PLANIFICACIÓN DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) SENSIBLE A LATENCIA DE PAQUETES INTEGRADA QUE USA EQUIDAD PROPORCIONAL Y PUESTA EN COLA EQUITATIVA PONDERADA PARA SERVICIOS DE PAQUETES MULTIMEDIA INTEGRADOS INALÁMBRICOS.

Un procedimiento de planificación de transmisiones de paquetes,

para su uso en proporcionar servicios de comunicación de paquetes a dispositivos cliente de abonado inalámbricos a través de una red híbrida que tiene una parte por cable y una parte inalámbrica, comprendiendo el procedimiento: determinar una adjudicación de tiempo para el suministro de cada paquete respectivo a través de una combinación de las partes por cable e inalámbrica de la red a cada uno de una pluralidad de los dispositivos cliente de abonado inalámbricos;

registrar un cronomarcador respectivo que indica el tiempo de entrada en la red para cada paquete; enrutar los paquetes a través de la parte por cable de la red a la parte inalámbrica de la red, usando un primer algoritmo de planificación;

enrutar los paquetes a través de la parte inalámbrica de la red usando un segundo algoritmo de planificación diferente del primer algoritmo de planificación;

con respecto a un punto en la red por cable o un punto en la red inalámbrica antes de la transmisión de paquetes por enlace inalámbrico a respectivos dispositivos cliente de abonado inalámbricos, restar una diferencia entre el tiempo de llegada de cada paquete en el punto antes de la transmisión por enlace inalámbrico y el tiempo de entrada indicado por el cronomarcador respectivo, de la adjudicación de tiempo para el paquete, para computar un tiempo de holgura que representa una cantidad restante de la adjudicación de tiempo para el suministro de cada paquete respectivo desde dicho punto a través de la red a uno de los dispositivos cliente de abonado inalámbricos; y

en dicho punto, reordenar al menos dos de los paquetes destinados a diferentes dispositivos cliente de abonado inalámbricos para enrutamiento de acuerdo con al menos uno de los algoritmos de planificación, en base a los tiempos de holgura computados para dichos al menos dos paquetes de tal manera que permitirá el suministro de los paquetes destinados a diferentes dispositivos cliente de abonado inalámbricos antes de que expiren las respectivas adjudicaciones de temporización.

Planificación de calidad de servicio (QoS) sensible a latencia de paquetes integrada que usa equidad proporcional y puesta en cola equitativa ponderada para servicios de paquetes multimedia integrados inalámbricos.

Solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud Provisional de Estados Unidos No. 60/707.558 presentada el 12 de agosto de 2005 titulada “INTEGRATED PACKET LATENCY AWARE QOS SCHEDULING ALGORITHM USING PROPORTIONAL FAIRNESS AND WEIGHTED FAIR QUEUING FOR IMS SERVICES IN 3 G CDMA2000 1 X EV-DO AND IP NETWORKS”, cuya descripción también se incorpora en su totalidad en este documento como referencia.

Campo técnico La presente invención se refiere a técnicas y equipo para mejorar la asignación de recursos y, por lo tanto, la calidad de servicio para comunicaciones urgentes, tales como servicios multimedia integrados, a través de combinaciones de redes inalámbricas y de paquetes que implementan múltiples algoritmos de planificación.

Antecedentes Los Servicios Multimedia Integrados (IMS) están siendo desplegados en redes inalámbricas públicas de tipo 3G cdma2000 conectadas a redes de Protocolos de Internet (IP) . Sin embargo, las redes inalámbricas e IP utilizan ciertas estrategias de planificación de calidad de servicio (QoS) incongruentes, que dan como resultado decisiones de planificación de paquetes priorizada sub-óptimas. Por ejemplo, en la planificación en enlace descendente de paquetes en redes celulares cdma2000 1xEV-DO, existe un claro alineamiento erróneo debido a los dos dominios de QoS distintos de las redes inalámbricas e IP por cable. Las redes celulares inalámbricas públicas típicamente usan algoritmos de QoS basados en Equidad Proporcional (PF) . La PF se ocupa de decidir qué paquete transmitir en un intervalo de tiempo particular en un único canal de banda ancha compartido, en base a la asignación equitativa de ancho de banda y de maximizar el rendimiento del sistema. Por el contrario, las redes IP que forman Internet y diversas Intranets por cable típicamente usan algoritmos de QoS basados en Intercambio de Procesador Generalizado (GPS) , en particular Puesta en Cola Equitativa Ponderada (WFQ) , que decide qué paquete transmitir en un intervalo de tiempo particular de un puerto de salida en base a la asignación equitativa de ancho de banda y minimizar el retardo de flujo promedio para tráfico de buen comportamiento o vigilado. La integración a ciegas de estas dos redes, con sus mecanismos de planificación asociados, puede dar como resultado asignaciones de recursos sub-óptimas que conducen a retardos excesivos e innecesarios para algunos usuarios.

La figura 1 representa una implementación típica de una red 3GPP2 1xEV-DO. El dibujo muestra elementos de la red en forma de diagrama de bloques funcionales de alto nivel, y muestra algunos aspectos del procesamiento implicado en las comunicaciones a través de los elementos ilustrados. El dispositivo móvil, algunas veces denominado como un Agente de Usuario (UA) móvil, se comunica a través de una Estación Transmisora Base (BTS) , seleccionada entre aquellas que puede detectar el dispositivo móvil (aproximadamente dentro de alcance) por el aire, terminando con la BTS con la mejor relación Canal con respecto a Interferencia. La Interfaz de Datos de Paquete de Alta Velocidad (HPRD) en este segmento o dominio de red inalámbrica es la conexión de red de capacidad más cara y estrecha entre todos los segmentos (representados de forma temática mediante los tubos de diversos tamaños/anchos de banda) que llevarán la comunicación del UA. El planificador de paquetes en este segmento puede residir en un módulo DOM (Módulo de Datos Optimizado) como ejemplo de una implementación. El DOM, típicamente en forma de una tarjeta que encaja en una Estación Transmisora Base (BTS) , comunica con el dispositivo móvil del UA con un enlace por aire usando un espectro de frecuencia específico. El planificador en el DOM optimiza el rendimiento del sistema en base a un algoritmo de equidad proporcional (PF) , representado por el bloque funcional en el diagrama.

El siguiente segmento conecta la BTS al Controlador de Red de Radio (RNC) , situado en el Centro de Conmutación de Servicios Móviles (MSC) . Este segmento inalámbrico tradicionalmente utilizaba circuitos T1 basados en TDMA, pero el segmento está evolucionando actualmente a utilizar conexiones Metro Ethernet proporcionadas por proveedores de Servicio Regional. Estos enlaces son típicamente de 10/100 Mbs de capacidad. La conexión metro Ethernet en el lado del MSC es típicamente del orden de un gigabit de capacidad de enlace. El planificador de paquetes por cable en el RNC, en el enlace directo típicamente usa una variante de Puesta en Cola Equitativa Ponderada (WFQ) , representada por el bloque funcional en el diagrama. La Puesta en Cola de Baja Latencia (LLQ) se implementa a menudo, dado que combina una cola de prioridad estricta con WFQ para soportar tráfico en tiempo real. El resto de los segmentos de red por cable usan todos alguna forma de planificador de paquetes de WFQ, como se muestra mediante los bloques del planificador de WFQ en el diagrama. La WFQ está diseñada para minimizar la latencia promedio para todos los flujos. Aunque se muestran por separado con fines ilustrativos, las funciones de PF y planificador de WFQ típicamente son aspectos funcionales de los elementos de enrutamiento relevantes, tales como aquellos en o asociados con el DOM y el RNC.

El segmento de red por cable entre la red de retroceso IP y la HPRD, en el enlace directo (flecha que representa la comunicación de tráfico desde la red central IP que va al UA de la estación móvil) , tiene un claro alineamiento erróneo de optimizaciones. Este segmento se extiende fuera de e incluye una parte del Módulo de Datos Optimizado (DOM) , en la BTS. El DOM implementa un algoritmo especial para transmitir/ (recibir) datos a/ (de) los dispositivos móviles mediante el dominio de la red inalámbrica, incluyendo el enlace o enlaces por aire a y desde los dispositivos móviles de UA. Se ha descrito que el DOM implementa un servicio de comunicación de paquetes inalámbrico de tipo 1xEV-DO -un tipo de protocolo CDMA para la transmisión de datos de paquetes de alta velocidad para redes móviles. El planificador de paquetes de tipo PF inalámbrico implementado en el módulo DOM intenta maximizar el rendimiento del sistema, mientras que los planificadores de paquetes por cable de tipo WFQ usados para el envío de paquetes al DOM minimizan la latencia promedio.

La parte central de la red puede implementarse de diversas maneras diferentes, que proporcionarán una capacidad de transporte adecuada para el tráfico de paquetes IP. Para los fines de mostrar un ejemplo completo, el centro se muestra usando el envío rápido y eficaz de paquetes por Conmutación Multi-Protocolo mediante Etiquetas (MPLS) en un transporte de tipo célula de modo de transferencia asíncrona (ATM) . La parte inferior del dibujo muestra las pilas de protocolos para una implementación ejemplar de la red ilustrada. Los expertos en la materia reconocerán que diversas redes pueden utilizar éstas u otras combinaciones de protocolos de comunicaciones.

Las figuras 2A a 2C representan con más detalle, problemas ejemplares que pueden surgir cuando se conecta una red por cable a una red inalámbrica. La figura 2A muestra el caso general en el que dos abonados de igual prioridad experimentan diferente congestión y diferentes cantidades de tráfico en los enlaces directos. Los paquetes enlazados para cada abonado se ponen en cola en un enrutador en la parte por cable de la red, que implementa planificación WFQ. El enrutador selecciona paquetes de las diversas colas y pasa los paquetes, según lo planificado, a la parte inalámbrica de la red. En la parte inalámbrica de la red, los paquetes son puestos en cola mediante un elemento tal como el DOM que utiliza el algoritmo de planificación de PF. La BTS transmite paquetes desde las colas, según lo planificado mediante la aplicación del algoritmo de PF, en el enlace por aire a los dispositivos cliente de la estación móvil de los respectivos abonados.

En el ejemplo, el dispositivo cliente del abonado 1 tiene una conexión a distancia con un servidor a través de un enlace muy descongestionado y, por lo tanto, está recibiendo una gran ráfaga de tráfico (representada por los anchos tubos de líneas de puntos en la figura 2A) . El dispositivo cliente del abonado 2, por otro lado, tiene una conexión con el servidor a distancia mediante un enlace muy congestionado (representado por los tubos estrechos de línea de puntos en la figura 2A) y está recibiendo... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de planificación de transmisiones de paquetes, para su uso en proporcionar servicios de comunicación de paquetes a dispositivos cliente de abonado inalámbricos a través de una red híbrida que tiene una parte por cable y una parte inalámbrica, comprendiendo el procedimiento:

determinar una adjudicación de tiempo para el suministro de cada paquete respectivo a través de una combinación de las partes por cable e inalámbrica de la red a cada uno de una pluralidad de los dispositivos cliente de abonado inalámbricos;

registrar un cronomarcador respectivo que indica el tiempo de entrada en la red para cada paquete;

enrutar los paquetes a través de la parte por cable de la red a la parte inalámbrica de la red, usando un primer algoritmo de planificación;

enrutar los paquetes a través de la parte inalámbrica de la red usando un segundo algoritmo de planificación diferente del primer algoritmo de planificación;

con respecto a un punto en la red por cable o un punto en la red inalámbrica antes de la transmisión de paquetes por enlace inalámbrico a respectivos dispositivos cliente de abonado inalámbricos, restar una diferencia entre el tiempo de llegada de cada paquete en el punto antes de la transmisión por enlace inalámbrico y el tiempo de entrada indicado por el cronomarcador respectivo, de la adjudicación de tiempo para el paquete, para computar un tiempo de holgura que representa una cantidad restante de la adjudicación de tiempo para el suministro de cada paquete respectivo desde dicho punto a través de la red a uno de los dispositivos cliente de abonado inalámbricos; y en dicho punto, reordenar al menos dos de los paquetes destinados a diferentes dispositivos cliente de abonado inalámbricos para enrutamiento de acuerdo con al menos uno de los algoritmos de planificación, en base a los tiempos de holgura computados para dichos al menos dos paquetes de tal manera que permitirá el suministro de los paquetes destinados a diferentes dispositivos cliente de abonado inalámbricos antes de que expiren las respectivas adjudicaciones de temporización.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que:

el segundo algoritmo de planificación es un algoritmo de Equidad Proporcional (PF) ; y la reordenación reordena dichos al menos dos paquetes para planificación de transmisión por el enlace inalámbrico de acuerdo con el algoritmo de PF.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que:

el primer algoritmo de planificación es un algoritmo de Puesta en Cola Equitativa Ponderada (WFQ) ; y la reordenación reordena dichos al menos dos paquetes para planificación de transmisión a la parte inalámbrica de la red de acuerdo con el algoritmo de WFQ.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que:

el primer algoritmo de planificación es un algoritmo de Puesta en Cola Equitativa Ponderada (WFQ) ; y el segundo algoritmo de planificación es un algoritmo de Equidad Proporcional (PF) .

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que:

la reordenación reordena dichos al menos dos paquetes para planificación de transmisión a la parte inalámbrica de la red de acuerdo con el algoritmo de WFQ; y el procedimiento comprende además reordenar al menos dos paquetes destinados a diferentes dispositivos cliente de abonado inalámbricos para enrutamiento de acuerdo con el algoritmo de PF, en base a los tiempos de holgura computados.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además desechar un paquete que tiene un tiempo de holgura demasiado corto para permitir el suministro a un dispositivo cliente de abonado inalámbrico de destino pretendido, para avanzar la transmisión de otro paquete.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la parte inalámbrica de la red es una red 3GPP2 1xEV-DO.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la determinación de la adjudicación de tiempo para cada paquete respectivo comprende:

determinar un servicio o aplicación de comunicación para el paquete respectivo de entre una pluralidad de servicios o aplicaciones soportados a través de la red; y asignar una adjudicación de tiempo asociada con el servicio o aplicación determinado de entre una pluralidad de posibles adjudicaciones de tiempo asociadas con los respectivos servicios o aplicaciones soportados a través de la red.

9. Una red para proporcionar servicio inalámbrico para dispositivos cliente de abonado inalámbricos, que comprende:

una parte por cable, que incluye al menos un elemento de enrutamiento de paquetes por cable que tiene una primera función planificadora de la transmisión de paquetes asociada para planificar transmisiones de paquetes desde el elemento de enrutamiento de paquetes por cable, utilizando la primera función planificadora un primer algoritmo de planificación;

una parte inalámbrica para recibir paquetes de la parte por cable y transmitir los paquetes recibidos por uno o más enlaces por aire a los dispositivos cliente de abonado inalámbricos, incluyendo la parte inalámbrica un elemento de transmisión de paquetes inalámbrico que tiene una segunda función planificadora de paquetes asociada para planificar los paquetes recibidos para transmisiones por el uno o más enlaces por aire, utilizando la segunda función planificadora un segundo algoritmo de planificación diferente del primer algoritmo de planificación; y un sistema monitor de paquetes para monitorizar flujos de paquetes a través de la red, en el que el sistema monitor de paquetes está dispuesto para:

registrar un cronomarcador respectivo que indica el tiempo de entrada en la red para cada paquete;

determinar una adjudicación de tiempo para el suministro de cada paquete respectivo a través de una combinación de las partes por cable e inalámbrica de la red a cada uno de una pluralidad de dispositivos cliente de abonado inalámbricos;

con respecto a uno de los elementos de transmisión, determinar un tiempo de holgura restante para el suministro de cada paquete respectivo, que representa una cantidad restante de la adjudicación de tiempo para el suministro del paquete, restando una diferencia entre el tiempo de llegada de cada paquete en el un elemento de transmisión y el tiempo de entrada indicado por el cronomarcador respectivo, de la adjudicación de tiempo para el paquete; y ordenar a la función planificadora asociada con el un elemento de transmisión que reordene al menos dos de los paquetes destinados para el enrutamiento a través del un elemento de transmisión y el suministro a diferentes dispositivos cliente de abonado inalámbricos, para evitar que expire el tiempo de holgura para el suministro de uno de los al menos dos paquetes, en base a los tiempos de holgura computados para dichos al menos dos paquetes.

10. La red de la reivindicación 9, en la que:

el segundo algoritmo de planificación es un algoritmo de Equidad Proporcional (PF) ; y el monitor de paquetes está dispuesto para ordenar a la segunda función planificadora que reordene paquetes para evitar que expire el tiempo de holgura para el suministro de uno de los paquetes.

11. La red de la reivindicación 9, en la que:

el primer algoritmo de planificación es un algoritmo de Puesta en Cola Equitativa Ponderada (WFQ) ; y el monitor de paquetes está dispuesto para ordenar a la primera función planificadora que reordene paquetes para evitar que expire el tiempo de holgura para el suministro de uno de los paquetes.

12. La red de la reivindicación 9, en la que:

el primer algoritmo de planificación es un algoritmo de Puesta en Cola Equitativa Ponderada (WFQ) ; y el segundo algoritmo de planificación es un algoritmo de Equidad Proporcional (PF) .

13. La red de la reivindicación 9, en la que la parte inalámbrica de la red comprende una red 3GPP2 1xEV-DO.

14. La red de la reivindicación 13, en la que: la parte inalámbrica comprende una Estación Transmisora Base (BTS) ; y el al menos un elemento de transmisión de paquetes comprende un Módulo de Datos Optimizado (DOM) en

la BTS.

15. La red de la reivindicación 14, en la que: un controlador de red de radio (RNC) sirve como interfaz de la parte por cable y la parte inalámbrica; y el al menos un elemento de enrutamiento de paquetes está implementado en o asociado con el RNC.

16. La red de la reivindicación 9, en la que el sistema monitor de paquetes comprende: un primer dispositivo monitor asociado con el elemento de enrutamiento de paquetes por cable; y un segundo dispositivo monitor asociado con el elemento de transmisión de paquetes inalámbrico.

17. La red de la reivindicación 16, en la que:

el primer dispositivo monitor está dispuesto para generar el cronomarcador para cada paquete respectivo que fluye a través del elemento de enrutamiento de paquetes por cable, que indica el tiempo de entrada en la red para el paquete respectivo; y el segundo dispositivo monitor está dispuesto para computar el tiempo de holgura restante para cada paquete respectivo durante la llegada del paquete respectivo al elemento de transmisión de paquetes inalámbrico.