) with adaptive PHY mode capacity, through a downstream channel (DL) divided in frequency from an upstream channel (UL) both subdivided in frames of the same duration, and the upstream channel (UL) being shared among all the Peripheral Stations (PS) enabled, in turn, to transmit upon reception of individual permissions of transmission, called grants, scheduled by the Master Station for complying with Station instantaneous traffic conditions either static or dynamically determined by a filling status of queues inside the Peripheral Stations (PS) associated to different connection aggregates (CA1, CA2, CA3/4) with different priority of service (CBR, VBRrt, VBRnrt, UBR+), characterised in that it includes the steps of:- calculating in a current frame a needed bandwidth for all enabled Peripheral Stations for each connection aggregate (CA1, CA2, CA3/4) and storing results for each aggregate in a respective priority memory (Table1, 2, 3, 4);- scanning, in turn, the priority memories by Peripheral Station and by decreasing priority (Table1, 2, 3, 4) and accumulating readings relevant to a same Peripheral Station into an upstream memory map (Table 6), obtaining cumulative grants valid for a next frame expressed as the number of modulation symbols with a commanded PHY mode;the scan being suspended at any time during the current frame when the number of modulation symbols achieves a maximum permissible for a frame. Procédé pour le contrôle d'accès au support dans des systèmes de radio ayant une station maîtresse centralisée (MS) reliée à une pluralité de stations périphériques (PS) avec capacité de mode PHY adaptatif, par le biais d'un canal aval (DL) divisé en fréquence à partir d'un canal amont (UL) tous deux subdivisés en trames de la même durée, et le canal amont (UL) étant partagé entre toutes les stations périphériques (PS) activées, tour à tour, pour émettre à réception d'autorisations à émettre individuelles, appelées attributions, programmées par la station maîtresse pour répondre aux conditions de trafic instantané soit statiques soit déterminées dynamiquement par un état de remplissage de files d'attente à l'intérieur des stations périphériques (PS) associées aux différents agrégats de connexion (CA1, CA2, CA3/4) avec priorité de service différente (CBR, VBRrt, VBRnrt, UBR+), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - calculer dans une trame en cours une largeur de bande nécessaire pour toutes les stations périphériques activées pour chaque agrégat de connexion (CA1, CA2, CA3/4) et enregistrer les résultats pour chaque agrégat dans une mémoire de priorité respective (Tableau 1, 2, 3, 4)- balayer, tour à tour, les mémoires de priorité par station périphérique et, en diminuant la priorité (Tableau 1, 2, 3, 4) et en accumulant les lectures appropriées à une même station périphérique dans une carte de la mémoire en amont (Tableau 6), obtenir des attributions cumulatives valables pour une trame suivante exprimées comme le nombre de symboles de modulation avec un mode PHY commandé ;l'analyse étant suspendue à tout moment pendant la trame en cours quand le nombre de symboles de modulation atteint un maximum admissible pour une trame. Verfahren für eine Mediumzugangssteuerung in Funksystemen mit einer zentralisierten Master-Station (MS), die mit einer Vielzahl von Peripherie-Stationen (PS) mit adaptiven PHY-Modus-Fähigkeiten über einen Abwärtsstromkanal (DL) verbunden ist, der sich frequenzmäßig von einem Aufwärtsstromkanal (UL) unterscheidet, wobei beide in Rahmen der gleichen Dauer unterteilt sind und der Aufwärtsstromkanal (UL) wiederum von allen Peripherie-Stationen (PS) gemeinsam genutzt wird, um auf den Empfang einer individuellen Übertragungserlaubnis hin, Freigabe genannt und von der Master-Station statisch oder dynamisch zeitlich gesteuert, zu senden, um eine Übereinstimmung mit den momentanen Verkehrsbedingungen zu erzielen, die durch einen Füllzustand von Warteschlangen innerhalb der Peripherie-Stationen (PS) bestimmt werden, die unterschiedlichen Verbindungsbündelungen (CA1, CA2, CA3/4) mit unterschiedlichen Dienstprioritäten (CBR, VBRrt, VBRnrt, UBR+) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: - Berechnen einer benötigten Bandbreite in einem aktuellen Rahmen für alle aktivierten Peripherie-Stationen für jede Verbindungsbündelung (CA1, CA2, CA3/4) und Speichern der Ergebnisse für jede Bündelung in einem jeweiligen Prioritätsspeicher (Tabelle 1, 2, 3, 4);- anschließendes Abtasten der Prioritätsspeicher durch die Peripherie-Station und durch Herabsetzen der Priorität (Tabelle 1, 2, 3, 4) und Kumulieren der für eine gleiche Peripherie-Station relevanten Auslesewerte in einem Aufwärtsstrom-Speicherabbild (Tabelle 6), um kumulative, für einen nächsten Rahmen gültige Freigaben zu erhalten, die als Anzahl von Modulationssymbolen mit einem angewiesenen PHY-Modus ausgedrückt werden;wobei das Abtasten jederzeit im laufenden Rahmen unterbrochen wird, wenn die Anzahl der Modulationssymbole einen zulässigen Maximalwert für einen Rahmen übersteigt.
  2. 2
    Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la carte de la mémoire en amont (Tableau 6) est mise à jour à la période de trame et balayée cycliquement avec la même cadence par la station maîtresse (MS) pour la transmission des messages d'attribution pour la largeur de bande cumulative. The method of the preceding claim, characterised in that the upstream memory map (Table 6) is updated at frame period and cyclically scanned with the same cadence by the Master Station (MS) for transmission of grant messages for the cumulative bandwidth. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwärtsstrom-Speicherabbild (Tabelle 6) während der Rahmenperiode aktualisiert wird und von der Master-Station (MS) zyklisch im gleichen Takt abgetastet wird wie für die Übertragung der Freigabenachrichten für die kumulative Bandbreite.
  3. 3
    Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la carte de la mémoire en amont (Tableau 6) comprend une partie initiale pour enregistrer un nombre donné d'attributions utilisées par la station maîtresse (MS) pour interroger les stations périphériques (PS) pour avoir en retour des demandes de transmission respectives (cellules Req. n,) concernant lesdits agrégats de connexion (CA1, CA2, CA3/4). The method of the preceding claim, characterised in that the upstream memory map (Table 6) includes an initial portion to store a given number of grants used by the Master Station (MS) for polling the Peripheral Stations (PS) to have back respective transmission requests (n, Req. cells) relevant to said connection aggregates (CA1, CA2, CA3/4). Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwärtsstrom-Speicherabbild (Tabelle 6) einen Anfangsteil enthält, um eine bestimmte Anzahl von Freigaben zu speichern, die von der Master-Station (MS) zum Abfragen der Peripherie-Stationen (PS) verwendet werden, um jeweilige Übertragungsanbanfragen zurückzuerhalten (n, Anf. Zellen), die für die Verbindungsbündelungen relevant sind (CA1, CA2, CA3/4).
  4. 4
    Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la largeur de bande nécessaire comprend les étapes consistant à :- recevoir des informations concernant un certain nombre de canaux de transmission et un débit respectif que la station maîtresse (MS) doit fournir à la station périphérique (PS) pour l'agrégat de connexion transportant un trafic en temps réel avec un débit constant (CA1 = CBR) ;- convertir lesdites informations en un certain nombre d'unités de données de protocole par trame que la station périphérique (PS) devra transmettre ;- insérer le nombre d'unités de données de protocole par trame dans la mémoire de priorité la plus haute (Tableau 1). The method of one of the preceding claims, characterised in that the step of calculating the needed bandwidth includes the steps of: - receiving information about a number of streaming channels and respective bit-rate that the Master Station (MS) has to provide to the Peripheral Station (PS) for connection aggregate conveying real time traffic with constant bit-rate (CA1 = CBR);- translating said information into a number of protocol data units per frame the Peripheral Station (PS) shall transmit;- inserting the number of protocol data units per frame in the highest priority memory (Table 1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Berechnung der benötigten Bandbreite die folgenden Schritte beinhaltet: - Empfangen von Informationen über eine Anzahl von Datenstromkanälen und eine entsprechende Bitrate, die die Master-Station (MS) der Peripherie-Station (PS) für die Verbindungsbündelung zur Verfügung stellen muss, die Echtzeit-Verkehr mit konstanter Bitrate (CA1 = CBR) befördert;- Übersetzen der besagten Informationen in eine Anzahl von Protokolldaten-Einheiten pro Rahmen, die die Peripherie-Station (PS) senden muss;- Einfügen der Anzahl von Protokolldaten-Einheiten pro Rahmen in den Speicher mit der höchsten Priorität (Tabelle 1).
  5. 5
    Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la largeur de bande nécessaire comprend les étapes consistant à :- recevoir des demandes (cellules Req.) émises par la station périphérique (PS) pour la transmission d'un nombre donné d'unités de données de protocole ;- comparer le nombre donné d'unités de données de protocole avec un trafic maximal (PCR) octroyé pour un agrégat de connexion transportant du trafic en temps réel avec débit variable (CA2 = VBRrt) ;- insérer dans une mémoire de deuxième priorité plus haute (Tableau 2) un certain nombre d'unités de données de protocole égal à une valeur minimale entre celles qui sont demandées et le trafic maximal octroyé (PCR). The method of one of the preceding claims, characterised in that the step of calculating the needed bandwidth includes the steps of: - receiving requests (Req. cells) issued by the- Peripheral Station (PS) for transmission of a given number of protocol data units;- comparing the given number of protocol data units with a peak traffic (PCR) granted for a connection aggregate conveying real time traffic with variable bit-rate (CA2 = VBRrt);- inserting in a second higher priority memory (Table 2) a number of protocol data units equal to a minimum value between the requested ones and the granted peak traffic (PCR) . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Berechnung der benötigten Bandbreite die folgenden Schritte beinhaltet: - Empfangen von Anforderungen (Anf. Zellen), die von der Peripherie-Station (PS) zum Übertragen einer bestimmten Anzahl von Protokolldaten-Einheiten ausgegeben werden;- Vergleichen der bestimmten Anzahl von Protokolldaten-Einheiten mit einem Spitzenverkehrswert (PCR), freigegeben für eine Verbindungsbündelung, die in Echtzeit Verkehr mit variabler Bitrate (CA2 = VBRrt) transportiert;- Einfügen einer Anzahl von Protokolldaten-Einheiten in einen zweiten Speicher mit höherer Priorität (Tabelle 2), wobei die Anzahl gleich einem Mindestwert zwischen den angeforderten und dem freigegebenen Spitzenverkehr (PRC) ist.
  6. 6
    Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la largeur de bande nécessaire comprend les étapes consistant à :- recevoir des demandes (cellules Req.) émises par la station périphérique (PS) pour la transmission d'un nombre donné d'unités de données de protocole ;- incrémenter un comptage d'unités de données de protocole pouvant être octroyées d'une valeur obtenue en faisant la somme d'un trafic soutenu (SCR) et d'un trafic minimal (MCR) pour un agrégat de connexion transmettant un débit non en temps réel variable plus un débit non spécifique (CA3/4 = VBRnrt + UBR+) ;- diminuer par incrément le comptage des unités de données de protocole pouvant être octroyées d'un certain nombre d'unités de données de protocole octroyées à la station périphérique pour la trame en cours ;- insérer une valeur minimale entre les unités de données de protocole demandées et le comptage dans une troisième mémoire de priorité plus haute (Tableau 3). The method of one of the preceding claims, characterised in that the step of calculating the needed bandwidth includes the steps of: - receiving requests (Req. cells) issued by the Peripheral Station (PS) for the transmission of a given number of protocol data units;- incrementing a counting of grantable protocol data units by a value obtained by summing up a sustainable traffic (SCR) and a minimum traffic (MCR) for a connection aggregate conveying non real time variable bit-rate plus unspecific bit-rate (CA3/4 = VBRnrt) + UBR+);- decrementing the counting of the grantable protocol data units by a number of protocol-data units granted to the Peripheral Station for the current frame;- inserting a minimum value between the requested protocol data units and the counting in a third higher priority memory (Table 3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Berechnung der benötigten Bandbreite die folgenden Schritte beinhaltet: - Empfangen von Anforderungen (Anf. Zellen), die von der Peripherie-Station (PS) zur Übertragung einer bestimmten Anzahl von Protokolldaten-Einheiten ausgegeben wurden;- Erhöhen eines Zählwerts von freigebbaren Protokolldaten-Einheiten um einen Wert, der durch die Aufsummierung eines Dauerverkehrs (SCR) und eines Minimalverkehrs (MCR) für eine Verbindungsbündelung erhalten wird, die in Nichtechtzeit eine variable Bitrate plus einer unspezifischen Bitrate (CA3/4 = VBRnrt + UBR+) transportiert;- Vermindern des Zählwerts der freigebbaren Protokolldaten-Einheiten um eine Anzahl von Protokolldaten-Einheiten, die für die Peripherie-Station für den aktuellen Rahmen freigegeben wurden;- Einfügen eines Mindestwerts zwischen die angeforderten Protokolldaten-Einheiten und den Zählwert in einem dritten Speicher mit höherer Priorität (Tabelle 3).
  7. 7
    Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la largeur de bande nécessaire comprend les étapes consistant à :- recevoir des demandes (cellules Req.) émises par la station périphérique (PS) pour la transmission d'un nombre donné d'unités de données de protocole ;- convertir le nombre donné d'unités de données de protocole en le nombre d'unités de données de protocole par trame que la station périphérique (PS) devra transmettre ;- insérer le nombre d'unités de données de protocole par trame dans une mémoire de priorité la plus basse (Tableau 4). The method of one of the preceding claims, characterised in that the step of calculating the needed bandwidth includes the steps of: - receiving requests (Req. cells) issued by the Peripheral Station (PS) for transmission of a given number of protocol data units;- translating the given number of protocol data units into the number of protocol data units per frame the peripheral (PS) shall transmit;- inserting the number of protocol data units per frame in a lowest priority memory (Table 4). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Berechnens der benötigten Bandbreite die folgenden Schritte beinhaltet: - Empfangen von Anforderungen (Anf. Zellen), die von der Peripherie-Station (PS) für die Übertragung einer bestimmten Anzahl von Protokolldaten-Einheiten ausgegeben wurde;- Übersetzen der bestimmten Anzahl von Protokolldaten-Einheiten in die Anzahl von Protokolldaten-Einheiten pro Rahmen, die von der Peripherie-Station (PS) gesendet werden sollen;- Einfügen der Anzahl von Protokolldaten-Einheiten pro Rahmen in einen Speicher mit der niedrigsten Priorität (Tabelle 4).
  8. 8
    Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la station périphérique (PS) à réception d'un message d'attribution programme l'ordre de transmission à partir de ses files d'attente internes appartenant auxdits agrégats de connexion avec une priorité de transmission différente (CA1, CA2, CA3/4). The method of one of the preceding claims, characterised in that the Peripheral Station (PS) upon reception of a grant message schedules the order of transmission from its internal queues belonging to said connection aggregates with different transmission priority (CA1, CA2, CA3/4). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripherie-Station (PS) auf den Empfang einer Freigabenachricht hin die Reihenfolge von Übertragungen von ihren internen Warteschlangen, die zu den besagten Verbindungsbündelungen mit unterschiedlicher Ubertragungspriorität gehören, zeitlich steuert (CA, CA2, CA3/4).