ES2286660T3 - Sistema distribuido de gestion de calidad de servicio. - Google Patents
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Abstract
Un sistema que comprende una unidad de aplicaciones (1) y una unidad de módem (2), en que la unidad de aplicaciones comprende: a) - al menos una pila de protocolo para comunicación inalámbrica usando una red de comunicación móvil; - al menos una interfaz física (3); y - al menos una aplicación adaptada para intercambiar tráfico de datos con dicha al menos una pila de protocolo dentro de la unidad de aplicaciones, en que dicho tráfico de datos y dicha al menos una pila de protocolo están adaptados para comunicación inalámbrica usando dicha red de comunicación móvil; b) en que dicha al menos una pila de protocolo está adaptada para procesar dicho tráfico de datos desde dicha al menos una aplicación y transferir el tráfico de datos procesado a dicha al menos una interfaz física (3); c) dicha al menos una pila de protocolo está adaptada para recibir a través de dicha al menos una interfaz física (3) al menos un paquete de protocolo de Internet, IP (del inglés "Internet Protocol"), que contieneinformación de control de flujo; caracterizado porque d) dicho al menos un paquete IP es enviado a través de dicha al menos una interfaz física (3) desde una unidad de módem (2) responsable de establecer una conexión inalámbrica con dicha red de comunicación móvil; e) dicha información de control de flujo es recogida por la unidad de módem (2) y contiene información acerca del estado real de la conexión inalámbrica establecida por la unidad de módem; f) información adicional de control de flujo es derivada de dicha información acerca del estado real de la conexión inalámbrica y comprende información predicha acerca de un estado futuro de la conexión inalámbrica; y porque g) la predicción es realizada en la unidad de módem o en la unidad de aplicaciones y la predicción es enviada a la respectivamente otra unidad a través de dicha al menos una interfaz física (3).
Description
Sistema distribuido de gestión de calidad de
servicio
Los dispositivos móviles podrían comprender
aplicaciones, pilas de protocolo así como una unidad de módem
adaptada para establecer una conexión inalámbrica con una red de
comunicación móvil, con lo que todas estas entidades pueden
funcionar sobre un sistema operativo. La unidad de módem podría ser
instalada igualmente sobre un recurso de procesamiento diferente
que las aplicaciones. Además de ello, para la unidad de módem,
podría usarse un primer sistema operativo, y para las aplicaciones
podría emplearse otro sistema operativo. Se espera que en el futuro
estarán disponibles cada vez más terminales de usuario que no
comprendan una unidad de módem de tipo propietario. En vez de ello,
dichos terminales de usuario comprenderán una interfaz física para
establecer una conexión entre dicho terminal de usuario y una unidad
de módem externa, con lo que la unidad de módem externa será
responsable de establecer una conexión inalámbrica con la red de
comunicación móvil. Además de ello, estarán disponibles teléfonos
en los que se proporciona un recurso de procesamiento adicional y/o
un sistema operativo adicional como por ejemplo Symbian para
ejecutar las aplicaciones. Tales teléfonos se denominan a menudo
teléfonos inteligentes.
Para asegurar calidad de servicio (QoS, del
inglés "Quality of Service") en un sistema y para optimizar
flujos de paquetes es necesario tener una conexión entre las
diferentes capas de protocolo, especialmente si se usan enlaces
inalámbricos. Los protocolos y aplicaciones de capa más alta tienen
que ser ajustados de acuerdo con el enlace (inalámbrico) subyacente
y de acuerdo con el estado actual de la conexión de red
(retardo-anchura de banda, tasa de error en los
bits (BER, del inglés "Bit Error Rate"), ...). Por lo tanto,
medidas y parámetros procedentes de las capas más bajas (pila GPRS,
pila UMTS, ...) tienen que ser transportados a un sistema de
gestión QoS de capa más alta y/o a optimizadores de
protocolo/aplicación de capa más alta. Éstos ajustan protocolos,
aplicaciones y flujos de paquetes de capa más alta utilizando estas
medidas y parámetros.
Mientras que en un sistema integrado es
relativamente fácil realizar esta conexión vertical entre las
diferentes capas, se hace más difícil en un sistema distribuido. En
un sistema distribuido, el módem contiene la información, que es
requerida por el sistema de gestión QoS que reside en la unidad de
aplicaciones. Los sistemas distribuidos están (a diferencia de los
sistemas integrados) bien estandarizados y definidos por
especificaciones bien conocidas. Pero la transferencia de medidas y
parámetros desde un módem (inalámbrico) a la unidad de aplicaciones
no es parte de estas especificaciones.
El documento US 2003/0145119 describe un sistema
que proporciona servicios de datos inalámbricos que incluyen un
módem inalámbrico.
Constituye un objeto de la invención mejorar el
control de flujo en un equipo de usuario distribuido que comprende
una unidad de módem y al menos una unidad de aplicaciones.
Constituye otro objeto de la invención
transportar datos de medida desde un módem (inalámbrico) a una
unidad de aplicaciones con las siguientes propiedades clave:
- -
- La transferencia de los datos debe ser independiente de la interfaz (serie, IrDA, Bluetooth, ...) entre la unidad de aplicaciones y el módem.
- -
- No deben ser necesarios cambios en el conjunto de comandos AT estándar (necesarios para la comunicación entre una unidad de aplicaciones, por ejemplo un ordenador, y un módem).
- -
- No deben ser necesarios cambios en el controlador del módem.
- -
- No deben ser necesarios cambios en los controladores del sistema operativo.
- -
- No deben ser necesarios cambios en la pila PPP (del inglés "point to point protocol", conexión por protocolo punto a punto).
Estos objetos de la invención se resuelven
mediante las reivindicaciones independientes. Se muestran
realizaciones preferidas en las reivindicaciones subordinadas.
En lo que sigue, se aplicarán las siguientes
definiciones de términos:
Un sistema distribuido es una combinación de una
unidad de aplicaciones y al menos un módem. Ejemplos de un sistema
distribuido son teléfonos inteligentes y ordenadores portátiles
combinados con al menos un módem.
En un sistema integrado el procesador (y el
procesador de señales digitales DSP, del inglés "Digital Signal
Processor") se usa(n) para las aplicaciones y protocolos
de capa más alta y las pilas de comunicación (inalámbrica) (por
ejemplo GPRS). El sistema integrado clásico en comunicación móvil es
un teléfono móvil.
En un sistema distribuido la unidad de
aplicaciones es el entorno de hardware y software en el que se
ejecutan las aplicaciones. Tiene al menos un procesador, memoria y
un sistema operativo. La pila TCP/UDP/IP también se ejecuta en la
unidad de aplicaciones, sin embargo las pilas para comunicaciones
(móviles) (es decir GSM/GPRS) se ejecutan en un módem (externo) y
por lo tanto no en el procesador de la unidad de aplicaciones. La
unidad de aplicaciones puede acceder a diferentes tipos de módem
para fines de comunicación.
Un módem es un sistema que contiene hardware y
software (principalmente la pila de comunicación) que se usan para
comunicaciones (móviles). En un sistema distribuido, el módem no
ejecuta ninguna aplicación.
La interfaz conecta el módem a la unidad de
aplicaciones. Las interfaces pueden ser, por ejemplo, una unidad
USB, una interfaz de tipo serie, una interfaz IrDA, una interfaz
Bluetooth.
Una unidad de aplicaciones de acuerdo con
realizaciones de la presente invención comprende al menos una
aplicación, en que dicha al menos una aplicación está adaptada para
intercambiar tráfico de datos para comunicación inalámbrica con al
menos una pila de protocolo.
Dicha al menos una pila de protocolo está
adaptada para transferir tráfico de datos entre al menos una de
dichas aplicaciones y al menos una interfaz física. La al menos una
interfaz física está adaptada para transmitir tráfico de datos así
como información de control de flujo entre dicha unidad de
aplicaciones y una unidad de módem.
La unidad de aplicaciones está conectada a la
unidad de módem a través de por lo menos una interfaz física, con
lo que tanto el tráfico de enlace ascendente como el tráfico de
enlace descendente relacionados con las aplicaciones son
transmitidos a través de dicha al menos una interfaz física. De
acuerdo con la invención, la información de control de flujo puede
transmitirse a través de por lo menos una interfaz física. El
tráfico de datos y la información de control de flujo podrían por
ejemplo ser transmitidos en un modo multiplexado a través de dicha
al menos una interfaz física. Alternativamente, la información de
control de flujo podría por ejemplo ser transmitida a través de
interfaces físicas diferentes a las del tráfico de datos.
En soluciones de la técnica anterior, la unidad
de aplicaciones no ha tenido constancia de los parámetros de flujo
en la unidad de módem, y la unidad de módem no ha tenido constancia
de las aplicaciones y los parámetros de flujo en la unidad de
aplicaciones. Las realizaciones de la presente invención permiten un
intercambio de información de control de flujo entre la unidad de
aplicaciones y la unidad de módem. En las dos unidades, dicha
información de control de flujo es de ayuda para utilizar los
recursos disponibles y la anchura de banda disponible de la
conexión inalámbrica tan eficientemente como sea posible. Cada una
de las unidades es informada acerca del estado global del sistema y
puede reaccionar de acuerdo con ello. Como resultado, se incrementa
el rendimiento global del sistema. Se consigue una adaptación suave
de los valores de configuración de control del sistema, y los
requisitos QoS de las aplicaciones pueden ser satisfechos hasta un
grado que no ha sido posible todavía.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, dicha al menos una interfaz física está realizada como o
comprende al menos una interfaz de tipo serie, en particular una de
entre las interfaces RS232, IrDA, Bluetooth, USB, PCMCIA, UART. Una
interfaz de tipo serie proporciona suficiente anchura de banda para
transmitir tanto tráfico de datos relativo a las aplicaciones como
información de control de flujo entre la unidad de módem y la unidad
de aplicaciones.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, dicha información de control de flujo comprende al menos
un elemento de entre: perfiles QoS de dichas aplicaciones,
parámetros reales que indican el estado real del flujo de datos en
al menos una de entre la unidad de aplicaciones y la unidad de
módem, y parámetros predichos que indican el estado futuro del
flujo de datos en al menos una de entre la unidad de aplicaciones y
la unidad de módem. En la unidad de aplicaciones, las aplicaciones y
sus requisitos QoS pueden ser conocidos. Transmitiendo estos
perfiles QoS a la unidad de módem y ajustando los parámetros de la
unidad de módem de acuerdo con ello, puede optimizarse el flujo de
datos global del sistema distribuido, y los requisitos QoS de las
aplicaciones pueden satisfacerse tanto como sea posible. Además, los
parámetros reales que indican la situación de flujo real del
sistema podrían ser recogidos en al menos una de entre la unidad de
aplicaciones y la unidad de módem. Con el fin de optimizar el flujo
de datos global en un sistema distribuido, cada una de las unidades
debe tener constancia del flujo de datos en las unidades remotas,
debido a que esto permite ajustar los parámetros de la propia
unidad de acuerdo con el flujo de datos global del sistema. Los
parámetros de flujo y los parámetros QoS recogidos en la unidad de
módem podrían ser proporcionados por ejemplo, como parte de la
información de control de flujo, a la unidad de aplicaciones. Los
valores de configuración en la unidad de aplicaciones pueden
adaptarse entonces de acuerdo con ello. Viceversa, la unidad de
aplicaciones podría informar a la unidad de módem acerca de tipos
de tráfico de datos, acerca de niveles de llenado de memoria
intermedia y otros parámetros de flujo. El intercambio de los
parámetros de flujo ayuda a encontrar valores de configuración de
control adecuados para mejorar el flujo de datos global. Tanto la
unidad de módem como la unidad de aplicaciones obtienen una imagen
completa, y por lo tanto, se mejora la toma de decisiones. Por
medio de métodos de predicción, los parámetros que indican un estado
de sistema futuro podrían derivarse de los parámetros de flujo
reales. Dichas predicciones podrían por ejemplo anticipar la
ocurrencia de congestión, de reselecciones de celda, de cambios
bruscos de la anchura de banda disponible, etc. Prediciendo el
comportamiento del sistema en el futuro cercano, se consigue un
control suave de los valores de configuración del sistema. Con el
fin de informar a la unidad de aplicaciones acerca de predicciones
que han sido calculadas en la unidad de módem, dichas predicciones
son transmitidas, como parte de la información de control de flujo,
a la unidad de aplicaciones. Viceversa, la unidad de aplicaciones
podría proporcionar sus predicciones a la unidad de módem.
De acuerdo con otra realización preferida de la
invención, dicha información de control de flujo comprende valores
de configuración de control adaptados para controlar el flujo de
datos en al menos una de entre la unidad de aplicaciones y la
unidad de módem. Por ejemplo, los valores de configuración de
control para todo el sistema pueden ser generados por parte de la
unidad de módem. Dichos valores de configuración de control
comprenden valores de configuración de control para entidades en la
unidad de aplicaciones que tienen que ser transmitidos, como parte
de la información de control de flujos, desde la unidad de módem a
la unidad de aplicaciones. Siempre que se generan valores de
configuración de control para una entidad en la unidad remota,
dichos valores de configuración de control tienen que ser
transmitidos, como parte de la información de control de flujo, a
través de al menos una interfaz física.
En una realización preferida de la invención,
dicha unidad de aplicaciones está adaptada para recibir, desde
dicha unidad de módem, al menos un tipo de valores de entre valores
de configuración de control para dichas aplicaciones, valores de
configuración de control para dichas pilas de protocolo, valores de
configuración de control para memorias intermedias. Dichos valores
de configuración de control son transmitidos como parte de dicha
información de control de flujo.
De acuerdo con otra realización preferida de la
invención, dicha unidad de aplicaciones está adaptada para
transmitir a dicha unidad de módem al menos un elemento de entre:
información acerca de dichas aplicaciones, perfiles QoS de dichas
aplicaciones, información acerca de los protocolos utilizados por
dichas aplicaciones, tipos de tráfico de datos, anchura de banda
por tipo de tráfico, tamaños máximos de memoria intermedia, niveles
de llenado de memoria intermedia. Dicha información es transmitida
como parte de dicha información de control de flujo.
De acuerdo con otra realización preferida, dicha
unidad de aplicaciones está adaptada para transmitir a dicha unidad
de módem al menos un elemento de entre: predicciones relacionados
con reselecciones de celda, predicciones relacionadas con el caudal
de tráfico, predicciones relacionadas con la tasa de error en los
bits, predicciones relacionadas con el esquema de codificación,
predicciones relacionadas con el retardo unidireccional,
predicciones relacionadas con el tiempo de propagación de ida y
vuelta, en que dichas predicciones son transmitidas como parte de
dicha información de control de flujo. Las predicciones que han sido
calculadas en la unidad de aplicaciones podrían ser proporcionadas
a la unidad de módem, porque, como ejemplo, los valores de
configuración de la pila de protocolo de transmisión podrían tener
que ser ajustados de acuerdo con ello. Debido al bajo retardo de
transmisión, las predicciones seguirán seguirán siendo valiosas
cuando lleguen a la unidad de módem. En caso de que el sistema de
procesamiento de la unidad de módem se emplee para realizar
cálculos, por ejemplo con el fin de predecir reselecciones de
celda, las unidades de aplicaciones conectadas a dicha unidad de
módem podrían recibir notificación. En ambos casos, las
predicciones son transmitidas como parte de la información de
control de flujo a través de la al menos una interfaz física.
De acuerdo con una realización preferida, se
utiliza un conjunto de interfaces virtuales para establecer,
mantener y terminar una o más conexiones de datos a través de dicha
al menos una interfaz física. A través de la al menos una interfaz
física tienen que ser transmitidos muchos trenes de datos
diferentes, con lo que dichos trenes de datos podrían tener
propiedades completamente diferentes, y con lo que podrían asignarse
diferentes prioridades a dichos trenes de datos. Algunos de los
trenes de datos podrían surgir de diferentes tipos de aplicaciones,
otros podrían contener información de control de flujo, etc. Dichos
trenes de datos son proporcionados a interfaces virtuales
diferentes. Esto permite distinguir entre dichos trenes de datos, y
procesar cada uno de los trenes de datos de acuerdo con su prioridad
y sus necesidades específicas.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, se establece una conexión permanente de alta prioridad
entre dicha unidad de aplicaciones y dicha unidad de módem, siendo
transmitida dicha información de control de flujo a través de dicha
conexión de alta prioridad.
Cuando son transmitidos datos medidos,
parámetros QoS, predicciones y valores de configuración entre la
unidad de módem y la unidad de aplicaciones, el retardo de
transmisión no debe ser demasiado alto. De otro modo, la
información de control de flujo estará ya obsoleta cuando sea
recibida. Por esta razón debe asignarse una alta prioridad al canal
de control de flujo.
De acuerdo con una realización preferida, dicha
al menos una interfaz física está adaptada para transmitir dicho
tráfico de datos y dicha información de control de flujo en un modo
multiplexado entre dicha unidad de aplicaciones y dicha unidad de
módem. La anchura de banda de transmisión proporcionada por la al
menos una interfaz física tiene que ser compartida entre diversos
trenes de datos diferentes. Al transmitir datos de diferentes
trenes de datos en un modo multiplexado, pueden ser transmitidos una
pluralidad de trenes de datos diferentes al mismo tiempo, de modo
que dichos trenes de datos no interferirán uno con otro.
En otra realización preferida, dicha unidad de
aplicaciones comprende al menos dos interfaces físicas, con lo que
dicha información de control de flujo es transmitida a través de
interfaces físicas diferentes a las de dicho tráfico de datos.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, la unidad de aplicaciones comprende un primer módulo
gestor de comunicación adaptado para coordinar y priorizar el
tráfico de datos entre entidades funcionales de la unidad de
aplicaciones y la unidad de módem. El primer gestor de comunicación
puede por ejemplo proporcionar una variedad de servicios que se
refieren a asignar, administrar y terminar conexiones a través de la
al menos una interfaz física. Puede asignar prioridades a los
trenes de datos que son transmitidos a través de la al menos una
interfaz física, con el fin de asegurar que las trenes de datos más
importantes son transmitidos incluso si la anchura de banda
disponible no es suficiente para transportar todo el tráfico.
De acuerdo con otra realización preferida de la
invención, la unidad de aplicaciones comprende un primer módulo
controlador adaptado para recibir al menos una de entre información
de control de flujo recogida en la unidad de aplicaciones e
información de control de flujo recibida a través de la al menos
una interfaz física, y para derivar, a partir de dichas entradas,
valores de configuración de control de un modo que se optimice el
flujo de datos global. Dicho primer módulo controlador podría por
ejemplo recibir información de control de flujo procedente de la
unidad de aplicaciones, de la unidad de módem, o de ambas unidades.
El primer módulo controlador podría por ejemplo tener constancia de
los perfiles QoS de las aplicaciones, del estado real del flujo de
datos dentro del equipo de usuario, y de predicciones que se han
hecho. El primer módulo controlador es responsable de la toma de
decisiones, es decir tiene que derivar valores de configuración de
control a partir de la información conocida. La tarea es ajustar
parámetros arbitrarios en la unidad de aplicaciones, en la unidad
de módem, o en ambas unidades de modo que se optimice el flujo de
datos global en el sistema distribuido. Se intenta utilizar los
recursos disponibles de modo que los requisitos de los diversos
tipos de tráfico de datos pueden ser satisfechos tanto como sea
posible.
En una realización preferida de la invención,
dicho primer módulo controlador puede actuar como un controlador
primario que controla un módulo controlador secundario en la unidad
de módem. En caso de que exista un primer módulo controlador en la
unidad de aplicaciones y un segundo controlador en la unidad de
módem, podría ser ventajoso seleccionar uno de los dos módulos
controladores como controlador primario que sea responsable de
generar los valores de configuración de control para todo el
sistema, o al menos para partes de todo el sistema. Si una
instancia central es responsable de decidir acerca de los valores de
configuración de control, se generará un conjunto coherente y bien
coordinado de valores de configuración de control. Podría ser
ventajoso seleccionar el primer módulo controlador de la unidad de
aplicaciones como controlador primario, debido a que podría haber
mucha más memoria y potencia de computación disponible en la unidad
de aplicaciones que en la unidad de módem.
De acuerdo con otra realización preferida de la
invención, dicho primer módulo controlador puede actuar como un
controlador secundario que está controlado por un segundo módulo
controlador en la unidad de módem. El segundo módulo controlador en
la unidad de módem podría igualmente ser seleccionado como
controlador primario. En este caso, el primer módulo controlador en
la unidad de aplicaciones podría actuar como el esclavo del segundo
módulo controlador.
Especialmente si una o más unidades de
aplicaciones están conectadas a la unidad de módem, es ventajoso
establecer el segundo módulo controlador en la unidad de módem como
controlador primario.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, la unidad de aplicaciones comprende al menos un módulo
optimizador de protocolo adaptado para acceder a los valores de
configuración de pilas de protocolo correspondientes,
preferiblemente de acuerdo con valores de configuración de
control.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, la unidad de aplicaciones comprende un primer módulo
procesador de paquetes QoS adaptado para al menos una función de
entre vigilar y modificar el tráfico de datos entre al menos una de
las pilas de protocolo y dicha al menos una interfaz física. Antes
de que el tráfico de datos de alguna de las aplicaciones instaladas
en la unidad de aplicaciones pueda ser reenviado, a través de la al
menos una interfaz física, a la unidad de módem, dicho tráfico de
datos tiene que pasar por el primer procesador de paquetes QoS.
Esto proporciona una oportunidad para vigilar el tráfico de datos, y
pueden ser detectados y considerados tipos desconocidos de tráfico
de datos por el sistema de gestión QoS. Además, el primer módulo
procesador de paquetes QoS puede modificar activamente ciertos
trenes de datos reteniendo o incluso descartando paquetes de datos.
El primer módulo procesador de paquetes QoS podría recibir valores
de configuración de control a partir de un controlador primario
respectivo, independientemente de si dicho controlador primario
está situado en la unidad de aplicaciones o en la unidad de
módem.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, las pilas de protocolo comprenden al menos una de las
pilas de protocolo WAP, TCP, WTCP, UDP, UDP Lite, RTP/RTCP.
Una unidad de módem para comunicación móvil de
acuerdo con realizaciones de la presente invención comprende una
instalación de emisión adaptada para establecer una conexión
inalámbrica para comunicación móvil. La unidad de módem comprende
al menos una pila de protocolo de transmisión adaptada para
transferir tráfico de datos entre dicha instalación de emisión y al
menos una interfaz física. Dicha al menos una interfaz física está
adaptada para transmitir tráfico de datos así como información de
control entre la unidad de módem y al menos una unidad de
aplicaciones. La unidad de módem de acuerdo con realizaciones de
esta invención permite un intercambio de información de control de
flujo entre la al menos una unidad de aplicaciones y la unidad de
módem. En particular, la unidad de módem podría por ejemplo ser
informada acerca del flujo de datos en la unidad de aplicaciones, y
podría por ejemplo informar a dicha al menos una unidad de
aplicaciones acerca de su estado real. Intercambiando información
de control de flujo se mejora el control global del sistema. Se
consigue una adaptación suave de los valores de configuración de
control del sistema, y los requisitos QoS de las aplicaciones pueden
ser satisfechos hasta un grado que no ha sido posible todavía.
En una realización preferida de la invención,
dicha unidad de módem está adaptada para transmitir a por lo menos
una de las unidades de aplicaciones al menos un elemento de entre:
parámetros del enlace aéreo, intensidad de señal de la conexión
inalámbrica, parámetros de la pila de protocolo de transmisión,
anchura de banda disponible, tamaños máximos de memoria intermedia,
niveles de llenado de memoria intermedia, información acerca de
contextos PDP (del inglés "Packet Data Protocol", protocolo de
datos en paquetes), información de gestión de recursos de radio.
Dicha información es transmitida como parte de dicha información de
control de flujo.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, dicha unidad de módem está adaptada para recibir, desde
al menos una de las unidades de aplicaciones, al menos un elemento
de entre: información acerca de dichas aplicaciones, perfiles QoS
de dichas aplicaciones, información acerca de los protocolos
utilizados por dichas aplicaciones, tipos de tráfico de datos,
anchura de banda por tipo de tráfico, tamaños máximos de memoria
intermedia, niveles de llenado de memoria intermedia. Dicha
información es transmitida como parte de dicha información de
control de flujo. De este modo, los valores de configuración de
control en la unidad de módem pueden por ejemplo ser ajustados a
los requisitos QoS de los trenes de datos que tienen que ser
transmitidos.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, dicha unidad de módem está adaptada para recibir, desde
al menos una de las unidades de aplicaciones, al menos un elemento
de entre: valores de configuración de control para la pila de
protocolo de transmisión, valores de configuración de control para
contextos PDP, valores de configuración de control para memorias
intermedias. Dichos valores de configuración de control son
transmitidos como parte de dicha información de control de
flujo.
En una realización preferida de la invención,
los perfiles QoS de las aplicaciones son tomados en cuenta por al
menos una función de entre: establecer contextos PDP, establecer
subcontextos PDP, establecer o modificar normas de filtro de nodo
GGSN (del inglés "Gateway GPRS Support Node", nodo de soporte
de pasarela GPRS). Un contexto PDP permite definir las propiedades
de transmisión para un cierto tipo de tráfico de datos. Por medio
de un contexto PDP, es posible especificar los parámetros de
transmisión de la pila de protocolo de transmisión así como las
propiedades de transmisión del enlace inalámbrico hasta el nodo GGSN
de la red de comunicación móvil.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, la unidad de módem comprende un segundo módulo procesador
de paquetes QoS adaptado para al menos una función de entre vigilar
y modificar el tráfico de datos entre dicha al menos una interfaz
física y la pila de protocolo de transmisión. Adicionalmente al
tráfico de datos generado por aplicaciones en la unidad de
aplicaciones, el segundo módulo procesador de paquetes QoS podría
detectar también tráfico que surge de aplicaciones en la unidad de
módem, y puede identificar anchuras de banda y requisitos QoS de
dicho tráfico de datos. Los valores de configuración de control
pueden escogerse entonces de modo que los respectivos requisitos de
las aplicaciones (incluyendo las de la unidad de módem) sean
satisfechos tanto como sea posible.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, la unidad de módem comprende un intérprete de comandos
adaptado para recibir y procesar al menos un elemento de entre
mensajes y comandos emitidos por al menos una de las unidades de
aplicaciones, en particular para recibir y procesar mensajes de
inicialización. El intérprete de comandos vigila el tráfico de
datos que es transmitido a la unidad de módem a través de la al
menos una interfaz física. Si se detecta un cierto comando dentro
de dicho tráfico de datos, dicho comando será interpretado, y se
llevarán a cabo las correspondientes acciones. Los servicios
proporcionados por el intérprete de comandos son especialmente
útiles en caso de que una aplicación en alguna de las unidades de
aplicaciones pretenda transmitir datos a través de la interfaz
aérea a pesar de que las entidades en la unidad de módem no hayan
sido inicializadas todavía. En este caso, la respectiva unidad de
aplicaciones envía mensajes de inicialización a través de la al
menos una interfaz física. En la unidad de módem, dichos mensajes de
inicialización son detectados por el intérprete de comandos. El
intérprete de comandos podría inducir una inicialización de las
entidades requeridas, y entonces, el módem puede empezar a
transmitir datos a través del enlace inalámbrico. De este modo, el
intérprete de comandos permite una inicialización remota de
entidades en la unidad de módem.
En una realización preferida de la invención,
dicha pila de protocolo de transmisión es una pila para al menos un
elemento de entre: GPRS/GSM, GPRS/EDGE, CDMA, UMTS, red LAN
inalámbrica, Bluetooth, HiperLan. Sin embargo, la invención no está
limitada de ningún modo a ninguno de dichos protocolos de
transmisión.
Un equipo de usuario podría comprender al menos
una unidad de aplicaciones y una unidad de módem como se ha
descrito anteriormente, con lo que las unidades están conectadas a
través de al menos una interfaz física. El tráfico de datos así
como la información de control de flujo son transmitidos, a través
de dicha al menos una interfaz física, entre al menos una de las
unidades de aplicaciones y dicha unidad de módem. Intercambiando
información de control de flujo entre la unidad de módem y la o las
unidades de aplicaciones, dichas unidades pueden ser agrupadas más
estrechamente. Los datos medidos y las predicciones son recogidos
desde diversas partes del sistema, y las unidades de aplicaciones
podrían por ejemplo informar a la unidad de módem acerca de los
perfiles QoS de las diversas aplicaciones. A partir de estas
entradas se derivan valores de configuración de control para todo
el sistema, y dichos valores de configuración de control son
distribuidos a las diversas entidades. Como resultado, la unidad de
módem y la o las unidades de aplicaciones se mezclan y trabajan
conjuntamente como un sistema.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, dicha unidad de módem y al menos una de las unidades de
aplicaciones están implementadas como un dispositivo móvil
integrado, preferiblemente como un teléfono inteligente. Dentro del
dispositivo integrado, la unidad de aplicaciones y la unidad de
módem podrían por ejemplo funcionar sobre sistemas operativos
diferentes. En la unidad de módem podría emplearse un primer sistema
operativo, mientras que en la unidad de aplicaciones podría
emplearse otro sistema operativo como por ejemplo Symbian, que esté
mejor adaptado a las respectivas aplicaciones.
De acuerdo con otra realización preferida, dicha
unidad de módem está implementada como un dispositivo separado,
preferiblemente como una tarjeta CF, como una tarjeta PCMCIA, o como
parte de un teléfono móvil. De acuerdo con una realización
preferida de la invención, al menos una de las unidades de
aplicaciones está implementada como un un dispositivo separado,
preferiblemente como un ordenador portátil, como un terminal móvil,
o como un PDA. Un terminal de usuario no tiene que comprender
necesariamente una unidad de módem. En vez de ello, podría
comprender al menos una interfaz física para establecer una conexión
con una unidad de módem externa.
Los módulos de acuerdo con realizaciones de la
presente invención pueden estar parcial o totalmente plasmados en o
soportados por software adecuado, que puede ser almacenado en o
proporcionado de otro modo por cualquier tipo de soporte de datos,
y que podría ser ejecutado en o por cualquier unidad de
procesamiento de datos adecuada.
Otros objetos y muchas de las ventajas asociadas
de la presente invención se apreciarán fácilmente y llegarán a
entenderse mejor con referencia a la siguiente descripción detallada
cuando se considera en conexión con los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra una unidad de aplicaciones
que es parte de un equipo de usuario para comunicación móvil, junto
con una parte de una unidad de módem;
la figura 2 muestra una unidad de módem que es
parte de un equipo de usuario para comunicación móvil, junto con una
parte de la unidad de aplicaciones de la figura 1;
la figura 3 representa las capas de protocolo
que pueden usarse para transmitir datos en un modo multiplexado a
través de la interfaz física;
la figura 4 muestra la estructura del sistema
utilizado para transferencia de información de control de flujo
desde un módem a una unidad de aplicaciones de acuerdo con una
realización alternativa;
la figura 5 muestra variantes de implementación
para el colector de la unidad de aplicaciones;
la figura 6 muestra un paquete IP para la
transferencia de medidas usando una extensión de protocolo de tipo
propietario; y
la figura 7 muestra un paquete UDP/IP para
transferencia de medidas usando una extensión de protocolo de tipo
propietario.
La figura 1 y la figura 2 representan un equipo
de usuario para comunicación móvil que comprende una unidad de
aplicaciones 1 y una unidad de módem 2. La unidad de aplicaciones 1
y la unidad de módem 2 están conectadas a través de una interfaz
física 3. Una pluralidad de aplicaciones de usuario podrían
ejecutarse en la unidad de aplicaciones 1. En el ejemplo mostrado
en la figura 1, las aplicaciones comprenden correo electrónico 4,
un navegador de Internet 5, DSR (del inglés "Digital Surveillance
Recorder", grabador de vigilancia digital), Push2Talk 6,
videoconferencia 7, MMS (del inglés "Multimedia Messaging
Service", servicio de mensajería multimedia), IM (del inglés
"Instant Messaging", mensajería instantánea), etc. La unidad de
aplicaciones 1 podría comprender además pilas de protocolo de
transporte con capas de protocolo como por ejemplo RTP/RTCP (del
inglés "Real Time Transport Protocol/Real Time Transport Control
Protocol", protocolo de transporte en tiempo real/protocolo de
control de transporte en tiempo real), RSVP (del inglés "Resource
Reservation Protocol", protocolo de reserva de recursos), WSP
(del inglés "Wireless Session Protocol", protocolo de sesión
inalámbrica), UDP (del inglés "User Datagram Protocol",
protocolo de datagrama de usuario), UD-PLite, TCP
(del inglés "Transmission Control Protocol", protocolo de
control de transmisión), WTCP (del inglés "Wireless profiled
TCP", protocolo TCP inalámbrico perfilado), WAP (del inglés
"Wireless Application Protocol", protocolo de aplicaciones
inalámbricas), etc. Las pilas de protocolo de transporte
transforman la carga útil de datos de las diversas aplicaciones en
paquetes IP (del inglés "Internet Protocol", protocolo de
Internet). Los datos relacionados con la aplicación, y en
particular los paquetes IP, son intercambiados, a través de la
interfaz física 3, con la unidad de módem 2. La interfaz física 3
podría ser realizada por ejemplo de acuerdo con uno de los
estándares RS232, USB (del inglés "Universal Serial Bus", bus
serie universal), Bluetooth, IrDA (del inglés "Infrared Data
Association", asociación de datos por infrarrojos), PCMCIA, etc.
o por medio de sistemas UART (del inglés "Universal Asynchronous
Receiver - Transmitter", receptor - transmisor asíncrono
universal).
La unidad de módem 2 está implementada como
unidad separada. La unidad de módem 2 es responsable de establecer
y mantener una conexión inalámbrica a una red de comunicación móvil.
Para este propósito, la unidad de módem 2 comprende al menos una
pila de protocolo de transmisión 8. Dicha pila de protocolo de
transmisión 8 podría ser por ejemplo una pila GPRS/GSM, o una pila
GPRS/EDGE, o una pila para un protocolo de transmisión futuro tal
como UMTS. Los paquetes IP que son recibidos desde la unidad de
aplicaciones 1 a través de la interfaz física 3 son transferidos a
la pila de protocolo de transmisión 8. Viceversa, los datos
recibidos a través de la conexión inalámbrica son proporcionados a
la pila de protocolo de transmisión 8 y son encaminados, a través
de la interfaz física 3, hacia la unidad de aplicaciones 1. La
unidad de módem 2 podría comprender además aplicaciones internas 9
y pilas de protocolo correspondientes adaptadas para intercambiar
tráfico de datos con la pila de protocolo de transmisión 8.
En la configuración mostrada en la figura 1 y la
figura 2, la unidad de aplicaciones 1 y la unidad de módem 2 están
realizadas como unidades separadas. Por ejemplo, la unidad de
aplicaciones 1 podría ejecutarse en un primer procesador CPU (o en
un primer procesador DSP), en el que se usa un primer sistema
operativo, mientras que la unidad de módem 2 podría ejecutarse en
un segundo procesador CPU (o en un segundo procesador DSP), en el
que se usa un segundo sistema operativo. Una configuración así
podría encontrarse por ejemplo en un denominado teléfono
inteligente, en que un sistema operativo dedicado tal como por
ejemplo Symbian podría estar instalado en la unidad de aplicaciones
del teléfono inteligente. Para el usuario final, estos dispositivos
tienen el mismo aspecto que dispositivos de teléfono móvil, aunque
la unidad de aplicaciones y la unidad de módem están implementadas
como unidades separadas. La unidad de aplicaciones 1 y la unidad de
módem 2 podrían estar implementadas asimismo en terminales móviles
diferentes. Por ejemplo, un dispositivo móvil tal como un teléfono
podría utilizarse como módem para un segundo dispositivo tal como
por ejemplo un ordenador portátil o un PDA (del inglés "Personal
Digital Assistant", asistente personal digital), en que
aplicaciones tales como correo electrónico, navegador de Internet,
cliente VoIP, aplicaciones de vídeo, etc. son ejecutadas por parte
del segundo dispositivo. El teléfono móvil comprende la unidad de
módem, y el segundo dispositivo actúa como unidad de aplicaciones.
Alternativamente, la unidad de módem 1 podría ser una pieza dedicada
de hardware tal como una tarjeta CF (del inglés "Compact
Flash", tarjeta compacta de tipo Flash), una tarjeta PCMCIA, o
similares.
En lo que sigue, serán descritas la estructura y
funcionalidad de un sistema de gestión QoS para el tipo
anteriormente mencionado de equipo de usuario. Tiene que observarse
que la invención puede usarse también si dos o más unidades de
aplicaciones están conectadas a la unidad de módem. Además, al menos
una unidad de aplicaciones podría estar conectada a dos o más
unidades de módem diferentes que soportan diferentes estándares de
transmisión.
Las aplicaciones que están ejecutándose por
parte de la unidad de aplicaciones 1 son proporcionadas por
diferentes compañías independientes. Algunas de dichas
aplicaciones, por ejemplo el correo electrónico 4 y el navegador de
Internet 5, podrían no tener constancia del sistema de gestión
QoS.
Otras aplicaciones, como DSR, Push2Talk 6,
videoconferencia 7, MMS e IM, podrían tener constancia del sistema
de gestión QoS. Para estas aplicaciones, el gestor de aplicaciones
externo 10 es visible. Las aplicaciones que tienen constancia del
sistema de gestión QoS se registran (11) con el gestor de
aplicaciones externo 10 y reenvían sus requisitos QoS respectivos
al gestor de aplicaciones externo 10. Los requisitos QoS de las
aplicaciones están especificados habitualmente en términos de clases
QoS. En general, se usan cuatro clases QoS básicas que han sido
definidas por el proyecto 3GPP (del inglés "3^{rd} Generation
Partnership Project", proyecto de asociación de tercera
generación), aunque podrían usarse igualmente otras
clasificaciones.
El tráfico de la clase de conversación es muy
sensible al retardo, y el retardo de transferencia y la varianza
temporal entre paquetes deben mantenerse por debajo de un cierto
valor de forma que la percepción humana acepte la calidad del
enlace. Para tráfico de la clase de conversación, es de la máxima
importancia que los datos sean entregados a tiempo. La tasa de
error en los bits (BER) del tráfico de datos no es tan crítica.
Ejemplos de tráfico de la clase de conversación comprenden
telefonía IP y videotelefonía. En el ejemplo de la figura 1, el
tráfico de datos de la aplicación de videoconferencia 7 pertenece a
la clase de conversación.
El tráfico de la clase de flujo continuo
comprende tráfico unidireccional en tiempo real. Para tráfico de la
clase de flujo continuo, no se requiere necesariamente un retardo de
transferencia bajo, pero la variación de retardo del tren de datos
en tiempo real debe ser limitada. En la figura 1, el tráfico de
datos de la aplicación Push2Talk 6 pertenece a la clase de flujo
continuo.
El tráfico de esta clase podría por ejemplo
surgir de una aplicación en la que un usuario intercambia
interactivamente datos con una parte opuesta, que podría ser o bien
otro usuario o bien un sistema de ordenador. La respuesta a una
solicitud se espera generalmente dentro de un cierto límite
temporal. Aunque el retardo de transferencia puede ser mayor que en
el caso de tráfico de la clase de conversación, el tiempo de ida y
vuelta (RTT, del inglés "Round Trip Time") es un parámetro
clave. El tráfico de la clase interactiva debe mostrar una tasa de
error en los bits baja. Ejemplos de este tipo de tráfico comprenden
la navegación por Internet o el uso de Telnet. En el ejemplo de la
figura 1, el tráfico de datos de la aplicación IM pertenece a la
clase interactiva.
Para tráfico de datos del tipo de fondo, un
retardo bajo o un tiempo de entrega corto no es un problema, pero
la tasa de error en los bits (BER) tiene que ser pequeña. El tráfico
de datos de esta clase es recibido habitualmente por un ordenador.
El tráfico de correo electrónico es un ejemplo típico de este tipo
de tráfico. De acuerdo con ello, el tráfico de datos de la
aplicación de correo electrónico 4 en la figura 1 pertenece a la
clase de fondo.
Para al menos alguna de las aplicaciones que
tienen constancia del sistema de gestión QoS, podrían ser instalados
los denominados optimizadores de aplicaciones. En la figura 1, las
aplicaciones DSR, Push2Talk 6, videoconferencia 7, MMS e IM
comprenden optimizadores de aplicaciones 12-16.
Cuando una aplicación pretende enviar datos, el correspondiente
optimizador de aplicaciones podría ajustar el modo en que dichos
datos son generados al flujo de datos global, a la anchura de banda
disponible, a las propiedades de la conexión inalámbrica, etc. En
particular, los optimizadores de aplicaciones 12-16
podrían ejercer influencia sobre la temporización, el
empaquetamiento de datos, y el número de cuadros de aplicación por
paquete de datos, con lo que los perfiles QoS de las aplicaciones
son tomados en cuenta. Durante la inicialización, los optimizadores
de aplicaciones 12-16 se registran con el gestor de
aplicaciones externo 10. En operación, los optimizadores de
aplicaciones 12-16 podrían recibir información de
control 17 desde el controlador principal externo 18, en que dicha
información de control 17 comprende valores de configuración de
control para los optimizadores de aplicaciones
12-16.
A continuación, el gestor de aplicaciones
externo 10 inicializa (19) el gestor de protocolo externo 20. El
gestor de protocolo externo 20 es informado acerca de las
aplicaciones que se ejecutan en la unidad de aplicaciones 1, acerca
de los protocolos de soporte usados por dichas aplicaciones, y
acerca de los respectivos perfiles QoS del tráfico de datos de las
aplicaciones.
Para al menos algunas de las pilas de protocolo
de transporte, podrían instalarse los denominados optimizadores de
protocolo. En la figura 1 se muestran los optimizadores de protocolo
21-25 correspondientes a las pilas de protocolo de
transporte RTP/RTCP, WSP, UDP, UPD-Lite y TCP. El
gestor de protocolo externo 20 inicializa (26) los optimizadores de
protocolo 21-25 de acuerdo con los perfiles QoS de
las aplicaciones. Cada uno de los optimizadores de protocolo
21-25 es responsable de acceder a y ajustar
dinámicamente las propiedades de su pila de protocolo de transporte
correspondiente. Dicho ajuste se realiza de acuerdo con los
requisitos QoS correspondientes de las aplicaciones, de acuerdo con
el flujo de datos global, y de acuerdo con parámetros de sistema
medidos o predichos.
A continuación, el gestor de protocolo externo
20 inicializa (27) el controlador principal externo 18 y transfiere
el control de los optimizadores de protocolo 21-25 a
dicho controlador principal externo 18. Además, tanto los
optimizadores de protocolo 21-25 como el gestor de
protocolo externo 20 recibirán sus valores de configuración de
control 28 respectivos desde el controlador principal externo
18.
En operación, podrían producirse cambios de la
configuración del sistema y del tráfico de datos generado por las
aplicaciones, y de acuerdo con ello podría ser necesaria una
reinicialización de al menos un elemento de entre el gestor de
aplicaciones externo 10, los optimizadores de aplicaciones
12-16, el gestor de protocolo externo 20 y los
optimizadores de protocolo 21-25. Dichas
reinicializaciones pueden ser inducidas o bien por las propias
aplicaciones o por el controlador principal externo 18.
La unidad de aplicaciones 1 y la unidad de módem
2 se comunican a través de la interfaz física 3. Adicionalmente al
tráfico de datos de enlace ascendente y de enlace descendente
relacionado con diversas aplicaciones, también se transmite
información de control de flujo entre la unidad de aplicaciones 1 y
la unidad de módem 2. Dicha información de control de flujo podría
por ejemplo comprender parámetros medidos que indican el estado real
del sistema, predicciones que indican un estado futuro del sistema,
e información relacionada con la configuración del sistema. La
información de control de flujo podría comprender también valores de
configuración de control para entidades en la unidad de
aplicaciones 1 y en la unidad de módem 2.
Los diferentes trenes de datos transmitidos a
través de la interfaz física 3 podrían ser manejados separadamente
y de acuerdo con sus prioridades respectivas. En la unidad de
aplicaciones 1 y en la unidad de módem 2 se proporcionan una
pluralidad de interfaces virtuales 29-32 y
33-36, y dichas interfaces virtuales pueden usarse
para establecer uno o más canales virtuales entre la unidad de
aplicaciones 1 y la unidad de módem 2. De acuerdo con una primera
realización, se atribuye una interfaz física correspondiente a cada
una de las interfaces virtuales de modo que se establece una
correspondencia uno a uno entre las interfaces virtuales y las
interfaces físicas. Alternativamente, si sólo está disponible una
interfaz física, o si están disponibles menos interfaces físicas
que interfaces virtuales, los trenes de datos pueden transmitirse de
modo multiplexado. En esta realización, un protocolo de
multiplexado 37 está implementado tanto en la unidad de aplicaciones
1 como en la unidad de módem 2. El protocolo de multiplexado 37
está adaptado para proporcionar una pluralidad de interfaces
virtuales separadas. El protocolo de multiplexado 37 permite
transmitir una pluralidad de trenes de datos a través de diferentes
canales virtuales en paralelo, con lo que se consideran prioridades
asignadas a cada uno de dichos trenes de datos. De acuerdo con
ello, la transmisión de tráfico de menor prioridad puede ser
interrumpida por tráfico de mayor prioridad. El multiplexado es
controlado por un controlador de multiplexado 38 en la unidad de
aplicaciones 1 y por un controlador de multiplexado 39 en la unidad
de módem 2. Dichos controladores de multiplexado 38, 39 son
responsables de establecer y eliminar canales virtuales entre las
interfaces virtuales.
Para transmitir datos a través de la interfaz
física 3 de modo multiplexado, podría usarse el conjunto PPP (del
inglés "Point-to-Point
Protocol", protocolo punto a punto) junto con algunas
extensiones. Dichas extensiones permiten líneas en serie virtuales
y priorización de tráfico. Una descripción detallada del conjunto de
protocolos PPP puede encontrarse en el documento IETF RFC 1661.
Alternativamente, el conjunto de protocolos PPP
sin las extensiones anteriormente mencionadas puede combinarse con
uno de los protocolos de multiplexado definidos por el instituto
ETSI (del inglés "European Telecommunications Standards
Institute", Instituto Europeo de Estándares de
Telecomunicaciones). Las especificaciones técnicas de dichos
protocolos de multiplexado pueden encontrarse en ETSI, 3GPP TS 07.0
10 y 27.0 10. De acuerdo con una tercera alternativa, la unidad de
aplicaciones 1 y la unidad de módem 2 podrían estar enlazadas por
una conexión IP.
En lo que sigue se describe la inicialización de
la instalación de interfaz. El controlador principal externo 18 se
dirige al controlador de multiplexado 38 y asigna una interfaz
virtual para establecer una conexión de gestión QoS rápida (Fast
QoSM Connection) entre la unidad de aplicaciones 1 y la unidad
de módem 2. A continuación, el controlador principal externo 18
inicializa (40) el gestor de comunicación (Comm Handler) 41
y la conexión de gestión QoS rápida 42. El gestor de comunicación 41
es responsable de manejar la comunicación entre entidades del
sistema de gestión QoS situadas en la unidad de aplicaciones 1 y
entidades situadas en la unidad de módem 2. En caso de congestión,
el gestor de comunicación 41 tiene que decidir acerca de las
prioridades de los diversos trenes de datos.
La conexión de gestión QoS rápida 42 es un canal
de comunicación rápido adaptado para transmitir información de
control de flujo entre la unidad de aplicaciones 1 y la unidad de
módem 2. La conexión de gestión QoS rápida 42 está establecida
permanentemente en un canal de la interfaz. La información de
control de flujo, en particular datos medidos, valores de
configuración de control y predicciones, tienen que ser transmitidos
con retardo bajo. Por esta razón, una de las prioridades más altas
disponibles está asignada a la conexión de gestión QoS rápida
42.
A continuación, el gestor de comunicación 41 de
la unidad de aplicaciones emite comandos para activar un controlador
principal 43 y un gestor de comunicación 44 en la parte de la
unidad de módem 2. Dichos comandos son transmitidos, a través de la
conexión de gestión QoS rápida 42, a la unidad de módem 2. Ahí,
dichos comandos son detectados e interpretados por un intérprete de
comandos AT 45. De acuerdo con dichos comandos, el controlador
principal 43 es inicializado (46). Entonces, el controlador
principal 43 inicializa (47) el gestor de comunicación 44 de la
unidad de módem. Entre el gestor de comunicación 41 de la unidad de
aplicaciones y el gestor de comunicación 44 de la unidad de módem
se establece un enlace. Tan pronto como esté disponible este enlace,
el gestor de comunicación 41 informará al controlador principal
externo 18.
El controlador principal externo 18 puede ahora
reenviar información de control de flujo a través del enlace de
datos 48 al gestor de comunicación 41. Desde el gestor de
comunicación 41, la información de control de flujo es transmitida,
a través de la conexión de gestión QoS rápida 42, al gestor de
comunicación 44. El gestor de comunicación 44 reenvía la
información de control de flujo a través del enlace de datos 49 al
controlador principal 43. En la dirección opuesta, el controlador
principal 43 puede transmitir información de control de flujo a
través del enlace de datos 49, la conexión de gestión QoS rápida 42
y el enlace de datos 48 al controlador principal externo 18. El
controlador principal externo 18 y el controlador principal 43
pueden intercambiar ahora todo tipo de información de control de
flujo que comprende perfiles QoS, parámetros medidos, estadísticas,
predicciones, valores de configuración de control, etc.
Primeramente, el controlador principal 43 es
instalado como un controlador primario que controla al controlador
principal externo 18. El controlador principal externo 18 actúa como
controlador secundario (esclavo). El controlador principal externo
18 y el controlador principal 43 intercambian información acerca de
sus respectivas capacidades y acerca de la configuración de la
unidad de aplicaciones 1 y la unidad de módem 2. Entonces, el
controlador principal 43 tiene que decidir si es favorable a
transferir el control primario del sistema de gestión QoS al
controlador principal externo 18 o no. El procesador CPU de la
unidad de aplicaciones 1 podría tener muchos más recursos en
términos de potencia de procesamiento y memoria, y el procesador CPU
de la unidad de módem podría ser descargado de algunas de sus
tareas. Sin embargo, si dos o más unidades de aplicaciones están
conectadas a la unidad de módem, lo más probable es que el
controlador principal 43 continúe actuando como controlador primario
y controle las tareas de los controladores principales externos.
El controlador principal primario es responsable
de establecer todo el sistema de gestión QoS. Tiene que decidir
cómo distribuir las funcionalidades requeridas a las entidades del
sistema distribuido de gestión QoS. Entonces, las entidades
respectivas son inicializadas de acuerdo con ello. Por ejemplo, el
controlador principal primario tiene que decidir si un predictor de
estado debe ser inicializado en la unidad de aplicaciones 1, en la
unidad de módem 2, o en ambas unidades. Los predictores de estado
podrían usar algoritmos complejos para derivar las predicciones
respectivas, y de acuerdo con ello, los predictores de estado
demandarán mucha potencia de computación. Por esta razón, podría
ser ventajoso para la unidad de módem 2 descargar algunas de las
computaciones hacia un predictor de estado externo que se ejecuta
en la unidad de aplicaciones 1.
En la configuración de la figura 1 y la figura
2, la unidad de módem 2 comprende un predictor de estado 50, y la
unidad de aplicaciones 1 comprende un predictor de estado externo
51. El predictor de estado 50 en la unidad de módem 2 es
inicializado (52) por el controlador principal 43.
El predictor de estado 50 recibe (53) datos
medidos y parámetros de sistema. Las predicciones del predictor de
estado 50 son derivadas de datos medidos y parámetros de sistema que
indican el estado real del sistema. El predictor de estado 50
comprende una multitud de módulos predictores de estado diferentes.
Por ejemplo, el predictor de estado 50 podría comprender un módulo
predictor de estado 54 adaptado para predecir el retardo
unidireccional, el tiempo de ida y vuelta (RTT) y el caudal de
tráfico, un módulo predictor de estado 55 adaptado para predecir el
esquema de codificación y la tasa de error en los bits (BER), y un
módulo predictor de estado 56 adaptado para predecir reselecciones
de celda. Durante una reselección de celda, la transmisión de datos
es interrumpida durante un periodo de tiempo del orden de segundos,
y por lo tanto, el controlador principal 43 debe ser informado
acerca de reselecciones de celda. Las predicciones del predictor de
estado 50 son proporcionadas (57) al controlador principal 43. De
forma similar, el predictor de estado externo 51 es inicializado
(58) por el controlador principal externo 18. El predictor de
estado externo 51 recibe (59) datos medidos y parámetros de
sistema. Este predictor comprende módulos predictores de estado 60,
61, 62 adaptados para derivar una variedad de predicciones
diferentes. Dichas predicciones son proporcionadas (63) al
controlador principal externo 18.
Además, el controlador principal externo 18
inicializa (64) un procesador de paquetes QoS externo 65. El
procesador de paquetes QoS externo 65 es responsable de detectar y
seguir los diversos tipos de tráfico de datos entre las pilas de
protocolo de transporte y la instalación de interfaz. Para este fin,
vigila tanto el tráfico de enlace ascendente como el tráfico de
enlace descendente. El procesador de paquetes QoS externo 65 detecta
las anchuras de banda y los perfiles QoS de los diferentes tipos de
tráfico de datos.
En la unidad de aplicaciones 1, podrían existir
aplicaciones que no tienen constancia del sistema de gestión QoS.
Por ejemplo, las aplicaciones correo electrónico 4 y navegador de
Internet 5, mostradas en la figura 1, podrían pertenecer al grupo
de aplicaciones que no tienen constancia del sistema de gestión QoS.
Si una de dichas aplicaciones empieza a enviar tráfico de datos, el
procesador de paquetes QoS externo 65 detectará este nuevo tipo de
tráfico de datos. Siempre que es detectado un nuevo tipo de tráfico
de datos, el procesador de paquetes QoS externo 65 identificará
este tráfico, la anchura de banda y el perfil QoS de dicho tráfico,
e identificará la aplicación que ha generado dicho tráfico.
Adicionalmente a esto, el procesador de paquetes QoS externo 65
puede modificar el flujo de paquetes de datos. Para este fin, el
procesador de paquetes QoS externo 65 puede retener y almacenar
temporalmente paquetes IP de ciertos trenes de datos, con lo que
paquetes de datos de importancia menor pueden incluso ser
descartados. El procesador de paquetes QoS externo 65 recibe
valores de configuración de control 66 del controlador principal
externo 18 que indican cómo han sido configurados los filtros y las
memorias intermedias.
Además, el controlador principal externo 18
inicializa (67) un colector externo 68 en la unidad de aplicaciones
1. El colector externo 68 es responsable de recoger información de
diferentes entidades de la unidad de aplicaciones 1. Por ejemplo,
el colector externo 68 recibe (69) información que incluye los tipos
de tráfico, la anchura de banda actual por tipo de tráfico, tamaños
máximos de memoria intermedia, niveles de llenado actuales de
diversas memorias intermedias, etc. desde el procesador de paquetes
QoS externo 65. Además, el colector externo 68 puede recibir
información de realimentación 70 desde las pilas de protocolo de
transporte, por ejemplo desde la pila de protocolo RTP/RTCP. El
colector externo 68 proporciona (59, 71) la información recogida al
predictor de estado externo 51 y al controlador principal externo
18. De modo similar, la unidad de módem 2 podría comprender un
colector 72 que es responsable de recoger información desde las
entidades de la unidad de módem 2.
Adicionalmente a las aplicaciones que se
ejecutan en la unidad de aplicaciones 1, las aplicaciones internas
9 y los protocolos correspondientes podrían estar instalados
igualmente en la unidad de módem 2. Las aplicaciones internas y los
protocolos indicados en la figura 2 podrían comprender
adicionalmente al menos un elemento de entre: un gestor de
aplicaciones, un gestor de protocolo, optimizadores de aplicaciones
y optimizadores de protocolo. Dichas entidades son parte del
sistema de gestión QoS. Son inicializadas (73) por el controlador
principal 43, y reciben valores de configuración de control 74 desde
el controlador principal 43.
Además del procesador QoS externo 65 en la
unidad de aplicaciones 1, también la unidad de módem 2 podría
comprender un procesador de paquetes QoS 75 que es inicializado
(76) por el controlador principal 43. El procesador de paquetes QoS
75 vigila el tráfico de enlace ascendente y de enlace descendente.
Además de esto, podría modificar el tráfico de datos que pasa a su
través. Los paquetes de datos pueden ser almacenados temporalmente
antes de ser reenviados a la pila de protocolo de transmisión 8, o
incluso pueden ser descartados.
En particular, el procesador de paquetes QoS 75
detecta y analiza el tráfico de datos que surge de las aplicaciones
internas 9. La información acerca de diferentes tipos de tráfico de
datos y sus respectivas anchuras de banda es reenviada (77) al
colector 72. El controlador principal primario, por ejemplo el
controlador principal 43, procesa la información proporcionada por
el procesador de paquetes QoS externo 65 y por el procesador de
paquetes QoS 75. Sobre la base de esta información, el controlador
principal primario decide si la calidad QoS global puede mejorarse
estableciendo otro contexto PDP, un subcontexto PDP, o una nueva
lista de filtro para el nodo GGSN (nodo de soporte de pasarela
GPRS). Los contextos PDP y los subcontextos PDP permiten definir
las propiedades de transmisión para un cierto tipo de tráfico de
datos. El controlador principal primario podría ordenar (78) a la
gestión de recursos de movilidad/radio 79 establecer o modificar un
contexto PDP o un subcontexto PDP. Los parámetros de dichos
contextos PDP y subcontextos PDP son escogidos de acuerdo con los
requisitos QoS del tráfico respectivo. Cuando el contexto PDP o
subcontexto PDP respectivo ha sido activado, el controlador
principal primario ordenará (80) al procesador de paquetes QoS 75
usar este contexto PDP o subcontexto PDP para la transmisión
adicional de ciertos tipos de tráfico de datos.
La pila de protocolo de transmisión 8 podría ser
por ejemplo una pila GPRS/GSM, una pila GPRS/EDGE, una pila UMTS, o
una pila HiperLan, o una pila WLAN. En el futuro, podrían emplearse
otras pilas de protocolo de transmisión que se refieran a
protocolos de transmisión futuros. En el caso de una pila GPRS/GSM o
una pila GPRS/EDGE, la capa superior de la pila es una capa SNDCP
(del inglés "Sub-Network Dependent Convergence
Protocol", protocolo de convergencia dependiente de subred). En
el caso de una pila UMTS, la capa superior es una capa PDCP (del
inglés "Packet Data Convergence Protocol", protocolo de
convergencia de datos en paquetes). La capa subsiguiente, la LLC
(del inglés "Logical Link Control", control de enlace lógico)
es responsable de segmentar los paquetes IP en bloques de datos
adecuados para transmisión. Para este fin, la capa LLC comprende una
memoria intermedia LLC 81. Los bloques de datos son reenviados a
una capa RLC (del inglés "Radio Link Control", control de
enlace de radio) que comprende una memoria intermedia RLC 82. Los
bloques de datos son proporcionados a la capa física L1, que es la
capa más baja de la pila de protocolo de transmisión 8. El
controlador principal 43 puede inicializar (83) un gestor LLC 84
que es parte del sistema de gestión QoS. El gestor LLC 84 puede
establecer diversos parámetros de la capa LLC, borrar bloques LLC o
reordenar bloques LLC. De modo similar, el controlador principal 43
puede inicializar (85) un gestor RLC 86 que está adaptado para
acceder a los valores de configuración de la capa RLC, y para
modificar los bloques de datos RLC.
Los valores de configuración de control de la
pila de protocolo de transmisión 8 pueden ser adaptados
dinámicamente (87) por un gestor de pila 88, que es inicializado
(89) y controlado (90) por el controlador principal 43. Existe una
variedad de posibilidades sobre cómo el gestor de pila 88 puede
hacer esto: el gestor de pila 88 podría ejercer influencia (91)
sobre el gestor de recursos de movilidad/radio 79 de un modo que o
bien se inicia o bien se retarda una reselección de celda. Además,
podría restablecer la memoria intermedia RLC 82 y/o borrar unidades
PDU (del inglés "Protocol Data Units", unidades de datos de
protocolo) seleccionadas en la memoria intermedia RLC 82. Además de
esto, el gestor de pila 88 podría estar implicado en administrar
contextos PDP y subcontextos PDP. Además, el gestor de pila 88
podría estar implicado en establecer las reglas de filtro del nodo
GGSN de acuerdo con los requisitos QoS del tráfico respectivo.
Estableciendo el modo RLC, el gestor de pila 88 podría especificar
si debe usarse un modo recono-
cido o no reconocido para la transmisión de datos, y cómo debe manejarse la entrega de bloques RLC defectuosos.
cido o no reconocido para la transmisión de datos, y cómo debe manejarse la entrega de bloques RLC defectuosos.
La gestión de recursos de movilidad/radio 79 es
responsable de la gestión de movilidad, de la autorización, y del
establecimiento y terminación de una conexión inalámbrica. También
es responsable de realizar reselecciones de celda, es decir de
conmutar desde una estación base a otra estación base adyacente. La
gestión de recursos de movilidad/radio recibe la orden de
establecer contextos PDP y subcontextos PDP con atributos adecuados
para todos los tipos de tráfico de datos así como listas de filtro
para el nodo GGSN.
Después de que el colector 72 en la parte de la
unidad de módem 2 ha sido inicializado (92), empieza a recoger
información desde diferentes entidades en la unidad de módem 2. Por
ejemplo, desde la capa física L1 podría obtenerse (93) información
relativa a la potencia de señal y a la anchura de banda disponible
de la conexión inalámbrica. El colector 72 podría además recoger
información desde la capa RLC (94), desde la capa LLC (95), desde
la capa SNDCP/PDCP (96), desde el procesador de paquetes QoS 75
(77), y desde las aplicaciones internas 9 (97). Los datos recogidos
son proporcionados (53, 98) al predictor de estado 50 así como al
controlador principal 43. Entre el colector externo 68 de la unidad
de aplicaciones y el colector 72 de la unidad de módem podría
establecerse una comunicación directa, y los datos recogidos podrían
ser intercambiados a través de la conexión de gestión QoS rápida
42.
En operación, el controlador primario respectivo
recibirá parámetros de flujo desde el colector externo 68 de la
unidad de aplicaciones y desde el colector 72 de la unidad de módem.
Además, el controlador primario respectivo recibe predicciones
desde el predictor de estado 50 y desde el predictor de estado
externo 51. El controlador primario es responsable de tomar
decisiones, y de determinar los valores de configuración de control
para todo el sistema de acuerdo con estrategias predefinidas. El
objetivo es adaptar suavemente los valores de configuración de
control a los requisitos de los diversos trenes de datos. En caso de
que el controlador principal externo 18 sea seleccionado como
controlador principal, los parámetros de flujo y las predicciones
proporcionadas por el colector 72 y por el predictor de estado 50
son transmitidos a través de la conexión de gestión QoS rápida 42 y
el enlace de datos 48 al controlador principal externo 18. Los
valores de configuración de control que están destinados a la
unidad de módem 2 son transmitidos a través del enlace de datos 48 y
la conexión de gestión QoS rápida 42 a las entidades en la unidad
de módem 2. El controlador principal 43, que actúa como un
controlador secundario, podría ser responsable de distribuir los
valores de configuración de control en la unidad de módem 2.
En caso de que el controlador principal 43 sea
seleccionado como controlador primario, los parámetros de flujo y
las predicciones proporcionados por el colector externo 68 y el
predictor de estado externo 51 son transmitidos a través de la
conexión de gestión QoS rápida 42 y el enlace de datos 49 al
controlador principal 43. Los valores de configuración de control
para la unidad de aplicaciones 1 son transmitidos a través del
enlace de datos 49 y la conexión de gestión QoS rápida 42 a las
entidades en la unidad de aplicaciones 1. En este caso, el
controlador principal externo 18 actúa como esclavo del controlador
principal 43. Dicho controlador principal externo 18 podría ser
responsable de distribuir los valores de configuración de control en
la unidad de aplicaciones 1.
Debe señalarse que un sistema de gestión QoS de
acuerdo con la presente invención no tiene que comprender todos y
cada uno de los módulos mostrados en la figura 1 y la figura 2. Un
sistema de gestión QoS de acuerdo con una realización de la
presente invención podría igualmente comprender un subconjunto de
los módulos anteriormente mencionados.
La figura 3 muestra las capas de la pila de
protocolo de transporte junto con las capas de un protocolo de
multiplexado que se usa para transmitir datos a través de la
interfaz física 3. Por ejemplo, unos datos de usuario 99 que forman
parte de un tráfico de datos en tiempo real podrían ser generados en
la unidad de aplicaciones 1. Una cabecera 100 para carga útil es
añadida a dichos datos de usuario 99, y la carga útil 101 obtenida
es reenviada a una pila de protocolo de transporte 102
correspondiente. En la figura 3, la pila de protocolo de transporte
102 comprende capas de protocolo para protocolos RTP, UDP e IP. La
pila de protocolo de transporte 102 proporciona paquetes IP a la
instalación de interfaz. Para establecer una conexión entre la
unidad de aplicaciones 1 y la unidad de módem 2, podrían emplearse
(103, 104) protocolos del conjunto de protocolos PPP en ambas
unidades. Alternativa o adicionalmente podrían utilizarse servicios
proporcionados por un gestor de comunicación 105 en la unidad de
aplicaciones 1 y por un gestor de comunicación 106 en la unidad de
módem 2.
Con el fin de permitir la transmisión de
múltiples trenes de datos a través de la interfaz física 3, se
implementa un protocolo de multiplexado en la unidad de
aplicaciones 1 y en la unidad de módem 2. Por ejemplo, podría
usarse un protocolo de multiplexado de acuerdo con uno de los
estándares 3GPP 27.0 10 ó 7.0 10. En la unidad de aplicaciones 1,
el protocolo de multiplexado (MUX) 107 proporciona un conjunto de
interfaces virtuales (VI) 108, 109. De acuerdo con ello, las
interfaces virtuales 111, 112 son proporcionadas por el protocolo
de multiplexado 110 en la unidad de módem 2. Dichas interfaces
virtuales pueden usarse para establecer canales virtuales entre la
unidad de aplicaciones 1 y la unidad de módem 2. Entonces, los
paquetes IP pueden ser transmitidos desde la unidad de aplicaciones
1 a la unidad de módem 2, y viceversa, a través de la capa física
113. Adicionalmente a los datos de usuario, pueden transmitirse
mensajes y comandos a través de la capa física 113 entre los
gestores de comunicación 105 y 106. El intérprete de comandos AT
114 se usa para establecer y modificar las interfaces virtuales.
La figura 4 muestra una estructura alternativa y
los componentes correspondientes usados para la transferencia de
las medidas, es decir los datos de control de flujo, desde la unidad
de módem a la de aplicaciones. Se han usado las abreviaturas
habituales para pilas de protocolo para el modelo de referencia OSI
(del inglés "Open System Interconnection", interconexión de
sistemas abiertos). L1, por ejemplo, significa la capa 1 o la capa
física. Las modificaciones al modelo común se explican en lo que
sigue. En particular, se usan y muestran los siguientes
componentes:
El sub-colector está situado en
el módem. Recoge todas las medidas y parámetros desde la pila
(inalámbrica) que son solicitados por el controlador principal (o
decisor) en tanto que estén soportados por la pila. Forma el
paquete IP en el que las medidas y los parámetros son transportados
a la unidad de aplicaciones.
El emisor está situado también en el módem. Es
responsable de enviar los paquetes IP (que incluyen las medidas) a
la unidad de aplicaciones. Este mecanismo se describe en más detalle
posteriormente.
El detector de medios es responsable de detectar
qué medios están conectados actualmente a la unidad de aplicaciones,
si este módem puede usarse en este momento y qué parámetros son
soportados por el módem.
El predictor de estado es capaz de predecir el
desarrollo futuro de parámetros relativos a la red. Las predicciones
están basadas en medidas desde las pilas (inalámbricas). El
predictor de estado obtiene las medidas del colector de la unidad de
aplicaciones (UA).
El controlador principal (decisor) es
responsable de la toma de decisiones. Sobre la base de medidas desde
las pilas inalámbricas (proporcionadas por el colector UA), las
predicciones (proporcionadas por el predictor de estado) y el
estado del módem (proporcionado por el detector de medios) decide
qué estrategias, adaptaciones y optimizaciones de flujo de paquetes
deben realizarse en este momento.
El colector UA descarga los paquetes IP desde el
flujo de paquetes y extrae las medidas. También forma los paquetes
IP, que se usan para solicitar medidas desde los módems (véase
posteriormente).
Dependiendo de las características de la pila IP
(especialmente, de si hay conexiones de tipo RAW IP o no) son
posibles tres variantes de implementación diferentes según se
muestra en la figura 5.
El procesador de paquetes QoS está implementado.
En este caso, las medidas son transportadas en un paquete IP con
una extensión de protocolo de transporte de tipo propietario. Todos
los paquetes IP tienen que pasar a través del procesador de
paquetes QoS y éste puede por lo tanto dar fácilmente los paquetes
de medida al colector UA y poner los paquetes del colector UA en el
flujo de paquetes hacia el módem.
Un ejemplo de la extensión de protocolo de
transporte de tipo propietario se da posteriormente. La figura 6
muestra un paquete IP que usa la extensión de protocolo de
transporte de tipo propietario usando abreviaturas comunes para
paquetes IP.
El paquete incluye una cabecera IP estándar
(versión 4). En el campo de protocolo se usa "254" (abierto
para uso experimental).
Los primeros 4 bits de la extensión se reservan
para un número de protocolo, denominado "fgProt". El mecanismo
puede ser usado también para transportar otros elementos de
información. El transporte de medidas tiene el número de protocolo 1
(bit codificado).
Los segundos 4 bits están reservados para la
versión del protocolo. Cada protocolo puede necesitar cambios en el
futuro. Por el momento, el protocolo de medidas tiene la Versión 1
(bit codificado).
La carga útil puede incluir varios bloques de
medidas. Los primeros 8 bits de todos los bloques están mostrando
el tipo de medidas, los segundos 8 bits están mostrando la longitud
de este bloque de medidas seguida por las propias medidas. Cada
medida tiene su propia estructura.
Para predicciones de reselección de celda GPRS
las intensidades de señal de la celda en servicio y las celdas
vecinas son transferidas. Las medidas se toman en un cierto
intervalo de tiempo. La cadena de medidas tendrá el siguiente
formato (sin los espacios, los espacios se incluyen simplemente por
mejor visibilidad):
"S 71 72 N 71 72 57 86 73 87 78
89"
Esto significa:
Celda en servicio: C1 ARFCN 71 Intensidad de
señal-72 dbm
Celda en servicio: C2 ARFCN 71 Intensidad de
señal-72 dbm
Celda vecina: C2 ARFCN 57 Intensidad de
señal-86 dbm
Celda vecina: C2 ARFCN 73 Intensidad de
señal-87 dbm
Celda vecina: C2 ARFCN 78 Intensidad de
señal-89 dbm
C1 y C2 son las intensidades de señal según se
especifica en la especificación GSM/GPRS. ARFCN es el número de
identificación (ID) de la celda.
El tipo de esta medida se especifica en una
lista.
\vskip1.000000\baselineskip
Volviendo a la figura que muestra la extensión
de tipo propietario, los siguientes campos tienen los siguientes
atributos:
FgProt: 1 (bit codificado)
Vers: 1 (bit codificado)
Tipo de medida: 6 (codificado en Bit, significa
que son posibles 256 medidas diferentes)
\newpage
Longitud de medida: 22 (cadena de medida
necesita 22 bytes, véase posteriormente, codificada en Bit, longitud
máxima 256 bytes)
Medida: S7172N7172578673877889 (codificado en
hexadecimal, cada signo necesita un byte)
El procesador de paquetes QoS no está
implementado. La pila IP no proporciona conexión o interfaz de tipo
RAW IP. En este caso el protocolo UDP se usa como protocolo de
transporte para las medidas. Un puerto especial (habitualmente no
usado) es abierto y usado por el colector UA. El colector UA actúa
como una aplicación independiente. Las medidas y solicitudes son
empaquetadas con un formato de tipo propietario en un paquete
UDP/IP.
Un ejemplo del formato de tipo propietario en un
paquete UDP/IP se da posteriormente. La figura 7 muestra un paquete
UDP/IP para transferencia de medidas.
La figura 7 muestra una cabecera IP estándar
(versión 4) y una cabecera UDP estándar. No se usa la suma de
control (cero). El puerto de origen y de destino están asignados al
puerto más bajo disponible del siguiente intervalo (no asignado):
43191-44320.
La extensión de tipo propietario para
transportar las medidas corresponde a la explicada con la variante
A.
El procesador de paquetes QoS no está
implementado. La pila IP proporciona una conexión directa o de tipo
RAW IP como interfaz. En este caso se usa la misma encapsulación que
en la variante A. El protocolo de transporte de tipo propietario
conecta directamente a la capa IP. De modo similar podría usarse la
conexión TCP (no mostrada) como interfaz.
Las solicitudes de medidas son enviadas por el
colector UA al emisor en el módem. Las medidas son enviadas desde
el emisor en el módem al colector UA. En ambos casos se usa el mismo
mecanismo. La solicitud de medidas y las medidas son encapsuladas
en un paquete IP con un protocolo de transporte de tipo propietario
(variantes de implementación A y C del colector UA, véase
anteriormente) o como carga útil de tipo propietario en un paquete
UDP/IP con un puerto de origen y de destino especial (implementación
B del colector UA, véase anteriormente). Hay que distinguir dos
casos:
1. Está establecida una conexión PPP activa
entre la unidad de aplicaciones y el módem (lo que significa que se
usa el módem y existe una conexión IP a la red), o
2. El módem está en modo inactivo. No está
activa ninguna conexión PPP, no está ejecutándose ninguna conexión
IP a la red.
Caso
1
En este caso se usa el módem realmente para
transportar paquetes IP usando el módem sobre una red (inalámbrica).
Esto significa que ha sido asignada una dirección IP a la conexión
de módem. El emisor dentro del módem genera paquetes IP con esta
dirección IP asignada como dirección IP de destino o recepción; de
otro modo serían borrados. Como dirección IP de emisión u origen se
usa la siguiente dirección IP más alta, cuando el emisor en el módem
envía un paquete IP a la unidad de aplicaciones. El colector UA usa
la dirección IP asignada de la conexión de módem como dirección de
origen, al enviar paquetes IP al módem, y establece la siguiente
dirección IP más alta como dirección de destino. En la primera
solicitud de medidas desde el colector UA se define el formato de
carga útil (variante de implementación A, B, C, véase anteriormente)
con el fin de que el módem sepa qué variante usar.
Nota: La dirección IP en la unidad de
aplicaciones termina con .254, la siguiente dirección IP más alta NO
es .255 (dirección de emisión (broadcast)) sino .1!.
Caso
2
En un modo inactivo no se asigna ninguna
dirección IP a la pila IP en la unidad de aplicaciones para esta
conexión de módem. Ninguna conexión PPP está activa. Si el colector
UA quiere obtener medidas desde el módem en modo inactivo
desarrolla una conexión PPP al módem usando una cadena muy especial
como número de llamada (por ejemplo **3*4*6**# ó **f*g*m**#), que
es reconocida por el emisor en el módem como su propio número. La
dirección IP para esta conexión se asigna del siguiente modo: el
colector UA usa en el protocolo PAP (del inglés "Password
Authentication Protocol", protocolo de autenticación por
contraseña, que es parte del inicio de la conexión PPP) como nombre
de usuario una dirección IP deseada para él mismo (puede ser que
otras direcciones IP estén ya definidas en la unidad de
aplicaciones y la dirección IP de esta conexión debe ser única). El
módem asigna esta dirección IP en la negociación IPCP (del inglés IP
"Control Protocol", protocolo de control IP) (que es parte de
la negociación PPP) a la pila IP de la unidad de aplicaciones para
esta conexión de módem. De nuevo, el emisor usa la siguiente
dirección IP más alta para sí mismo.
Nota: La dirección IP en la unidad de
aplicaciones termina con .254, la siguiente dirección IP más alta NO
es .255 (dirección de emisión) sino .1!.
Si el módem debe usarse para conectar a una red
inalámbrica esta conexión PPP es reemplazada y el sistema conmuta a
operación según el caso 1.
El controlador principal 18 (véase la figura 1)
o el decisor (véase la figura 4), respectivamente, usa una matriz
de decisión multidimensional para flujo de paquetes u optimización
de protocolo dinámicos. El flujo de paquetes o la optimización y
adaptación de protocolo dinámicos son más eficientes que una
aproximación estática. La optimización y adaptación dinámica usa
parámetros y sucesos de entrada que describen la calidad o
comportamiento del enlace subyacente como por ejemplo:
- -
- Anchura de banda disponible
- -
- Esquema de codificación usado (El esquema de codificación puede ser cambiado frecuentemente durante la conexión, especialmente con el estándar EDGE móvil.)
- -
- Segmentos de tiempo usados, que varían mucho
- -
- Tasa de error en los bits
- -
- Reselección de celda
- -
- Pérdida temporal de cobertura
- -
- Estado de la memoria intermedia RLC (generalmente pilas de capa de enlace de datos del modelo de referencia OSI para comunicación móvil)
- -
- etc.
Algunos de estos parámetros de entrada pueden
ser predicciones (procedentes de un predictor de estado), otros
puede ser medidas actuales "en tiempo real". Para lo que sigue,
la diferencia entre parámetros de entrada predichos y medidos no es
importante.
Usando estos parámetros de entrada como entrada,
el decisor tiene que tomar una decisión acerca de si desencadenar
una acción o cambiar algunos parámetros (de protocolo) y qué
parámetros de protocolo tienen que cambiarse a qué valor. Los
parámetros de protocolo, en este contexto, se refieren a parámetros
de las capas 4 (capa de transporte) a 7 (capa de aplicaciones) del
modelo de referencia OSI para comunicación móvil, es decir las capas
más altas. Ejemplos de parámetros de protocolo o acciones son:
- -
- Tamaño de los paquetes generados
- -
- Número de paquetes enviados en un grupo
- -
- Frecuencia de generación de paquetes
- -
- Inicio/fin de temporizador(es) de retransmisión
- -
- Desencadenar la transmisión de un paquete
- -
- Desencadenar la retransmisión de un paquete
- -
- Longitud del temporizador de retransmisión
- -
- Corrección de errores hacia delante
- -
- etc.
\newpage
No todas las acciones están disponibles en cada
intervalo de tiempo, debido a que son dependientes del estado
actual del protocolo o flujo de paquetes en las capas más altas del
modelo de referencia OSI. No tendría ningún sentido por ejemplo
enviar de salida un nuevo paquete si la pila de protocolo de capa
más alta está en el estado de esperar un acuse de recibo entrante
para paquetes previamente enviados.
El objetivo del decisor es encontrar el
comportamiento óptimo de protocolo de capa más alta para la
situación actual (de red). Se produciría un consumo excesivo de
tiempo y capacidad de procesador si el decisor tuviera que hacer un
análisis profundo de la situación actual. Usar 4 ó 5 parámetros de
entrada que describen la situación de red y conocer todos los
estados posibles de la pila de protocolo de capa más alta plantea
miles de situaciones teóricas. Para hacer que la decisión progrese
rápidamente sin perder precisión en las decisiones se usa una matriz
de decisión de más dimensiones.
Antes de nada, se genera una lista de acciones
disponibles para la pila de protocolo de capa más alta. El decisor
no puede escoger libremente ninguna acción de esta lista. Qué acción
tiene que ser escogida depende fuertemente del estado de la pila de
protocolo de capa más alta o, en otras palabras, de acciones tomadas
previamente. Por lo tanto, para cada estado de pila de protocolo de
capa más alta se crea un grupo de posibles acciones (que pueden
incluir típicamente hasta 4 acciones).
Por ejemplo al enviar un paquete TCP/IP, pueden
encontrarse los siguientes estados:
- 1.
- estado: esperar acuse de recibo, temporizador de retransmisión no está fuera de plazo.
- 2.
- estado: paquete IP enviado, temporizador de retransmisión fuera de plazo,
- 3.
- estado: acuse de recibo recibido,
- 4.
- estado: inicio de transmisión de todos los paquetes IP (por ejemplo para un mensaje MMS)
- 5.
- estado: fin de transmisión de todos los paquetes IP.
Ésta es una dimensión de la matriz con - aquí -
5 valores asociados a esta primera dimensión.
El grupo de acciones para el estado 3 es por
ejemplo:
- a)
- no cambiar nada, enviar un paquete con la misma longitud de paquete y el mismo tamaño de grupo (por ejemplo 2 paquetes cada vez) que antes,
- b)
- cambiar la longitud de los paquetes a la mitad de longitud,
- c)
- cambiar la longitud de los paquetes a dos veces la longitud,
- d)
- incrementar el tamaño de grupo en un paquete,
- e)
- reducir el tamaño de grupo en un paquete,
- f)
- no enviar nada, esperar.
Ahora son analizados los parámetros de entrada
para el decisor. Son reducidos a los parámetros de entrada que son
más importantes para el proceso de optimización y adaptación para
este protocolo de capa más alta.
Para el ejemplo de protocolo TCP/IP anterior,
éstos son:
- -
- predicción de una reselección de celda,
- -
- estado de memoria intermedia RLC, y
- -
- anchura de banda disponible.
Esto lleva a tres dimensiones más de la matriz,
haciendo tetradimensional la matriz.
Para los parámetros "estado de memoria
intermedia RLC" y "anchura de banda disponible" se definen
un número de intervalos (típicamente 3 ó 4). El suceso, consistente
en que un parámetro de entrada caiga en un intervalo definido, se
toma como entrada para la matriz de decisión multidimensional,
llevando a aproximadamente 4 valores de entrada para las tres
últimas dimensiones de la matriz.
Con todo, hay cientos de combinaciones de
parámetros de entrada para la matriz. Para cada combinación de
parámetros entrada se define una única acción.
Un punto en la matriz está, de este modo,
descrito por un estado de protocolo de capa más alta y los
intervalos para los parámetros de entrada más importantes. Este
punto de matriz lleva asociada a él una acción, que el decisor tiene
que desencadenar.
Sólo se considera un cambio de acción si se
recibe un cambio de un valor de entrada para la matriz. El nuevo
conjunto de parámetros de entrada marca un nuevo punto en la matriz.
Este punto puede llevar asociada a él una acción, que debe ser
desencadenada por el decisor. Sin embargo, puede haber puntos
"vacíos" en la matriz, en los que no es necesaria ninguna
acción por parte del decisor, si se alcanza este punto.
Las realizaciones descritas se consideran a
todos los efectos ilustrativas y no restrictivas. El alcance de las
invenciones está, por lo tanto, indicado por las reivindicaciones
adjuntas, y no por la descripción precedente. Todos los cambios que
queden dentro del significado y del intervalo de equivalencia de las
reivindicaciones deben ser incluidos dentro de su alcance.
Claims (16)
1. Un sistema que comprende una unidad de
aplicaciones (1) y una unidad de módem (2), en que la unidad de
aplicaciones comprende:
- a)
- - al menos una pila de protocolo para comunicación inalámbrica usando una red de comunicación móvil;
- - al menos una interfaz física (3); y
- - al menos una aplicación adaptada para intercambiar tráfico de datos con dicha al menos una pila de {}\hskip0.2cm protocolo dentro de la unidad de aplicaciones, en que dicho tráfico de datos y dicha al menos una pila de {}\hskip0.2cm protocolo están adaptados para comunicación inalámbrica usando dicha red de comunicación móvil;
- b)
- en que dicha al menos una pila de protocolo está adaptada para procesar dicho tráfico de datos desde dicha al menos una aplicación y transferir el tráfico de datos procesado a dicha al menos una interfaz física (3);
- c)
- dicha al menos una pila de protocolo está adaptada para recibir a través de dicha al menos una interfaz física (3) al menos un paquete de protocolo de Internet, IP (del inglés "Internet Protocol"), que contiene información de control de flujo;
caracterizado porque
- d)
- dicho al menos un paquete IP es enviado a través de dicha al menos una interfaz física (3) desde una unidad de módem (2) responsable de establecer una conexión inalámbrica con dicha red de comunicación móvil;
- e)
- dicha información de control de flujo es recogida por la unidad de módem (2) y contiene información acerca del estado real de la conexión inalámbrica establecida por la unidad de módem;
- f)
- información adicional de control de flujo es derivada de dicha información acerca del estado real de la conexión inalámbrica y comprende información predicha acerca de un estado futuro de la conexión inalámbrica; y porque
- g)
- la predicción es realizada en la unidad de módem o en la unidad de aplicaciones y la predicción es enviada a la respectivamente otra unidad a través de dicha al menos una interfaz física (3).
2. El sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque dicha unidad de
aplicaciones (1) está adaptada para transmitir a dicha unidad de
módem (2) al menos un elemento de entre:
- -
- perfiles QoS de dichas aplicaciones, o
- -
- una solicitud enviada a la unidad de módem para provocar que la unidad de módem envíe paquetes IP que contienen dicha información de control de flujo a la unidad de aplicaciones.
3. El sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por un colector de la unidad de
aplicaciones para extraer de un flujo de paquetes IP dichos paquetes
IP que contienen información de control de flujo.
4. El sistema según la reivindicación
precedente, caracterizado porque el colector de la unidad de
aplicaciones forma al menos un paquete IP que es usado para
solicitar información de control de flujo desde el módem.
5. El sistema según la reivindicación
precedente, caracterizado porque al solicitar información de
control de flujo desde el módem, el colector de la unidad de
aplicaciones usa en un protocolo de autenticación como nombre de
usuario una dirección IP deseada.
6. El sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por un primer módulo procesador de
paquetes QoS (65) en la pila de protocolo de la unidad de
aplicaciones adaptado para al menos una función de entre vigilar y
modificar el tráfico de datos.
7. El sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por una unidad detectora de medios
responsable de detectar
- a)
- qué módem está conectado a la unidad de aplicaciones, y/o
- b)
- si este módem es utilizable en ese momento; y/o
- c)
- qué parámetros están soportados por el módem.
\newpage
8. El sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por un módulo decisor para
controlar el flujo de datos para una calidad de servicio óptima
basada en la información de control de flujo recibida; en que el
decisor usa una tabla de búsqueda para derivar las decisiones; en
que la tabla de búsqueda tiene un estado de pila de protocolo de
capa más alta y la información de control de flujo como entrada y
tiene que adoptarse una acción para la pila de protocolo de capa
más alta de la unidad de aplicaciones como salida.
9. Una unidad de módem (2) responsable de
establecer una conexión inalámbrica con una red de comunicación
móvil que comprende:
- a)
- una instalación de emisión adaptada para establecer una conexión inalámbrica para comunicación móvil;
- b)
- al menos una pila de protocolo de transmisión (8) adaptada para transferir tráfico de datos entre dicha instalación de emisión y al menos una interfaz física (3);
caracterizada por
- c)
- un sub-colector para recoger información de control de flujo acerca del estado de la conexión inalámbrica desde dicha pila de protocolo de transmisión;
- d)
- una unidad para crear al menos un paquete IP que contiene la información de control de flujo; y
- e)
- un emisor para enviar dicho al menos un paquete IP desde la unidad de módem a través de dicha al menos una interfaz física (3) a una unidad de aplicaciones conectada a la unidad de módem a través de dicha al menos una interfaz física (3);
- f)
- en que dicha información de control de flujo comprende información predicha acerca de un estado futuro de la conexión inalámbrica; y
- g)
- en que la predicción se realiza en la unidad de módem.
10. La unidad de módem según la reivindicación
precedente, caracterizada por un segundo módulo procesador de
paquetes QoS (75) adaptado para al menos una función de entre
vigilar y modificar el tráfico de datos entre dicha al menos una
interfaz física (3) y la pila de protocolo de transmisión (8).
11. Un equipo de usuario que comprende al menos
una unidad de aplicaciones (1) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 hasta 8, que está conectado, a través de dicha al
menos una interfaz física (3), a una unidad de módem (2) según
cualquiera de las reivindicaciones 9 hasta 10.
12. El equipo de usuario según la reivindicación
precedente, caracterizado porque dicha unidad de módem (2) y
al menos una de las unidades de aplicaciones (1) están implementadas
como un dispositivo móvil integrado, preferiblemente como un
teléfono inteligente.
13. Un método para optimizar el flujo de datos
en un equipo de usuario distribuido para comunicación móvil,
- a)
- en que dicho equipo de usuario comprende al menos una unidad de aplicaciones y una unidad de módem (2) responsable de establecer una conexión inalámbrica con una red de comunicación móvil, en que la unidad de módem está conectada a la unidad de aplicaciones a través de al menos una interfaz física (3);
- b)
- con al menos una aplicación instalada en al menos una de las unidades de aplicaciones (1);
- c)
- en que la unidad de módem está adaptada para establecer una conexión inalámbrica para comunicación móvil;
caracterizado porque dicho método
comprende los pasos de:
- d)
- recoger dentro de la unidad de módem (2) información de control de flujo acerca del estado de la conexión inalámbrica;
- e)
- crear dentro de la unidad de módem (2) al menos un paquete IP que contiene la información de control de flujo;
- f)
- enviar dichos paquetes IP desde la unidad de módem (2) a la unidad de aplicaciones a través de dicha al menos una interfaz física (3);
- g)
- controlar el flujo de datos en la unidad de aplicaciones para una calidad de servicio óptima basada en la información de control de flujo recibida;
\newpage
- h)
- en que dicha información de control de flujo comprende información predicha acerca de un estado futuro de la conexión inalámbrica; y
- i)
- en que la predicción se realiza en la unidad de módem.
14. Producto de programa de ordenador, que
comprende medios de código de programa de ordenador, en que los
medios de código de programa pueden ser almacenados o están
almacenados en un medio de almacenamiento; y en que los medios de
código de programa están adaptados para llevar a cabo el método de
la reivindicación de método 13, si los medios de código de programa
son ejecutados en un dispositivo móvil, un sistema de procesamiento,
o un procesador de señales digitales.
15. Un programa de ordenador, en que el programa
de ordenador está adaptado para llevar a cabo el método según la
reivindicación de método 13, mientras que el programa de ordenador
está siendo ejecutado en un dispositivo móvil, un sistema de
procesamiento o un procesador de señales digitales.
16. Un medio de almacenamiento, en que una
estructura de datos es almacenada en un medio de almacenamiento y en
que la estructura de datos está adaptada para llevar a cabo el
método según la reivindicación de método 13 después de haber sido
cargada en un almacenamiento principal y/o de trabajo de un
dispositivo móvil, un sistema de procesamiento, o un procesador de
señales digitales.
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