ES2320724T3 - Sistemas y procedimientos para la gestion dinamica del ancho de banda por abonado en una red de comunicaciones. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el control dinámico de la transferencia de datos por un abonado durante una sesión en curso en la red, que comprende: La recepción de un paquete de datos en una puerta de enlace (300); Caracterizado porque el procedimiento comprende adicionalmente las etapas de: Recuperación del ancho de banda seleccionado por un abonado asociado con el paquete de datos (310); Determinación de si la velocidad de transferencia para la transmisión del paquete de datos debería limitarse en base al ancho de banda seleccionado por el abonado (320); y Limitación de una velocidad de transferencia para la transmisión de los paquetes de datos en base al resultado del proceso de determinación (330, 350).
Description
Sistemas y procedimientos para la gestión
dinámica del ancho de banda por abonado en una red de
comunicaciones.
La presente solicitud reivindica la prioridad de
la Solicitud de Patente Provisional Estadounidense con Número de
Serie 60/161.182.
La presente invención se refiere en general a la
gestión del ancho de banda en una red de comunicaciones y, más
concretamente, a un procedimiento para proporcionar una gestión
dinámica del ancho de banda por abonado en una red de
comunicaciones.
Para que un host funcione correctamente en un
entorno de red el host debe ser configurado adecuadamente. Entre
otras cosas, este proceso de configuración establece el protocolo y
otros parámetros por los que el host transmite y recibe los datos.
En un ejemplo habitual, una pluralidad de hosts se conectan en red
para crear una red de área local (LAN). En la LAN, cada host tiene
que estar adecuadamente configurado para intercambiar los datos por
la red. Puesto que la mayoría de las redes son personalizadas para
satisfacer un único conjunto de requisitos, los hosts que son parte
de redes diferentes se configuran en general de diferentes maneras
para comunicarse adecuadamente con sus respectivas redes.
Mientras que los ordenadores de sobremesa
generalmente permanecen como una parte de la propia red por un
período de tiempo considerable, las laptops u otros ordenadores
portátiles están diseñados específicamente para ser transportables.
Como tal, los ordenadores portátiles están conectados a diferentes
redes en diferentes momentos dependiendo de la ubicación del
ordenador. En un ejemplo habitual en el que el ordenador portátil
sirve como ordenador de sobremesa de un empleado, el ordenador
portátil se configura para comunicarse con la red de su patrón, es
decir, la red de la empresa. Sin embargo, cuando el empleado viaja,
el ordenador portátil puede conectarse a diferentes redes que se
comunican de diferentes maneras. A este respecto, el empleado puede
conectar el ordenador portátil a la red mantenida por un aeropuerto
o por un hotel para acceder a la red de la empresa, Internet o
algún otro servicio en línea. Sin embargo, puesto que estas otras
redes están configuradas de manera un poco diferente, el ordenador
portátil tiene también que ser reconfigurado para comunicarse
correctamente con estas otras redes. Por lo general, esta
configuración es llevada a cabo por el usuario cada vez que el
ordenador portátil se conecta a una red diferente. Como se pondrá de
manifiesto, esta reconfiguración repetida del ordenador portátil no
sólo requiere bastante tiempo, sino que es también propensa a
errores.
Ha sido desarrollada una puerta de enlace
universal para abonados por Nomadix, Incorporated of Santa Monica,
California. Esta puerta de enlace universal para abonados se
describe en las Solicitudes de Patente Estadounidenses nº
08/816.174, titulada "Nomadic Router", depositada en nombre del
inventor Short et al., el 12 de marzo de 1997 y, nº
09/458.602, titulada "Systems and Methods for Authorizing,
Authenticating and Accounting Users Having Transparent Computer
Access to a Network Using a Gateway Device", depositada en nombre
del inventor Short et al., el 8 de diciembre de 1999. Estas
solicitudes han sido cedidas a Nomadix, el mismo cesionario de la
presente invención. Los contenidos de estas solicitudes se
incorporan en la presente memoria por referencia como si fuesen
presentadas íntegramente en la presente memoria. La puerta de enlace
sirve como una interfaz que conecta al usuario/abonado a un número
de redes u otros servicios en línea. Por ejemplo, la puerta de
enlace puede servir de puerta de enlace a Internet, a la red de la
empresa, o a otras redes y/o a servicios en línea. Además de servir
de puerta de enlace, la puerta de enlace se adapta automáticamente a
los protocolos y a otros parámetros del host, para poder
comunicarse con la nueva red de una manera que sea transparente
tanto para el usuario/abonado como para la nueva red. Una vez que la
puerta de enlace ha adaptado correctamente los paquetes de datos
transmitidos desde un host, el host puede comunicarse correctamente
a través de la nueva red, como la red en un hotel o en un
aeropuerto, para acceder a otras redes, como la red de la empresa, u
otros servicios en línea, como Internet.
El usuario/abonado, y más concretamente el
usuario remoto o de laptop, se beneficia de ser capaz de acceder a
una miríada de redes de comunicación sin tener que sufrir la pérdida
de tiempo y muy a menudo la desalentadora tarea de reconfigurar su
host según las configuraciones específicas de la red. De esta
manera, la puerta de enlace es capaz de proporcionar un acceso a la
red más eficiente para el usuario/abonado. Una puerta de enlace
juega también un papel decisivo a la hora de proporcionar al
usuario/abonado un acceso a una red de banda ancha que puede
adaptarse a las necesidades del usuario/abonado. En muchos casos al
usuario/abonado remoto le preocupa poder disponer de un acceso a la
red y de los niveles de servicio de la manera más rentable.
Correspondientemente, el administrador de la puerta de enlace desea
la capacidad de poder ofrecer al usuario/abonado numerosos servicios
y opciones de tarifas de facturación diferentes. A modo de ejemplo,
el usuario/abonado remoto en el entorno de un hotel puede desear un
abono a la red por la duración de su estancia en el hotel mientras
que el usuario/abonado en un aeropuerto puede desear un abono a la
red por la duración de su escala o hasta que salga su vuelo
planificado. Además, un usuario/abonado puede desear un determinado
nivel de servicio basado en el interés por el ancho de banda y la
necesidad de mayores o menores velocidades de transferencia de
datos. Por ejemplo, un usuario/abonado que está accediendo a una
red con el propósito de visualizar un texto puede desear un nivel de
servicio de ancho de banda inferior que satisface sus necesidades
particulares, sin embargo, otro usuario/abonado que está accediendo
a una red con el propósito de bajar archivos o contenidos con un
elevado volumen multimedia puede desear un nivel de servicio de
ancho de banda superior capaz de transferir datos a velocidades
relativamente más altas.
En el entorno informático y de sistema de redes
de rápido avance de hoy en día es incluso más ventajoso proporcionar
estos servicios y opciones de facturación dinámicamente,
permitiendo al usuario/abonado cambiar, por ejemplo, las tarifas de
facturación o la capacidad de ancho de banda, mientras está en curso
una sesión de conexión a la red. Esto permitiría al usuario/abonado
ser facturado según una tarifa mientras está bajando el archivo de
un elevado volumen de datos o contenido de un elevado volumen
multimedia a la vez que se elige una estructura de facturación de
mayor rentabilidad para las actividades de menor volumen de datos,
como el correo electrónico (e-mail). Como aun otro
ejemplo, el usuario/abonado puede estar enviando y/o recibiendo un
contenido de un elevado volumen de datos que requiere una
determinada velocidad de transferencia mínima para estar comunicado
de manera efectiva en el punto receptor, como voIP o vídeo. En tales
casos, el usuario/abonado puede desear cierta garantía de envío de
los datos del contenido de un elevado volumen de datos a coste
relativamente más alto.
Adicionalmente, la naturaleza dinámica de este
proceso permitiría al usuario/abonado cambiar los niveles del
servicio o las tarifas de facturación sin necesidad de salir de la
red e iniciar un nuevo procedimiento de entrada al sistema. En
efecto, el usuario/abonado se beneficia de tener un medio más
eficiente y que requiere menos tiempo de alteración de los niveles
del servicio y de la estructura de facturación.
Sin embargo, en las implementaciones de las
redes actuales, la gestión del ancho de banda se lleva a cabo
generalmente de manera estática, en el momento en que se configura
la cuenta de un abonado. El nuevo abonado generalmente selecciona
un nivel de servicio y estructura de facturación que definen una
velocidad de transmisión concreta (es decir, ancho de banda) al
crear la cuenta, y no se le ofrece la opción de cambiar su nivel de
servicio o estructura de facturación dinámicamente. En un ejemplo
habitual, el proveedor del servicio configura la red para
proporcionar al nuevo abonado el nivel de servicio de ancho de banda
seleccionado por el abonado, que generalmente implica que el
proveedor del servicio configure los dispositivos de hardware bajo
control del proveedor del servicio, como un módem o un controlador
de acceso. No se permite al usuario/abonado cambiar dinámicamente
el ancho de banda, sino que debe ponerse en contacto con el
proveedor del servicio y solicitar un cambio en su configuración
para permitir una mayor o menor velocidad de transmisión. En
respuesta a tal solicitud el proveedor del servicio generalmente
asigna un técnico para que implemente manualmente la reconfiguración
del dispositivo o dispositivos de hardware y/u otros dispositivos o
registros. En algunos casos, también puede requerirse al abonado
que reconfigure su host para adaptarse a los cambios en el nivel del
servicio de ancho de banda.
Se describe un procedimiento para la
priorización de la transmisión de los paquetes de datos en redes por
paquetes en la Publicación Internacional nº WO 98/16036, publicada
el 16 de abril de 1998, en nombre de los inventores Olkkonen et
al., cedida a Nokia Telecommunications, titulada "Method and
Router in a Packet Network With Priority Classes". En el
documento WO 98/16036 la descripción de la clase de prioridad para
los paquetes de datos se basa en la calidad del servicio (QoS) que
puede garantizar una probabilidad estadística de retardo en la
propagación pero no tiene relación con el control del ancho de
banda. La referencia WO 98/16036 también muestra el uso de
múltiples colas para implementar el esquema de clases de prioridad
propuesto.
Por lo tanto, existe una necesidad insatisfecha
en la industria para la gestión dinámica del ancho de banda de
acceso a la red, concretamente cuando se adquiere un acceso a la red
para un periodo de tiempo relativamente corto, como en un
aeropuerto o en un hotel, o con diferentes requisitos de velocidad
de acceso a la red en función de si se está en casa o en la
oficina.
La presente invención consta de un procedimiento
para la gestión dinámica del ancho de banda por abonado. El
usuario/abonado puede independientemente activar y ajustar
independientemente los anchos de banda del "uplink" o de la
subida y del "downlink" o de la bajada de su servicio de acceso
a la red. De esta manera, el usuario/abonado puede gestionar
eficientemente su acceso a la red según la actividad específica en
la red.
Por ejemplo, un usuario/abonado puede
seleccionar un ancho de banda máximo relativamente alto para la
conexión "downlink" o de bajada al acceder a un contenido de
un alto volumen de datos por la red, o un ancho de banda
relativamente bajo para la conexión "downlink" o de bajada al
acceder a un contenido de un menor volumen de datos por la red. El
cambio en el nivel del servicio de ancho de banda se realiza
automáticamente de manera prácticamente instantánea, y el
usuario/abonado comienza a recibir el servicio con el nuevo ancho de
banda y, en la mayoría de los casos, con una tarifa de facturación
correspondiente. Asimismo, el usuario/abonado puede incrementar o
reducir el ancho de banda de la conexión "uplink" o de subida
de manera que el usuario/abonado sólo adquiere la cantidad de ancho
de banda apropiado para su actividad en la red.
Además, el gestor de ancho de banda proporciona
una gestión activa del envío de datos (también conocido y
denominado en la presente memoria como conformación del tráfico)
para incrementar el flujo desde la puerta de enlace sobre la red.
Esto equilibra la carga sobre el posterior enlace, evitando de esa
manera la pérdida de paquetes o retardos mayores.
En una forma de realización de la invención, se
define un procedimiento para el control dinámico de la transferencia
de datos (es decir, ancho de banda) por un abonado en una red de
comunicaciones. El procedimiento comprende la recepción de un
paquete de datos en un dispositivo de red, generalmente una puerta
de enlace y la recuperación de un ancho de banda seleccionado por
el abonado para el abonado asociado con el paquete de datos. A
continuación se determina si la velocidad de transferencia para la
transmisión del paquete de datos debería limitarse en base al ancho
de banda seleccionado por el abonado. Si se determina que la
limitación está garantizada entonces se limita la velocidad de
transferencia para la transmisión del paquete de datos.
La Figura 1 es un diagrama de bloques de una red
de comunicaciones que incorpora una puerta de enlace.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de una red
de comunicaciones que implementa una gestión del ancho de banda del
abonado dentro de una puerta de enlace, según una forma de
realización de la presente invención.
La Figura 3 es un diagrama de bloques de una red
de comunicaciones que implementa colas virtuales de subida y de
bajada en una puerta de enlace, según una forma de realización de la
presente invención.
Las Figuras 4A y 4B son unos correspondientes
diagramas de flujo de un procedimiento para la gestión del ancho de
banda del abonado según una forma de realización de la presente
invención.
La Figura 5 es un diagrama de flujo de un
procedimiento para la determinación del ancho de banda para
transmitir los datos desde el host al servicio de red, según una
forma de realización de la presente invención.
La Figura 6 es un diagrama de flujo de un
procedimiento para la determinación del ancho de banda para
transmitir los datos desde un servicio de red hasta un host, según
una forma de realización de la presente invención.
La Figura 7 es un diagrama de flujo de un
procedimiento para la planificación del envío de paquetes de datos,
según una forma de realización de la presente invención.
A continuación se procederá a describir la
presente invención de manera más completa más adelante en la
presente memoria en referencia a los dibujos adjuntos, en los que
se muestran las formas de realización preferentes de la invención.
Esta invención puede, sin embargo, ser representada de muchas formas
diferentes y no debería interpretarse que se limita a las formas de
realización presentadas en la presente memoria; más bien, estas
formas de realización se proporcionan de manera que esta descripción
sea minuciosa y completa, y dé a conocer de manera completa el
alcance de la invención a los expertos en la materia. Los números
semejantes hacen referencia a elementos semejantes en todo el
documento.
En referencia ahora a la Figura 1, se representa
una red de comunicaciones 10 que incluye una puerta de enlace 12 en
forma de diagrama de bloques. El sistema de comunicaciones
generalmente incluye una pluralidad de ordenadores/hosts 14 que
acceden al sistema para tener acceso a los servicios de red o a
otros servicios en línea. Por ejemplo; los hosts pueden estar en
comunicación con puertos que están situados en diferentes
habitaciones de un hotel o una residencia de varias viviendas. Como
alternativa, los hosts pueden estar en comunicación con puertos en
un aeropuerto, un auditorio, o similar. La red de comunicación
también incluye una puerta de enlace que proporciona una interfaz
entre la pluralidad de hosts y las diversas redes u otros servicios
en línea. Por lo general, la puerta de enlace está físicamente
situada próxima a los hosts en una posición relativamente baja en
la estructura del conjunto del sistema de red (es decir, la puerta
de enlace estará situada dentro del hotel, residencia de varias
unidades, aeropuerto, etc.). Sin embargo, la puerta de enlace puede
estar situada en una posición más alta en el conjunto del sistema
de red como un Punto de Presencia (PoP) o un Centro de Operaciones
de la Red (NOC), si se desea.
Aunque la puerta de enlace puede estar
físicamente implementada de muy diferentes maneras, la puerta de
enlace generalmente incluye un controlador y un dispositivo de
memoria en el que se almacenan las órdenes que definen las
características funcionales de la puerta de enlace. De manera
alternativa, la puerta de enlace puede estar incluida dentro de
otra puerta de enlace, como un concentrador de acceso o un
enrutador, o las órdenes que definen el funcionamiento de la puerta
de enlace pueden ser almacenadas en una tarjeta PCMCIA que puede ser
ejecutada por uno o más hosts para reconfigurar automáticamente el
host o los hosts para comunicarse con una red diferente.
El sistema de red (10) también incluye
generalmente un concentrador de acceso (16) situado entre los hosts
(14) y la puerta de enlace (12) para multiplexar las señales
recibidas desde la pluralidad de comunicaciones sobre un enlace
hasta la puerta de enlace. Dependiendo del medio por el que se
conectan los hosts al concentrador de acceso, el concentrador de
acceso puede configurarse de diferentes maneras. Por ejemplo, el
concentrador de acceso puede ser un módulo digital de acceso a la
línea de abonados (DSLAM) para señales transmitidas mediante líneas
telefónicas comunes, un sistema de terminación de cablemódems (CMTS)
para señales transmitidas por medio de cables coaxiales, un punto
de acceso inalámbrico (WAP) para señales transmitidas mediante una
red inalámbrica, un conmutador o "switch" o similar. Como se
muestra también en la Figura 1, la red de comunicación generalmente
incluye uno o más enrutadores (18) y/o servidores (no mostrados en
la Figura 1) en comunicación con una pluralidad de servicios de red
(20) u otros servicios en línea (22). Mientras que la red de
comunicación está representada para tener un único enrutador, la
red de comunicaciones generalmente tendrá una pluralidad de
enrutadores, conmutadores o "switches", puentes, o similares
que se disponen de cierta manera jerárquica para enrutar
correctamente el tráfico hasta y desde las diversas redes u otros
servicios en línea. A este respecto, la puerta de enlace
generalmente establece un enlace con uno o más enrutadores. Los
enrutadores, a su vez, establecen enlaces con los servidores de
otros servicios de red u otros proveedores de servicios de red en
línea, como proveedores de servicios de Internet, en base a la
selección de los abonados.
La puerta de enlace (12) está específicamente
diseñada para adaptarse a la configuración de cada uno de los hosts
(14) que entran en la red de comunicación (10) de manera que sea
transparente para el abonado y para la red. En la red de
comunicación típica que emplea un servicio de protocolo de
configuración dinámica de host (DHCP), se asigna una dirección IP
al host que está entrando en la red mediante comunicación con la
puerta de enlace. El servicio DHCP puede ser proporcionado por un
servidor DHCP externo (24) o puede ser proporcionado por un
servicio DHCP interno situado dentro de la puerta de enlace. Una ve
que el abonado abre su navegador web o trata de acceder a un
servicio en línea, la puerta de enlace dirigirá al abonado a
introducir alguna forma de identificador como su ID y contraseña.
En una forma de realización alternativa del dispositivo, se prevé
que la puerta de enlace sea capaz de detectar automáticamente esta
información durante la conexión del host a la red o durante
cualquier intento de entrar al sistema. A continuación la puerta de
enlace determina si el abonado está autorizado a acceder al sistema
de comunicación, el nivel de acceso y/o el tipo de servicios a los
que el abonado está autorizado según un procedimiento de
Autentificación, Autorización y Gestión de Cuenta (AAA) que se
describe en las Solicitudes de Patente Estadounidenses nº
08/816.174, nº 09/458.602 y nº 09/456.569, incluidas anteriormente
por referencia. Un servicio AAA, que es una base de datos de los
registros del abonado, puede ser un servidor AAA remoto a la puerta
de enlace o el servicio AAA puede constar de una base de datos
incorporada dentro de la implementación física que aloja la puerta
de enlace.
Suponiendo que el abonado ha sido autentificado
y tiene autorización, la puerta de enlace generalmente presenta a
los abonados una página de inicio o panel de control que identifica,
entre otras cosas, los servicios en línea u otras redes de
comunicación que son accesibles a través de la puerta de enlace.
Además, la página de inicio presentada por la puerta de enlace
puede proporcionar información correspondiente a los parámetros o
datos de configuración en curso que gobernarán el acceso
proporcionado a un abonado concreto. Como tal, el administrador de
la puerta de enlace puede fácilmente modificar los parámetros u
otros datos de configuración para adaptar el servicio de acuerdo
con su aplicación concreta. Generalmente, los cambios en los
parámetros u otros datos de configuración que potencialmente
utilizarán recursos adicionales del sistema de red tendrán un
coste, de manera que el administrador de la puerta de enlace cobrará
al abonado una tarifa más alta por su servicio.
La página de inicio también permite al abonado
seleccionar el servicio de red (20) u otros servicios en línea (22)
a los que desea acceder el abonado. Por ejemplo, el abonado puede
acceder a la red de la empresa en la que generalmente se encuentra
ubicado el host. De manera alternativa, el abonado puede acceder a
Internet o a otros servicios en línea. Una vez que el abonado elige
acceder a una red u otro servicio en línea, la puerta de enlace
establece los enlaces apropiados mediante uno o más enrutadores (18)
a la red o servicio en línea deseados.
Después, el abonado puede comunicarse libremente
con la red (20) u otro servicio en línea (22) deseados. Para dar
soporte a esta comunicación, la puerta de enlace (12) generalmente
lleva a cabo una función de traducción de paquetes que es
transparente al usuario/abonado y a al red. A este respecto, para el
tráfico de salida desde host (12) hacia el servicio de red u otro
servicio en línea, la puerta de enlace cambia atributos del paquete
que proviene del usuario/abonado, como la dirección de origen, el
checksum, y los parámetros específicos de la aplicación, para
satisfacer los criterios del servicio de red al que el
usuario/abonado ha accedido. Además, el paquete de salida incluye
un atributo que dirigirá todos los paquetes entrantes desde el
servicio de red al que se ha accedido para ser enrutados a través
de la puerta de enlace. En contraposición, el tráfico de entrada
desde el servicio de red al que se ha accedido u otro servicio en
línea que se enruta a través de la puerta de enlace, experimenta
una función de traducción en la puerta de enlace de manera que los
paquetes son apropiadamente formateados para el host del
usuario/abonado. De esta manera, el proceso de traducción de los
paquetes que tiene lugar en la puerta de enlace es transparente al
host, que parecerá que envía y recibe datos directamente desde la
red de comunicación a la que se ha accedido. Se proporciona
información adicional correspondiente a la función de traducción en
la Solicitud de Patente Estadounidense nº 08/816.714. Sin embargo,
implementando la puerta de enlace con una interfaz entre el
usuario/abonado y la red de comunicación u otro servicio en línea,
el usuario/abonado eliminará la necesidad de reconfigurar su host
(12) al acceder a otras redes.
Según la presente invención, la puerta de enlace
incluye un gestor de ancho de banda que permite al usuario/abonados
en los respectivos hosts activar y reactivar dinámicamente el ancho
de banda de su conexión de acceso a la red. El gestor de ancho de
banda puede de manera prácticamente instantánea ajustar el ancho de
banda disponible para el usuario/abonado sin requerir la
reconfiguración o la reprogramación de un dispositivo o dispositivos
hardware tales como un módem o controlador de acceso a la red, o el
reinicio de una sesión existente que ya está en proceso (es decir,
proporcionando de esa manera el control del flujo de la sesión).
Además, el gestor del ancho de banda permite adicionalmente al
usuario/abonado activar independientemente el ancho de banda de
subida (subida a la red) y de bajada (bajada a la red). Por
consiguiente, el usuario/abonado puede configurar anchos de banda
asimétricos para comunicaciones de subida y de bajada, lo que puede
ser particularmente útil si la actividad del usuario/abonado en la
red implica una cantidad desproporcionada de datos transferidos en
una dirección (de subida o de bajada). Dependiendo del nivel del
servicio de ancho de banda elegido por el usuario/abonado,
generalmente se cobrará al usuario/abonado una tarifa de servicio
apropiada. De esta manera, el usuario/abonado no paga por un ancho
de banda que no está usando, y sólo tiene que pagar por un ancho de
banda adicional cuando lo solicite. En una forma de realización
preferente, el usuario/abonado gestiona su nivel de servicio de
ancho de banda mediante una consola de información y control como se
describe en detalle en la Solicitud de Patente Estadounidense
Copendiente nº 09/541.877, de título "Information and Control for
use with a Network Gateway Interface", depositada el 3 de abril
del 2000, en nombre de los inventores Short et al., y cedida
al cesionario de la presente invención, cuya descripción se
incorpora en la presente memoria por referencia como si fuese
presentada íntegramente en la presente memoria.
En las configuraciones de red de la técnica
anterior el ancho de banda generalmente se modifica estáticamente
estableciendo el administrador una velocidad de transmisión en
baudios, configurando la velocidad en un módem y transmitiendo
todos los paquetes de datos en flujo a la velocidad de transmisión
en baudios establecida. Además, las configuraciones de red de la
técnica anterior permiten establecer la velocidad de nivel del
enlace a través de la velocidad máxima de ráfaga o de la velocidad
media de bit. De esta manera, la velocidad de nivel del enlace en
las configuraciones de red de la técnica anterior generalmente se
establece estáticamente o manualmente por un administrador de red.
La presente invención permite establecer la velocidad de transmisión
en baudios al nivel máximo y a continuación disponer en cola (es
decir, retardar) la transmisión de paquetes de datos para simular
una velocidad de datos percibida equivalente a una velocidad de
datos elegida por el abonado. La puerta de enlace implementa el
módulo que permite al abonado ajustar dinámicamente la velocidad de
disposición en cola de los paquetes de datos. En este caso, la
puerta de enlace puede ajustar las velocidades de disposición en
cola en tipos concretos de paquetes (por ejemplo, velocidades de
disposición en cola base en direcciones MAC) y/o tipos concretos de
tráfico de datos (por ejemplo, variar las velocidades de disposición
en cola mediante tráfico de vídeo versus texto). Se utilizan
los perfiles del abonado que son accesibles a la puerta de enlace
para determinar qué paquetes de datos van a ser dispuestos en cola,
la prioridad de la planificación asignada a los paquetes de datos
en cola y qué paquetes van a ser transmitidos sin retardo.
Según la presente invención, la puerta de enlace
implementa una única cola en cada dirección de transmisión (es
decir, una única cola para la transmisión de datos de subida y una
única cola para la transmisión de datos de bajada). Estas colas
únicas son responsables tanto de retrasar la transmisión de los
paquetes de datos como de priorizar la transmisión de los paquetes
de datos en sus respectivas direcciones de envío de datos. En las
redes de la técnica anterior la disposición en cola de los paquetes
de datos generalmente se implementa en colas múltiples; una primera
cola para clasificar los paquetes de datos y una segunda cola para
priorizar los paquetes de datos. Este tipo de disposición en cola
requiere mucha capacidad de procesamiento en lo referente a que se
tiene que hacer una evaluación de todas las colas para cada paquete
antes de determinar qué paquetes de datos deberían enviarse en base
a la prioridad del ancho de banda. La presente invención provee el
uso de un buffer circular que requiere menos capacidad de
procesamiento que los métodos de múltiples cola. El método de cola
única de la presente invención permite transmitir simultáneamente
todos los paquetes de datos en una ventana dada, liberando de esta
manera el procesador hasta el siguiente punto cuando se procese la
siguiente ventana del buffer circular.
En referencia a la Figura 2, se ilustra un
diagrama de bloques de una forma de realización de la puerta de
enlace (12) según la presente invención. Resulta de particular
interés con relación a la presente invención el módulo de gestión
del ancho de banda (30) (también referido en la presente memoria
como el gestor de ancho de banda). Generalmente, el gestor del
ancho de banda es implementado por la puerta de enlace o el gestor
del ancho de banda puede ser implementado como un componente de la
pila de protocolo de la puerta de enlace. El gestor del ancho de
banda procesa los paquetes de datos (o datagrama) que pasan por la
puerta de enlace desde el host (14) del usuario/abonado al servicio
de red (40) y desde el servicio de red al usuario/abonado. Un
dispositivo intermedio, como un concentrador de acceso (16)
generalmente se sitúa en la red entre los hosts y la puerta de
enlace. El concentrador de acceso sirve para multiplexar las señales
recibidas desde la pluralidad de hosts sobre un enlace hasta la
puerta de enlace. Dependiendo del medio por el que los hosts se
conectan al controlador de acceso, el controlador de acceso puede
configurase de diferentes maneras. Por ejemplo, el controlador de
acceso puede ser un módulo digital de acceso a la línea de abonados
(DSLAM) para señales transmitidas mediante líneas telefónicas
comunes, un sistema de terminación de cablemódems (CMTS) para
señales transmitidas por medio de cables coaxiales, un punto de
acceso inalámbrico (WAP) para señales transmitidas mediante una red
inalámbrica, un conmutador o similar.
El gestor del ancho de banda (30) consta de un
módulo de ancho de banda (32) que puede ser seleccionado por el
abonado, y de un módulo de conformación del tráfico (34), ambos
generalmente implementados por software. El módulo de ancho de
banda (32) que puede ser seleccionado por el abonado limita los
anchos de banda de subida y de bajada en cada canal virtual a
través de la puerta de enlace (10) al seleccionado por el respectivo
usuario/abonado. El módulo de ancho de banda (32) que puede ser
seleccionado por el abonado identifica el usuario/abonado asociado
mediante la dirección del control de acceso al medio (MAC) u otro
identificador del abonado adecuado dentro del paquete de datos. El
módulo de ancho de banda (32) que puede ser seleccionado por el
abonado se comunica con la interfaz (50) de gestión de abonados AAA
para recuperar el perfil (52) del abonado. El perfil del abonado
incluirá el ancho de banda seleccionado por el usuario/abonado para
la transferencia de datos de subida y de bajada. El módulo de ancho
de banda (32) que puede ser seleccionado por el abonado determina a
continuación si replanificar o no el envío de ese paquete en un
instante en el tiempo posterior para evitar que el usuario/abonado
obtenga un ancho de banda superior al seleccionado por el
usuario/abonado.
El módulo de ancho de banda (32) que puede ser
seleccionado por el abonado calcula el retardo apropiado, si es que
lo hay, utilizando el tamaño (en bytes) del paquete de datos en
curso, y el tamaño y el tiempo del paquete anterior enviado por el
abonado. Por ejemplo, si el usuario/abonado ha pagado por un ancho
de banda de bajada de 100 kilobits por segundo (kbps), y la puerta
de enlace (12) recibe un paquete de datos con un tamaño de 1.500
bytes (12.000 bits), planificaría un retardo entre paquetes de 0,12
segundos (límite de ancho de banda de 12.000 bits en un
paquete/100.000 bits por segundo).
Si se determina que el paquete debería ser
retrasado, entonces el módulo de ancho de banda (32) que puede ser
seleccionado por el abonado sitúa el paquete en memoria en una cola
virtual para un envío posterior. La Figura 3 es un diagrama de
bloques que ilustra el uso de colas virtuales de subida y de bajada
en una puerta de enlace, según una forma de realización de la
presente invención. La puerta de enlace (12) implementará una cola
virtual (60) de subida y una cola virtual (70) de bajada. En
funcionamiento, una pluralidad de hosts de abonados (14), (14n)
comunican paquetes de datos a través de la red de comunicación (10).
Los paquetes de datos generalmente serán inicialmente enrutados a
través de un concentrador de acceso (16) que sirve para multiplexar
los paquetes de datos recibidos desde la pluralidad de hosts. La
puerta de enlace recibe los paquetes de datos que llegan desde los
hosts en el puerto (80) y los paquetes son a continuación
comunicados a la cola de subida a través de la cola de subida
(64).
La ruta de subida es implementada por abonado
donde todo el tráfico de los abonados se sitúa dentro de la cola de
subida, según se requiere. El módulo de ancho de banda que puede ser
seleccionado por el abonado determina a continuación en qué ventana
en la cola está situado el paquete de datos en base a cuántos datos
del abonado están ya ocupando con anterioridad la cola y al grado
de utilización de cada ventana en la cola. Si una ventana en la
cola está llena o el abonado ya ha puesto demasiados datos en una
ventana, entonces el paquete de datos entrará en una ventana
subsiguiente hasta que no haya más ventanas disponibles. En el
momento en el que no hay más ventanas disponibles la cola dejará de
procesar el paquete. La cola de subida implementará un buffer
circular (62) de subida que sirve para añadir tiempo de retardo a
los paquetes de datos que están situados en la cola de subida. Los
paquetes de datos que abandonan el buffer circular tras el período
de retardo son enrutados por WAN hasta el puerto (90) para su
transmisión al servicio de red (40).
La puerta de enlace (12) recibe los paquetes de
datos que llegan del servicio de red (40) en el puerto (90) y a
continuación se comunican los paquetes a la cola (70) de bajada a
través de la ruta de bajada (74). La ruta de bajada es implementada
por abonado donde todo el tráfico de los abonados es colocado en la
cola de bajada, según se requiere. El módulo de ancho de banda que
puede ser seleccionado por el abonado determina a continuación en
qué ventana en la cola se coloca el paquete de datos en base a
cuántos datos del abonado están ya ocupando con anterioridad la
cola y al grado de utilización de cada ventana en la cola. Si una
ventana en la cola está llena o el abonado ya ha puesto demasiados
datos en una ventana, entonces el paquete de datos entrará en una
ventana subsiguiente hasta que no haya más ventanas disponibles. En
el momento en el que no hay más ventanas disponibles la cola dejará
de procesar el paquete. La cola de bajada implementará un buffer
circular 72 de bajada que sirve para añadir tiempo de retardo a los
paquetes de datos que están situados en la cola de bajada. Los
paquetes de datos que abandonan el buffer circular tras el período
de retardo son enrutados por WAN hasta el puerto (80) para su
transmisión a la pluralidad de hosts (14), (14n).
En una forma de realización preferente de la
presente invención, la cola virtual es implementada por un buffer
circular que tiene 120 ventanas de tiempo (configurada para igualar
el número de puntos del sistema), siendo cada ventana 1/60^{vo}
de segundo. De esta manera, el buffer circular puede retardar el
envío de un paquete hasta dos segundos. Si el retardo va a ser
mayor que dos segundos, entonces el paquete podría ser descartado o
podría reemplazar a un paquete de datos ya existente en la cola. Por
consiguiente, el paquete se sitúa en la ventana de tiempo apropiada
de manera que el último envío de un paquete no produzca un ancho de
banda mayor que el seleccionado y pagado por el usuario/abonado.
Cuando el puntero del buffer circular está apuntando a la ventana
de tiempo en la que reside el paquete, el paquete es transmitido
hacia la red o hacia el usuario/abonado, sea cual sea el caso. Cada
ventana de tiempo del buffer circular es una lista de enlace de
paquetes que tienen una relación temporal con las demás ventanas de
tiempo según la granularidad de un buffer circular. Mientras que el
buffer circular puede tener más de 120 ventanas de tiempo para
conseguir una mayor precisión, el incremento de la granularidad
produce una sobrecarga en un sistema.
Si el usuario/abonado desea cambiar
dinámicamente su ancho de banda de bajada o de subida, por ejemplo
mediante un panel de información y control visualizado en el host,
entonces el nuevo ancho de banda o los nuevos anchos de banda son
registrados de manera prácticamente instantánea en el perfil de
usuario/abonado. Cuando el siguiente paquete con una dirección MAC
del usuario/abonado es procesado por el módulo de ancho de banda
(32) que puede ser seleccionado por el abonado, el nuevo ancho de
banda es recuperado a partir del perfil y utilizado por el módulo
de ancho de banda (32) que puede ser seleccionado por el abonado
para determinar si el envío del paquete debería ser retardado. De
esta manera, el usuario/abonado puede cambiar dinámicamente su ancho
de banda durante una sesión de acceso sin requerir una
reconfiguración de un componente en la red. Por lo general, cuando
un abonado hace un cambio a los límites del ancho de banda se
corresponderá con una tarifa de facturación diferente. Esto permite
al usuario/abonado gestionar de manera rentable su servicio de
acceso a la red. Cabe señalar que el módulo de ancho de banda (32)
que puede ser seleccionado por el abonado generalmente no garantiza
un ancho de banda mínimo, sino que opera para limitar el ancho de
banda máximo disponible para un usuario/abonado según los anchos de
banda de subida y de bajada seleccionados y pagados por el
usuario/abonado. De hecho, el módulo de ancho de banda 32 que puede
ser seleccionado por el abonado puede operar para hacer que el
acceso a la red del usuario/abonado sea más lento de lo que
realmente sería en ausencia de la gestión de ancho de banda ya que
dispone en cola paquetes asociados con el usuario/abonado.
\newpage
El módulo de conformación del tráfico (34) del
gestor de ancho de banda (30) funciona para limitar el número de
paquetes transmitidos sobre el enlace que conecta la puerta de
enlace (12) a la red (40). En la forma de realización ilustrada en
la presente memoria, ese enlace es un enlace de red de área amplia
(WAN) (38). En concreto, el enlace WAN (38) es un enlace de
comunicaciones de ancho de banda finito capaz sólo de transmitir un
determinado número de paquetes durante un período de tiempo dado.
Por consiguiente, para hacer más eficiente el funcionamiento del
enlace WAN (38), es deseable limitar la transmisión de paquetes por
el enlace WAN a lo que pueda gestionar el enlace WAN sin descartar
paquetes. Por consiguiente, el módulo de conformación del tráfico
(34) utiliza una cola virtual tanto en la dirección de subida como
en la de bajada que opera fundamentalmente igual que las colas
virtuales del módulo de ancho de banda (32) que puede ser
seleccionado por el abonado, con el resultado de evitar la
sobrecarga del enlace WAN (38). Mediante la disposición en cola de
los paquetes durante un corto período de tiempo antes de
transmitirlos cuando el enlace WAN alcanza su capacidad de ancho de
banda, mejora la eficiencia total de las transferencias de datos
por el enlace WAN debido a que los paquetes no son descartados y,
por lo tanto, no necesitan ser retransmitidos. El módulo de
conformación del tráfico (34) monitoriza el tráfico sobre el enlace
WAN (38), y cuando parece que se acerca (ligeramente por encima o
ligeramente por debajo) a la capacidad de ancho de banda del
enlace, entonces el módulo de conformación del tráfico (34) comienza
a disponer en cola los paquetes durante cortos períodos de tiempo
con la expectativa de que el volumen de paquetes disminuya en algún
momento de manera que el paquete no necesite estar en cola
provisionalmente. De esa manera, se minimiza la probabilidad, o por
lo menos el número, de paquetes descartados.
Otro aspecto de la gestión del tráfico llevada a
cabo por el módulo de conformación del tráfico (34) es la
priorización de los servicios proporcionados a los
usuarios/abonados. Por ejemplo, en una forma de realización
preferente, cada usuario/abonado paga por una clase de servicio que
tiene asociada un ancho de banda máximo. En la actualidad, los
paquetes de aquellos usuarios/abonados que solicitan un ancho de
banda relativamente grande en comparación con otro usuario/abonado
tendrán prioridad sobre los paquetes del otro usuario/abonado en el
momento de ser transmitidos por el enlace WAN (38). Esto se
consigue disponiendo en cola los paquetes del otro usuario/abonado
y no los de aquel que tienen prioridad. Esta priorización de los
paquetes de un usuario/abonado sobre la de otro usuario/abonado
puede extenderse a otras numerosas implementaciones. Por ejemplo, un
usuario/abonado puede adquirir una clase de servicio que establece
una priorización más alta sobre un tipo de contenido concreto, por
ejemplo, datos de video, datos de audio, etc. En tales casos, el
módulo de conformación del tráfico (34) busca en cada paquete para
determinar el usuario/abonado asociado con ese paquete en base a la
dirección MAC.
También es posible, y dentro de los conceptos de
la invención descritos en la presente memoria hacer que el módulo
de conformación del tráfico (34) busque en el encabezamiento del
paquete y/o en el encabezamiento IP para determinar el contenido
del paquete y priorice en consecuencia. Concretamente, el módulo de
conformación del tráfico (34) puede dar prioridad a los paquetes
que incluyen un protocolo utilizado para transmitir contenido de
audio, por ejemplo voIP, si el usuario/abonado asociado pagó por
dicha clase de servicio. Otros protocolos/parámetros en los que
puede basarse la prioridad incluyen SMTP, EDP, TCP, una dirección IP
concreta, etc. Como tal se puede modificar el módulo de
conformación del tráfico para basar la prioridad en los atributos
del paquete, en el tipo de protocolo y/o en la dirección de puerto
de destino.
Otro ejemplo más de la priorización que el
módulo de conformación del tráfico (34) puede llevar a cabo según
la presente invención es la asignación del ancho de banda en base a
la calidad del servicio de un abonado. Este tipo de asignación
generalmente garantizaría un nivel de ancho de banda mínimo para el
abonado. Por ejemplo, monitorizando el flujo de la puerta de enlace
(12), el módulo de conformación del tráfico (34) puede priorizar
los paquetes de un usuario/abonado concreto que está pagando por un
porcentaje concreto del ancho de banda disponible de manera que los
paquetes de ese usuario se transmiten a la velocidad apropiada para
utilizar el porcentaje de ancho de banda disponible. Estos y otros
esquemas de priorización y planificación para la conformación del
tráfico son a menudo denominados en la industria como "weighted
fare queuing" o espera equitativa ponderada, "deficit round
robin" o round robin deficitario, "random early detection" o
detección anticipada aleatoria, o similares.
En referencia a la Figura 4A, se ilustra un
diagrama de flujo de un procedimiento según una forma de realización
de la presente invención para la gestión del ancho de banda. En el
bloque (200), un abonado configura una cuenta de autorización para
acceder a una red de comunicación mediante una puerta de enlace
según la presente invención. La cuenta de autorización generalmente
incluye un valor de ancho de banda predeterminado, preferentemente
para las conexiones de subida y de bajada, y un código de
autorización, como un nombre de usuario y contraseña. En el bloque
(210), el abonado entra a la puerta de enlace y es autorizado en
base al código de autorización del abonado. Esto establece el
acceso a la red para el abonado a través de la puerta de enlace a un
ancho de banda predeterminado encontrado en la cuenta de
autorización. A continuación, en el bloque (220), se lleva a cabo
la gestión del ancho de banda en paquetes de datos que pasan por la
puerta de enlace para limitar el ancho de banda de cada abonado a
aquel que han seleccionado dinámicamente, y para ejecutar las
funciones de conformación del tráfico, como se describe con mayor
detalle en referencia a la Figura 4B. Gestionar el ancho de banda
conlleva recibir una solicitud de un abonado para ajustar
dinámicamente el valor del ancho de banda predeterminado a un
segundo valor de ancho de banda y para ajustar el límite de la
velocidad de transferencia de la información a un segundo valor de
ancho de banda. El ajuste puede ser para el ancho de banda de
subida, para el ancho de banda de bajada o para ambos anchos de
banda de subida y de bajada.
Por razones de claridad, se destaca que el ancho
de banda predeterminado solicitado por un abonado al establecer un
servicio de acceso a la red, generalmente un ancho de banda máximo,
representa meramente una velocidad de transferencia predeterminada,
generalmente una velocidad de transferencia máxima, no
necesariamente la velocidad de transferencia real obtenida por el
usuario/abonado. De hecho, el usuario/abonado a menudo descubrirá
que su velocidad de transferencia está muy por debajo de la
velocidad seleccionada debido a los retardos de la red y a la
congestión. Otras veces, cuando los recursos de la red están
infrautilizados, el usuario/abonado puede obtener una velocidad de
transmisión cercana o igual a su velocidad de transferencia
seleccionada.
En la Figura 4B, se proporciona el
funcionamiento de una forma de realización del gestor de ancho de
banda sobre los paquetes de datos que están siendo subidos a la
red. En concreto, en el bloque (300), se recibe un nuevo paquete de
datos para ser procesado en una puerta de enlace o interfaz de red
similar. En el bloque (310), el paquete de datos es procesado
extrayendo la dirección MAC del paquete de datos y recuperando el
archivo de autorización asociado con el mismo, preferentemente
desde una tabla "hash" implementada con un servicio AAA. En
base a (a) el ancho de banda predeterminado elegido por el abonado
según se determina a partir del archivo de autorización; (b) el
tamaño del paquete de datos en curso; y/o (c) el tamaño y el tiempo
del paquete previo enviado por el abonado y procesado en el gestor
de ancho de banda, se determina si el paquete necesita ser
dispuesto en cola por un período de tiempo para asegurar que el
abonado no recibe un ancho de banda mayor que el seleccionado por
el abonado, como se determina en el bloque de decisión (320). Si el
paquete tuviera que ser retardado, entonces en el bloque (330), se
calcula el retardo adecuado y el paquete se sitúa en la ventana de
tiempo de un buffer circular apropiada. Cuando el puntero del buffer
circular apunta a la ventana de tiempo en la que reside el paquete,
entonces el paquete es procesado por el módulo de conformación del
tráfico del gestor del ancho de banda. En concreto, en el bloque
(340), se determina si el paquete necesita ser dispuesto en cola
para propósitos de conformación del tráfico. Si el paquete necesita
ser dispuesto en cola, entonces se determina en el bloque (350)
cuánto tiempo debería ser retardado el paquete, y a continuación se
sitúa el paquete en la ventana de tiempo adecuada del buffer
circular. Cuando el puntero del buffer circular apunta a la ventana
de tiempo en la que reside el paquete, entonces el paquete es
transmitido por la red en el bloque (360).
La Figura 5 es un diagrama de flujo detallado
del funcionamiento de un gestor de ancho de banda preparando
paquetes de datos para su transmisión a una red de subida, según una
forma de realización de la presente invención. En el bloque (400)
se determina el momento en el que el paquete de datos llega a la
puerta de enlace. El tiempo de llegada es necesario si se tienen
que determinar e implementar periodos de retardo para un paquete de
datos dado. En el bloque (410) la puerta de enlace determina si el
paquete de datos está limitado en ancho de banda. Si se determina
que el paquete de datos no está limitado en ancho de banda,
entonces, en el bloque (420), se pone a cero la velocidad de
transferencia para que no se asigne ningún período de retardo a
dicho paquete de datos. Si se determina que el paquete de datos
está limitado en ancho de banda, entonces, en el bloque (430), se
determina la dirección MAC del paquete de datos de manera que el
paquete de datos puede asociarse al host desde el que fue enviado.
De esta manera, el abonado, o más concretamente el host del abonado,
puede ser identificado.
En el bloque (440), la puerta de enlace accede a
una base de datos, generalmente un servicio AAA, para obtener el
perfil de un abonado asociado con la dirección MAC. Se realiza una
determinación inicial, en el bloque (450), en referencia a si
existe un perfil en la base de datos asociada a la dirección MAC. Si
no se encuentra ningún perfil en la base de datos entonces se
devuelve un mensaje de error al abonado y el mecanismo por defecto
establece la velocidad de transferencia a la velocidad por defecto,
según el bloque (420). Si se encuentra un perfil en la base de
datos, entonces, en el bloque (460) se obtiene la velocidad de
transferencia de subida del abonado a partir del perfil. La puerta
de enlace realiza entonces una determinación, en el bloque (470),
en referencia a si hay una entrada en un módulo de memoria de corto
plazo que monitorice la velocidad de transferencia de subida en
curso del abonado. En caso de que no exista en ese momento ninguna
entrada, sea esta entrada generalmente la primera o se haya agotado
el tiempo de espera o "timeout" de la operación, entonces, en
el bloque (472), se crea una entrada en el módulo de memoria,
generalmente una tabla "hash". Una vez que se ha determinado
que ya existe una entrada en el módulo de memoria o se crea una
entrada, a continuación, en el bloque (480), se establece la
velocidad de transferencia y, en el bloque (490) se planifica el
paquete de datos para su transmisión según la velocidad de
transmisión que se haya establecido.
La Figura 6 es un diagrama de flujo detallado
del funcionamiento del gestor de ancho de banda preparando paquetes
de datos para su transmisión desde la red al host de bajada, según
una forma de realización de la presente invención. En el bloque
(500) se determina el momento en el que el paquete de datos llega a
la puerta de enlace. El tiempo de llegada es necesario si se tienen
que determinar e implementar períodos de retardo para un paquete de
datos dado. En el bloque (510), se determina la dirección MAC de
destino del paquete de datos de manera que el paquete de datos
puede asociarse al host desde el cual será enviado. De esta manera,
el abonado receptor, o más concretamente el host del abonado, puede
ser identificado. En el bloque (520) la puerta de enlace determina
si el paquete de datos es un paquete de datos de emisión (es decir,
audio, video o similar). Si se determina que el paquete de datos es
un paquete de datos de emisión, entonces, en el bloque (530), la
velocidad de transferencia se pone a cero de manera que no se
asigne ningún período de retardo al paquete de datos.
Si se determina que el paquete de datos no es un
paquete de datos de emisión, entonces, en el bloque (540), la
puerta de enlace accede a la base de datos, generalmente un servicio
AAA, para obtener un perfil de abonado asociado con la dirección
MAC de destino. Se realiza una determinación inicial, en el bloque
(550), en referencia a si existe un perfil en la base de datos
asociado con la dirección MAC de destino. Si no se encuentra ningún
perfil en la base de datos, entonces se devuelve al abonado un
mensaje de error y el mecanismo por defecto establece la velocidad
de transferencia a la velocidad por defecto, según el bloque (530).
Si se encuentra un perfil en la base de datos, entonces, en el
bloque (560) se obtiene la velocidad de transmisión de bajada del
abonado a partir del perfil. A continuación la puerta de enlace
realiza una determinación, en el bloque (570), en referencia a si
existe una entrada en un módulo de memoria de corto plazo que
monitorice la velocidad de transferencia de bajada en curso. En
caso de que no exista en ese momento ninguna entrada, sea esta
entrada generalmente la primera o se haya agotado el tiempo de
espera o "timeout" de la operación, entonces, en el bloque
(572), se crea una entrada en el módulo de memoria, generalmente una
tabla "hash". Una vez que se ha determinado que ya existe una
entrada en el módulo de memoria o se crea una entrada, a
continuación, en el bloque (580), se establece la velocidad de
transferencia de bajada y, en el bloque (590) se planifica el
paquete de datos para su transmisión según la velocidad de
transmisión que se haya establecido.
La Figura 7 es un diagrama de flujo detallado
del proceso mediante el cual los paquetes son dispuestos en cola
para su transmisión como medio para proporcionar la gestión del
ancho de banda a un abonado en una red de comunicaciones, según una
forma de realización de la presente invención. En el bloque (600) se
realiza una determinación en referencia a si la utilización del
buffer circular excede la capacidad máxima de uso del buffer
circular. Si se excede la capacidad máxima de uso del buffer
circular (es decir el buffer circular resulta desbordado),
entonces, en el bloque (610), se descarta el paquete y no tiene
lugar un procesamiento adicional. Si no se excede la capacidad
máxima de uso del buffer circular, entonces, en el bloque (620), se
realiza una determinación en referencia a si el paquete tiene un
ancho de banda ilimitado. Por ejemplo, a los paquetes con contenido
multimedia generalmente se les asignará un ancho de banda ilimitado.
Si se determina que se tiene que asignar al paquete un ancho de
banda ilimitado, entonces, en el bloque (630), se dispone en cola
el paquete de datos para su inmediata transmisión estableciendo la
ventana a la ventana que está siendo transmitida en ese momento. Si
se determina que no se tiene que asignar el paquete de datos para un
ancho de banda ilimitado, entonces, en el bloque (640), se realiza
un cálculo para cuantificar la diferencia entre el ancho de banda
disponible para el abonado y el ancho de banda actualmente utilizado
(es decir, el ancho de banda disponible que queda para el
abonado).
En el bloque (650), se determina si hay espacio
en el buffer circular para el paquete de datos. Si no hay espacio
en el buffer circular, entonces el paquete se descarta en el bloque
(610). Si hay espacio, entonces, en el bloque (660), el módulo de
gestión de ancho de banda inicia la búsqueda de la primera ventana
disponible en el buffer circular con ancho de banda disponible. En
el bloque (670), se realiza una determinación en referencia a si
asignar el paquete de datos a la ventana del buffer circular que se
está buscando en ese momento desbordaría el límite del ancho de
banda de esa ventana en concreto. Si no desborda la ventana,
entonces, en el bloque (680), el paquete de datos es insertado en
la ventana. Si desbordara la ventana, entonces, en el bloque (690)
se realiza una determinación en referencia a si hay más ventanas
disponibles. Si no hay más ventanas disponibles, entonces, en el
bloque (610), se descarta el paquete de datos (es decir, no lleva a
cabo un procesamiento adicional). Si hay otras ventanas
disponibles, entonces, en el bloque (700), el puntero avanza hasta
la siguiente ventana disponible en el buffer circular. Se realiza
una valoración del desbordamiento en el bloque (670) y el proceso
iterativo continúa hasta que el paquete de datos se sitúa en una
ventana con capacidad disponible suficiente o hasta que se descarta
el paquete de datos.
El proceso y dispositivo de gestión del ancho de
banda del abonado de la presente invención permite a los
usuarios/abonados en una red de comunicaciones modificar
dinámicamente los límites del ancho de banda de manera
independiente tanto en la ruta de transmisión de datos de subida
como en la de bajada. Esto se lleva a cabo proporcionando una única
cola en la ruta de transmisión de subida y una única cola en la ruta
de transmisión de bajada. De esta manera, el usuario/abonado puede
gestionar eficientemente su acceso a la red según la actividad
específica en la red. El gestor de red se beneficia de ser capaz de
estructurar la asignación del ancho de banda por abonado de manera
que toda la transmisión de datos en su conjunto se hace más
eficiente. Además, el gestor del ancho de banda proporciona una
gestión activa del envío de datos (también conocido y denominado en
la presente memoria como conformación del tráfico) para incrementar
el flujo desde la puerta de enlace a la red.
A la persona experta en la materia se le
ocurrirán muchas modificaciones y otras formas de realización de la
invención a las que pertenece esta invención contando con el
beneficio de las indicaciones presentadas en las anteriores
descripciones y en los dibujos adjuntos. Por lo tanto, debe
entenderse que la invención no se limita a las formas de
realización concretas descritas y que las modificaciones y otras
formas de realización están destinadas a ser incluidas dentro del
alcance de las reivindicaciones adjuntas. Aunque en la presente
memoria se emplean términos específicos, se utilizan únicamente en
un sentido genérico y descriptivo y no para fines limitativos.
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet US 161182 P
- \bullet US 816174 A
- \bullet US 08816174 B
- \bullet US 09458602 A
- \bullet US 09458602 B
- \bullet US 09458569 A
- \bullet WO 9816036 A, Olkkonen
- \bullet US 08816714 B
- \bullet WO 98106036 A
- \bullet US 09541877 B
Claims (13)
1. Procedimiento para el control dinámico de la
transferencia de datos por un abonado durante una sesión en curso
en la red, que comprende:
La recepción de un paquete de datos en una
puerta de enlace (300);
Caracterizado porque el procedimiento
comprende adicionalmente las etapas de:
- Recuperación del ancho de banda seleccionado por un abonado asociado con el paquete de datos (310);
- Determinación de si la velocidad de transferencia para la transmisión del paquete de datos debería limitarse en base al ancho de banda seleccionado por el abonado (320); y
- Limitación de una velocidad de transferencia para la transmisión de los paquetes de datos en base al resultado del proceso de determinación (330, 350).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la recepción de un paquete de datos comprende adicionalmente
la recepción de un paquete de datos del abonado.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, que
comprende adicionalmente la identificación del abonado mediante la
dirección de control de acceso al medio (MAC) dentro del paquete de
datos (310).
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la recepción de un paquete de datos comprende adicionalmente
la recepción de un paquete de datos desde una red.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, que
comprende adicionalmente la identificación de un receptor de un
supuesto abonado mediante la dirección de control de acceso (MAC)
dentro del paquete de datos (310).
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la recuperación del ancho de banda seleccionado por un
abonado comprende adicionalmente la recuperación del ancho de banda
seleccionado por un abonado desde una interfaz de gestión de
abonados por Autentificación, Autorización y Gestión de Cuenta (AAA)
(450, 550).
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la recuperación del ancho de banda seleccionado por un
abonado comprende adicionalmente la recuperación del ancho de banda
seleccionado por un abonado para enviar la información a una red y
de un ancho de banda seleccionado por un abonado independiente para
recuperar la información desde una red (460, 560).
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en
la que la determinación de si la velocidad de transferencia para la
transmisión de los paquetes de datos debería ser limitada comprende
adicionalmente la determinación del período de retardo, en caso de
haberlo, para la transmisión del paquete (480, 580) y en el que la
limitación de una velocidad de transferencia para la transmisión
del paquete de datos comprende adicionalmente la disposición en
cola del paquete de datos durante el período de retardo previo a la
transmisión del paquete (600).
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en
el que la determinación de un período de retardo comprende
adicionalmente la determinación de un período de retardo en base al
tamaño en bytes del paquete de datos.
10. Procedimiento según la reivindicación 8, en
el que la determinación de un período de retardo comprende
adicionalmente la determinación de un período de retardo en base al
tamaño en bytes y del lapso de tiempo del paquete de datos
transmitido más recientemente que fue asociado al abonado.
11. Procedimiento según la reivindicación 8, en
el que la disposición en cola del paquete de datos para el período
de retardo comprende adicionalmente la disposición en cola del
paquete de datos durante un período de retardo máximo de 2
segundos.
12. Procedimiento según la reivindicación 8, en
el que la disposición en cola del paquete de datos para el período
de retardo comprende adicionalmente la disposición en cola del
paquete de datos utilizando un buffer circular (600).
13. Procedimiento según la reivindicación 8, en
el que la sesión del abonado en la red es una sesión de la red
inalámbrica.
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