Un procedimiento que se realiza en una o más redes de paquete de comunicación que comprenden dispositivos de usuario y elementos de red,

comprendiendo el procedimiento las etapas de: enviar unos componentes de gestión de recursos de al menos alguno de los dispositivos de forma automática una información de actualización de recursos a un servidor de disponibilidad de recursos, y usar el servidor de disponibilidad de recursos dicha información de actualización de recursos para generar un modelo de predicción para características de recursos de red para sesiones de comunicación, y hacer disponibles los datos de modelo de predicción e información de actualización de recursos como datos de salida de servidor, en el que el servidor de disponibilidad de recursos genera un modelo de predicción de una red de acceso para predecir unas características que afectan a una sesión entre un elemento de red o dispositivo en dicha red de acceso y otro elemento de red o dispositivo; y en el que el servidor de disponibilidad de recursos recibe una información de actualización que incluye datos de realimentación con respecto a una renegociación de sesión por los componentes de gestión de calidad de sesión de los dispositivos y elementos de red y actualiza el modelo de predicción en consecuencia; en el que el modelo de predicción incluye un modelo de autoaprendizaje para aprender el comportamiento de una red de acceso a lo largo del tiempo; y en el que el modelo de predicción incluye un modelo lineal que realiza un seguimiento del uso actual; y en el que los datos de salida de servidor incluyen el factor de carga y la congestión de red predichos; y en el que los datos de salida de servidor incluyen una información histórica asociada con fechas o momentos del día o con la ubicación; en el que, cuando se genera el modelo de predicción, el servidor calcula el factor de carga de la red usando factores de carga de elemento de red o dispositivo individuales como muestras; y en el que el servidor modela una red agregando dispositivos basándose en un análisis de vecino más cercano usando intervalos de dirección de IP y/o ubicación geográfica y/o tipo de acceso; y en el que el servidor calcula el factor de carga usando filtros, en los que la totalidad de los factores de carga de los dispositivos individuales forman un vector de entrada para un filtro y la salida es el factor de carga agregado para la red como un todo; y en el que el servidor almacena los factores de carga en una base de datos históricos, y correlaciona los datos históricos basándose en el momento del día, el día de la semana, y la semana del año con el factor de carga actual medido a través de los filtros, y el modelo de predicción proporciona una predicción a corto plazo basándose en una tendencia histórica para indicar si se espera que la calidad se deteriore o mejore; y en el que el servidor, antes del modelado de predicción, determina la medida en la que los dispositivos tienen una correlación fuerte con respecto al comportamiento de QoS entre sí, y aplica un umbral a la correlación requerida para los dispositivos que estén en la misma red.

Gestión de recursos de red.

Introducción

Campo de la invención

La invención se refiere a redes de paquetes tales como redes móviles de IMS. El campo de la invención incluye la entrega de datos de extremo a extremo, que involucra a dispositivos móviles y/o fijos y/o servidores de aplicaciones en los que unas redes controladas están entregando servicios a través de unas redes de acceso no controladas.

Análisis de la técnica anterior

El concepto de convergencia del subsistema multimedios de IP (IMS) emergente incluye redes controladas, que entregan servicios de multimedios de IP a través de unas redes de acceso no controladas que pueden ser sin licencia, no dedicadas, no deterministas.

Por lo tanto, se espera que redes de acceso tales como LAN inalámbrica (por ejemplo, más comúnmente la norma 802.11 <x> de IEEE conocida comúnmente como Wi-Fi) o Ethernet (por ejemplo, más comúnmente la norma 802.3

<x> de IEEE) o redes de banda ancha públicas (por ejemplo, ADSL, cable) se vuelvan un punto de acceso significativo a servicios de multimedios en tiempo real intensivos de recursos, previstos en la red principal del subsistema multimedios de IP (IMS) .

Los operadores no son en general los propietarios de tales redes de acceso de banda ancha públicas, de Ethernet o de LAN inalámbrica y, por lo tanto, no pueden controlar la calidad de servicio que se ofrece por tales redes de acceso y, en consecuencia, carecen de control de la QoS de extremo a extremo. Adicionalmente, una red de acceso única se comparte en potencia por múltiples operadores que no tienen visibilidad del tráfico que genera cada uno de los otros.

Los mecanismos existentes para la QoS de extremo a extremo sólo funcionan cuando el operador controla la ruta de extremo a extremo completa. Para los recursos de servicios integrados (por ejemplo, RSVP) a lo largo de la ruta de comunicación, los recursos se reservan por adelantado con respecto a la sesión de medios real. Sólo puede reservar recursos en una red quien la controla. Para los servicios diferenciados, el tráfico se clasifica y se marca (por ejemplo, marcado de DSCP) en el perímetro de la red. Basándose en el marcado, la red puede priorizar el tráfico durante los periodos de congestión. La clasificación y el marcado han de difundirse a través de la totalidad de la red. Estos mecanismos funcionan en redes completamente controladas, tales como, por ejemplo, una red de IMS cerrada o una red PacketCable/ DOCSIS. Para redes de acceso sin el control del operador, estos mecanismos no funcionan.

No obstante, los abonados de IMS, con independencia de su punto de acceso, esperan la misma calidad de servicio que éstos han disfrutado hasta el momento con los servicios de telecomunicaciones tradicionales.

Las redes de banda ancha públicas, Ethernet y de LAN inalámbrica no facilitan la provisión de reservas de recursos dinámicas tales como el ancho de banda o cambiar la asignación de tales recursos en tiempo real, en particular no durante las sesiones activas.

Las redes de banda ancha públicas, Ethernet y de LAN inalámbrica son no dedicadas, implementando un principio de "entrega de mejor esfuerzo", lo que permite que todas las aplicaciones accedan a algunos, si bien no necesariamente suficientes recursos de red.

Las redes de banda ancha públicas, Ethernet y de LAN inalámbrica tienen un comportamiento no determinista. Por lo tanto, debido a que la disponibilidad de recursos puede variar de forma dinámica (por ejemplo, muchas veces durante una única sesión de multimedios) con un deterioro concomitante de la experiencia del usuario final, la calidad del servicio de multimedios que se negoció durante la configuración de sesión no está garantizada, socavando la relevancia y la integridad de tal negociación previa a la sesión. Esta limitación previa a la sesión se encuentra presente incluso en los mecanismos de negociación de QoS de SIP actuales.

Desde la perspectiva del usuario final, la incapacidad de garantizarse la QoS de extremo a extremo solicitada o esperada, conduce a un deterioro en la experiencia del usuario. El efecto de deterioro es especialmente evidente cuando se usan servicios que demandan recursos tales como la transmisión por secuencias de multimedios, probablemente con escenarios tales como que el contenido recibido se distorsione, por ejemplo, con molestos artefactos visuales y pausas durante la reproducción en tiempo real.

Los operadores, por lo tanto, afrontan unos retos muy significativos al procurar proporcionar una calidad de extremo a extremo garantizada para los servicios de IMS en tiempo real intensivos en recursos. Además, tal como se ha descrito, debido a que las redes de acceso tal como las redes de acceso de banda ancha públicas, de Ethernet y de LAN inalámbrica son no deterministas, incluso si el operador poseía tales redes de acceso, actualmente no es factible garantizar suficientes recursos de red para la QoS deseada.

Asimismo, las redes de acceso no determinadas muestran unas características de deterioro a partir de factores del entorno. Por lo tanto, por ejemplo, las redes de LAN inalámbrica (por ejemplo, más comúnmente la norma 802.11

<x> de IEEE) funcionan en la banda Industrial, Científica y Médica (ISM) alrededor de 2, 45 GHz, que se comparte por muchos sistemas tolerantes a error sin licencia (por ejemplo, Bluetooth, teléfonos inalámbricos, mandos de apertura de garaje, etc.) y está "contaminada" por sistemas que no son de comunicación, como, por ejemplo, la radiación a partir de un horno microondas. Incluso los dispositivos en redes de acceso como GPRS o 3G son susceptibles al ruido eléctrico. Estos sistemas que interfieren dan lugar a muchos errores en la comunicación, convirtiendo en un reto la provisión de la calidad garantizada de los servicios de multimedios en tiempo real. Por lo tanto, incluso si pueden garantizarse reservas de recursos por los operadores, este problema aún persiste.

Las técnicas existentes para la adaptación de QoS de una sesión establecida se basan en una señalización de extremo a extremo entre los pares de la sesión. Por ejemplo, el protocolo RTP tiene el protocolo complementario RTCP, que usan los pares para señalizar parámetros como la fluctuación, el retardo y la pérdida de paquetes entre sí. El receptor indica directamente los parámetros de calidad y/o la disponibilidad de recursos acerca de la secuencia de medios recibida al transmisor. Basándose en esta información, el transmisor puede decidir cambiar las características de los medios, es decir, conmutar a un códec de vídeo que consuma menos ancho de banda en el caso de una pérdida de paquetes excesiva. No obstante, el presente enfoque tiende a ser reactivo de una forma ad hoc, adaptado para la sesión particular y no centralmente controlado.

El documento US2004/0165605 describe un sistema de aprovisionamiento de servicio de protocolo de Internet entre proveedores, en el que la disponibilidad de recursos en tiempo real de las redes primarias y secundarias se determina para la comunicación entre redes.

El documento US2003/0225549 describe la supervisión del tráfico de red.

El documento US2007/0027975 describe un motor de políticas en un subsistema multimedios de protocolo de Internet.

El documento US2007/0153916 describe unos procedimientos de codificación para la transmisión de contenido de vídeo.

El documento US7289453 describe una gestión de calidad de servicio en la que unas aplicaciones adaptivas con unos requisitos en tiempo real responden a una disponibilidad de recursos variable en el tiempo de la QoS de la ruta de extremo a extremo.

El documento US6687495 describe un sistema que emite consultas de forma periódica a recursos para indagar el estado dinámico del usuario y programar las consultas basándose en el acuerdo de nivel de servicio.

El documento WO200562552 describe el uso de una información de calidad de enlaces en nodos de infraestructura usando un procedimiento predictivo que usa una información variable en el tiempo del estado de enlaces. Esta predicción se usa para tomar una decisión local acerca del encaminamiento en los enlaces particulares.

La invención se dirige a conseguir una gestión de recursos mejorada, para mejorar la calidad de servicio de extremo a extremo en redes conmutadas de paquetes (a las que se hace referencia simplemente como "redes de paquetes") .

1. Un procedimiento que se realiza en una o más redes de paquete de comunicación que comprenden dispositivos de usuario y elementos de red, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

enviar unos componentes de gestión de recursos de al menos alguno de los dispositivos de forma automática una información de actualización de recursos a un servidor de disponibilidad de recursos, y usar el servidor de disponibilidad de recursos dicha información de actualización de recursos para generar un modelo de predicción para características de recursos de red para sesiones de comunicación, y hacer disponibles los datos de modelo de predicción e información de actualización de recursos como datos de salida de servidor, en el que el servidor de disponibilidad de recursos genera un modelo de predicción de una red de acceso para predecir unas características que afectan a una sesión entre un elemento de red o dispositivo en dicha red de acceso y otro elemento de red o dispositivo; y en el que el servidor de disponibilidad de recursos recibe una información de actualización que incluye datos de realimentación con respecto a una renegociación de sesión por los componentes de gestión de calidad de sesión de los dispositivos y elementos de red y actualiza el modelo de predicción en consecuencia; en el que el modelo de predicción incluye un modelo de autoaprendizaje para aprender el comportamiento de una red de acceso a lo largo del tiempo; y en el que el modelo de predicción incluye un modelo lineal que realiza un seguimiento del uso actual; y en el que los datos de salida de servidor incluyen el factor de carga y la congestión de red predichos; y en el que los datos de salida de servidor incluyen una información histórica asociada con fechas o momentos del día o con la ubicación; en el que, cuando se genera el modelo de predicción, el servidor calcula el factor de carga de la red usando factores de carga de elemento de red o dispositivo individuales como muestras; y en el que el servidor modela una red agregando dispositivos basándose en un análisis de vecino más cercano usando intervalos de dirección de IP y/o ubicación geográfica y/o tipo de acceso; y en el que el servidor calcula el factor de carga usando filtros, en los que la totalidad de los factores de carga de los dispositivos individuales forman un vector de entrada para un filtro y la salida es el factor de carga agregado para la red como un todo; y en el que el servidor almacena los factores de carga en una base de datos históricos, y correlaciona los datos históricos basándose en el momento del día, el día de la semana, y la semana del año con el factor de carga actual medido a través de los filtros, y el modelo de predicción proporciona una predicción a corto plazo basándose en una tendencia histórica para indicar si se espera que la calidad se deteriore o mejore; y en el que el servidor, antes del modelado de predicción, determina la medida en la que los dispositivos tienen una correlación fuerte con respecto al comportamiento de QoS entre sí, y aplica un umbral a la correlación requerida para los dispositivos que estén en la misma red.

2. Un procedimiento tal como se reivindica en la reivindicación 1, en el que los componentes de gestión de recursos en los elementos de red también transmiten una información de actualización al servidor.

3. Un procedimiento tal como se reivindica en la reivindicación 1, en el que los componentes de gestión de recursos miden unos parámetros de comunicación a partir de secuencias de RTP e incluyen los valores de dichos parámetros en la información de actualización de recursos; y en el que los componentes de gestión de recursos miden la fluctuación, la pérdida de paquetes y el retardo a partir de las secuencias entrantes de los paquetes de RTP y el ancho de banda que se usan como caracterizados por el intervalo de transmisión de RTP y el tamaño de paquete de RTP, y cargan dichas mediciones al servidor de disponibilidad de recursos como información de actualización.

4. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que la información de actualización incluye el estado de batería del dispositivo, el modo de pantalla del dispositivo, la capacidad de almacenamiento del elemento de red o dispositivo, la potencia de procesamiento del elemento de red o dispositivo y la memoria del dispositivo, y la carga del servidor.

5. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que un componente de actualización de recursos en al menos un elemento de red envía una información de actualización en nombre de un dispositivo con el que éste se está comunicando.

6. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que los componentes de gestión de recursos se incorporan en clientes de SIP.

7. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que el servidor de disponibilidad de recursos notifica de forma automática a los componentes de gestión de calidad de sesión de los dispositivos y elementos de red unos datos de salida de servidor que les permitirán gestionar las sesiones para una calidad de servicio mejorada, y los dispositivos y elementos de red actúan sobre tales notificaciones para mejorar la calidad de servicio; y en el que los componentes de gestión de calidad de sesión de al menos alguno de los dispositivos y elementos de red consultan al servidor de disponibilidad de recursos, recuperan unos datos de salida de servidor en respuesta a la consulta, y usan dichos datos recuperados para gestionar las sesiones para mejorar la calidad de servicio para las sesiones.

8. Un procedimiento tal como se reivindica en la reivindicación 7, en el que la gestión de sesión incluye la negociación, renegociación, denegación e interrupción de sesión.

9. Un procedimiento tal como se reivindica en las reivindicaciones 7 o 8, en el que la información de actualización se encamina mediante al menos algunos componentes de gestión de recursos a los componentes de gestión de calidad de sesión además de enviarse al servidor de disponibilidad de recursos, y los componentes de gestión de sesión usan dichos datos y salida de servidor para tomar unas decisiones de gestión de sesión; y en el que los componentes de gestión de calidad de sesión usan también unos datos de perfil o de preferencia de usuario para tomar unas decisiones acerca de la gestión de sesión.

10. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que el servidor de disponibilidad de recursos es parte de un apoderado en la red para el tráfico de señalización y extrae una información de actualización a partir de dicho tráfico y añade dicha información a la información de actualización que se recibe de los componentes de gestión de recursos.

11. Un procedimiento tal como se reivindica en la reivindicación 10, en el que el apoderado es una S-CSCF.

12. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que el servidor de disponibilidad de recursos se comunica con los dispositivos y elementos de red de acuerdo con el protocolo de control SIP.

13. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que, cuando se genera el modelo de predicción, el servidor de disponibilidad de recursos calcula un factor de carga para un dispositivo como una combinación lineal o no lineal ponderada de parámetros:

Factor de carga = (K1 * Retardo + K2 * abs (fluctuación) + K3 * pérdida de paquetes)

14. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que el servidor define redes mediante un agrupamiento por análisis de vecino más cercano de los dispositivos basándose en el intervalo de dirección de IP, la ubicación geográfica, el tipo de acceso y el comportamiento de calidad de servicio; y en el que el servidor incrementa las correlaciones con una heurística adicional para evitar que las interrupciones de red transitorias particulares cambien un modelo de predicción de red de forma innecesaria.

15. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que una S-CSCF involucra al servidor de disponibilidad de recursos en la configuración de sesión entre dispositivos, y dicho servidor usa su implicación en la señalización para la gestión de sesión.

16. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que el servidor recibe una información de actualización a partir de sólo un subconjunto de los dispositivos y elementos de red en una red, y usa dicha información de actualización de recursos para extrapolar a lo largo de unas partes de la red que incluyen dispositivos y elementos de red a partir de los cuales no se ha recibido una información de actualización.

17. Un servidor de disponibilidad de recursos que comprende unos medios para realizar unas operaciones de servidor de disponibilidad de recursos de un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.

18. Un servidor de disponibilidad de recursos tal como se reivindica en la reivindicación 17, en el que el servidor comprende:

un módulo de señalización para recibir información de actualización de recursos, una base de datos que almacena la información de actualización de recursos señalizada, y un modelo de predicción para cada red de acceso.

19. Una red que comprende un servidor de disponibilidad de recursos, una pluralidad de dispositivos, y una pluralidad de elementos de red adaptados para realizar un procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a

16.

20. Un producto de programa informático que comprende código de software para realizar unas operaciones de servidor de un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, cuando se ejecuta en un procesador digital.