ES2312327T3 - Sistema de red, metodo y servidor para transferencia de datos. - Google Patents

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ES2312327T3 ES00402528T ES00402528T ES2312327T3 ES 2312327 T3 ES2312327 T3 ES 2312327T3 ES 00402528 T ES00402528 T ES 00402528T ES 00402528 T ES00402528 T ES 00402528T ES 2312327 T3 ES2312327 T3 ES 2312327T3
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Abstract

Un sistema de red que incluye una red por cable (120), una pluralidad de redes inalámbricas de diferentes tecnologías de radio (160, 170, 180), un servidor datos (130), y un terminal (140) dispuesto para la transferencia de datos entre estos a través de la red por cable y las redes inalámbricas, tras la solicitud de un usuario; y que comprende: un servidor de acceso (110) conectado funcionalmente entre el servidor de datos y el terminal, para facilitar dinámicamente la transferencia de datos entre ambos, el servidor de acceso comprendiendo medios para dividir el contenido en múltiples flujos de datos inalámbricos, de diferentes tecnologías de radio, y mantener información sobre características del terminal, y medios para mantener información sobre recursos de radio disponibles en las diferentes redes inalámbricas y para controlar la transferencia por cable de datos entre el servidor de datos y el servidor de acceso y controlar la transferencia inalámbrica de múltiples flujos de datos divididos, de diferentes tecnologías de radio, entre el servidor de acceso y el terminal, sobre las diferentes redes inalámbricas, en función de la información contenida, donde el servidor de acceso está adaptado para proporcionar un protocolo de control de llamada que es independiente de los protocolos de transporte subyacentes de las diferentes redes.

Description

Sistema de red, método y servidor para transferencia de datos.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a sistemas de red, y en particular a los que se componen de redes por cable (por ejemplo Internet) e inalámbricas (por ejemplo DVB-T, UMTS).
Antecedentes de la invención
En el campo de esta invención tales sistemas pueden tener servidores localizados en la red fija, y terminales multimodo para acceso de usuarios. Cuando hay múltiples redes heterogéneas disponibles para los terminales, debido a las crecientes oportunidades de acceso inalámbrico a servicios y contenidos, los usuarios requieren accesos ubicuos independientemente de las capacidades del terminal, de la cobertura de la tecnología de radio y del comportamiento del usuario.
Un ejemplo de un sistema que utiliza acceso tanto por cable como inalámbrico, puede encontrarse en el documento "Wireless-adaptation of WWW Content over CDMA", de Ham, K., en IEEE Intl. Workshop on Mobile Multimedia Communications, 15 de noviembre de 1999, páginas 368-372, que trata de comunicación en serie sobre redes por cable e inalámbricas.
Un ejemplo de un sistema de comunicación inalámbrico, puede hallarse en la Patente de Estados Unidos Número US 6 097 733, que trata de la multidifusión de información multimedia sobre una pluralidad de conexiones inalámbricas.
En tal contexto se puede presentar a un usuario, una o más de las siguientes situaciones:
\bullet
puede no haber características apropiadas de calidad de servicio (QoS, Quality of Service) disponible (por ejemplo latencia, ancho de banda, perturbación, etc.), apropiadas para una aplicación requerida;
\bullet
puede no haber contenido distribuido apropiado, para la situación específica del usuario (por ejemplo, la distribución de contenido a un usuario puede estar limitada por la disponibilidad del ancho de banda del usuario, la localización, la visualización, etc.); y
\bullet
puede no haber continuidad del servicio con la movilidad del usuario (por ejemplo con cambios en la red del usuario, o con cambios en el terminal del usuario).
El terminal del usuario está en un entorno de radio en el que tiene que utilizar una entre varias tecnologías de radio. El terminal seleccionará la tecnología de radio más apropiada en función de criterios tales como la potencia de la señal, la QoS requerida/deseada, el coste para el terminal, etcétera.
Sin embargo, la elección de la tecnología de radio por el terminal puede no ser óptima, por ejemplo:
\bullet
por las redes de radio y fijas, debido a que pueden estar congestionadas o congestionarse debido a la selección del usuario, y
\bullet
por el servidor, debido a que debe dimensionar los datos (contenido, calidad, etc.) en función de la tecnología de radio que está siendo utilizada.
Además, en la mayoría de los casos el servidor no está capacitado para administrar la movilidad del usuario entre múltiples tecnologías de radio si el terminal es multimodo.
El software intermedio del terminal puede modificarse de tal modo que monitorice constantemente las tecnologías de radio disponibles, y selecciones la más apropiada sin pérdida de conexión. Aunque este enfoque proporciona continuidad de servicio sobre múltiples tecnologías de radio, está centrado en el usuario y no permite a la red determinar si serían más apropiadas otras opciones. Además, la aplicación puede experimentar fuertes variaciones en la QoS de transporte, lo que conduce como mínimo a la desconexión del servicio.
Los servidores puede mejorarse con características adicionales tales como la traslación de formatos, que requiere que el proveedor de aplicaciones mejore constantemente los servicios proporcionados por el servidor, en lugar de los contenidos. Sin embargo, en el caso de multidifusión a usuarios con diferentes capacidades, el servidor tendría que dimensionar específicamente los contenidos para cada usuario.
En la mayoría de los casos no hay correspondencia entre la situación específica del usuario (movilidad, comportamiento específico del usuario, etc.) y la presentación de contenidos. Como resultado, los recursos de radio y de red pueden no utilizarse óptimamente. Además, no hay ningún punto en la red donde se reúna las asignaciones y elecciones de los terminales, de forma que pudiera llevarse a cabo extensas optimizaciones del sistema.
Es un objetivo de la presente invención proporcionar un sistema de red, un método para la transferencia de datos y un servidor para ser utilizado con estos, donde pueda paliarse las mencionadas desventajas.
Declaración de la invención
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de red que incluye una red por cable y una red inalámbrica, como el reivindicado en la reivindicación 1.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un servidor de acceso para ser utilizado en un sistema de red que incluye una red por cable y una red inalámbrica, como el reivindicado en la reivindicación 3.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para transferencia de datos entre un servidor de datos y un terminal, a través de una red por cable y una red inalámbrica, como el reivindicado en la reivindicación 8.
Breve descripción de los dibujos
A continuación y solo a modo de ejemplo, se describe un sistema y un método que incorporan la presente invención, para el funcionamiento conjunto de redes heterogéneas y la optimización del uso de recursos en un entorno de radio compuesto, y con referencia a los dibujos anexos en los cuales:
la figura 1 muestra un diagrama esquemático de un sistema de radio compuesto que utiliza la presente invención;
la figura 2 muestra un diagrama esquemático que ilustra la organización del sistema de radio compuesto de la figura 1, con múltiples servidores de acceso compuesto (CASs, composite access servers);
la figura 3 muestra un diagrama esquemático que ilustra principios de direccionamiento utilizados en el sistema de la figura 1;
la figura 4 muestra un diagrama esquemático de bloques, que ilustra principios de modelización de llamada utilizados en el sistema de la figura 1;
la figura 5 muestra un diagrama esquemático de bloques, que ilustra las etapas principales en la llamada originada en terminal, en el sistema de la figura 1;
la figura 6 ilustra un diagrama esquemático de bloques, que ilustra el procedimiento de establecimiento de sesión en el sistema de la figura 1;
la figura 7 muestra un diagrama esquemático de bloques, que ilustra el procedimiento de establecimiento de conexión celular, del sistema la figura 1;
la figura 8 muestra un diagrama esquemático de bloques, que ilustra un procedimiento de establecimiento de conexión de difusión, del sistema de la figura 1;
la figura 9 muestra un diagrama esquemático de bloques, que ilustra el procedimiento de transmisión del sistema de la figura 1; y
la figura 10 muestra un diagrama esquemático de bloques, que ilustra un ejemplo del procedimiento de administración de movilidad, del sistema de la figura 1.
Descripción de realizaciones preferidas
En una realización preferida de la presente invención, la arquitectura de un sistema de radio compuesto se basa en un servidor especial, en lo que sigue denominado servidor de acceso compuesto (CAS, Composite Access Server), que actúa sobre una pasarela y un servidor intermediario. Tal arquitectura se muestra en la figura 1.
\vskip1.000000\baselineskip
1 Arquitectura de Sistema de Radio Compuesto
En el sistema de radio compuesto de la figura 1, se proporciona uno o más servidores de acceso compuesto (CAS) 110 en el límite entre dos dominios:
\bullet
En un lado del CAS(s) 110 está el mundo de Internet. En este dominio 120, se sitúan servidores de aplicación 130 y sitios web (no mostrados). Usualmente, los servidores de contenidos no conocen los detalles de los medios de transmisión utilizados por los terminales móviles 140. La capa de red en este dominio se maneja en función de la mejor demanda.
\bullet
En el otro lado del CAS(s) 110 está el dominio inalámbrico 150. Este consta de las redes secundarias, cada una siendo de hecho la red central de un operador que maneja una tecnología específica, por ejemplo una red de difusión (DVB-T) 160, una red celular (por ejemplo GPRS o UMTS) 170, y una red WLAN (por ejemplo Hiperlan 1) 180. La red entre el CAS y las redes centrales está basada en conmutación por paquetes, puesto que esto debería ofrecer mejores características de conmutación de servicio (QoS) que la red Internet. En esta red, se accede a las redes centrales 160, 170 y 180 a través de pasarelas específicas del operador. Si una red central opera sobre múltiples tecnologías, esta es transparente al CAS.
\vskip1.000000\baselineskip
En el lado de la red Internet el CAS 110 negocia, en nombre del usuario, el perfil de servicio que el usuario desea conectar. El objetivo principal con este enfoque es limitar las comunicaciones sobre el lado inalámbrico. Un requisito es que el CAS contenga suficiente información sobre las preferencias y el perfil del usuario.
El CAS 110 evalúa continuamente el uso del espectro inalámbrico ocupado por los usuarios móviles, y lo optimiza sobre un esquema global. Las acciones que el CAS puede llevar a cabo con este propósito (con soporte del proveedor de aplicaciones) son, entre otras, división de flujos de datos sobre múltiples tecnologías en base a QoS y a parámetros relevantes, y re-negociación de contenidos.
El CAS 110 puede actuar también como un servidor intermediario, y puede proporcionar servicios de valor añadido tales como mapeo de transmisión de multidifusión sobre el espectro de radiodifusión, itinerancia o traspaso entre tecnologías, transcodificación de contenidos, filtrado QoS, y reasignación de tecnologías sobre el espectro disponible.
Para llevar a cabo las funcionalidades mencionadas arriba se requiere dos enlaces de señalización:
\bullet
entre el CAS 110 y los servidores de aplicación 130, y
\bullet
entre el CAS 110 y el terminal móvil 140.
\vskip1.000000\baselineskip
Puede incluirse uno o más enlaces de señalización si existe un mecanismo de cooperación entre el CAS 110 y las pasarelas de red de acceso de radio 165, 175 y 185.
Los enlaces de señalización se derivan de principios descritos en las publicaciones "Generic Signaling Protocol: Architecture, Model, and Services", de P. Miller y P. Turcu, en IEEE Transactions on Communications, volumen 40, número 5, mayo de 1992, y "Generic Signaling Protocol: Switching, Networking, and Interworking", de P. Miller y P. Turcu, en IEEE Transactions on Communications, volumen 40, número 5, mayo de 1992. En lo que sigue, estos enlaces de señalización serán aludidos en general como enlace de señalización para entidades de acceso (SP/A).
El CAS 110 proporciona funcionalidad de control de llamada, y lleva a cabo encaminamiento inteligente de flujos. Desde el punto de vista de un sistema más grande, el CAS 110 controla el tráfico sobre un área geográfica limitada donde hay múltiples tecnologías disponibles. Para controlar áreas mayores se implementa una red de CASs, por ejemplo como una "meta-red central" según se sugiere en la figura 2.
Como puede verse en la figura 2, una pluralidad de CASs 110 comunican (a través de una red inter-CAS 115) con el dominio de Internet 120 (incluyendo servidores de aplicación 130). Los CASs 110 proporcionan respectivamente diferentes áreas de cobertura geográfica 210 (de las que se muestra solo una) en las que se proporciona servicios inalámbricos tales como DVB, UMTS y WLAN. Se apreciará que una comunicación entre un terminal (no mostrado en la figura 2) y un servidor de aplicación 130 tiene como resultado el subconjunto mostrado en la figura 1.
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2 Principios de direccionamiento y pilas de protocolo
Todo los bloques en la arquitectura está interconectados utilizando un protocolo IP. Como se explicará en detalle más abajo, se establece un escenario apropiado de direccionamiento con el objeto de simplificar el direccionamiento de los diversos bloques así como de simplificar las funcionalidades CAS adecuándose los requisitos de la arquitectura. Además, se dispone las pilas de protocolo en las diferentes entidades.
2.1 Direccionamiento
En referencia ahora también a la figura 3, el esquema de direccionamiento está basado en el de la publicación "Flexible Network Support for Mobile Hosts", de X. Zhao, C. Castellucia y M. Baker, en Mobile Networks and Applications, 1999, que hace posible llegar a un usuario utilizando simultáneamente múltiples enlaces, en un contexto IP. El esquema de direccionamiento debe tener en cuenta los siguientes hechos:
\bullet
debe respetarse los principios de protocolo IP (por ejemplo, que una dirección IP identifique un punto de acceso de red);
\newpage
\bullet
el servidor no necesariamente conoce la dirección IP de interfaz del terminal para cada tecnología de acceso de radio, en el establecimiento de la conexión;
\bullet
la dirección IP/puerto es solo una identificación temporal de la tecnología o tecnologías de radio, para llegar al usuario desde la red; y
\bullet
el tráfico cliente-servidor será fuertemente asimétrico, el sentido dominante siendo servidor-cliente.
\vskip1.000000\baselineskip
En el dominio de servidor, es necesario identificar los flujos dirigidos al cliente. Dos flujos son diferentes cuando muestran características diferentes tal como la QoS requerida o la prioridad, y cuando solo el servidor de aplicaciones es capaz de construir el flujo de datos correspondientemente. Como consecuencia, puede plantearse cada flujo sobre un protocolo de transporte diferente, y pueden también multiplexarse flujos de aplicaciones diferentes en la capa de transporte.
Como resultado, un flujo o un conjunto de flujos estarán identificados al menos parcialmente por el conjunto <fuente: puerto, destino>. La dirección de la fuente es la dirección del servidor de aplicación. El puerto está asociado con la dirección de la fuente, y diferencia características de los flujos de transporte. La dirección de destino es la que procede del usuario, registrada como el CAS.
En el lado del cliente CAS, un mapeo del flujo de transporte en una transmisión de radio seleccionada, será identificado mediante las direcciones IP del conjunto <fuente, destino>. La dirección IP de la fuente es la dirección IP CAS, mientras que la dirección de destino es la dirección terminal en una tecnología de radio específica. Los paquetes son tunelizados desde el CAS a la interfaz de radio del terminal de usuario. La dirección de destino (dirección externa del túnel IP/IP) es la dirección temporal proporcionada por la red de acceso de radio a la interfaz de radio, para que esta interfaz terminal sea accedida a través de una red IP.
Así, una función del CAS es encapsular flujos de transporte en el lado de la red Internet, para la distribución en el lado del dominio inalámbrico y, a la inversa, deshacer el encapsulamiento de paquetes procedentes del usuario para encaminarlos al servidor, como se ilustra en la figura 3. Puesto que los principios de direccionamiento son similares a la IP móvil, el CAS puede identificarse al agente local, mientras que los terminales serían agentes externos a ser direccionados simultáneamente.
Los principios de direccionamiento utilizados en la arquitectura de sistemas de radio compuestos de la figura 1 y 2, se ilustra en la figura 3. Como puede verse a partir de la figura 3, el CAS 110 adapta dinámicamente la tabla de enlace 310 para cada usuario, en función de las características de tráfico, de las características del flujo de transporte, y de la QoS requerida por los flujos frente a la que se propone en cada enlace, en un esquema por usuario y a nivel del sistema. Las características de tráfico se miden, o bien son portadas explícitamente por los enlaces de señalización SP/A mencionados anteriormente. El entrelazado con servidores de contenidos que no soportan SP/A es posible, pero el CAS debe depender de sus medios de medida de las características del tráfico, para optimizar la manipulación del flujo.
Debe notarse que en el ejemplo mostrado en la figura 3, en el caso de un protocolo de transporte asegurado tal como TCP mientras se utiliza una tecnología de transmisión unidireccional (pasarela 165), el CAS puede tener que proporcionar medios de traslación de protocolo al objeto de emular una conexión extremo a extremo (TCP). Si el CAS ha de actuar como un servidor intermediario de servicios (por ejemplo, para filtrado/transcodificación de contenidos), entonces la tabla de enlace necesitaría ser más compleja. En concreto, necesitaría enlazar objetos de contenido con direcciones de destino, y no solo con direcciones fuente/puertos.
En el lado de Internet se prefiere distinguir flujos de transporte por número de puerto, en lugar de dirección, para facilitar la manipulación prioritaria de flujos en el caso de que se utilice protocolos QoS sin estado (tal como DiffServ).
En el lado inalámbrico se aplica tunelización a los paquetes originales, para mantener la sintaxis extremo a extremo sobre los paquetes recibidos. La tunelización inversa es una opción deseable cuando hay tecnología de radio bidireccional en uso. En concreto puede servir para transportar acuses TCP, o informes RTCP. Un enfoque de tunelización permite que el usuario sea accedido a través de cualquier tecnología de radio o red secundaria, siempre que el CAS esté informado de las redes posibles.
Sobre redes móviles con IP habilitada, y en el caso de disponibilidad de direcciones estáticas para usuarios en una tecnología de radio específica, los paquetes que se originan en el CAS pueden experimentar una segunda tunelización entre la pasarela de la red de acceso de radio local, y la externa. En tales casos, puede requerirse alguna forma de optimización (por ejemplo, compresión de cabecera).
En el contexto de una red de CASs, puede introducirse el concepto de CAS local y CAS externo. Así, los principios de IP móvil pueden utilizarse para la administración de la movilidad.
2.2 Pilas de protocolo
El principio general utilizado a en la disposición de pilas de protocolo, es separar el plano de control respecto del plano del usuario. Así, los flujos procedentes de cada plano pueden ser mapeados independientemente, sobre el protocolo de transporte y la tecnología de transmisión más apropiados.
El plano de control trata en realidad de como es distribuido el protocolo SP/A para el control de llamada, y como se establece las comunicaciones. El SP/A es distribuido sobre el cliente, el servidor y el CAS. Debido a su importancia vital en las operaciones del sistema, utiliza preferentemente el enlace más fiable para alcanzar el terminal (en la mayoría de los casos sería una interfaz aérea celular).
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3 Principios de modelo de llamada
El sistema de radio compuesto bajo consideración, implica al menos cinco entidades físicas, y se realiza una distinción entre las capas de aplicación y de sesión. Las entidades físicas son el terminal, la capa de acceso compuesto, el servidor de aplicaciones, la pasarela de tecnología de difusión, y la pasarela de tecnología celular (bidireccional).
A continuación se describe el establecimiento de llamada originada en terminal. Puede aplicarse principios similares para llamadas terminadas en terminal.
3.1 Principios de modelización
En referencia ahora también a la figura 4, el modelo de llamadas utilizado está basado en un modelo cliente-servidor en el que el terminal ejecuta el lado del cliente de la aplicación de usuario, y el servidor de aplicación ejecuta el lado del servidor de la aplicación de usuario. El servidor de acceso compuesto es en principio visible solo en la capa de sesión. Como resultado, la capa de sesión es distribuida sobre tres entidades. El software de la capa de sesión puede verse como un software intermedio con la función de ejecutar los servicios soportados por las funciones implementadas en el servidor acceso compuesto.
La aplicación del usuario es conectada a la capa de sesión a través de una interfaz denominado interfaz de aplicación del sistema de radio compuesto (CRS-AI, Composite Radio System Application Interface). Las primitivas intercambiadas sobre esta interfaz pueden ser consideradas como la interfaz de programación de aplicaciones (API, Application Programming Interface) necesaria para soportar el concepto CRS.
El terminal y el servidor de acceso compuesto, comunican a través de la interfaz de terminal-CAS (CTI, CAS-Terminal Interface). Mensajes intercambiados sobre esta interfaz son parte de un protocolo de control de sesión.
El servidor de aplicación y el servidor de acceso compuesto, comunican a través de la interfaz servidor-CAS (CSI, CAS-Server Interface). Mensajes intercambiados sobre esta interfaz son también parte del protocolo de control de sesión.
Una transacción puede ser iniciada por el cliente o bien por el servidor utilizando una primitiva de solicitud sobre la primitiva CRSI. Cuando el cliente inicia la transacción, transmite a la entidad homóloga mensajes de comando en el nivel de sesión. Se espera un mensaje de respuesta de nivel de sesión. Cuando el servidor inicia la transacción, transmite a la entidad homóloga mensajes de notificación en el nivel de sesión. Como en el caso previo, se espera mensajes de respuesta en el nivel de sesión.
Se asume que el protocolo de transporte subyacente proporciona una transmisión garantizada de los mensajes. En un contexto IP, TCP proporcionaría tal servicio.
3.2 Modelo de llamada
El modelo de llamada descrito abajo se proporciona para dar una clarificación sobre como las diferentes entidades en el sistema de radio compuesto, intercambian información en el nivel de sesión. Debe notarse que cada modelo descrito es simplemente una posible implementación no única, y que puede utilizarse alternativamente otras implementaciones.
El establecimiento de llamada originada en terminal se organiza en tres procedimientos: establecimiento de sesión, establecimiento de conexión de radio (diferente para celular y difusión), y transmisión. Cada procedimiento es iniciado por una solicitud/indicación emitida desde/hacia la capa de aplicación hacia/desde la capa de sesión. La capa de sesión 410 se distribuye entre el terminal, el servidor de acceso compuesto y el servidor de aplicación. Se utiliza también un procedimiento de mantenimiento del enlace, para poner de manifiesto que la calidad del enlace puede adaptarse para ajustarse a requisitos de aplicación, así como a las condiciones de transporte variables en el tiempo.
La figura 5 describe un diagrama de secuencia de mensaje genérico (que indica la particularidad de las entidades implicadas en cada procedimiento de establecimiento de llamada) y muestra las principales etapas en una llamada originada en terminal.
Las primitivas en la interfaz CRSI consisten en:
\bullet
adición de servicio (equivalente a una sesión de aplicación),
\bullet
creación/adición de canal (preferentemente uno por clase QoS),
\bullet
comando de aplicación (por ejemplo, enviar datos), y
\bullet
modificación de atributo de canal.
\vskip1.000000\baselineskip
En el ejemplo anterior, tras el establecimiento de sesión (etapa 510) se recomienda al terminal abrir dos canales con diferentes atributos QoS. La capa de sesión detecta (de nuevo, basándose en una recomendación CAS) que es mejor abrir un enlace de transporte por cada canal de aplicación. En otras circunstancias, la capa de sesión podría tener mapeados ambos canales de aplicación sobre el mismo enlace de transporte. Como se muestra en la figura 5, tras el establecimiento de sesión (etapa 510) se lleva a cabo las siguientes etapas: establecimiento de conexión celular (etapa 520); establecimiento de conexión de difusión (etapa 530); transmisión (etapa 540); y mantenimiento del enlace (etapa 550).
3.2.1 Establecimiento de sesión
La figura 6 muestra la etapa de establecimiento de sesión 510 con mayor detalle. El procedimiento de establecimiento de sesión consiste en el establecimiento de un enlace de señalización entre el terminal 140, el servidor de acceso compuesto 110 y el servidor de aplicación 130. El terminal selecciona el enlace de radio más fiable. Durante este procedimiento, el servidor de acceso compuesto deriva la configuración más apropiada para el uso (simultáneo) de múltiples redes de acceso de radio. Se asume que el servidor de acceso compuesto sabe lo suficiente sobre el entorno del terminal, las capacidades del terminal y las preferencias del usuario, así como sobre las propiedades de escalabilidad de la aplicación. El servidor de acceso compuesto recomienda al terminal móvil el establecimiento preferido para la aplicación (número de canales de aplicación, velocidades de transferencia de bits, retardo, etc.), y para la capa de sesión (número de enlaces de radio; QoS para provisión, etc.).
Se asume que las pasarelas desde las redes de acceso de radio, puede ser capaces de proporcionar información sobre la capacidad que puede conseguirse en la localización del terminal, antes de la reserva real. O en su lugar puede proporcionarse un valor por defecto.
3.2.2 Establecimiento de conexión celular
La figura 7 muestra la etapa 520 de establecimiento de conexión celular en más detalle. En las redes celulares de tipo GPRS se interroga al terminal sobre iniciar el contexto de datos de paquete, incluso para llamadas entrantes, para conseguir la provisión de QoS bidireccional apropiada desde el terminal a la pasarela celular. Esta es la razón por la que la primitiva de aplicación CRSI-AddChannelReq dispara la conexión al celular. El terminal inicia la conexión en la tecnología celular basándose en los parámetros QoS proporcionados por el servidor de acceso compuesto. Una vez establecida, el terminal informa de vuelta al servidor de acceso compuesto, de los parámetros precisos de QoS concedida. Después, el servidor de acceso compuesto establece la conexión con el servidor de aplicación. Una vez que la aplicación confirma las características del enlace, se envía una confirmación al terminal.
Cuando el terminal solicita una activación de contexto, se asume que ya está conectado al servicio de datos de paquete. Si es el caso, entonces se requería un procedimiento preliminar de unión al servicio de datos de paquete. La activación de contexto será requerida en la mayoría de los casos para adaptar los parámetros QoS.
3.2.3 Establecimiento de conexión de difusión
La figura 8 muestra la etapa de establecimiento de conexión de difusión 530 en más detalle. En el procedimiento de establecimiento de conexión de difusión, el servidor de acceso compuesto inicia la conexión en la tecnología de difusión, tras la solicitud procedente del terminal. Una vez establecida, el servidor de acceso compuesto establece conexión con el servidor de aplicación. Una vez que la aplicación ha confirmado las características del enlace, se envía una confirmación al terminal.
3.2.4 Transmisión
La figura 9 muestra la etapa de transmisión 540 en más detalle. En el procedimiento de transmisión, una vez que los canales de transporte han sido establecidos de acuerdo con las recomendaciones del servidor de acceso compuesto, el terminal inicia la interacción con el servidor de aplicación, mediante enviar un comando específico CRSAI-UserCommandReq.
Puede observarse que la capa de sesión en el terminal y el servidor de aplicación, pueden proporcionar funcionalidad de segmentación/reensamblaje junto con información de sincronización.
3.2.5 Procedimiento de mantenimiento del enlace
En función de las alarmas de administración de la red, los cambios en el entorno del terminal, los cambios en los requisitos de la aplicación, etc., el servidor de acceso compuesto tiene el papel de adaptar los recursos de transmisión. El ejemplo de la figura 5 (etapa 550) muestra en el caso en el que solo es necesario cambiar propiedades del enlace. Otro ejemplo sería cuando es necesario añadir o eliminar enlaces, para beneficiar o tener en cuenta el entorno de radio.
El procedimiento de mantenimiento del enlace consiste básicamente en cambiar las características de llamada de tal forma que se satisfacen los requisitos del sistema. Se espera que tal procedimiento tenga de hecho un impacto sobre muchas llamadas. Los cambios de las características de llamada pueden ser explícitos si se emite mensajes para proporcionar nuevos parámetros, o implícitos en concreto cuando el número y tipo de enlaces de radio requieren solo un cambio desde un punto de vista de la QoS. En este último caso, debe considerarse enfoques que involucren marcación de paquetes, para hacer cambios más rápidos en las características del enlace.
\vskip1.000000\baselineskip
4 Principios de administración de movilidad
Cuando un terminal móvil está en itinerancia, el CAS local puede no ser el que mejor localizado está para administrar la llamada del terminal. Otro CAS puede estar mejor localizado en la red, minimizando así el encaminamiento.
En referencia ahora también a la figura 10, en función de la dirección temporal que el terminal está utilizando para establecer una llamada, el CAS local 110.1 puede determinar si es el más adecuado para dar servicio esta llamada, o si otro CAS puede hacerlo mejor. En el segundo caso se introduce un procedimiento de administración de movilidad, al objeto de transferir el contexto del usuario (utilizando el terminal) al mejor CAS. Este procedimiento se ilustra en la figura 10.
El terminal móvil emite la solicitud de establecimiento de sesión al CAS local 110.1. El CAS local determina si es el más adecuado para dar el servicio solicitado, basándose por ejemplo en las direcciones IP que exhibe el terminal. Si se requiere un CAS visitante 110.2, el CAS local lo contacta para verificar si está disponible, y le transfiere el perfil y el contexto de usuario. El CAS local 110.1 informa al terminal sobre el nuevo CAS a utilizar. Las siguientes solicitudes de usuario son transmitidas directamente al CAS visitante 110.2.
Podría utilizarse otras tecnologías tales como IP móvil con propósitos de administración de la movilidad, pero necesitarían capacidades adicionales al objeto de soportar la transferencia de contexto entre un nodo y otro.
El procedimiento de administración de movilidad descrito previamente, es disparado en el establecimiento de conexión. Sin embargo, los procedimientos de administración de la red podrían forzar igualmente este procedimiento, por ejemplo en el caso de avería del CAS.
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5 Principios de administración de recursos
Los procedimientos de administración de la red son internos al CAS 110 y a la red de CASs. Los terminales de usuario contribuyen indirectamente a la administración eficiente de recursos, debido a que expresan explícitamente sus necesidades de QoS así como las capacidades del terminal. Las acciones de administración de recursos, cuando son aplicables a los usuarios terminales (traspaso de tecnología de radio, cambio de tecnología de transceptor, canales de aplicación activados/desactivados, etc.), son comunicadas con procedimientos de control de llamada del usuario, a través de la elección de parámetros que proporciona el CAS.
En resumen, se comprenderá que la presente invención hace uso de una nueva entidad denominada servidor de acceso compuesto (CAS), que es un nodo intermediario (pasarela y encaminador) entre un terminal móvil (cliente) y un servidor de aplicación. Según el ejemplo de arriba, sus funciones son:
\bullet
dimensionar dinámicamente el servicio solicitado por un usuario, en nombre del usuario, basándose en capacidades del terminal y en recursos accesibles de radio y/o de red;
\bullet
optimizar el uso de recursos de radio y de red a nivel del sistema, basándose en solicitudes de servicio y en las tecnologías de radio disponibles;
\bullet
asegurar la continuidad del servicio a través de múltiples tecnologías de radio; y
\bullet
habilitar conexiones paralelas sobre múltiples redes de radio.
\vskip1.000000\baselineskip
El CAS puede ser parte de una red de CASs, cada una de las cuales está unida a un respectivo área geográfica. Así, un usuario está unido al CAS asociado con el área geográfica donde está localizado el terminal. Debe observarse que un área geográfica dada puede cubrirse por más de una tecnología de radio.
Para que el CAS dimensione ópticamente la distribución de la aplicación, se define dos tipos de enlaces de señalización:
\bullet
entre el CAS y el terminal: el terminal comunica información sobre su entorno de radio (tecnología disponible) y las capacidades del terminal; y
\bullet
entre el CAS y el servidor de aplicación: el CAS dimensiona, en nombre de usuario, el servicio que se ajusta mejor a las capacidades del terminal y a las tecnologías y recursos de radio disponibles.
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Opcionalmente, el CAS puede tener un tercer enlace de señalización entre el CAS y una entidad de control de cada red central de radio, al objeto de que el CAS evalúe (con colaboración de la entidad de control) la capacidad disponible en la localización terminal, para cada tecnología; así, el CAS puede determinar como mapear flujos de datos sobre tecnologías de radio.
Con la disposición descrita, el CAS es capaz de llevar a cabo optimización de recursos de radio, con uno de los siguientes medios:
\bullet
el CAS tiene la posibilidad de separar, o indicar al servidor de aplicación que separe, los contenidos en múltiples flujos al objeto de que el CAS sea capaz de mapear cada flujo sobre las tecnologías de radio disponibles en el lado del terminal;
\bullet
el CAS puede llevar a cabo conformación del tráfico y/o traslación del servicio, al objeto de adecuar el flujo de datos de servicio con los recursos disponibles; y
\bullet
el CAS es capaz de reunir estadísticas sobre las demandas de servicio sobre el área bajo control, y adaptar dinámicamente el conjunto de tecnologías de radio utilizadas en el área, mediante indicar la posibilidad de reconfiguración las estaciones base - esto puede consistir en que el CAS asigna dinámicamente el espectro a sistemas de radio, de acuerdo con la naturaleza de los servicios requeridos en área geográfica específica (servicios de difusión frente a servicios de unidifusión, servicios simétricos frente a servicios asimétricos, etc.).
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Se apreciará que la presente invención proporciona un protocolo de control de llamada que (i) es independiente de los protocolos de transporte subyacentes y las redes, e (ii) involucra el servidor de aplicación 130, el CAS 110, el terminal de usuario 140 y pasarelas de red de radio, para permitir la asignación flexible de espectro y la facultad de reconfiguración de la estación base.
Se apreciará además que la presente invención proporciona una interfaz de programación de aplicaciones para el terminal del usuario, que (i) habilita la creación de contextos de aplicación, y (ii) se implementa y ejecuta de forma distribuida entre el cliente (terminal del usuario 140), el servidor (servidor de aplicación 130) y el servidor de acceso (CAS 110). Se comprenderá que la interfaz de programación de aplicaciones puede no necesitar estar soportada por el servidor de contenidos si el CAS implementa servidores intermediarios de aplicación.
La presente invención encuentra aplicación concreta un sistemas de comunicación inalámbricos tales como los sistemas UMTS o GPRS. No obstante, los conceptos inventivos aquí contenidos son igualmente aplicables a sistemas de comunicación alternativos, fijos e inalámbricos. Si bien arriba se ha descrito implementaciones específicas y preferidas de la presente invención, es evidente que una persona cualificada en arte podría aplicar fácilmente variaciones y modificaciones sobre tales conceptos inventivos.
Así, se ha proporcionado un sistema de red, un método para transferencia de datos y un servidor para utilizar con estos, que alivian algunas de las desventajas mencionadas arriba.
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Referencias citadas en la descripción
La lista de referencias citadas por el solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha tomado especial cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este respecto.
Documentos de patente citados en la descripción:
\bullet US 6 097 733 A [0004]
Bibliografía no de patentes citada en la descripción
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Claims (12)

1. Un sistema de red que incluye una red por cable (120), una pluralidad de redes inalámbricas de diferentes tecnologías de radio (160, 170, 180), un servidor datos (130), y un terminal (140) dispuesto para la transferencia de datos entre estos a través de la red por cable y las redes inalámbricas, tras la solicitud de un usuario; y que comprende:
un servidor de acceso (110) conectado funcionalmente entre el servidor de datos y el terminal, para facilitar dinámicamente la transferencia de datos entre ambos, el servidor de acceso comprendiendo medios para dividir el contenido en múltiples flujos de datos inalámbricos, de diferentes tecnologías de radio, y mantener información sobre características del terminal, y medios para mantener información sobre recursos de radio disponibles en las diferentes redes inalámbricas y para controlar la transferencia por cable de datos entre el servidor de datos y el servidor de acceso y controlar la transferencia inalámbrica de múltiples flujos de datos divididos, de diferentes tecnologías de radio, entre el servidor de acceso y el terminal, sobre las diferentes redes inalámbricas, en función de la información contenida, donde el servidor de acceso está adaptado para proporcionar un protocolo de control de llamada que es independiente de los protocolos de transporte subyacentes de las diferentes redes.
2. El sistema de red acorde con la reivindicación 1, en el que el servidor de acceso (110) comprende al menos uno de los siguientes puntos A-F:
A
medios para controlar el encaminamiento de información de paquetes entre el terminal de acceso y el terminal;
B
medios de control de llamada;
C
medios de administración de usuarios, para controlar la transferencia de datos en función de la información de tarificación y facturación;
D
medios de seguridad, para controlar la transferencia de datos en función del usuario de seguridad y/o de niveles de seguridad de los datos;
E
medios de pasarela, para la traslación de protocolos de nivel de sesión; y
F
medios de servidor intermediario, para la transferencia de datos como servidor intermediario.
3. Un servidor de acceso (110) para ser utilizado en un sistema de red que incluye una red por cable (120), una pluralidad de redes inalámbricas de diferentes tecnologías de radio (160, 170, 180), un servidor de datos (130) y un terminal (140) dispuesto para una transferencia de datos entre estos a través de la red por cable, y para una división entre al menos dos redes inalámbricas tras la solicitud de un usuario, el servidor de acceso estando dispuesto para una conexión funcional entre el servidor de datos (130) y el terminal (140), para facilitar dinámicamente la transferencia de datos a través de la red por cable y diferentes redes inalámbricas, el servidor de acceso comprendiendo medios para dividir el contenido procedente de la red por cable, en múltiples flujos de datos de diferentes tecnologías de radio, y para mantener información sobre las características del terminal, y medios para contener información sobre recursos de radio disponibles en las diferentes redes inalámbricas, y para controlar la transferencia por cable de datos entre el servidor de datos y el servidor de acceso, y controlar la transferencia inalámbrica de los múltiples flujos de datos divididos, de diferentes tecnologías, entre el servidor de acceso y el terminal, sobre las diferentes redes inalámbricas, en función de la información contenida, donde el servidor de acceso está adaptado para proporcionar un protocolo de control de llamada que es independiente de los protocolos de transporte subyacentes de las diferentes redes.
4. El servidor de acceso (110) acorde con la reivindicación 3, que comprende además al menos uno de los siguientes puntos G-L:
G
medios para controlar el encaminamiento de información de paquetes, entre el terminal de acceso y el terminal;
H
medios de control de llamada;
I
medios de administración de usuarios, para controlar la transferencia de datos en función de información de tarificación y facturación;
J
medios de seguridad, para controlar la transferencia de datos en función del usuario de seguridad y/o de niveles de seguridad de los datos;
K
medios de pasarela, para la traslación de protocolos de nivel de sesión; y
L
medios de servidor intermediario, para transferir datos como servidor intermediario.
5. El servidor de acceso (110) acorde con la reivindicación 3, donde el servidor de acceso está adaptado para mapear los flujos de datos divididos, sobre diferentes protocolos de transporte, y multiplexa flujos de aplicación en una capa de transporte.
6. El servidor de acceso (110) acorde con la reivindicación 3, además caracterizado por medios para establecer un enlace de señalización entre el servidor de acceso y una entidad de control de cada red inalámbrica, de tal forma que el servidor de acceso evalúa, con la colaboración de la entidad de control, la capacidad disponible en la localización del terminal, para cada recurso de radio.
7. El servidor de acceso (110) acorde con la reivindicación 3, donde el servidor de acceso está adaptado para cambiar el número de enlaces inalámbricos, en respuesta a cambios en el entorno de radio de cada red inalámbrica.
8. Un método para la transferencia de datos entre un servidor de datos (130) y un terminal (140), a través de una red por cable (120) y de una pluralidad de redes inalámbricas de diferentes tecnologías de radio (160, 170, 180) tras la solicitud de un usuario, el método comprendiendo las etapas de:
proporcionar un servidor de acceso (110) conectado funcionalmente entre el servidor de datos y el terminal, para facilitar dinámicamente la transferencia de datos entre ambos;
dividir el contenido en múltiples flujos de datos inalámbricos, de diferentes tecnologías de radio;
mantener información sobre características del terminal y recursos de radio disponibles en las redes inalámbricas de diferentes tecnologías de radio; y
controlar la transferencia de datos por cable, entre el servidor de datos y el servidor de acceso, y controlar la transferencia de los múltiples flujos de datos divididos inalámbricos, de diferentes tecnologías, entre el servidor de acceso y el terminal, sobre las diferentes redes inalámbricas, en función de la información contenida, donde el servidor de acceso proporciona un protocolo de control de llamada que es independiente de protocolos de transporte subyacentes de las diferentes redes.
9. El método acorde con la reivindicación 8 que comprende además, en el servidor de acceso (110), al menos una de las etapas M-R:
M
controlar el encaminamiento de información de paquetes entre el terminal de acceso y el terminal;
N
controlar las llamadas;
O
controlar la transferencia de datos en función de la información de tarificación y facturación;
P
controlar la transferencia de datos en función del usuario de seguridad y/o de los niveles de seguridad de los datos;
Q
trasladar protocolos del nivel de sesión; y
R
transferir datos como un servidor intermediario.
10. El método de la reivindicación 8, además caracterizado por las etapas de:
mapear los flujos de datos divididos, sobre diferentes protocolos de transporte; y
multiplexar flujos de aplicación en una capa de transporte.
11. El método de la reivindicación 8, además caracterizado por las etapas de:
transmitir señales a una entidad de control de cada red inalámbrica; y
evaluar, con la colaboración de la entidad de control, la capacidad disponible en la localización del terminal, para cada recurso de radio.
12. El método de la reivindicación 8, además caracterizado por la etapa de:
cambiar el número de enlaces inalámbricos, en respuesta a cambios en el entorno de radio de cada red inalámbrica.
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