Método y dispositivo de comunicación en el modo de conectividad múltiple para un control dinámico de las tasas de transmisión.

Un método de control dinámico de la tasa de transmisión de un dispositivo de composición

(100), que es conectable a por lo menos dos redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) que comprende las etapas de

a) establecer una conexión de datos entre el dispositivo de comunicación (100) y un nodo de destino (300),

b) enrutar a través de cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) un flujo de datos separado asociado con dicha conexión de datos, en donde la tasa de transmisión de cada flujo de datos es ajustable por separado,

c) estimar para cada red de acceso (200a, 200b, 200c) el ancho de banda disponible para la transmisión de datos,

d) calcular para cada red de acceso (200a, 200b, 200c) un valor de control dependiente del ancho de banda disponible estimado de la red de acceso respectiva (200a, 200b, 200c) y

e) ajustar para cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c), la tasa de transmisión para el respectivo flujo de datos dependiendo del valor de control respectivo, en donde las etapas c) a e) se realizan repetidamente en tiempos predefinidos, en donde un control de retroacción informativa para ajustar la tasa de transmisión para cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) se establece realizando repetidamente las etapas c) a e), en donde dicho control de retroacción informativa es un control óptimo H∞ adaptado para minimizar una función de coste predefinida y dicho valor de control se determina por medio de un controlador H∞.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07007596.

Solicitante: DEUTSCHE TELEKOM AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: FRIEDRICH-EBERT-ALLEE 140 53113 BONN ALEMANIA.

Inventor/es: Singh,Jatinder Pal,Dr, ALPCAN,TANSU DR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS > Tráfico de red o gestión de recursos > H04W28/22 (Negociación de velocidad de comunicación)

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Fragmento de la descripción:

Método y dispositivo de comunicación en el modo de conectividad múltiple para un control dinámico de las tasas de transmisión

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un dispositivo de comunicación que tiene acceso a una pluralidad de redes de acceso y a un método para el control dinámico de las tasas de transmisión de dichos dispositivos de comunicación. Además, la invención se refiere a un sistema de comunicaciones que comprende una pluralidad de dichos dispositivos de comunicación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las redes contemporáneas son heterogéneas en sus atributos tales como la infraestructura de soporte, los protocolos y las tasas de transmisión de datos que ofrecen. La multitud y la variedad de tecnologías de gestión de redes inalámbricas y cableadas existentes y emergentes siguen siendo la fuerza impulsora hacia la convergencia de redes. Es frecuente actualmente tener dispositivos electrónicos con múltiples capacidades de gestión de redes. Los dispositivos informáticos personales, tales como ordenadores portátiles, PDAs (asistentes digitales personales) o teléfonos inteligentes, suelen estar provistos de varios sistemas de acceso que varían desde tipos diferentes de redes de área local inalámbricas (WLAN) según IEEE 802.11 a dispositivos de Ethernet, GPRS y UMTS.

En los dispositivos de usuarios finales, una diversidad de aplicaciones surge con requisitos de ancho de banda diferentes para acceso multimedia, para actividades de colaboración y de juegos. En un escenario operativo hipotético, a modo de ejemplo, un usuario en una configuración corporativa participa en una llamada de videoconferencia a través de su dispositivo que tiene, a la vez, conectividad de Ethernet y de red WLAN, p.e. sobre la base de la norma IEEE 802.11g. Aunque esté comprometido en los procedimientos de conferencias, el usuario procede a la carga de contenidos en un servidor distante para los participantes que tienen acceso y al mismo tiempo necesita recuperar algunos ficheros desde el servidor.

En el documento US 2006/0015636 A1, a modo de ejemplo, se describen dispositivos denominados de conectividad múltiple (multi-homing) que tienen múltiples interfaces de redes para transmitir datos. En el documento US 2006/0015636 A1 se describe también un método para seleccionar una de dichas múltiples interfaces de red para una aplicación en el dispositivo de multi-homing, en particular dentro del contexto de dispositivos móviles en donde cambia frecuentemente la disponibilidad de la red, dependiendo de criterios de selección, tales como, a modo de ejemplo, magnitud de los datos, prioridad, velocidad de transmisión o coste. En el documento US 2006/0193295 A1 se describe un aparato que permite a un terminal móvil comunicarse a través de múltiples conexiones de red heterogéneas. El terminal móvil puede distribuir segmentos de tráfico a través de un conjunto de redes heterogéneas, en donde el control de tasa de transmisión es similar al bien conocido TCP. También en el documento titulado “Un estudio sobre el protocolo de control de transmisión de múltiples rutas sobre la base de las tasas de transmisión (R-M/TCP) utilizando el algoritmo de planificación de paquetes”, de K. Rojviboonchai et al, IEICE Trans. Inf. & Syst. Vol. E89-D, nº 1, enero 2006, una variante de múltiples rutas sobre la base de la tasa de transmisión del algoritmo TCP conocido se describe en este documento en donde se intenta estimar el ancho de banda disponible y la longitud de la cola de espera de las rutas utilizadas con el fin de utilizar completamente los recursos de ancho de banda.

Es un objetivo de la presente invención dar a conocer un método nuevo y mejorado para controlar la transmisión de datos de un dispositivo de comunicación de tipo en multi-homing, es decir, un dispositivo que tiene acceso a múltiples redes de acceso diferentes. Otro objetivo de la invención es utilizar, de forma eficiente, múltiples redes por una pluralidad de dispositivos de comunicación de tipo en multi-homing o de conectividad múltiple.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La solución inventiva del objetivo se consigue mediante cada uno de los contenidos de las respectivas reivindicaciones independientes adjuntas, formas de realización preferida y/o ventajosa y reajustes de mejora son la materia estipulada en las respectivas reivindicaciones subordinadas adjuntas.

El método inventivo para el control de la tasa de transmisión dinámica de un dispositivo de comunicación, que es conectable a al menos dos redes de acceso diferentes, comprende las etapas de establecer una conexión de datos entre el dispositivo de comunicación y un nodo de destino, el enrutamiento a través de cada una de dichas redes de acceso diferentes de un flujo de datos separado asociado con dicha conexión de datos, en donde la tasa de transmisión de cada flujo de datos es ajustable por separado, la estimación para cada red de acceso del ancho de banda disponible para la transmisión de datos, el cálculo para cada red de acceso de un valor de control que depende del ancho de banda disponible estimado de la respectiva red de acceso y el ajuste para cada una de dichas redes de acceso diferentes de la tasa de transmisión para el respectivo flujo de datos dependiendo del valor de control respectivo.

Ajustando dinámicamente las tasas de transmisión de los flujos de datos que son guiados a través de las diferentes redes de acceso dependiendo de los anchos de banda disponibles estimados de las respectivas redes de acceso, el método permite una utilización eficiente de la capacidad de transmisión de datos de las redes de acceso. El método es especialmente ventajoso si la capacidad de transmisión de datos de al menos una de dichas redes de acceso diferentes varía con el tiempo. Debido a los efectos de desvanecimiento operativo que suele ser el caso para las redes de acceso inalámbricas, pero debido al tráfico de fondo puede ser también el caso para las redes de acceso cableadas. Las diferentes redes de acceso pueden comprender, a modo de ejemplo, redes basadas en Ethernet, WLAN; GPRS, UMTS, DSL y/o Bluetooth, pero cualquier otra tecnología de acceso con capacidad de transmisión de datos variable puede utilizarse también a este respecto.

El establecimiento de dicha conexión de datos puede iniciarse, a modo de ejemplo, mediante una aplicación que se ejecute en el dispositivo de comunicación, en donde la aplicación realiza una demanda de ancho de banda para un sistema informático denominado middleware del dispositivo de comunicación que gestiona, de forma dinámica, la asignación de tasas de transmisión de datos para cada una de las redes de acceso. El nodo de destino puede ser, a modo de ejemplo, directamente alcanzable a través de las redes de acceso o como alternativa, mediante una red base a la que están conectadas las configuradas, en donde dicha red base puede, a modo de ejemplo, ser una red LAN (red de área local) a nivel de empresa o la red Internet.

Para ajustar dinámicamente las tasas de transmisión de los flujos de datos a través de las redes de acceso diferentes con ventaja, las etapas de estimación para cada red de acceso del ancho de banda disponible para la transmisión de datos, el cálculo para cada red de acceso de un valor de control dependiente del ancho de banda disponible estimado de la respectiva red de acceso y el ajuste para cada una de dichas redes de acceso diferentes de la tasa de transmisión para el respectivo flujo de datos dependiendo del valor de control respectivo se realizan repetidamente en momentos predefinidos, en donde con ventaja especial se establece, por la presente invención, un control de la retroacción informativa para ajustar la tasa de transmisión para cada una de dichas redes... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de control dinámico de la tasa de transmisión de un dispositivo de composición (100) , que es conectable a por lo menos dos redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) que comprende las etapas de a) establecer una conexión de datos entre el dispositivo de comunicación (100) y un nodo de destino (300) ,

b) enrutar a través de cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) un flujo de datos separado asociado con dicha conexión de datos, en donde la tasa de transmisión de cada flujo de datos es ajustable por separado,

c) estimar para cada red de acceso (200a, 200b, 200c) el ancho de banda disponible para la transmisión de datos,

d) calcular para cada red de acceso (200a, 200b, 200c) un valor de control dependiente del ancho de banda disponible estimado de la red de acceso respectiva (200a, 200b, 200c) y

e) ajustar para cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) , la tasa de transmisión para el respectivo flujo de datos dependiendo del valor de control respectivo, en donde las etapas c) a e) se realizan repetidamente en tiempos predefinidos, en donde un control de retroacción informativa para ajustar la tasa de transmisión para cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) se establece realizando repetidamente las etapas c) a e) , en donde dicho control de retroacción informativa es un control óptimo H∞ adaptado para minimizar una función de coste predefinida y dicho valor de control se determina por medio de un controlador H∞.

2. El método según la reivindicación 1, en donde la etapa de estimar el ancho de banda disponible para la transmisión de datos de la respectiva red de acceso (200a, 200b, 200c) se realiza con una exactitud limitada y en donde dicho control de retroacción informativa está adaptado para simultáneamente

- maximizar la utilización de la capacidad de transmisión de datos de la respectiva red de acceso y

- minimizar las fluctuaciones en la tasa de transmisión del flujo de datos respectivo resultante de los ajustes.

3. El método según cualquiera de la reivindicaciones precedentes, en donde en la etapa d) dicho valor de control se calcula dependiendo de una preferencia predefinida para al menos una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) .

4. El método según la reivindicación 3, en donde dicha preferencia se representa por una matriz.

5. El método según la reivindicación 3 o 4, que comprende las etapas de

-medir, en tiempos predefinidos, las características de redes predeterminadas de al menos una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) , y

- actualizar dicha preferencia predefinida dependiendo de las características de redes medidas.

6. El método según la reivindicación 5, en donde las características de redes predeterminadas comprenden la tasa binaria disponible y/o un tiempo de retardo de al menos una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) .

7. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la capacidad de transmisión de datos de al menos una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) varía con el tiempo.

8. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos una de dichas redes de acceso (200a, 200b, 200c) está basada en Ethernet, WLAN, GPRS, UMTS, DSL o Bluetooth.

9. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde las etapas a) a e) se realizan por separado y de forma independiente para una pluralidad de dispositivos de comunicación (100-1 –.

10. N) accediendo simultáneamente a dichas al menos dos redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) y

realizando repetidamente las etapas c) a e) se establece un control de retroacción informativa por separado para cada uno de dicha pluralidad de dispositivos de comunicación (100-1 –.

10. N) , en donde dicho control de retroacción informativa está adaptado

-para proporcionar una distribución equitativa del ancho de banda para la transmisión de datos entre dicha pluralidad de dispositivos de comunicación (100-1 –.

10. N) y/o

-para maximizar la utilización de capacidad global de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) por dicha pluralidad de dispositivos de comunicación (100-1 –.

10. N) y/o

-para minimizar los ajustes a las tasas de transmisión.

10. Un dispositivo de comunicación (100) adaptado para establecer una conexión de datos a un nodo de destino (300) , en donde flujos de datos separados asociados con dicha conexión de datos se enrutan a través de al menos dos redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) , comprendiendo dicho dispositivo

-al menos dos interfaces de red (104a, 104b, 104c) estando cada una asociada con una respectiva de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) ,

-un medio de estimación de ancho de banda (103a) para determinar un valor estimado del ancho de banda disponible para la transmisión de datos para cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c)

-medios de cálculo (103b, 103c) para calcular un valor de control para cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) dependiendo de un ancho de banda disponible estimado de la respectiva red de acceso (200a, 200b, 200c) proporcionado por dicho medio de estimación de ancho de banda (103a) y

-para cada una de dichas interfaces de red (104a, 104b, 104c) , un medio (103c) para ajustar la tasa de transmisión de un flujo de datos enrutado a través de la respectiva interfaz (104a, 104b, 104c) utilizando un respectivo valor de control proporcionado por dichos medios de cálculo (103b, 103c) , en donde dichos medios de cálculo (103b, 103c) se proporcionan como una unidad de control de retroacción informativa adaptada para establecer un control de retroacción informativa para ajustar la tasa de transmisión para cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) , en donde dicha unidad de control de retroacción informativa está adaptada para calcular un controlador H∞ sobre la base de un modelo de control óptimo H∞ para minimizar una función de coste predefinida.

11. El dispositivo de comunicación (100) según la reivindicación 10, en donde dicho medio de estimación de ancho de banda (103a) está adaptado para determinar un valor estimado del ancho de banda disponible para cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) repetidamente en tiempos predefinidos.

12. El dispositivo de comunicación (100) según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en donde dicho medio de estimación del ancho de banda (103a) proporciona valores estimados del ancho de banda disponible solamente con una exactitud limitada y en donde dicha unidad de control de retroacción informativa está adaptada para establecer un control de retroacción informativa para cada una de dichas redes de acceso diferentes que simultáneamente

-maximiza la utilización de la capacidad de transmisión de datos de la respectiva red de acceso y

-minimiza las fluctuaciones en la tasa de transmisión del respectivo flujo de datos resultante de los ajustes.

13. El dispositivo de comunicación (100) según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde dicha unidad de control de retroacción informativa está adaptada para ajustar las tasas de transmisión para cada una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) de tal modo que,

cuando dicho dispositivo (100) acceda a dichas al menos dos redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) como uno de entre una pluralidad de dispositivos de comunicación similares (100-1 -100-N) que accede simultáneamente a dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) ,

-una distribución equitativa del ancho de banda para la transmisión de datos se proporciona entre dicha pluralidad de dispositivos de comunicación (100-1 –.

10. N) y/o

-utilización de capacidad global de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) por dicha pluralidad de dispositivos de comunicación (100-1 –.

10. N) se maximiza y/o

-ajustes para la tasa de transmisión realizados por las unidades de control de retroacción informativa de la pluralidad de dispositivos de comunicación (100-–.

10. N) se minimizan.

14. El dispositivo de comunicación (100) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dichos medios de cálculo (103b, 103c) están adaptados para calcular un valor de control dependiente de una preferencia predefinida para al menos una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) .

15. El dispositivo de comunicación (100) según la reivindicación 14, en donde dicha preferencia predefinida se proporciona por una representación matricial memorizada en una unidad de memorización del dispositivo (100) .

16. El dispositivo de comunicación (100) según la reivindicación 14 o 15, que comprende un medio (103a) para medir en tiempos predefinidos las características de redes predeterminadas de al menos una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) , en donde dicho dispositivo de comunicación (100) está adaptado para actualizar dicha preferencia predefinida dependiendo de las características de redes medidas.

17. El dispositivo de comunicación (100) según la reivindicación 16, en donde las características de redes predeterminadas comprenden la tasa binaria disponible y/o un tiempo de retardo de al menos una de dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) .

18. El dispositivo de comunicación (100) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos una de dichas interfaces de red (104a, 104b, 104c) está adaptada para acceder a una red de acceso (200a, 200b, 200c) que está basada en Ethernet, WLAN, GPRS, UMTS, DSL o Bluetooth.

19. Un sistema de comunicaciones (500) que comprende - al menos dos redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) ,

-una pluralidad de dispositivos de comunicación (100-1 –.

10. N) según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18, simultáneamente conectables a dichas redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) . 20

20. El sistema de comunicaciones (500) según la reivindicación 19, en donde dichas al menos dos redes de acceso diferentes (200a, 200b, 200c) están conectadas a una red base (400) .