Método y sistema para presupuestar recursos dedicados a procesar tráfico de datos de no voz.

Un método implementado por ordenador de asignar una carga de procesado de un sistema de comunicaciones a base de paquetes que recibe y procesa señales de comunicación incluyendo datos en paquetes de voz y datos en paquetes de no voz,

incluyendo el método:

(a) calcular (505) una estimación de carga de procesado del sistema de comunicaciones dedicada a procesar solamente los datos de no voz; y

(b) establecer una pluralidad de objetos de datos de cuotas usados para supervisar y controlar la asignación de la carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de no voz durante un período de cuota actual, donde cuando una carga de procesado de los datos de voz cambia (545), la estimación de carga de procesado es recalculada y la pluralidad de objetos de datos de cuotas es reestablecida.

Mïtodo y sistema para presupuestar recursos dedicados a procesar trïfico de datos de no voz

Antecedentes de la invenciïn Campo de la invenciïn La presente invenciïn se refiere en general a la supervisiïn y el control de trïfico de datos en un sistema de telecomunicaciones.

Informaciïn sobre la tïcnica anterior

La telefonïa IP a base de cable es un servicio de comunicaciïn simplificado y consolidado que se puede proporcionar a un costo mïs bajo del que los consumidores pagan actualmente a proveedores de servicios de Internet, televisiïn y telefonïa separados. El uso de Internet para aplicaciones de voz en tiempo real estï aumentando rïpidamente. El objetivo de la telefonïa de protocolo de Internet (IP) que emplea tecnologïa de mïdem por cable es combinar seïales de telefonïa, vïdeo y datos por una infraestructura de distribuciïn por cable.

La puerta de enlace de voz por IP (VoIP) puentea la red telefïnica pïblica conmutada (PSTN) o red de servicios digitales integrados (ISDN) con la red de datos en paquetes conmutados (red de ïrea local TCP/IP) . Dicha puerta de enlace VoIP estï configurada para proporcionar control de llamada IP y transporte de datos IP, que incluye la compresiïn y la descompresiïn de canales de voz. VoIP es un servicio relativamente nuevo capaz de ser soportado por redes por cable de la especificaciïn de interfaz para servicios de datos por cable DOCSIS) . DOCSIS describe un estïndar para la interfaz de mïdem por cable entre un operador de TV por cable y un ordenador. DOCSIS ha sido aceptado como el estïndar para dispositivos que manejan seïales de datos de entrada y salida a travïs de esta interfaz. DOCSIS 1.0 fue ratificado por la Uniïn Internacional de Telecomunicaciones (ITU) en Marzo de 1998. Los mïdems por cable conformes a DOCSIS estïn disponibles en muchas ïreas donde operan los operadores por cable. DOCSIS es un estïndar en evoluciïn que especifica esquemas y protocolos de modulaciïn para intercambio de seïales bidireccionales por cable, permitiendo que el trïfico IP de la versiïn 4 logre transferencia transparente entre el sistema de terminaciïn de mïdem de cable-interfaz de lado de red (CMTS-NSI) y el mïdem de cable a interfaz de equipo de cliente (CMCI) . Se puede lograr actualizaciones de los mïdems por cable existentes y DSPs para maximizar la calidad VoIP cambiando la programaciïn en su memoria flash EEPROM.

La especificaciïn DOCSIS 1.1 fue mejorada con las caracterïsticas de calidad de servicio (QoS) que son necesarias para comunicaciïn de voz y permite la prioritizaciïn de trïfico de paquetes. Esto permite a los operadores por cable dar a algunos paquetes (por ejemplo, voz) el derecho de paso y permite enviar otro trïfico con una prioridad de “mejor esfuerzo” determinada por la disponibilidad de anchura de banda.

Los mïtodos tradicionales de equilibrar el procesado de datos de voz y no voz implementan algoritmos de multitarea en base a prioridades y diseïo de recursos bajos.

Estos mïtodos han operado satisfactoriamente en condiciones normales. En condiciones de esfuerzo u hostiles, estos mïtodos fallan y no logran proporcionar la robustez requerida para un producto de telefonïa de calidad.

Una interfaz de telefonïa de banda ancha (BTI) puede soportar por lo general mïltiples llamadas de telïfono simultïneamente con navegaciïn por la web y operaciones de protocolo de transferencia de archivos (FTP) sin problemas. Los problemas indicados surgen cuando la BTI se somete tanto a trïfico de voz intenso como a un volumen grande de trïfico de datos. Este trïfico puede venir de la red coaxial de fibra hïbrida (HFC) , Ethernet, el bus universal serie (USB) , o una red domïstica. Lo mïs probable es que se dirija al mismo conjunto de interfaces. Este trïfico puede impactar en la voz de las formas siguientes:

(1) Aumenta la carga de procesado general del procesador.

(2) Consume recursos (tal como colas y memorias intermedias) que son necesarias para soportar voz.

(3) Consume oportunidades de transmisiïn que podrïan haber sido utilizadas por voz.

(4) Puede bloquear el procesado de voz en secciones crïticas manteniendo semïforos.

(5) Puede aïadir inestabilidad y retardo al tiempo de procesado de voz cuando el hardware de interfaz se corta; y

(6) Puede aïadir inestabilidad y retardo al tiempo de procesado de voz donde los datos son procesados por la misma tarea. Un fallo comïn es cuando la BTI recibe trïfico de Ethernet a una tasa que supera la capacidad de procesado de datos de la BTI.

Los llamantes que usan una puerta de enlace VoIP envïan y reciben paquetes de voz a y de otras puertas de enlace VoIP. A estos paquetes se les debe dar prioridad sobre los paquetes de datos para asegurar que los llamantes tengan conversaciones tranquilas ininterrumpidas.

WO 02 17036 describe un aparato para supervisar y procesar paquetes de voz por el protocolo de Internet ejecutando uno o varios programas de aplicaciïn que reclaman selectivamente una o varias funciones de software mïs primitivas.

Resumen de la invenciïn La presente invenciïn permite la operaciïn apropiada de voz incluso en los entornos de datos mïs hostiles. Una premisa bïsica de la presente invenciïn es que la voz tiene prioridad sobre los datos de no voz. Ademïs, los datos para soportar voz tienen prioridad sobre otros datos. Como resultado, los datos de no voz pueden ser retardados o incluso se pueden perder, para proteger la integridad del flujo de voz.

En una realizaciïn preferida, la presente invenciïn asigna la carga de procesado de un sistema de comunicaciones que recibe y procesa seïales de comunicaciïn incluyendo datos de voz y datos de no voz. Se calcula una estimaciïn de la carga de procesado del sistema de comunicaciones dedicada a procesar solamente los datos de no voz. Se establece una pluralidad de objetos de datos de cuotas. Los objetos de datos se usan para supervisar y controlar la asignaciïn de la carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de no voz durante un perïodo de cuota actual.

El sistema de comunicaciones puede incluir una pluralidad de interfaces de comunicaciïn y al menos una memoria. Para cada una de las interfaces de comunicaciïn, se pueden almacenar varios valores de cuota en la memoria. Un primer valor de cuota puede representar un lïmite de cuota de bytes totales de sistema o interfaz que indica un nïmero mïximo de bytes de datos de no voz que puede ser procesado durante el perïodo de cuota actual. Un segundo valor de cuota puede representar un saldo de cuota de bytes totales de sistema o interfaz que indica el nïmero de bytes de datos de no voz que todavïa puede ser procesado durante el perïodo de cuota actual. Un tercer valor de cuota puede representar un lïmite de cuota de recuento de paquetes de sistema o interfaz que indica un nïmero mïximo de paquetes de datos de no voz que puede ser procesado durante el perïodo de cuota actual. Un cuarto valor de cuota puede representar un saldo de cuota de recuento de paquetes de sistema o interfaz que indica el nïmero de paquetes de datos de no voz que todavïa puede ser procesado durante el perïodo de cuota actual.

En una realizaciïn de la presente invenciïn, un paquete de datos de no voz puede ser recibido incluyendo un mensaje que tenga un nïmero real de bytes de datos de no voz. Se puede aïadir un nïmero predeterminado de bytes al nïmero real de bytes de datos de no voz para obtener un nïmero de bytes ajustado. El nïmero de bytes ajustado se puede restar del saldo de cuota de bytes totales para obtener un segundo valor de cuota nuevo. El paquete de datos de no voz puede ser procesado si el segundo valor de cuota nuevo es mayor o igual a cero.

Una estimaciïn de la carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de voz puede ser calculada en base al volumen actual de datos de voz recibidos por el sistema de comunicaciones. La estimaciïn de carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de voz puede ser restada de una carga de procesado que queda disponible para procesar tanto datos de voz como datos de no voz, para obtener la estimaciïn de carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de no voz.

Se puede determinar un nïmero de canales de voz activos por los que se reciben seïales de comunicaciïn incluyendo datos de voz. Se puede estimar una carga de procesado mïxima requerida para soportar uno solo de los canales de voz activos. El nïmero de canales de voz activos puede ser multiplicado por la carga de procesado mïxima estimada, para obtener la carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de voz para todos los canales de voz activos. Se puede determinar la carga de procesado... [Seguir leyendo]

1. Un mïtodo implementado por ordenador de asignar una carga de procesado de un sistema de comunicaciones a base de paquetes que recibe y procesa seïales de comunicaciïn incluyendo datos en paquetes de voz y datos en paquetes de no voz, incluyendo el mïtodo:

(a) calcular (505) una estimaciïn de carga de procesado del sistema de comunicaciones dedicada a procesar solamente los datos de no voz; y

(b) establecer una pluralidad de objetos de datos de cuotas usados para supervisar y controlar la asignaciïn de la carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de no voz durante un perïodo de cuota actual,

donde cuando una carga de procesado de los datos de voz cambia (545) , la estimaciïn de carga de procesado es recalculada y la pluralidad de objetos de datos de cuotas es reestablecida.

2. El mïtodo de la reivindicaciïn 1, donde el sistema de comunicaciones incluye una pluralidad de interfaces de comunicaciïn y al menos una memoria, y el paso (b) incluye ademïs:

(i) almacenar en la memoria, para cada una de las interfaces de comunicaciïn, un primer valor de cuota que representa un lïmite de cuota de bytes totales de interfaz que indica un nïmero mïximo de bytes de datos de no voz que puede ser procesado por la interfaz de comunicaciïn durante el perïodo de cuota actual; y

(ii) almacenar en la memoria, para cada una de las interfaces de comunicaciïn, un segundo valor de cuota que representa un saldo de cuota de bytes totales de interfaz que indica el nïmero de bytes de datos de no voz que todavïa puede ser procesado por la interfaz de comunicaciïn durante el perïodo de cuota actual.

3. El mïtodo de la reivindicaciïn 2, incluyendo ademïs:

(c) recibir en una interfaz especïfica de las interfaces de comunicaciïn un paquete de datos de no voz incluyendo un mensaje que tiene un nïmero real de bytes de datos de no voz;

(d) aïadir un nïmero predeterminado de bytes al nïmero real de bytes de datos de no voz para obtener un nïmero de bytes ajustado;

(e) restar el nïmero de bytes ajustado del saldo de cuota de bytes totales de interfaz para obtener un segundo valor de cuota nuevo; y

(f) la interfaz de comunicaciïn especïfica procesa el paquete de datos de no voz si el segundo valor de cuota nuevo es mayor o igual a cero.

4. El mïtodo de la reivindicaciïn 2, donde paso (b) incluye ademïs:

(iii) almacenar en la memoria, para cada una de las interfaces de comunicaciïn, un tercer valor de cuota que representa un lïmite de cuota de recuento de paquetes de interfaz que indica un nïmero mïximo de paquetes de datos de no voz que puede ser procesado por la interfaz de comunicaciïn durante el perïodo de cuota actual; y

(iv) almacenar en la memoria, para cada una de las interfaces de comunicaciïn, un cuarto valor de cuota que representa un saldo de cuota de recuento de paquetes de interfaz que indica el nïmero de paquetes de datos de no voz que todavïa puede ser procesado por la interfaz de comunicaciïn durante el perïodo de cuota actual.

5. El mïtodo de la reivindicaciïn 4, incluyendo ademïs:

(c) recibir en una interfaz especïfica de las interfaces de comunicaciïn un paquete de datos de no voz incluyendo un mensaje que tiene un nïmero real de bytes de datos de no voz;

(d) restar el nïmero real de bytes de datos de no voz del saldo de cuota de bytes totales de interfaz para obtener un segundo valor de cuota nuevo;

(e) disminuir el cuarto valor de cuota en uno para obtener un nuevo cuarto valor de cuota; y

(f) la interfaz de comunicaciïn especïfica procesa el paquete de datos de no voz si los nuevos valores de cuota segundo y cuarto son mayores o iguales a cero.

6. El mïtodo de la reivindicaciïn 2, incluyendo ademïs:

(c) el sistema de comunicaciones desecha datos de no voz cuando se supera un lïmite de cuota establecido para al

menos una de las interfaces de comunicaciïn.

7. El mïtodo de la reivindicaciïn 2, incluyendo ademïs:

el sistema de comunicaciones inhabilita interrupciones recibidas de la interfaz de comunicaciïn cuando se supera un lïmite de cuota establecido para al menos una de las interfaces de comunicaciïn.

8. El mïtodo de la reivindicaciïn 2, incluyendo ademïs:

(c) el sistema de comunicaciones reduce temporalmente el flujo de paquetes de datos de no voz a la interfaz de comunicaciïn cuando se supera un lïmite de cuota establecido para al menos una de las interfaces de comunicaciïn.

9. El mïtodo de la reivindicaciïn 2, incluyendo ademïs:

(c) establecer periïdicamente un nuevo perïodo de cuota actual; y

(d) poner los valores de cuota a valores predeterminados cuando se establece el nuevo perïodo de cuota actual.

10. El mïtodo de la reivindicaciïn 2, incluyendo ademïs:

(c) establecer un nuevo perïodo de cuota actual despuïs de haberse superado un lïmite de cuota establecido para una de las interfaces de comunicaciïn, y la carga de procesado previamente no disponible estï actualmente disponible para procesar los datos de no voz.

11. El mïtodo de la reivindicaciïn 1, donde el paso (a) incluye ademïs:

(i) calcular una estimaciïn de la carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de voz en base a un volumen actual de datos de voz recibidos por el sistema de comunicaciones; y

(ii) restar la estimaciïn de carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de voz de una carga de procesado que queda disponible para procesar tanto datos de voz como datos de no voz, para obtener la estimaciïn de carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de no voz.

12. El mïtodo de la reivindicaciïn 11, donde la carga de procesado que queda disponible para procesar tanto datos de voz como datos de no voz es menor que una capacidad de carga de procesado total del sistema de comunicaciones, y el paso (a) incluye ademïs:

(iii) restar una carga de procesado predeterminada reservada para operaciïn general y mantenimiento interno del sistema de comunicaciones de la capacidad de carga de procesado total del sistema de comunicaciones, para obtener una estimaciïn de la carga de procesado que queda disponible para procesar tanto datos de voz como datos de no voz.

13. El mïtodo de la reivindicaciïn 1, donde el sistema de comunicaciones incluye al menos una memoria, y el paso

(b) incluye ademïs:

(i) almacenar en la memoria un primer valor de cuota que representa un lïmite de cuota de bytes totales del sistema que indica un nïmero mïximo de bytes de datos de no voz que puede ser procesado por el sistema de comunicaciones durante el perïodo de cuota actual; y

(ii) almacenar en la memoria un segundo valor de cuota que representa un saldo de cuota de bytes totales del sistema que indica el nïmero de bytes de datos de no voz que todavïa puede ser procesado por el sistema de comunicaciones durante el perïodo de cuota actual.

14. El mïtodo de la reivindicaciïn 13, donde el paso (b) incluye ademïs:

(iii) almacenar en la memoria un tercer valor de cuota que representa un lïmite de cuota de recuento de paquetes del sistema que indica un nïmero mïximo de paquetes de datos de no voz que puede ser procesado por el sistema de comunicaciones durante el perïodo de cuota actual; y

(iv) almacenar en la memoria un cuarto valor de cuota que representa un saldo de cuota de recuento de paquetes del sistema que indica el nïmero de paquetes de datos de no voz que todavïa puede ser procesado por el sistema de comunicaciones durante el perïodo de cuota actual.

15. El mïtodo de la reivindicaciïn 1, donde se reciben seïales de comunicaciïn incluyendo datos de voz por una pluralidad de canales de voz activos, y el paso (a) incluye ademïs:

(i) determinar el nïmero de canales de voz activos;

(ii) estimar una carga de procesado mïxima requerida para soportar un solo canal de los canales de voz activos; 5

(iii) multiplicar el nïmero de canales de voz activos por la carga de procesado mïxima estimada, para obtener la carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de voz para todos los canales de voz activos;

(iv) determinar la carga de procesado realmente requerida para soportar todos los canales de voz activos; y 10

(v) reducir la estimaciïn de la carga de procesado mïxima, si la carga de procesado realmente requerida para soportar todos los canales de voz activos es menor que la carga de procesado mïxima estimada.

16. El mïtodo de la reivindicaciïn 1, donde se reciben seïales de comunicaciïn incluyendo datos de voz por una 15 pluralidad de canales de voz activos, y el paso (a) incluye ademïs:

(i) para cada canal de voz activo, estimar una carga de procesado mïxima requerida para soportar el canal de voz activo; y

(ii) aïadir la carga de procesado mïxima estimada de cada uno de los canales de voz activos para determinar una carga de procesado total dedicada a procesar solamente los datos de voz.

17. Un sistema de comunicaciones (100) que recibe y procesa seïales de comunicaciïn a base de paquetes incluyendo datos en paquetes de voz y datos en paquetes de no voz, incluyendo el sistema: 25

(a) al menos una interfaz de comunicaciïn (110, 120, 130) dispuesta para recibir las seïales de comunicaciïn;

(b) un procesador (140) en comunicaciïn con la interfaz, y dispuesto para calcular una estimaciïn de carga de procesado del sistema de comunicaciones dedicada a procesar solamente los datos de no voz y establecer una

pluralidad de objetos de datos de cuota usados para supervisar y controlar la asignaciïn de la carga de procesado dedicada a procesar solamente los datos de no voz durante un perïodo de cuota actual; y

(c) al menos una memoria (150) en comunicaciïn con el procesador dispuesta para almacenar la pluralidad de objetos de datos de cuotas a usar para supervisar y controlar la asignaciïn de la carga de procesado del sistema 35 dedicada a procesar solamente los datos de no voz durante un perïodo de cuota actual,

donde cuando cambia una carga de procesado de los datos de voz, el procesador estï dispuesto para recalcular la estimaciïn de carga de procesado y la pluralidad de objetos de datos de cuotas se re-establece.

18. El sistema de la reivindicaciïn 17, donde los objetos de datos de cuotas incluyen:

(i) un primer valor de cuota asociado con la interfaz de comunicaciïn, y que representa un lïmite de cuota de bytes totales de interfaz que indica un nïmero mïximo de bytes de datos de no voz que puede ser procesado por la interfaz de comunicaciïn durante el perïodo de cuota actual; y

(ii) un segundo valor de cuota asociado con la interfaz de comunicaciïn, y que representa un saldo de cuota de bytes totales de interfaz que indica el nïmero de bytes de datos de no voz que todavïa puede ser procesado por la interfaz de comunicaciïn durante el perïodo de cuota actual.

19. El sistema de la reivindicaciïn 18, donde los objetos de datos de cuotas incluyen ademïs:

(iii) un tercer valor de cuota asociado con la interfaz de comunicaciïn, y que representa un lïmite de cuota de recuento de paquetes de interfaz que indica un nïmero mïximo de paquetes de datos de no voz que puede ser procesado por la interfaz de comunicaciïn durante el perïodo de cuota actual; y

(iv) un cuarto valor de cuota asociado con la interfaz de comunicaciïn, y que representa un saldo de cuota de recuento de paquetes de interfaz que indica el nïmero de paquetes de datos de no voz que todavïa puede ser procesado por la interfaz de comunicaciïn durante el perïodo de cuota actual.

20. El sistema de la reivindicaciïn 17, donde la interfaz de comunicaciïn es una interfaz de telefonïa de banda ancha (BTI) situada en un mïdem de voz por cable (VoCM) .

21. El sistema de la reivindicaciïn 17, donde la interfaz de comunicaciïn es un adaptador de terminales de medios incorporado (eMTA) situado en un mïdem de voz por cable (VoCM) . 65