Control de velocidad adaptativo en un sistema de telecomunicaciones.

Un método para controlar una velocidad binaria de una sesión entre un emisor (1200) y un receptor (1210) en un sistema de comunicaciones de paquetes conmutados donde se establecen múltiples sesiones a través de un recurso compartido (1220),

dicho método que comprende los pasos de:

determinar (1010, 1225) una gama de velocidad binaria válida para la sesión, la gama de velocidad binaria que tiene un límite superior y un límite inferior;

recibir (1090, 1250) un mensaje de petición de adaptación de la velocidad desde el receptor;

comparar una velocidad binaria actual de dicha sesión con dicha gama de velocidad binaria;

en el que el método se caracteriza porque comprende los pasos de:

adaptar (1094, 1260) dicha velocidad binaria actual de manera que la velocidad binaria actual se reduce más si está más cerca del límite superior de la gama de velocidad binaria que si está más cerca del límite inferior de la gama de velocidad binaria o de manera que la velocidad binaria actual se aumenta más si está más cerca del límite inferior de la gama de velocidad binaria que si está más cerca del límite superior de la gama de velocidad binaria.

Control de velocidad adaptativo en un sistema de telecomunicaciones Campo tecnico La presente invención se refiere a los metodos y adaptaciones para el control de la velocidad en los sistemas de 5 comunicaciones digitales Antecedentes En un sistema de comunicaciones de paquetes conmutados digital diferentes tipos de trafico, por ejemplo voz, datos, audio y video, se puede transportar entre multiples partes a traves de recursos compartidos, por ejemplo encaminadores y canales de transmisión. Algun trafico, tal como muchas aplicaciones de audio y video, tipicamente ocurre en tiempo real, mientras que otro trafico, tal como muchas aplicaciones de datos, tipicamente es trafico no en tiempo real.

En tal sistema un emisor es una aplicación o entidad que codifica y envia los medios, que se han recibido desde una parte remitente, a un receptor. Un receptor es una aplicación o entidad que recibe, descodifica y presenta los medios a una parte de recepción. Una aplicación, que actua como un emisor o como un receptor o ambos, se puede situar 15 en un cliente o en un servidor, por ejemplo en el equipo de usuario u otros componentes fisicos de una parte de envio o una de recepción. Una aplicación se puede ejecutar en un cliente o en un servidor para proporcionar o entregar un servicio, por ejemplo a un usuario u otra parte. Mas concretamente, una aplicación se puede ejecutar en un servidor para codificar y enviar los medios a un cliente, donde se esta ejecutando una aplicación para recibir, descodificar y presentar los medios a un usuario, por el cual las aplicaciones que se ejecutan en el servidor y en el cliente funcionan para proporcionar un servicio al usuario. Un servicio puede implicar uno o varios tipos de medios, por ejemplo voz y datos, o video y audio.

Distintos requerimientos de transmisión aplican para el trafico en tiempo real comparado con el trafico no en tiempo real. Por ejemplo, el trafico no en tiempo real tal como la transferencia de ficheros no permite la perdida de paquetes, es decir los paquetes de datos que no se reciben correctamente en el extremo de recepción, pero es 25 menos sensible al retardo de transmisión que el trafico en tiempo real. El trafico en tiempo real, por otra parte, puede tolerar alguna perdida de paquetes pero es mas sensible al retardo de transmisión que el trafico no en tiempo real. Por lo tanto se han disenado distintos tipos de protocolos de transmisión para cumplir con las necesidades del trafico en tiempo real y el trafico no en tiempo real respectivamente. Un ejemplo de un protocolo adaptado para cumplir los requerimientos del trafico no en tiempo real es el Protocolo de Control de Transmisión (TCP) , y un ejemplo de protocolo adaptado a cumplir los requerimientos del trafico en tiempo real es el Protocolo de Datagrama de Usuario (UDP) . Un uso tipico de UDP es para datos criticos en tiempo real tal como la Voz sobre IP (VoIP) y los medios de difusión en forma continua. Otro uso de UDP es para datos de control de senalización para los juegos en linea.

La Fig. 1 muestra un ejemplo de un recurso compartido 120 que tiene un nodo de entrada 110 y multiples nodos de salida 100. Es un hecho bien conocido que las redes de paquetes conmutados que utilizan recursos compartidos 35 entre los usuarios pueden experimentar congestión. La congestión ocurrira cuando la suma del trafico de los nodos de entrada, es decir los puntos de entrada, del recurso compartido exceda la suma del trafico de los nodos de salida, es decir los puntos de salida, del mismo recurso compartido. El ejemplo mas tipico es un encaminador con un numero de conexiones especifico. Incluso si el encaminador tiene bastante potencia de procesamiento para reencaminar el trafico de acuerdo con el flujo de datos del enlace, el flujo de datos del enlace disponible actualmente pudiera restringir la cantidad de trafico con que los enlaces salientes desde el encaminador pueden hacer frente. Por lo tanto, los almacenadores temporales del encaminador se acumularan y eventualmente se desbordaran. La red ahora experimenta congestión y el encaminador es forzado a descartar paquetes.

Otro ejemplo de congestión se puede encontrar cuando se estudian las redes inalambricas con canales compartidos tales como la Red de Area Local Inalambrica (WLAN) especificada en el IEEE 802.11 a/b/g, o las redes móviles tales 45 como el Acceso de Paquetes de Alta Velocidad (HSPA) , la Evolución de Largo Plazo (LTE) y la Interoperabilidad a Nivel Mundial de Acceso de Microondas (WiMAX) . En estas redes, al menos el enlace descendente esta compartido entre los usuarios y es por eso un posible candidato a experimentar congestión. Por ejemplo en el caso de LTE, mostrado en la Figura 2, la estación base eNB 220 gestionara las retransmisiones en la capa de Control de Acceso al Medio (MAC) sobre los canales de transmisión 210 al terminal móvil o Equipo de Usuario (UE) 200 que tendran 50 impacto en la cantidad de trafico para que la estación base eNB en cualquier momento dado pueda proporcionar flujo de datos. Cuantas mas retransmisiones se requieran para la recepción con exito en el UE, menos potencia disponible para proporcionar flujo de datos para otros usuarios, haciendo por ello el uso de la capacidad de transmisión del recurso compartido menos eficiente.

El comportamiento normal para cualquier nodo de encaminamiento es proporcionar los almacenadores temporales 55 que pueden gestionar una cierta cantidad de variación en la capacidad del enlace de entrada/salida y por lo tanto absorber menores apariciones de congestión. No obstante, cuando la congestión es bastante severa, el nodo de encaminamiento eventualmente descartara paquetes.

Para el trafico TCP, se detectara un paquete descartado por el emisor dado que no se recibe el Reconocimiento (ACK) para ese paquete particular y sucedera una retransmisión. Ademas, el protocolo TCP tiene un mecanismo adaptativo de la velocidad integrado que bajara la velocidad binaria de transmisión cuando las perdidas de paquetes sucedan y las retransmisiones ocurran en la capa del Protocolo de Internet (IP) . Si no se recibe un ACK dentro de un intervalo de tiempo especifico, establecido por un valor de tiempo de espera de transmisión, los datos se retransmiten. El valor de tiempo de espera de retransmisión TCP se determina dinamicamente para cada conexión, en base a un tiempo de ida y vuelta. En el receptor, se usan los numeros de secuencia para ordenar correctamente los segmentos que se pueden recibir fuera de orden y eliminar los duplicados. El TCP gobierna la cantidad de datos enviados devolviendo una ventana con cada reconocimiento para indicar una gama de numeros de secuencia aceptables mas alla del ultimo segmento recibido con exito. La ventana indica un numero permitido de octetos que el emisor puede transmitir antes de recibir permiso adicional. Dado que este control de flujo se incorpora en el protocolo en si mismo, el TCP proporciona un mecanismo adaptativo de velocidad independientemente de cualquier aplicación que lo use. Este mecanismo tiene el efecto que se puede reducir la velocidad binaria de transmisión paso a paso cuando sucede la congestión, y tambien esa se puede aumentar paso a paso cuando cesa la congestión.

En la US 2003/198184 A1 se revela un sistema de control de velocidad que utiliza un metodo de estimación de almacenador temporal para controlar el ancho de banda de transmisión en base a los informes del Protocolo de Control en Tiempo Real (RTCP) . Los informes del RTCP transportan información de realimentación en forma de datos de medición desde un cliente a un servidor con respecto a la recepción de datos que esta siendo difundida de forma continua sobre una red inalambrica desde el servidor al cliente. Cuando se recibe un informe del RTCP el servidor usa los datos de medición para determinar si adaptar el ancho de banda de transmisión mediante el ajuste de un "punto de ajuste de la velocidad de datos" dentro de un intervalo limitado por un limite superior y uno inferior.

En la US 2004/071145 A1 se revela un aparato y un metodo para el control de la velocidad binaria no especificada (UBR) de acuerdo con el estado del trafico de celda y la aparición de congestión en el terminal de conmutación en ATM. Si la información de congestión indica que no ha habido congestión, una unidad de determinación del estado de trafico puede aumentar el ancho de banda de UBR mediante una primera velocidad o mediante una segunda velocidad, que es mas pequena que la primera velocidad.

Para aumentar ademas el rendimiento de los nodos de encaminamiento, se ha desarrollado un esquema llamado "Notificación de Congestión Explicita (ECN) para IP", especificada en la especificación... [Seguir leyendo]

1. Un metodo para controlar una velocidad binaria de una sesión entre un emisor (1200) y un receptor (1210) en un sistema de comunicaciones de paquetes conmutados donde se establecen multiples sesiones a traves de un recurso compartido (1220) , dicho metodo que comprende los pasos de:

determinar (1010, 1225) una gama de velocidad binaria valida para la sesión, la gama de velocidad binaria que tiene un limite superior y un limite inferior;

recibir (1090, 1250) un mensaje de petición de adaptación de la velocidad desde el receptor;

comparar una velocidad binaria actual de dicha sesión con dicha gama de velocidad binaria;

en el que el metodo se caracteriza porque comprende los pasos de:

adaptar (1094, 1260) dicha velocidad binaria actual de manera que la velocidad binaria actual se reduce mas si esta mas cerca del limite superior de la gama de velocidad binaria que si esta mas cerca del limite inferior de la gama de velocidad binaria o de manera que la velocidad binaria actual se aumenta mas si esta mas cerca del limite inferior de la gama de velocidad binaria que si esta mas cerca del limite superior de la gama de velocidad binaria.

15 2. El metodo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el receptor (1210) envia dicho mensaje de petición de adaptación de velocidad tras la recepción de un mensaje desde un recurso de red.

3. El metodo de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho mensaje desde el recurso de red es un mensaje de notificación de congestión.

4. El metodo de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho recurso de red es el recurso compartido (1220) .

20 5. El metodo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho paso de determinar (1010, 1225) una gama de velocidad binaria ademas comprende senalizar la gama de velocidad binaria en un procedimiento de establecimiento de la sesión.

6. El metodo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el Protocolo de Datagrama de Usuario con Notificación de Congestión Explicita se usa para la comunicación en la sesión.

25 7. El metodo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho limite superior y dicho limite inferior para la gama de velocidad binaria se refieren a una concesión de Calidad de Servicio especifica para la sesión.

8. El metodo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el paso de adaptar (1094, 1260) dicha velocidad binaria actual ademas comprende adaptar dicha velocidad binaria actual mediante una cantidad que depende de las propiedades del abonado.

30 9. El metodo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el paso de adaptar (1094, 1260) dicha velocidad binaria actual ademas comprende adaptar dicha velocidad binaria actual mediante una cantidad absoluta o a un valor de velocidad binaria especifico si dicha velocidad binaria actual esta por encima del valor de velocidad binaria especificado.

10. Un receptor (700) para recibir los medios codificados de paquetes conmutados (710) que se transmiten por un 35 emisor (800, 900) en una sesión a traves de un recurso compartido (400) , dicho receptor (700) que comprende:

los medios de determinación de la gama de velocidad binaria (720) para determinar una gama de velocidad binaria valida para la sesión, la gama de velocidad binaria que tiene un limite superior y un limite inferior;

en el que dicho receptor se caracteriza porque comprende:

los medios de estimación de la petición de velocidad binaria (770) para la estimación de una adaptación de la velocidad binaria comparando una velocidad binaria recibida actualmente con dicha gama de velocidad binaria y estimar dicha adaptación de velocidad binaria de manera que la velocidad binaria recibida actualmente se reduce mas si esta mas cerca del limite superior de la gama de velocidad binaria que si esta mas cerca del limite inferior de la gama de velocidad binaria o de manera que la velocidad binaria recibida actualmente se aumenta mas si esta mas cerca del limite inferior de la gama de velocidad binaria 45 que si esta mas cerca del limite superior de la gama de la velocidad binaria; y los medios de petición de velocidad (790) para requerir a dicho emisor (800, 900) que adapte una velocidad binaria transmitida actualmente en dicha sesión.

11. El receptor (700) de acuerdo con la reivindicación 10, en el que los medios de estimación de la petición de velocidad binaria (770) se han configurado para tener en cuenta al menos un tipo de información fuera de la 50 Velocidad de Perdida de Paquetes, la Fluctuación, los mensajes de Realimentación de Red y los ajustes de

Aplicación para estimar la adaptación de la velocidad binaria.

12. El receptor (700) de acuerdo con la reivindicación 10, dicho receptor que ademas comprende:

los medios de detección (750) para detectar un mensaje desde un recurso de red; y en el que dichos medios de estimación de la petición de velocidad binaria (770) estiman dicha adaptación de la velocidad binaria tras la detección de dicho mensaje desde el recurso de red.

13. El receptor (700) de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicho mensaje desde el recurso de red es un mensaje de notificación de congestión.

14. El receptor (700) de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicho recurso de red es el recurso de red compartido (400) .

15. El receptor (700) de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dichos medios de petición de la velocidad (790) se han configurado para incluir dicha adaptación de la velocidad binaria cuando se requiere a dicho emisor (800, 900) adaptar una velocidad binaria transmitida actualmente en dicha sesión.

16. El receptor (700) de acuerdo con la reivindicación 10, dicho receptor (700) que ademas comprende:

al menos un descodificador de medios (730) para descodificar dichos medios codificados (710) recibidos en dicha sesión.

17. Un emisor (800, 900) para transmitir los medios codificados de paquetes conmutados (810) en una sesión a traves de un recurso compartido (400) a un receptor (700) , dicho emisor (800, 900) que comprende:

los medios de determinación de la gama de velocidad binaria (820) para determinar una gama de velocidad binaria valida para la sesión, la gama de velocidad binaria que tiene un limite superior y un limite inferior;

los medios de recepción (850) para recibir una petición desde dicho receptor (700) para adaptar una velocidad binaria de transmisión actualmente en dicha sesión; y en el que dicho emisor esta caracterizado por:

una unidad de control de adaptación de la velocidad (870, 970) para controlar, en respuesta a dicha petición desde dicho receptor (700) , una adaptación de la velocidad de la velocidad binaria transmitida actualmente en dicha sesión de manera que la velocidad binaria transmitidita actualmente se reduce mas si esta mas cerca del limite superior de la gama de velocidad binaria que si esta mas cerca del limite inferior de la gama de velocidad binaria o de manera que la velocidad binaria transmitida actualmente se aumenta mas si esta mas cerca del limite inferior de la gama de velocidad binaria que si esta mas cerca del limite superior de la gama de velocidad binaria.

18. El emisor (800, 900) de acuerdo con la reivindicación 17, en el que dicha petición para adaptar una velocidad binaria transmitida actualmente se envia por dicho receptor (700) tras la recepción de un mensaje desde un recurso de red.

19. El emisor (800, 900) de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho mensaje desde el recurso de red es un mensaje de notificación de congestión.

20. El emisor (800, 900) de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho recurso de red es el recurso de red compartido (400) .

21. El emisor (800, 900) de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la unidad de control de adaptación de la velocidad (870, 970) se ha configurado para determinar dicha adaptación de velocidad de la velocidad binaria transmitida actualmente en dicha sesión comparando la velocidad binaria transmitida actualmente con la gama de velocidad binaria.

22. El emisor (800, 900) de acuerdo con la reivindicación 17, en el que una adaptación de la velocidad binaria estimada se incluye en la petición desde dicho receptor para adaptar la velocidad binaria transmitida actualmente, y en el que la unidad de control de adaptación de la velocidad (870, 970) se ha configurado para usar la adaptación de la velocidad binaria estimada como una entrada para determinar dicha adaptación de velocidad de la velocidad binaria transmitida actualmente en dicha sesión.

23. El emisor (800, 900) de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la unidad de control de adaptación de la velocidad (870, 970) se ha configurado para tener en cuenta al menos un tipo de información fuera de la Velocidad de Perdida de Paquetes, la Fluctuación, los mensajes de Realimentación de Red y los ajustes de Aplicación para estimar la adaptación de la velocidad binaria.

24. El emisor (800, 900) de acuerdo con la reivindicación 17, dicho emisor (800, 900) que ademas comprende:

al menos un codificador de medios (830) para sacar dichos medios codificados (810) a ser transmitidos en dicha sesión.

25. Un sistema de comunicaciones de paquetes conmutados para controlar las velocidades binarias de al menos una primera y segunda sesión, dicho sistema que comprende al menos un primer emisor (500, 800, 900) operable

para comunicar con un primer receptor (530, 700) a traves de un recurso compartido (550, 560) en la primera sesión y un segundo emisor (520, 800, 900) operable para comunicar con un segundo receptor (510, 700) a traves del recurso compartido (550, 560) en la segunda sesión, dicho sistema que ademas comprende:

los primeros medios de determinación de la gama de velocidad binaria (820) para determinar una primera gama de velocidad binaria valida para la primera sesión, la primera gama de velocidad binaria que tiene un limite superior y un limite inferior;

los segundos medios de determinación de la gama de velocidad binaria (820) para determinar una segunda gama de velocidad binaria valida para la segunda sesión, la segunda gama de velocidad binaria que tiene un limite superior y un limite inferior;

una primera unidad de control de adaptación de la velocidad (870, 970) para controlar la adaptación de la velocidad de una primera velocidad binaria actual de dicha primera sesión de manera que la primera velocidad binaria se reduce mas si esta mas cerca del limite superior de la primera gama de velocidad binaria que si esta mas cerca del limite inferior de la primera gama de velocidad binaria o de manera que la primera velocidad binaria actual se aumenta mas si esta mas cerca del limite inferior de la primera gama de velocidad binaria que si esta mas cerca del limite superior de la primera gama de velocidad binaria; y una segunda unidad de control de adaptación de la velocidad (870, 970) para controlar la adaptación de la velocidad de una segunda velocidad binaria actual de dicha segunda sesión de manera que la segunda velocidad binaria se reduce mas si esta mas cerca del limite superior de la segunda gama de velocidad binaria que si esta mas cerca del limite inferior de la segunda gama de velocidad binaria o de manera que la segunda velocidad binaria actual se aumenta mas si esta mas cerca del limite inferior de la segunda gama de velocidad binaria que si esta mas cerca del limite superior de la segunda gama de velocidad binaria.

26. El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, en el que dichas primera y segunda unidades de control de adaptación de la velocidad (870, 970) se desencadenan por la recepción de un mensaje de petición de adaptación de velocidad.