SISTEMA Y MÉTODO PARA LA TRANSMISIÓN DE DATOS EN ENTORNOS M2M USANDO REDES MÓVILES.

Sistema y método para la transmisión de datos en entornos M2M usando redes móviles.

Sistema y método para transmitir datos en entornos M2M usando redes móviles, que comprende un subsistema de transmisión (24) que recibe datos recogidos (203) a partir de una red de dispositivos sensores (21) y envía mensajes que contienen los datos recibidos a una pasarela (22). El subsistema de transmisión (24) se comunica con un analizador de tráfico (27) para recibir mediciones de tráfico en tiempo real (201) y con un administrador (28) para recibir niveles de prioridad de QoS (202) asignados a los mensajes que van a transmitirse. Pueden recogerse mediciones de tráfico (201) periódicamente a partir de estaciones base (26) y enlaces principales con el fin de determinar el estado actual de la red móvil. Pueden asignarse niveles de prioridad de QoS (202) a los mensajes según una clasificación de los datos recogidos (203) según la fuente de datos o el tipo de mensaje. Los mensajes se transmiten por el subsistema de transmisión (24) usando un protocolo de comunicación ligero (25) y según las mediciones de tráfico (201) y los niveles de prioridad (202).

Sistema y método para la transmisión de datos en entornos M2M usando redes móviles.

Campo técnico de la invención La presente invención tiene su aplicación dentro del sector de las telecomunicaciones y, especialmente, en el área industrial dedicada a las comunicaciones máquina a máquina (M2M) , que implican dispositivos sensores remotos que tanto notifican como aceptan instrucciones sobre redes de telecomunicación, y, más particularmente, se refiere a un método y sistema para la transmisión de datos a partir de sensores en comunicaciones M2M sobre redes de telecomunicación inalámbrica.

Antecedentes de la invención Las comunicaciones entre dispositivos y ordenadores (lo que se denomina normalmente M2M) están creciendo a una enorme velocidad. Esto supone que se gasta un enorme ancho de banda en esta clase de comunicaciones.

Máquina a máquina (M2M) se refiere a tecnologías que permiten redes tanto inalámbricas como por cable para la comunicación con dispositivos, en las que se usa un dispositivo (tal como un sensor o medidor) para captar un evento (tal como temperatura, sonido, vibración, presión, movimiento, contaminantes, nivel de inventario, etc.) , que se retransmite a través de una red (inalámbrica, por cable o híbrida) a una aplicación (programa de software) que traduce el evento captado en información significativa. Una red de sensores es una red accesible por ordenador de muchos dispositivos espacialmente distribuidos que usan sensores para monitorizar condiciones en diferentes ubicaciones y una web de sensores se refiere a redes de sensores accesibles mediante web en las que pueden descubrirse y accederse a datos de sensor almacenados usando interfaces de programación de aplicaciones (API) y protocolos convencionales.

Los sistemas sensores están desplegándose cada vez más para proporcionar información de detección para un innumerable tipo de aplicaciones e implican muchos tipos diferentes de sensores desarrollados por comunidades que trabajan en diferentes campos. La heterogeneidad de estos sistemas sensores significa que la interoperabilidad es difícil. El procesamiento fiable de observaciones de sensores recuperadas de estos sistemas heterogéneos también es problemático. Se necesitan maneras estándar de describir sensores y recuperar datos de sensor para tratar el problema de la heterogeneidad de los sistemas sensores.

En una iniciativa del Open Geospatial Consortium, Inc. (OGC) denominada Sensor Web Enablement (SWE) , miembros de OGC han construido un marco único de normas abiertas para aprovechar sensores conectados mediante web y sistemas sensores de todo tipo: medidores de inundación, monitores de contaminación del aire, medidores de esfuerzos en puentes, monitores cardiacos móviles, cámaras web, dispositivos de obtención de imágenes terrestres en satélites e innumerables otros sensores y sistemas sensores. De manera muy similar a cómo las normas de lenguaje de marcado de hipertexto (HTML) y protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) permitieron el intercambio de cualquier tipo de información en la web, la iniciativa SWE de OGC se centra en desarrollar normas para permitir el descubrimiento, intercambio y procesamiento de observaciones de sensores, así como la asignación de tareas a sistemas sensores. Esta norma especifica una implementación de XML (lenguaje de marcado extensible) para el modelo conceptual de observaciones y mediciones (O&M) de ISO y OGC (OGC Observations and Measurements v2.0 también publicado como ISO/DIS 19156) , que incluye un esquema de características de muestreo. Esta codificación es una dependencia esencial para la norma de interfaz de servicio de observación de sensores (SOS) de OGC. Más específicamente, esta norma define esquemas de XML para observaciones (es decir, mediciones o recogida de datos a través de los sensores) y para características implicadas en el muestreo cuando se realizan observaciones. Esta norma surge del trabajo originalmente emprendido a través de la actividad Sensor Web Enablement (SWE) del Open Geospatial Consortium. SWE se encarga de establecer interfaces y protocolos que permitan una “web de sensores”, a través de la cual aplicaciones y servicios pueden acceder a sensores de todo tipo así como a observaciones generadas por los mismos, a través de la web.

SensorML es una norma de OGC aprobada que proporciona modelos estándar y una codificación XML para describir sensores y procesos de medición mediante funciones de apoyo para el descubrimiento de sensores, geolocalización de sensores, procesamiento de observaciones de sensores, suscripción a alertas de sensores y un mecanismo de programación de sensores. Todos los procesos de SensorML pueden proporcionar metadatos tales como capacidades, propiedades, información de contactos y fuentes de documentación. Sin embargo, la desventaja de estos tipos de protocolos es habitualmente una alta sobrecarga, debido a la amplia gama de tipos de metadatos y amplio tipo de operaciones soportadas, que se diseñan para abarcar un tipo universal de sensores y propiedades.

Al optimizar los protocolos definidos para comunicaciones M2M, algunos métodos intentan mejorar las comunicaciones (en un ámbito general, no sólo dentro de escenarios M2M) estimando el impacto de los datos que van a transferirse en un canal o red de comunicación. Las optimizaciones existentes dan como resultado

soluciones demasiado sencillas e ineficaces, ya que sólo tienen en cuenta los parámetros de los datos que van a enviarse, pero no el estado real de la red. En sistemas actuales, no se consideran datos en tiempo real reales sobre el estado de la red (móvil) . Todas las soluciones conocidas usan estimaciones para optimizar las transmisiones basándose en suposiciones o sólo consideran las propiedades de los mensajes que el sistema está dispuesto a transmitir. Algunos sistemas existentes intentan deducir el estado de la red (ya sea móvil o fija) con el fin de optimizar el tiempo de entrega para mensajes. Por ejemplo, algunos sistemas intentan calcular el tamaño del mensaje (antes de la transmisión) y usan estos valores para estimar el impacto sobre la carga de la red en un momento dado. Sin embargo, estas soluciones existentes no tienen en cuenta el estado real de la red (porque lo desconocen) , de modo que las estimaciones sobre el estado de la red no son precisas.

Otra desventaja relacionada de la mayoría de las soluciones existentes es que no están integradas con la infraestructura del operador de red y los datos (de estado e inteligencia de negocio) , de modo que los procesos de optimización sólo son válidos para una generación o tecnología de red móvil específica (es decir, la optimización está diseñada para funcionar sólo en GPRS, WCDMA, etc.) . Dado que los parámetros, capacidades y limitaciones de cada tecnología de red móvil son diferentes, es esencial tener acceso al estado real y a parámetros de la red móvil, independientemente de la tecnología/generación de red usada. Por ejemplo, diferentes tecnologías de red soportan diferentes tamaños de paquete o trama, ranuras de tiempo para un mismo usuario, etc. Por tanto, una optimización realizada para una tecnología de red determinada puede no ser eficaz cuando se aplica a una nueva generación de red.

Algunas soluciones intentan optimizar las comunicaciones sobre diferentes canales y redes, pero sin considerar las particularidades específicas de entornos M2M, dispositivos y datos. Estos entornos M2M presentan sus propias limitaciones, y en algunos casos imponen restricciones de tiempo (o incluso limitaciones en tiempo real) para la transmisión de datos. Un procesamiento “genérico” de mensajes o datos (para cualquier tipo de datos…) no es tan eficaz como un procedimiento que observa todas las cabeceras específicas y formatos definidos en las normas de M2M.

Por otro lado, si un sistema sensor sólo considera el tamaño de los datos que van a transmitirse (o incluso considerando también la carga de la red) para un algoritmo de planificación, todos los mensajes y datos se gestionan de la misma manera, independientemente de la importancia de cada mensaje, sin ningún soporte de políticas de calidad de servicio (QoS) o prioridad. En algunas soluciones existentes, el único mecanismo de prioridad a la hora de decidir si se envía o se pospone la entrega de un mensaje se basa en el tamaño de los datos que van a enviarse (se envían partes más grandes de datos después de las más pequeñas) .

El problema técnico objetivo es optimizar las comunicaciones M2M sobre redes móviles públicas (es decir, gestionadas por operadores) con el fin de aumentar la eficacia reduciendo la cantidad de información que va a enviarse por los sensores, mientras se mantiene...

1. Un sistema para transmitir datos en entornos M2M usando redes móviles, que comprende: -un subsistema de transmisión (24) que comprende medios de recogida de datos para recibir datos recogidos 5 (203) a partir de una red de dispositivos sensores (21) y medios de envío para transmitir mensajes que contienen los datos recibidos a una pasarela (22) conectada a una red móvil,

caracterizado porque los medios de envío del subsistema de transmisión (24) usan un protocolo de comunicación ligero (25) y la pasarela (22) comprende un adaptador de protocolo (221) y un adaptador de formato de datos (222) para 10 traducir el protocolo de comunicación ligero (25) y los mensajes transmitidos por el subsistema de transmisión (24) usando dicho protocolo de comunicación ligero respectivamente,

y porque el subsistema de transmisión (24) comprende además: -medios de comunicación con un analizador de tráfico (27) del operador de red móvil para recibir mediciones de tráfico en tiempo real (201) a partir de la red móvil,

-medios de comunicación con un administrador (28) de políticas de QoS para recibir niveles de prioridad (202) asignados por el administrador (28) a los mensajes que van a transmitirse por el subsistema de transmisión (24) .

2. El sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que el subsistema de transmisión (24) comprende 20 además una memoria intermedia local (241) para almacenar determinados datos recogidos (203) durante un periodo de tiempo determinado según las mediciones de tráfico (201) .

3. El sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que el subsistema de transmisión (24) comprende además una memoria intermedia local (241) para almacenar determinados datos recogidos (203) durante un 25 periodo de tiempo determinado según los niveles de prioridad (202) asignados a un mensaje que va a transmitirse que contiene dichos determinados datos recogidos (203) .

4. El sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que el analizador de tráfico (27) recoge periódicamente mediciones de tráfico (201) a partir de estaciones base (26) de la red móvil.

3.

5. El sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que el analizador de tráfico (27) recoge periódicamente mediciones de tráfico (201) a partir de enlaces principales de la red móvil.

6. El sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que el analizador de tráfico (27) está integrado en el 35 subsistema de transmisión (24) .

7. El sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que el administrador (28) de políticas de QoS asigna niveles de prioridad (202) a los mensajes según una clasificación de los datos recogidos (203) a partir de la red de dispositivos sensores (21) .

4.

8. El sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que el administrador (28) de políticas de QoS está integrado en el subsistema de transmisión (24) .

9. Un método para transmitir datos en entornos M2M usando redes móviles, que comprende:

-recoger datos (203) a partir de una red de dispositivos sensores (21) , -transmitir mensajes que contienen los datos recogidos (203) a una pasarela (22) conectada a una red móvil, caracterizado porque los mensajes se transmiten usando un protocolo de comunicación ligero (25) y porque el método comprende además:

-traducir el protocolo de comunicación ligero (25) y los mensajes transmitidos en la pasarela (22) , -comunicarse con un analizador de tráfico (27) del operador de red móvil para recibir mediciones de tráfico en tiempo real (201) a partir de la red móvil, -comunicarse con un administrador (28) de políticas de QoS para recibir niveles de prioridad (202) asignados por el administrador (28) a los mensajes que van a transmitirse,

-transmitir los mensajes según las mediciones de tráfico (201) y los niveles de prioridad (202) recibidos.

10. El método según la reivindicación 9, que comprende además almacenar determinados datos recogidos (203) durante un periodo de tiempo determinado según las mediciones de tráfico (201) recibidas o los niveles de prioridad (202) recibidos.

11. El método según cualquier reivindicación 9-10, que comprende además recoger periódicamente mediciones de tráfico (201) a partir de estaciones base (26) y enlaces principales de la red móvil.

12. El método según cualquier reivindicación 9-11, que comprende además asignar niveles de prioridad (202) a los mensajes según una clasificación de los datos recogidos (203) a partir de la red de dispositivos sensores 10 (21) .

13. El método según la reivindicación 12, en el que los datos recogidos (203) a partir de la red de dispositivos sensores (21) se clasifican según un tipo de sensor que es la fuente de los datos recogidos (203) .

14. El método según la reivindicación 12, en el que los datos recogidos (203) a partir de la red de dispositivos sensores (21) se clasifican según un tipo de mensaje que contiene los datos recogidos (203) .

15. Un producto de programa informático que comprende instrucciones ejecutables por ordenador para realizar el método según cualquiera de las reivindicaciones 9-14, cuando se ejecuta el programa en un ordenador. 20

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