ES2312327T3 - Sistema de red, metodo y servidor para transferencia de datos. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de red que incluye una red por cable (120), una pluralidad de redes inalámbricas de diferentes tecnologías de radio (160, 170, 180), un servidor datos (130), y un terminal (140) dispuesto para la transferencia de datos entre estos a través de la red por cable y las redes inalámbricas, tras la solicitud de un usuario; y que comprende: un servidor de acceso (110) conectado funcionalmente entre el servidor de datos y el terminal, para facilitar dinámicamente la transferencia de datos entre ambos, el servidor de acceso comprendiendo medios para dividir el contenido en múltiples flujos de datos inalámbricos, de diferentes tecnologías de radio, y mantener información sobre características del terminal, y medios para mantener información sobre recursos de radio disponibles en las diferentes redes inalámbricas y para controlar la transferencia por cable de datos entre el servidor de datos y el servidor de acceso y controlar la transferencia inalámbrica de múltiples flujos de datos divididos, de diferentes tecnologías de radio, entre el servidor de acceso y el terminal, sobre las diferentes redes inalámbricas, en función de la información contenida, donde el servidor de acceso está adaptado para proporcionar un protocolo de control de llamada que es independiente de los protocolos de transporte subyacentes de las diferentes redes.
Description
Sistema de red, método y servidor para
transferencia de datos.
Esta invención se refiere a sistemas de red, y
en particular a los que se componen de redes por cable (por ejemplo
Internet) e inalámbricas (por ejemplo DVB-T,
UMTS).
En el campo de esta invención tales sistemas
pueden tener servidores localizados en la red fija, y terminales
multimodo para acceso de usuarios. Cuando hay múltiples redes
heterogéneas disponibles para los terminales, debido a las
crecientes oportunidades de acceso inalámbrico a servicios y
contenidos, los usuarios requieren accesos ubicuos
independientemente de las capacidades del terminal, de la cobertura
de la tecnología de radio y del comportamiento del usuario.
Un ejemplo de un sistema que utiliza acceso
tanto por cable como inalámbrico, puede encontrarse en el documento
"Wireless-adaptation of WWW Content over CDMA",
de Ham, K., en IEEE Intl. Workshop on Mobile Multimedia
Communications, 15 de noviembre de 1999, páginas
368-372, que trata de comunicación en serie sobre
redes por cable e inalámbricas.
Un ejemplo de un sistema de comunicación
inalámbrico, puede hallarse en la Patente de Estados Unidos Número
US 6 097 733, que trata de la multidifusión de información
multimedia sobre una pluralidad de conexiones inalámbricas.
En tal contexto se puede presentar a un usuario,
una o más de las siguientes situaciones:
- \bullet
- puede no haber características apropiadas de calidad de servicio (QoS, Quality of Service) disponible (por ejemplo latencia, ancho de banda, perturbación, etc.), apropiadas para una aplicación requerida;
- \bullet
- puede no haber contenido distribuido apropiado, para la situación específica del usuario (por ejemplo, la distribución de contenido a un usuario puede estar limitada por la disponibilidad del ancho de banda del usuario, la localización, la visualización, etc.); y
- \bullet
- puede no haber continuidad del servicio con la movilidad del usuario (por ejemplo con cambios en la red del usuario, o con cambios en el terminal del usuario).
El terminal del usuario está en un entorno de
radio en el que tiene que utilizar una entre varias tecnologías de
radio. El terminal seleccionará la tecnología de radio más apropiada
en función de criterios tales como la potencia de la señal, la QoS
requerida/deseada, el coste para el terminal, etcétera.
Sin embargo, la elección de la tecnología de
radio por el terminal puede no ser óptima, por ejemplo:
- \bullet
- por las redes de radio y fijas, debido a que pueden estar congestionadas o congestionarse debido a la selección del usuario, y
- \bullet
- por el servidor, debido a que debe dimensionar los datos (contenido, calidad, etc.) en función de la tecnología de radio que está siendo utilizada.
Además, en la mayoría de los casos el servidor
no está capacitado para administrar la movilidad del usuario entre
múltiples tecnologías de radio si el terminal es multimodo.
El software intermedio del terminal puede
modificarse de tal modo que monitorice constantemente las
tecnologías de radio disponibles, y selecciones la más apropiada sin
pérdida de conexión. Aunque este enfoque proporciona continuidad de
servicio sobre múltiples tecnologías de radio, está centrado en el
usuario y no permite a la red determinar si serían más apropiadas
otras opciones. Además, la aplicación puede experimentar fuertes
variaciones en la QoS de transporte, lo que conduce como mínimo a la
desconexión del servicio.
Los servidores puede mejorarse con
características adicionales tales como la traslación de formatos,
que requiere que el proveedor de aplicaciones mejore constantemente
los servicios proporcionados por el servidor, en lugar de los
contenidos. Sin embargo, en el caso de multidifusión a usuarios con
diferentes capacidades, el servidor tendría que dimensionar
específicamente los contenidos para cada usuario.
En la mayoría de los casos no hay
correspondencia entre la situación específica del usuario
(movilidad, comportamiento específico del usuario, etc.) y la
presentación de contenidos. Como resultado, los recursos de radio y
de red pueden no utilizarse óptimamente. Además, no hay ningún punto
en la red donde se reúna las asignaciones y elecciones de los
terminales, de forma que pudiera llevarse a cabo extensas
optimizaciones del sistema.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un sistema de red, un método para la transferencia de
datos y un servidor para ser utilizado con estos, donde pueda
paliarse las mencionadas desventajas.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un sistema de red que incluye una red por
cable y una red inalámbrica, como el reivindicado en la
reivindicación 1.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un servidor de acceso para ser utilizado
en un sistema de red que incluye una red por cable y una red
inalámbrica, como el reivindicado en la reivindicación 3.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para transferencia de datos
entre un servidor de datos y un terminal, a través de una red por
cable y una red inalámbrica, como el reivindicado en la
reivindicación 8.
A continuación y solo a modo de ejemplo, se
describe un sistema y un método que incorporan la presente
invención, para el funcionamiento conjunto de redes heterogéneas y
la optimización del uso de recursos en un entorno de radio
compuesto, y con referencia a los dibujos anexos en los cuales:
la figura 1 muestra un diagrama esquemático de
un sistema de radio compuesto que utiliza la presente invención;
la figura 2 muestra un diagrama esquemático que
ilustra la organización del sistema de radio compuesto de la figura
1, con múltiples servidores de acceso compuesto (CASs, composite
access servers);
la figura 3 muestra un diagrama esquemático que
ilustra principios de direccionamiento utilizados en el sistema de
la figura 1;
la figura 4 muestra un diagrama esquemático de
bloques, que ilustra principios de modelización de llamada
utilizados en el sistema de la figura 1;
la figura 5 muestra un diagrama esquemático de
bloques, que ilustra las etapas principales en la llamada originada
en terminal, en el sistema de la figura 1;
la figura 6 ilustra un diagrama esquemático de
bloques, que ilustra el procedimiento de establecimiento de sesión
en el sistema de la figura 1;
la figura 7 muestra un diagrama esquemático de
bloques, que ilustra el procedimiento de establecimiento de conexión
celular, del sistema la figura 1;
la figura 8 muestra un diagrama esquemático de
bloques, que ilustra un procedimiento de establecimiento de conexión
de difusión, del sistema de la figura 1;
la figura 9 muestra un diagrama esquemático de
bloques, que ilustra el procedimiento de transmisión del sistema de
la figura 1; y
la figura 10 muestra un diagrama esquemático de
bloques, que ilustra un ejemplo del procedimiento de administración
de movilidad, del sistema de la figura 1.
En una realización preferida de la presente
invención, la arquitectura de un sistema de radio compuesto se basa
en un servidor especial, en lo que sigue denominado servidor de
acceso compuesto (CAS, Composite Access Server), que actúa sobre una
pasarela y un servidor intermediario. Tal arquitectura se muestra en
la figura 1.
\vskip1.000000\baselineskip
En el sistema de radio compuesto de la figura 1,
se proporciona uno o más servidores de acceso compuesto (CAS) 110 en
el límite entre dos dominios:
- \bullet
- En un lado del CAS(s) 110 está el mundo de Internet. En este dominio 120, se sitúan servidores de aplicación 130 y sitios web (no mostrados). Usualmente, los servidores de contenidos no conocen los detalles de los medios de transmisión utilizados por los terminales móviles 140. La capa de red en este dominio se maneja en función de la mejor demanda.
- \bullet
- En el otro lado del CAS(s) 110 está el dominio inalámbrico 150. Este consta de las redes secundarias, cada una siendo de hecho la red central de un operador que maneja una tecnología específica, por ejemplo una red de difusión (DVB-T) 160, una red celular (por ejemplo GPRS o UMTS) 170, y una red WLAN (por ejemplo Hiperlan 1) 180. La red entre el CAS y las redes centrales está basada en conmutación por paquetes, puesto que esto debería ofrecer mejores características de conmutación de servicio (QoS) que la red Internet. En esta red, se accede a las redes centrales 160, 170 y 180 a través de pasarelas específicas del operador. Si una red central opera sobre múltiples tecnologías, esta es transparente al CAS.
\vskip1.000000\baselineskip
En el lado de la red Internet el CAS 110
negocia, en nombre del usuario, el perfil de servicio que el usuario
desea conectar. El objetivo principal con este enfoque es limitar
las comunicaciones sobre el lado inalámbrico. Un requisito es que el
CAS contenga suficiente información sobre las preferencias y el
perfil del usuario.
El CAS 110 evalúa continuamente el uso del
espectro inalámbrico ocupado por los usuarios móviles, y lo optimiza
sobre un esquema global. Las acciones que el CAS puede llevar a cabo
con este propósito (con soporte del proveedor de aplicaciones) son,
entre otras, división de flujos de datos sobre múltiples tecnologías
en base a QoS y a parámetros relevantes, y
re-negociación de contenidos.
El CAS 110 puede actuar también como un servidor
intermediario, y puede proporcionar servicios de valor añadido tales
como mapeo de transmisión de multidifusión sobre el espectro de
radiodifusión, itinerancia o traspaso entre tecnologías,
transcodificación de contenidos, filtrado QoS, y reasignación de
tecnologías sobre el espectro disponible.
Para llevar a cabo las funcionalidades
mencionadas arriba se requiere dos enlaces de señalización:
- \bullet
- entre el CAS 110 y los servidores de aplicación 130, y
- \bullet
- entre el CAS 110 y el terminal móvil 140.
\vskip1.000000\baselineskip
Puede incluirse uno o más enlaces de
señalización si existe un mecanismo de cooperación entre el CAS 110
y las pasarelas de red de acceso de radio 165, 175 y 185.
Los enlaces de señalización se derivan de
principios descritos en las publicaciones "Generic Signaling
Protocol: Architecture, Model, and Services", de P. Miller y P.
Turcu, en IEEE Transactions on Communications, volumen 40, número 5,
mayo de 1992, y "Generic Signaling Protocol: Switching,
Networking, and Interworking", de P. Miller y P. Turcu, en IEEE
Transactions on Communications, volumen 40, número 5, mayo de 1992.
En lo que sigue, estos enlaces de señalización serán aludidos en
general como enlace de señalización para entidades de acceso
(SP/A).
El CAS 110 proporciona funcionalidad de control
de llamada, y lleva a cabo encaminamiento inteligente de flujos.
Desde el punto de vista de un sistema más grande, el CAS 110
controla el tráfico sobre un área geográfica limitada donde hay
múltiples tecnologías disponibles. Para controlar áreas mayores se
implementa una red de CASs, por ejemplo como una
"meta-red central" según se sugiere en la
figura 2.
Como puede verse en la figura 2, una pluralidad
de CASs 110 comunican (a través de una red inter-CAS
115) con el dominio de Internet 120 (incluyendo servidores de
aplicación 130). Los CASs 110 proporcionan respectivamente
diferentes áreas de cobertura geográfica 210 (de las que se muestra
solo una) en las que se proporciona servicios inalámbricos tales
como DVB, UMTS y WLAN. Se apreciará que una comunicación entre un
terminal (no mostrado en la figura 2) y un servidor de aplicación
130 tiene como resultado el subconjunto mostrado en la figura
1.
\vskip1.000000\baselineskip
Todo los bloques en la arquitectura está
interconectados utilizando un protocolo IP. Como se explicará en
detalle más abajo, se establece un escenario apropiado de
direccionamiento con el objeto de simplificar el direccionamiento de
los diversos bloques así como de simplificar las funcionalidades CAS
adecuándose los requisitos de la arquitectura. Además, se dispone
las pilas de protocolo en las diferentes entidades.
En referencia ahora también a la figura 3, el
esquema de direccionamiento está basado en el de la publicación
"Flexible Network Support for Mobile Hosts", de X. Zhao, C.
Castellucia y M. Baker, en Mobile Networks and Applications, 1999,
que hace posible llegar a un usuario utilizando simultáneamente
múltiples enlaces, en un contexto IP. El esquema de direccionamiento
debe tener en cuenta los siguientes hechos:
- \bullet
- debe respetarse los principios de protocolo IP (por ejemplo, que una dirección IP identifique un punto de acceso de red);
\newpage
- \bullet
- el servidor no necesariamente conoce la dirección IP de interfaz del terminal para cada tecnología de acceso de radio, en el establecimiento de la conexión;
- \bullet
- la dirección IP/puerto es solo una identificación temporal de la tecnología o tecnologías de radio, para llegar al usuario desde la red; y
- \bullet
- el tráfico cliente-servidor será fuertemente asimétrico, el sentido dominante siendo servidor-cliente.
\vskip1.000000\baselineskip
En el dominio de servidor, es necesario
identificar los flujos dirigidos al cliente. Dos flujos son
diferentes cuando muestran características diferentes tal como la
QoS requerida o la prioridad, y cuando solo el servidor de
aplicaciones es capaz de construir el flujo de datos
correspondientemente. Como consecuencia, puede plantearse cada flujo
sobre un protocolo de transporte diferente, y pueden también
multiplexarse flujos de aplicaciones diferentes en la capa de
transporte.
Como resultado, un flujo o un conjunto de flujos
estarán identificados al menos parcialmente por el conjunto
<fuente: puerto, destino>. La dirección de la fuente es la
dirección del servidor de aplicación. El puerto está asociado con la
dirección de la fuente, y diferencia características de los flujos
de transporte. La dirección de destino es la que procede del
usuario, registrada como el CAS.
En el lado del cliente CAS, un mapeo del flujo
de transporte en una transmisión de radio seleccionada, será
identificado mediante las direcciones IP del conjunto <fuente,
destino>. La dirección IP de la fuente es la dirección IP CAS,
mientras que la dirección de destino es la dirección terminal en una
tecnología de radio específica. Los paquetes son tunelizados desde
el CAS a la interfaz de radio del terminal de usuario. La dirección
de destino (dirección externa del túnel IP/IP) es la dirección
temporal proporcionada por la red de acceso de radio a la interfaz
de radio, para que esta interfaz terminal sea accedida a través de
una red IP.
Así, una función del CAS es encapsular flujos de
transporte en el lado de la red Internet, para la distribución en el
lado del dominio inalámbrico y, a la inversa, deshacer el
encapsulamiento de paquetes procedentes del usuario para
encaminarlos al servidor, como se ilustra en la figura 3. Puesto que
los principios de direccionamiento son similares a la IP móvil, el
CAS puede identificarse al agente local, mientras que los terminales
serían agentes externos a ser direccionados simultáneamente.
Los principios de direccionamiento utilizados en
la arquitectura de sistemas de radio compuestos de la figura 1 y 2,
se ilustra en la figura 3. Como puede verse a partir de la figura 3,
el CAS 110 adapta dinámicamente la tabla de enlace 310 para cada
usuario, en función de las características de tráfico, de las
características del flujo de transporte, y de la QoS requerida por
los flujos frente a la que se propone en cada enlace, en un esquema
por usuario y a nivel del sistema. Las características de tráfico se
miden, o bien son portadas explícitamente por los enlaces de
señalización SP/A mencionados anteriormente. El entrelazado con
servidores de contenidos que no soportan SP/A es posible, pero el
CAS debe depender de sus medios de medida de las características
del tráfico, para optimizar la manipulación del flujo.
Debe notarse que en el ejemplo mostrado en la
figura 3, en el caso de un protocolo de transporte asegurado tal
como TCP mientras se utiliza una tecnología de transmisión
unidireccional (pasarela 165), el CAS puede tener que proporcionar
medios de traslación de protocolo al objeto de emular una conexión
extremo a extremo (TCP). Si el CAS ha de actuar como un servidor
intermediario de servicios (por ejemplo, para
filtrado/transcodificación de contenidos), entonces la tabla de
enlace necesitaría ser más compleja. En concreto, necesitaría
enlazar objetos de contenido con direcciones de destino, y no solo
con direcciones fuente/puertos.
En el lado de Internet se prefiere distinguir
flujos de transporte por número de puerto, en lugar de dirección,
para facilitar la manipulación prioritaria de flujos en el caso de
que se utilice protocolos QoS sin estado (tal como DiffServ).
En el lado inalámbrico se aplica tunelización a
los paquetes originales, para mantener la sintaxis extremo a extremo
sobre los paquetes recibidos. La tunelización inversa es una opción
deseable cuando hay tecnología de radio bidireccional en uso. En
concreto puede servir para transportar acuses TCP, o informes RTCP.
Un enfoque de tunelización permite que el usuario sea accedido a
través de cualquier tecnología de radio o red secundaria, siempre
que el CAS esté informado de las redes posibles.
Sobre redes móviles con IP habilitada, y en el
caso de disponibilidad de direcciones estáticas para usuarios en una
tecnología de radio específica, los paquetes que se originan en el
CAS pueden experimentar una segunda tunelización entre la pasarela
de la red de acceso de radio local, y la externa. En tales casos,
puede requerirse alguna forma de optimización (por ejemplo,
compresión de cabecera).
En el contexto de una red de CASs, puede
introducirse el concepto de CAS local y CAS externo. Así, los
principios de IP móvil pueden utilizarse para la administración de
la movilidad.
El principio general utilizado a en la
disposición de pilas de protocolo, es separar el plano de control
respecto del plano del usuario. Así, los flujos procedentes de cada
plano pueden ser mapeados independientemente, sobre el protocolo de
transporte y la tecnología de transmisión más apropiados.
El plano de control trata en realidad de como es
distribuido el protocolo SP/A para el control de llamada, y como se
establece las comunicaciones. El SP/A es distribuido sobre el
cliente, el servidor y el CAS. Debido a su importancia vital en las
operaciones del sistema, utiliza preferentemente el enlace más
fiable para alcanzar el terminal (en la mayoría de los casos sería
una interfaz aérea celular).
\vskip1.000000\baselineskip
El sistema de radio compuesto bajo
consideración, implica al menos cinco entidades físicas, y se
realiza una distinción entre las capas de aplicación y de sesión.
Las entidades físicas son el terminal, la capa de acceso compuesto,
el servidor de aplicaciones, la pasarela de tecnología de difusión,
y la pasarela de tecnología celular (bidireccional).
A continuación se describe el establecimiento de
llamada originada en terminal. Puede aplicarse principios similares
para llamadas terminadas en terminal.
En referencia ahora también a la figura 4, el
modelo de llamadas utilizado está basado en un modelo
cliente-servidor en el que el terminal ejecuta el
lado del cliente de la aplicación de usuario, y el servidor de
aplicación ejecuta el lado del servidor de la aplicación de usuario.
El servidor de acceso compuesto es en principio visible solo en la
capa de sesión. Como resultado, la capa de sesión es distribuida
sobre tres entidades. El software de la capa de sesión puede verse
como un software intermedio con la función de ejecutar los servicios
soportados por las funciones implementadas en el servidor acceso
compuesto.
La aplicación del usuario es conectada a la capa
de sesión a través de una interfaz denominado interfaz de aplicación
del sistema de radio compuesto (CRS-AI, Composite
Radio System Application Interface). Las primitivas intercambiadas
sobre esta interfaz pueden ser consideradas como la interfaz de
programación de aplicaciones (API, Application Programming
Interface) necesaria para soportar el concepto CRS.
El terminal y el servidor de acceso compuesto,
comunican a través de la interfaz de terminal-CAS
(CTI, CAS-Terminal Interface). Mensajes
intercambiados sobre esta interfaz son parte de un protocolo de
control de sesión.
El servidor de aplicación y el servidor de
acceso compuesto, comunican a través de la interfaz
servidor-CAS (CSI, CAS-Server
Interface). Mensajes intercambiados sobre esta interfaz son también
parte del protocolo de control de sesión.
Una transacción puede ser iniciada por el
cliente o bien por el servidor utilizando una primitiva de solicitud
sobre la primitiva CRSI. Cuando el cliente inicia la transacción,
transmite a la entidad homóloga mensajes de comando en el nivel de
sesión. Se espera un mensaje de respuesta de nivel de sesión. Cuando
el servidor inicia la transacción, transmite a la entidad homóloga
mensajes de notificación en el nivel de sesión. Como en el caso
previo, se espera mensajes de respuesta en el nivel de sesión.
Se asume que el protocolo de transporte
subyacente proporciona una transmisión garantizada de los mensajes.
En un contexto IP, TCP proporcionaría tal servicio.
El modelo de llamada descrito abajo se
proporciona para dar una clarificación sobre como las diferentes
entidades en el sistema de radio compuesto, intercambian información
en el nivel de sesión. Debe notarse que cada modelo descrito es
simplemente una posible implementación no única, y que puede
utilizarse alternativamente otras implementaciones.
El establecimiento de llamada originada en
terminal se organiza en tres procedimientos: establecimiento de
sesión, establecimiento de conexión de radio (diferente para celular
y difusión), y transmisión. Cada procedimiento es iniciado por una
solicitud/indicación emitida desde/hacia la capa de aplicación
hacia/desde la capa de sesión. La capa de sesión 410 se distribuye
entre el terminal, el servidor de acceso compuesto y el servidor de
aplicación. Se utiliza también un procedimiento de mantenimiento del
enlace, para poner de manifiesto que la calidad del enlace puede
adaptarse para ajustarse a requisitos de aplicación, así como a las
condiciones de transporte variables en el tiempo.
La figura 5 describe un diagrama de secuencia de
mensaje genérico (que indica la particularidad de las entidades
implicadas en cada procedimiento de establecimiento de llamada) y
muestra las principales etapas en una llamada originada en
terminal.
Las primitivas en la interfaz CRSI consisten
en:
- \bullet
- adición de servicio (equivalente a una sesión de aplicación),
- \bullet
- creación/adición de canal (preferentemente uno por clase QoS),
- \bullet
- comando de aplicación (por ejemplo, enviar datos), y
- \bullet
- modificación de atributo de canal.
\vskip1.000000\baselineskip
En el ejemplo anterior, tras el establecimiento
de sesión (etapa 510) se recomienda al terminal abrir dos canales
con diferentes atributos QoS. La capa de sesión detecta (de nuevo,
basándose en una recomendación CAS) que es mejor abrir un enlace de
transporte por cada canal de aplicación. En otras circunstancias, la
capa de sesión podría tener mapeados ambos canales de aplicación
sobre el mismo enlace de transporte. Como se muestra en la figura 5,
tras el establecimiento de sesión (etapa 510) se lleva a cabo las
siguientes etapas: establecimiento de conexión celular (etapa 520);
establecimiento de conexión de difusión (etapa 530); transmisión
(etapa 540); y mantenimiento del enlace (etapa 550).
La figura 6 muestra la etapa de establecimiento
de sesión 510 con mayor detalle. El procedimiento de establecimiento
de sesión consiste en el establecimiento de un enlace de
señalización entre el terminal 140, el servidor de acceso compuesto
110 y el servidor de aplicación 130. El terminal selecciona el
enlace de radio más fiable. Durante este procedimiento, el servidor
de acceso compuesto deriva la configuración más apropiada para el
uso (simultáneo) de múltiples redes de acceso de radio. Se asume que
el servidor de acceso compuesto sabe lo suficiente sobre el entorno
del terminal, las capacidades del terminal y las preferencias del
usuario, así como sobre las propiedades de escalabilidad de la
aplicación. El servidor de acceso compuesto recomienda al terminal
móvil el establecimiento preferido para la aplicación (número de
canales de aplicación, velocidades de transferencia de bits,
retardo, etc.), y para la capa de sesión (número de enlaces de
radio; QoS para provisión, etc.).
Se asume que las pasarelas desde las redes de
acceso de radio, puede ser capaces de proporcionar información sobre
la capacidad que puede conseguirse en la localización del terminal,
antes de la reserva real. O en su lugar puede proporcionarse un
valor por defecto.
La figura 7 muestra la etapa 520 de
establecimiento de conexión celular en más detalle. En las redes
celulares de tipo GPRS se interroga al terminal sobre iniciar el
contexto de datos de paquete, incluso para llamadas entrantes, para
conseguir la provisión de QoS bidireccional apropiada desde el
terminal a la pasarela celular. Esta es la razón por la que la
primitiva de aplicación CRSI-AddChannelReq dispara
la conexión al celular. El terminal inicia la conexión en la
tecnología celular basándose en los parámetros QoS proporcionados
por el servidor de acceso compuesto. Una vez establecida, el
terminal informa de vuelta al servidor de acceso compuesto, de los
parámetros precisos de QoS concedida. Después, el servidor de acceso
compuesto establece la conexión con el servidor de aplicación. Una
vez que la aplicación confirma las características del enlace, se
envía una confirmación al terminal.
Cuando el terminal solicita una activación de
contexto, se asume que ya está conectado al servicio de datos de
paquete. Si es el caso, entonces se requería un procedimiento
preliminar de unión al servicio de datos de paquete. La activación
de contexto será requerida en la mayoría de los casos para adaptar
los parámetros QoS.
La figura 8 muestra la etapa de establecimiento
de conexión de difusión 530 en más detalle. En el procedimiento de
establecimiento de conexión de difusión, el servidor de acceso
compuesto inicia la conexión en la tecnología de difusión, tras la
solicitud procedente del terminal. Una vez establecida, el servidor
de acceso compuesto establece conexión con el servidor de
aplicación. Una vez que la aplicación ha confirmado las
características del enlace, se envía una confirmación al
terminal.
La figura 9 muestra la etapa de transmisión 540
en más detalle. En el procedimiento de transmisión, una vez que los
canales de transporte han sido establecidos de acuerdo con las
recomendaciones del servidor de acceso compuesto, el terminal inicia
la interacción con el servidor de aplicación, mediante enviar un
comando específico CRSAI-UserCommandReq.
Puede observarse que la capa de sesión en el
terminal y el servidor de aplicación, pueden proporcionar
funcionalidad de segmentación/reensamblaje junto con información de
sincronización.
En función de las alarmas de administración de
la red, los cambios en el entorno del terminal, los cambios en los
requisitos de la aplicación, etc., el servidor de acceso compuesto
tiene el papel de adaptar los recursos de transmisión. El ejemplo
de la figura 5 (etapa 550) muestra en el caso en el que solo es
necesario cambiar propiedades del enlace. Otro ejemplo sería cuando
es necesario añadir o eliminar enlaces, para beneficiar o tener en
cuenta el entorno de radio.
El procedimiento de mantenimiento del enlace
consiste básicamente en cambiar las características de llamada de
tal forma que se satisfacen los requisitos del sistema. Se espera
que tal procedimiento tenga de hecho un impacto sobre muchas
llamadas. Los cambios de las características de llamada pueden ser
explícitos si se emite mensajes para proporcionar nuevos parámetros,
o implícitos en concreto cuando el número y tipo de enlaces de radio
requieren solo un cambio desde un punto de vista de la QoS. En este
último caso, debe considerarse enfoques que involucren marcación de
paquetes, para hacer cambios más rápidos en las características del
enlace.
\vskip1.000000\baselineskip
Cuando un terminal móvil está en itinerancia, el
CAS local puede no ser el que mejor localizado está para administrar
la llamada del terminal. Otro CAS puede estar mejor localizado en la
red, minimizando así el encaminamiento.
En referencia ahora también a la figura 10, en
función de la dirección temporal que el terminal está utilizando
para establecer una llamada, el CAS local 110.1 puede determinar si
es el más adecuado para dar servicio esta llamada, o si otro CAS
puede hacerlo mejor. En el segundo caso se introduce un
procedimiento de administración de movilidad, al objeto de
transferir el contexto del usuario (utilizando el terminal) al mejor
CAS. Este procedimiento se ilustra en la figura 10.
El terminal móvil emite la solicitud de
establecimiento de sesión al CAS local 110.1. El CAS local determina
si es el más adecuado para dar el servicio solicitado, basándose por
ejemplo en las direcciones IP que exhibe el terminal. Si se requiere
un CAS visitante 110.2, el CAS local lo contacta para verificar si
está disponible, y le transfiere el perfil y el contexto de usuario.
El CAS local 110.1 informa al terminal sobre el nuevo CAS a
utilizar. Las siguientes solicitudes de usuario son transmitidas
directamente al CAS visitante 110.2.
Podría utilizarse otras tecnologías tales como
IP móvil con propósitos de administración de la movilidad, pero
necesitarían capacidades adicionales al objeto de soportar la
transferencia de contexto entre un nodo y otro.
El procedimiento de administración de movilidad
descrito previamente, es disparado en el establecimiento de
conexión. Sin embargo, los procedimientos de administración de la
red podrían forzar igualmente este procedimiento, por ejemplo en el
caso de avería del CAS.
\vskip1.000000\baselineskip
Los procedimientos de administración de la red
son internos al CAS 110 y a la red de CASs. Los terminales de
usuario contribuyen indirectamente a la administración eficiente de
recursos, debido a que expresan explícitamente sus necesidades de
QoS así como las capacidades del terminal. Las acciones de
administración de recursos, cuando son aplicables a los usuarios
terminales (traspaso de tecnología de radio, cambio de tecnología de
transceptor, canales de aplicación activados/desactivados, etc.),
son comunicadas con procedimientos de control de llamada del
usuario, a través de la elección de parámetros que proporciona el
CAS.
En resumen, se comprenderá que la presente
invención hace uso de una nueva entidad denominada servidor de
acceso compuesto (CAS), que es un nodo intermediario (pasarela y
encaminador) entre un terminal móvil (cliente) y un servidor de
aplicación. Según el ejemplo de arriba, sus funciones son:
- \bullet
- dimensionar dinámicamente el servicio solicitado por un usuario, en nombre del usuario, basándose en capacidades del terminal y en recursos accesibles de radio y/o de red;
- \bullet
- optimizar el uso de recursos de radio y de red a nivel del sistema, basándose en solicitudes de servicio y en las tecnologías de radio disponibles;
- \bullet
- asegurar la continuidad del servicio a través de múltiples tecnologías de radio; y
- \bullet
- habilitar conexiones paralelas sobre múltiples redes de radio.
\vskip1.000000\baselineskip
El CAS puede ser parte de una red de CASs, cada
una de las cuales está unida a un respectivo área geográfica. Así,
un usuario está unido al CAS asociado con el área geográfica donde
está localizado el terminal. Debe observarse que un área geográfica
dada puede cubrirse por más de una tecnología de radio.
Para que el CAS dimensione ópticamente la
distribución de la aplicación, se define dos tipos de enlaces de
señalización:
- \bullet
- entre el CAS y el terminal: el terminal comunica información sobre su entorno de radio (tecnología disponible) y las capacidades del terminal; y
- \bullet
- entre el CAS y el servidor de aplicación: el CAS dimensiona, en nombre de usuario, el servicio que se ajusta mejor a las capacidades del terminal y a las tecnologías y recursos de radio disponibles.
\vskip1.000000\baselineskip
Opcionalmente, el CAS puede tener un tercer
enlace de señalización entre el CAS y una entidad de control de cada
red central de radio, al objeto de que el CAS evalúe (con
colaboración de la entidad de control) la capacidad disponible en la
localización terminal, para cada tecnología; así, el CAS puede
determinar como mapear flujos de datos sobre tecnologías de
radio.
Con la disposición descrita, el CAS es capaz de
llevar a cabo optimización de recursos de radio, con uno de los
siguientes medios:
- \bullet
- el CAS tiene la posibilidad de separar, o indicar al servidor de aplicación que separe, los contenidos en múltiples flujos al objeto de que el CAS sea capaz de mapear cada flujo sobre las tecnologías de radio disponibles en el lado del terminal;
- \bullet
- el CAS puede llevar a cabo conformación del tráfico y/o traslación del servicio, al objeto de adecuar el flujo de datos de servicio con los recursos disponibles; y
- \bullet
- el CAS es capaz de reunir estadísticas sobre las demandas de servicio sobre el área bajo control, y adaptar dinámicamente el conjunto de tecnologías de radio utilizadas en el área, mediante indicar la posibilidad de reconfiguración las estaciones base - esto puede consistir en que el CAS asigna dinámicamente el espectro a sistemas de radio, de acuerdo con la naturaleza de los servicios requeridos en área geográfica específica (servicios de difusión frente a servicios de unidifusión, servicios simétricos frente a servicios asimétricos, etc.).
\vskip1.000000\baselineskip
Se apreciará que la presente invención
proporciona un protocolo de control de llamada que (i) es
independiente de los protocolos de transporte subyacentes y las
redes, e (ii) involucra el servidor de aplicación 130, el CAS 110,
el terminal de usuario 140 y pasarelas de red de radio, para
permitir la asignación flexible de espectro y la facultad de
reconfiguración de la estación base.
Se apreciará además que la presente invención
proporciona una interfaz de programación de aplicaciones para el
terminal del usuario, que (i) habilita la creación de contextos de
aplicación, y (ii) se implementa y ejecuta de forma distribuida
entre el cliente (terminal del usuario 140), el servidor (servidor
de aplicación 130) y el servidor de acceso (CAS 110). Se comprenderá
que la interfaz de programación de aplicaciones puede no necesitar
estar soportada por el servidor de contenidos si el CAS implementa
servidores intermediarios de aplicación.
La presente invención encuentra aplicación
concreta un sistemas de comunicación inalámbricos tales como los
sistemas UMTS o GPRS. No obstante, los conceptos inventivos aquí
contenidos son igualmente aplicables a sistemas de comunicación
alternativos, fijos e inalámbricos. Si bien arriba se ha descrito
implementaciones específicas y preferidas de la presente invención,
es evidente que una persona cualificada en arte podría aplicar
fácilmente variaciones y modificaciones sobre tales conceptos
inventivos.
Así, se ha proporcionado un sistema de red, un
método para transferencia de datos y un servidor para utilizar con
estos, que alivian algunas de las desventajas mencionadas
arriba.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del
documento de Patente Europea. Aunque se ha tomado especial cuidado
en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u
omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este
respecto.
\bullet US 6 097 733 A [0004]
\bulletHAM, K.
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IEEE Intl. Workshop on Mobile Multimedia Communications, 15
de noviembre de 1999, 368-372 [0003]
\bullet P. MILLER; P. TURCU.
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Services". IEEE Transactions on Communications, mayo de
1992, volumen 40 (5 [0024]
\bullet P. MILLER; P. TURCU.
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Interworking". IEEE Transactions on Communications, mayo
de 1992, volumen 40 (5 [0024]
\bullet X. ZHAO; C. CASTELLUCIA;
M. BAKER. "Flexible Network Support for Mobile Hosts".
Mobile Networks and Applications, 1999 [0028]
Claims (12)
1. Un sistema de red que incluye una red por
cable (120), una pluralidad de redes inalámbricas de diferentes
tecnologías de radio (160, 170, 180), un servidor datos (130), y un
terminal (140) dispuesto para la transferencia de datos entre estos
a través de la red por cable y las redes inalámbricas, tras la
solicitud de un usuario; y que comprende:
- un servidor de acceso (110) conectado funcionalmente entre el servidor de datos y el terminal, para facilitar dinámicamente la transferencia de datos entre ambos, el servidor de acceso comprendiendo medios para dividir el contenido en múltiples flujos de datos inalámbricos, de diferentes tecnologías de radio, y mantener información sobre características del terminal, y medios para mantener información sobre recursos de radio disponibles en las diferentes redes inalámbricas y para controlar la transferencia por cable de datos entre el servidor de datos y el servidor de acceso y controlar la transferencia inalámbrica de múltiples flujos de datos divididos, de diferentes tecnologías de radio, entre el servidor de acceso y el terminal, sobre las diferentes redes inalámbricas, en función de la información contenida, donde el servidor de acceso está adaptado para proporcionar un protocolo de control de llamada que es independiente de los protocolos de transporte subyacentes de las diferentes redes.
2. El sistema de red acorde con la
reivindicación 1, en el que el servidor de acceso (110) comprende al
menos uno de los siguientes puntos A-F:
- A
- medios para controlar el encaminamiento de información de paquetes entre el terminal de acceso y el terminal;
- B
- medios de control de llamada;
- C
- medios de administración de usuarios, para controlar la transferencia de datos en función de la información de tarificación y facturación;
- D
- medios de seguridad, para controlar la transferencia de datos en función del usuario de seguridad y/o de niveles de seguridad de los datos;
- E
- medios de pasarela, para la traslación de protocolos de nivel de sesión; y
- F
- medios de servidor intermediario, para la transferencia de datos como servidor intermediario.
3. Un servidor de acceso (110) para ser
utilizado en un sistema de red que incluye una red por cable (120),
una pluralidad de redes inalámbricas de diferentes tecnologías de
radio (160, 170, 180), un servidor de datos (130) y un terminal
(140) dispuesto para una transferencia de datos entre estos a través
de la red por cable, y para una división entre al menos dos redes
inalámbricas tras la solicitud de un usuario, el servidor de acceso
estando dispuesto para una conexión funcional entre el servidor de
datos (130) y el terminal (140), para facilitar dinámicamente la
transferencia de datos a través de la red por cable y diferentes
redes inalámbricas, el servidor de acceso comprendiendo medios para
dividir el contenido procedente de la red por cable, en múltiples
flujos de datos de diferentes tecnologías de radio, y para mantener
información sobre las características del terminal, y medios para
contener información sobre recursos de radio disponibles en las
diferentes redes inalámbricas, y para controlar la transferencia por
cable de datos entre el servidor de datos y el servidor de acceso, y
controlar la transferencia inalámbrica de los múltiples flujos de
datos divididos, de diferentes tecnologías, entre el servidor de
acceso y el terminal, sobre las diferentes redes inalámbricas, en
función de la información contenida, donde el servidor de acceso
está adaptado para proporcionar un protocolo de control de llamada
que es independiente de los protocolos de transporte subyacentes de
las diferentes redes.
4. El servidor de acceso (110) acorde con la
reivindicación 3, que comprende además al menos uno de los
siguientes puntos G-L:
- G
- medios para controlar el encaminamiento de información de paquetes, entre el terminal de acceso y el terminal;
- H
- medios de control de llamada;
- I
- medios de administración de usuarios, para controlar la transferencia de datos en función de información de tarificación y facturación;
- J
- medios de seguridad, para controlar la transferencia de datos en función del usuario de seguridad y/o de niveles de seguridad de los datos;
- K
- medios de pasarela, para la traslación de protocolos de nivel de sesión; y
- L
- medios de servidor intermediario, para transferir datos como servidor intermediario.
5. El servidor de acceso (110) acorde con la
reivindicación 3, donde el servidor de acceso está adaptado para
mapear los flujos de datos divididos, sobre diferentes protocolos de
transporte, y multiplexa flujos de aplicación en una capa de
transporte.
6. El servidor de acceso (110) acorde con la
reivindicación 3, además caracterizado por medios para
establecer un enlace de señalización entre el servidor de acceso y
una entidad de control de cada red inalámbrica, de tal forma que el
servidor de acceso evalúa, con la colaboración de la entidad de
control, la capacidad disponible en la localización del terminal,
para cada recurso de radio.
7. El servidor de acceso (110) acorde con la
reivindicación 3, donde el servidor de acceso está adaptado para
cambiar el número de enlaces inalámbricos, en respuesta a cambios en
el entorno de radio de cada red inalámbrica.
8. Un método para la transferencia de datos
entre un servidor de datos (130) y un terminal (140), a través de
una red por cable (120) y de una pluralidad de redes inalámbricas de
diferentes tecnologías de radio (160, 170, 180) tras la solicitud de
un usuario, el método comprendiendo las etapas de:
- proporcionar un servidor de acceso (110) conectado funcionalmente entre el servidor de datos y el terminal, para facilitar dinámicamente la transferencia de datos entre ambos;
- dividir el contenido en múltiples flujos de datos inalámbricos, de diferentes tecnologías de radio;
- mantener información sobre características del terminal y recursos de radio disponibles en las redes inalámbricas de diferentes tecnologías de radio; y
- controlar la transferencia de datos por cable, entre el servidor de datos y el servidor de acceso, y controlar la transferencia de los múltiples flujos de datos divididos inalámbricos, de diferentes tecnologías, entre el servidor de acceso y el terminal, sobre las diferentes redes inalámbricas, en función de la información contenida, donde el servidor de acceso proporciona un protocolo de control de llamada que es independiente de protocolos de transporte subyacentes de las diferentes redes.
9. El método acorde con la reivindicación 8 que
comprende además, en el servidor de acceso (110), al menos una de
las etapas M-R:
- M
- controlar el encaminamiento de información de paquetes entre el terminal de acceso y el terminal;
- N
- controlar las llamadas;
- O
- controlar la transferencia de datos en función de la información de tarificación y facturación;
- P
- controlar la transferencia de datos en función del usuario de seguridad y/o de los niveles de seguridad de los datos;
- Q
- trasladar protocolos del nivel de sesión; y
- R
- transferir datos como un servidor intermediario.
10. El método de la reivindicación 8, además
caracterizado por las etapas de:
- mapear los flujos de datos divididos, sobre diferentes protocolos de transporte; y
- multiplexar flujos de aplicación en una capa de transporte.
11. El método de la reivindicación 8, además
caracterizado por las etapas de:
- transmitir señales a una entidad de control de cada red inalámbrica; y
- evaluar, con la colaboración de la entidad de control, la capacidad disponible en la localización del terminal, para cada recurso de radio.
12. El método de la reivindicación 8, además
caracterizado por la etapa de:
- cambiar el número de enlaces inalámbricos, en respuesta a cambios en el entorno de radio de cada red inalámbrica.
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