La programación de las transmisiones de datos es una parte muy importante de las redes móviles, ya que el rendimiento del caudal de datos de una red depende de algoritmos de programación. Estos son exclusivos y no se especifican en ningún estándar, pero un programador "inteligente" es esencial para el éxito de cualquier producto de red.

El programador de datos existe en la estación base (gNB), en la capa MAC. Coordina las transmisiones de datos en los enlaces ascendente y descendente para todos los UE dentro de su rango celular. Es como un director a cargo de una orquesta de UE: decide qué UE toca, cuándo y durante cuánto tiempo. El programador asigna recursos de capa física por separado para el enlace descendente y para el enlace ascendente.

Para ejecutar un algoritmo de programación eficiente, el gNB necesita recopilar datos de medición de los UE. Debe conocer el estado del búfer de datos para cada UE, así como los requisitos de calidad de servicio. Por ejemplo, puede haber datos sensibles al retraso que tendrán mayor prioridad que algunos datos de descarga masiva.

Las condiciones de radio también son un factor importante. Un UE puede tener muchos datos en su búfer de transmisión, pero estar sujeto a condiciones de radio débiles, por lo que, independientemente de la cantidad de recursos de radio asignados para el UE, no pasarán muchos datos. El programador de datos decide qué tipo de esquema de modulación se utiliza para los datos que se van a transmitir. Las buenas condiciones de radio permiten una modulación de alto orden, lo que significa más datos por bloque de recursos.
· El programador de datos funciona teniendo en cuenta el estado del búfer del UE y los requisitos de QoS de cada UE y los portadores de radio asociados, el programador asigna recursos entre los UE.
· Los programadores pueden asignar recursos teniendo en cuenta las condiciones de radio en el UE identificadas a través de mediciones realizadas en el gNB e informadas por el UE.
· La asignación de recursos consta de recursos de radio (bloques de recursos).
· Los UE son notificados por los recursos asignados a través de un canal de programación (asignación de recursos).
· Los informes de estado del búfer de enlace ascendente (que miden los datos que se almacenan en búfer en las colas de canal lógico en el UE) se utilizan para proporcionar soporte para la programación de paquetes con reconocimiento de QoS.
· Los informes de margen de potencia (que miden la diferencia entre la potencia de transmisión máxima nominal del UE y la potencia estimada para la transmisión de enlace ascendente) se utilizan para proporcionar soporte para la programación de paquetes que tiene en cuenta la potencia.

Medidas
Se requieren informes de medición para permitir que el programador funcione tanto en enlace ascendente como descendente. Estos incluyen el estado del búfer de transmisión y las mediciones del entorno de radio de un UE. En el caso del enlace descendente, el gNB conocerá el estado del búfer de cada UE porque esos búferes se encuentran en el gNB. Además, el gNB conocerá las condiciones de radio del enlace ascendente porque puede medir el enlace ascendente en sí. Para las condiciones de radio del enlace descendente, el UE tiene que hacer las mediciones e informarlas al gNB.

Los informes de estado del búfer de enlace ascendente (BSR) son necesarios para proporcionar soporte para la programación de paquetes que tiene en cuenta la calidad de servicio. Los informes de estado del búfer de enlace ascendente se transmiten utilizando señalización MAC. Cuando se activa un BSR (por ejemplo, cuando llegan nuevos datos a los buffers de transmisión del UE), el UE puede transmitir una Solicitud de Programación (SR) (por ejemplo, cuando no hay otros recursos disponibles para transmitir el BSR).

Los informes de margen de potencia (PHR) son necesarios para proporcionar soporte para la programación de paquetes con conocimiento de potencia. Estos son utilizados por el UE para informar la potencia de TX utilizada en las transmisiones de enlace ascendente. El UE puede modificar su potencia de TX según las condiciones de radio, pero obviamente hay un límite superior sobre qué tan alta puede ser la potencia de TX. Además, hay límites establecidos de exposición a RF en el cuerpo humano.

Los informes de margen de potencia también se transmiten utilizando señalización MAC.

Programación de enlace descendente
En el enlace descendente, el gNB puede asignar dinámicamente recursos a los UE a través de la C-RNTI en PDCCH(s). Un UE siempre monitorea el PDCCH(s) para encontrar posibles asignaciones cuando su recepción de enlace descendente está habilitada.

El gNB puede detener una transmisión PDSCH en curso a un UE si en los buffers del gNB existen datos críticos para la latencia a otro UE, y en su lugar programar inmediatamente la transmisión de estos datos críticos para la latencia.

La asignación de recursos de enlace descendente también puede ser periódica; la asignación de enlace descendente puede reutilizarse de acuerdo con la periodicidad definida por RRC, hasta que se desactive. Sin embargo, la recepción de enlace descendente asignada dinámicamente anula la asignación periódica de enlace descendente en la misma celda de servicio, si se superponen en el tiempo. De lo contrario, se supone una recepción de enlace descendente de acuerdo con la asignación de enlace descendente configurada.

Programación de enlace ascendente
En el enlace ascendente, los principios de programación de datos son los mismos que en el enlace descendente. La diferencia es que mientras que en el enlace descendente el planificador tiene la mayor parte de la información disponible, como las ocupaciones del buffer de datos, en el enlace ascendente tiene que confiar en los informes enviados por los UE.

En el enlace ascendente, el gNB puede asignar dinámicamente recursos a los UE a través del C-RNTI en PDCCH(s). Un UE siempre monitorea el PDCCH(s) para encontrar posibles concesiones para transmisión de enlace ascendente cuando su recepción de enlace descendente está habilitada. Este es el mismo proceso que en el enlace descendente.

En caso de transmisiones críticas de latencia, el gNB puede cancelar una transmisión "ordinaria" no crítica de latencia enviando una indicación de transmisión cancelada en un PDCCH. Al recibir dicha indicación, el UE cancelará su transmisión PUSCH en curso para que no se superponga con la transmisión crítica de latencia de otro UE.

Así como en el enlace descendente, el gNB puede asignar recursos periódicos de enlace ascendente. Esto se hace con concesiones configuradas. Hay dos tipos de concesiones de enlace ascendente configuradas:
· Tipo 1: RRC proporciona la concesión de enlace ascendente configurada, incluida su periodicidad.
· Tipo 2: RRC define la periodicidad de la concesión de enlace ascendente, pero la concesión se activa (y desactiva) a través de la señalización PDCCH.
La transmisión de enlace ascendente asignada dinámicamente anula la concesión de enlace ascendente configurada en la misma celda de servicio, si se superponen en el tiempo.

Control de velocidad - Enlace descendente El control de velocidad también forma parte del programador de datos. El programador debe asegurarse de que se cumplan las limitaciones de velocidad de bits acordadas. Por ejemplo, tiene que asegurarse de que un portador de UE obtenga su velocidad de bits garantizada (GBR) ya que el servicio proporcionado en ese portador lo requiere. De igual manera, el planificador debe asegurarse de que no se excedan las tasas máximas, ya que eso podría generar congestión en la red o, en algunos casos, sobrecargar la capacidad del UE. En el enlace descendente, el control de la tasa es más fácil de realizar, ya que el gNB controla todos los portadores de enlace descendente y conoce fácilmente sus tasas de datos asignadas, las ocupaciones del búfer de datos y otras variables relevantes, y puede administrar los portadores de manera que las tasas de bits se mantengan dentro de sus rangos definidos.

Control de tasa: enlace ascendente
El UE tiene una función de control de tasa de enlace ascendente que administra el uso compartido de recursos de enlace ascendente entre canales lógicos. RRC controla la función de control de velocidad de enlace ascendente otorgando a cada canal lógico una prioridad, una velocidad de bits priorizada (PBR) y una duración del tamaño del búfer (BSD).

A partir de entonces, la función de control de velocidad de enlace ascendente garantiza que el UE sirva a los canales lógicos en la siguiente secuencia:

1. Todos los canales lógicos relevantes en orden de prioridad decreciente hasta su PBR;
2. Todos los canales lógicos relevantes en orden de prioridad decreciente para los recursos restantes asignados por la concesión.

Es decir, las velocidades de bits priorizadas se sirven primero y, a continuación, la capacidad restante se comparte entre los canales lógicos restantes en su orden de prioridad.

Esta disposición también garantiza que no se excedan las velocidades de bits máximas definidas.

Mecanismo de activación/desactivación
Para permitir un consumo razonable de la batería del UE cuando se configura la agregación de portadora, se admite un mecanismo de activación/desactivación de celdas. Cuando se desactiva una SCell, el UE no necesita recibir el PDCCH o PDSCH correspondiente, no puede transmitir en el enlace ascendente correspondiente ni se le exige que realice mediciones de CQI.

Para permitir un consumo de batería razonable del UE cuando se configura la Adaptación de banda, solo una Parte de ancho de banda UL (BWP) para cada portadora de enlace ascendente y una BWP DL o solo un par de BWP DL/UL pueden estar activos a la vez en una celda de servicio activa, y todos los demás BWP con los que está configurado el UE se desactivan. En los BWP desactivados, el UE no monitorea el PDCCH, no transmite en PUCCH, PRACH y UL-SCH.

Programación de portadora cruzada
En ciertos casos, es posible que una celda de servicio programe recursos de transmisión de otra celda de servicio. Esto se denomina programación de portadora cruzada. En particular, si se define la programación entre portadoras, el PDCCH de la celda secundaria (SCell) también puede programar las transmisiones de datos de la celda primaria (PCell) en su PDSCH y PUSCH. Aunque incluso en este caso, la PCell podría manejar su propia programación de datos.

Si una SCell no está configurada con un PDCCH, entonces el PDSCH y el PUSCH de esa celda siempre son programados por un PDCCH en otra celda de servicio.

Conclusión
En general, se debe enfatizar nuevamente que la programación de datos en sí no está especificada en los estándares 3GPP. Los estándares sí definen procesos que se pueden usar para ayudar al algoritmo de programación, como la recopilación de mediciones (búferes de datos, condiciones de radio), pero no se define cómo el algoritmo de programación usa estos datos. Depende del proveedor de gNB definir un algoritmo que maximice el rendimiento de los datos en una celda y, al mismo tiempo, tenga en cuenta las prioridades, como la entrega de datos de baja latencia.

Fuente: https://www.3gpp.org/technologies/scheduling