“ARQUITETURA E MÉTODO PARA MONITORAR QUALIDADE DE SERVIÇO EM UMA REDE DE TELECOMUNICAÇÃO E REDE DE TELECOMUNICAÇÃO” Campo da Invenção 10001J A presente invenção refere-se a técnicas para monitorar a Qualidade de Serviços (QoS) em redes de telecomunicação, A invenção foi desenvolvida com atenção específica a sua possível aplicação a redes de comunicação móveis. Todavia, referência a este campo específica de possível aplicação não deve ser interpretada como limitando o âmbito da invenção. Descrição da Técnica Anterior [0002] Com o advento e desenvolvimento de redes móveis, de GSM a GPRE e, mais recentemente da UMTS, a variedade e o número de serviços de voz, dados, multimídia disponíveis ou emergentes neste campo vem crescendo tanto em lemos de características funcionais, e com relação a requisitos de desempenho, para satisfazer necessidades expressas pelo usuário ou derivadas de um mercado cada vez mais competitivo.
[00031 Para um prestador de serviços moveis, o estar capacitado a obter um marco de referência qualitativo sobre seus serviços vem crescente mente se tornando um fator para sucesso e penetração no mercado, assim como para reprimir fenômenos de "cancelamento”, com importantes repercussões sobre rendas.
[0004] As necessidades fundamentais do prestador de serviços, no obter marcas de referência qualitativa, estão essencialmente associadas com a faculdade de; - avaliar objetivamente e administrar Qualidade de Serviço (QoS) de uma maneira que esteja tão próxima quanto possível de percepção subjetiva; - medir QoS de maneira sistemática, focalizadas sobre as fontes de situações críticas ou degradação; e - avaliar os níveis de QoS de uma maneira que seja comparável com a de outras operadoras.
[()0051 Tudo isto com o requisito adicional de ser suscetível de realizar as medições a baixo custo. O prestador de serviços, por conseguinte tem de ter disponível QoS e dados de desempenho que sejam: - sistemáticos, com dados exatos e confiáveis, de maneira a monitorar os níveis de qualidade oferecidos (reportados a sessões de aplicação); - precisos, para destacar degradação de qualidade (que pode ser associada com o usuário e com a comunicação envolvida, e informações de localização e causa correlatas), suscetíveis de facilitar e acionar atividades de localizar e reparar desarranjos e atividades de aperfeiçoamento, e as tomar mais oportunas e eficazes; - específicos, com dados suscetíveis de serem, usados não somente para fins de planejamento, porém também para uma otimização em tempo real da configuração e gerenciamento de recursos de rede (acesso de radio e núcleo) e para comparação com outras operadoras para enfrentar a competição.
[0006] Para um usuário de serviços moveis, o estar habilitado a obter altos níveis de qualidade durante uma comunicação, tendo documentação objetiva dos níveis de qualidade e operacional, em relação aos acordos subscritos (SLA), isto não é apenas um requisito, porém também é uma garantia de transparência e de um fator de imagem do prestador de serviços e assim sua lealdade para o prestador de serviços, [0007J A complexidade e a heterugeneidade do ambiente de rede de radio móvel (capacidade limitada de recursos de radio, mobilidade, integração com redes fixas, dimensões limitadas da tela e teclado do terminal, etc.) e dos serviços oferecidos no mesmo (e.g., localização, MMS, fluência de vídeo, multimídia) dificultam obter urna medição exata e precisa dos níveis de qualidade dinamicamente variáveis experimentados durante uma comunicação. Isto também é verdadeiro, porque, além de ser reportados ao acordo de referência subscrito com o usuário, os ditos níveis de qualidade dependem de um gerenciamento rnaís complexo baseado sobre serviço diferenciado e classes de tráfego (conversacional, fluência, interativo, background ver por exemplo 3GFF TE 23 107) com controle dinâmico e gerenciamento de fluxo diferenciado e sofisticado (3GPP TS 23 207), em termos de qualidade garantida (solicitada) e de prioridade (RSVP, DiffServ, etc.). f00081 Uma avaliação objetiva, sistemática e precisa da qualidade de serviço prestado, aderindo tão estreitamente quanto possível à qualidade percebida pelo usuário que pode ser usada não apenas pela prestadora / operadora de serviço, porém também pelo usuário / usuária propriamente dito, leva a descentralizar os pontos de medição e monitoração de desempenho nos pontos de acesso nas extremidades do link (terminal de usuário e servidores de aplicação) e na interação de aplicação no terminal de usuário (nível de aplicação ou camada de protocolo mais alta possível).
[0009J Precedentemente, as metodologias e técnicas em uso tem sido íu nd amental men te b asead a s: - em técnicas de medição de QoS e gerenciamento baseadas em medições de terminal e rede que são típicas da qualidade e condições operacionais dc acesso de radio, usadas também para o gerenciamento otimizado de cessão de controle e de recursos de radio, tais como medições de energia transmitida ou recebida, BER. espectro, interferência sobre canais de enlace ascendente c de enlace descendente, com frequência, embora erroneamente, designadas de medições de QoS (ver por exemplo, WO-A-01/19114 e US-A-6 449 464). Estas medições aumentam indiretamente o nível de qualidade oferecido, porém, não são suscetíveis de o avaliar diretamente no sentido quantitativo e qualitativo em relação à qualidade percebida pelo usuário; - em monitorar, sob condições de tráfego efetivas, o desempenho de recursos de link e de rede compartilhados ao nível de transporte (normalmente realizado pelo operador de nível de transporte (normalmente realizado pelo operador de radio móvel com medidas internas ou externas, tomadas por amostragem ou total com contador, porém quase nunca inclusive do terminal e assim, não de extremo a extremo e não no nível de aplicação), com evidentes limites quanto à capacidade de correlacionar as ditas medidas com a qualidade de comunicação efetivamente percebida pelo usuário, também derivando da dificuldade de ativar campanhas de medição coordenadas na rede numa base de por chamada e/ou sessão de serviço; - em campanhas de medição sob condições de tráfego artificiais, conduzidas utilizando terminais e/ou equipamento especializado (cujas características não são sempre equivalentes aos terminais de rádio móveis comerciais utilizados pelos usuários), com óbvias deficiências do ponto de vista de flexibilidade e exatidão, e com altos custos, devido ao contínuo emprego de pessoal especializado e ao tráfego gerado adicional (ver por exemplo os pedidos de patente US 2001/0041566; US 2002/0077786; US 2002/0015398 e também o WO-A-01/72058); e/ou - nas técnicas de controle QoS implementadas através do gerenciamento dinâmico de recursos de rede, suscetíveis de serem adaptadas aos requisitos do serviço ou serviços solicitados, (como descrito por exemplo nos pedidos de patente US 2002/0141446, US 2003/0112766 e US 2002/0181394), [00010] Examinando em detalhe algumas recentes contribuições sobre a presente matéría-objeto, a patente US A 6 434 364 descreve um sistema de comunicação que suporta agentes de software de teste móveis (MTSA). A requerente observa que esse sistema, além de ser baseado somente sobre a rede GBM, apresenta várias limitações associadas com os tipos de medição e com parâmetros mensuráveis. Particularmente, é impossível obter parâmetros qualitativos da sessão de aplicação (retardos, distorções, perdas.), ou parâmetros de desempenho reportados às condições operacionais da sessão (produtividade de link, CPU e nível de utilização de memória, congestão do buffcr terminal). O sistema não assegura medições de qualidade sobre a sessão de aplicação, porém somente medições de desempenho no canal de radio nas camadas de transporte baixas, A inteira operação do sistema de monitoração é integrada tias funcionalidades da rede, isto é, utiliza todas as funcionalidades normais de redes de rádio móveis. Isto incorre em problemas com a utilização da plataforma em ambientes de múltiplos padrões, Além disso, este sistema não é capaz de se adaptar às condições de carga da rede e do terminal.
[00011] Pode-se também mencionar o produto comercial QuasiPoc da companhia SwissQua! Ag, Zuchwill CH: este é um sistema que opera somente em tráfego artificial em que a configuração de terminal é realizada manual mente, carregando o software de monitoração; não permite configurar as medições realizadas, ou configurar procedimentos de medição, Não monitora os recursos de terminal e/ou rede em uso; as medições são baixadas localmente, sem qualquer chance de integrar o sistema com outras plataformas de monitoração; é somente disponível para o serviço MMS. Objetivos e Sumário da Presente Invenção [00012] O objetivo da presente invenção c resolver os aspectos críticos das soluções identificadas acima.
[000131 De acordo com a presente invenção, o dito objetivo é realizado graças a uma arquitetura para monitorar a qualidade de serviço tendo as características especificamente descritas nas reivindicações que se seguem. A invenção também trata da rede associada, de um correspondente método e de um produto de computador suscetível de ser carregado na memória de pelo menos um computador eletrônico e compreendendo partes de código de software para implementar a arquitetura e/ou o método de acordo com a invenção quando o produto é executado em um computador eletrônico. A referência a um computador eletrônico é claramente destinada a destacar a possibilidade de implementar a solução de acordo com a invenção em um nível descentralizado.
[00014] A modalidade atualmente preferida da invenção permite assim obter uma arquitetura para monitorar a Qualidade de Serviço (QoS) em uma rede de telecomunicação compreendendo um conjunto de terminais. Os terminais do supracitado conjunto alojam agentes de medição que podem ser configurados para interconexão com processos selecionados entre processos para gerenciar as sessões de aplicação da dita rede e processos para medir as condições operacionais da rede propriamente dita. Também previsto é um subsistema de gerenciamento e configuração compreendendo um módulo para programar as campanhas de medição de Qualidade de Serviço, suscetíveis de envolver respectivos subconjuntos de terminais de acordo com uma série de características identificando a campanha de medição. O módulo de programação é suscetível de configurar, para os fins da execução das supracitadas campanhas de medição, os agentes de medição alojados pelos terminais incluídos nos subconjuntos associados de acordo com o dito conjunto de características identificadoras.
[00015] Vantajosamenie, um subsistema adicional para gerenciar a coleta dos dados de medição é também provido, de preferência compreendendo um banco de dados para armazenar os dados de medição e um centro de processamento para processar os dados propriamente ditos.
[00016] Na modalidade atualmente preferida, a solução descrita aqui superar as questões críticas intrinsecamente associadas com as soluções identificadas acima com referência específica a um ou mais dos seguintes aspectos operacionais: - tipos de medições que podem ser conduzidas (qualitativas. relacionadas com o desempenho); - tipo de medição (tráfego artificial, tráfego real); - possibilidade de conduzir medições por intermédio de agentes de software sem qualquer necessidade por hardware ad hoc; - faculdade de configurar remotamente as medições dinamicamente; - faculdade de selecionar os terminais, com ativação remotamente programãvel e executável das medições; - modalidades de transportar comandos de configuração e dados; por exemplo, SMS, TCP/IP, UDP, etc. diretamente usando o canal de radio; - parâmetros mensuráveis: qualidade (retardo, distorção, perdas no nível de sessão), relacionados com desempenho (retardo, produtividade, perdas no nível de transporte), parâmetros caracterizando condições operacionais de terminal e rede; - localização do ponto físico de medição (terminal, PC, sistema, nó); - localização do ponto lógico de medição (camada de protocolo); e.g. camadas baixas (física, link); - localização do terminal durante a medição; - profundidade de medição (de ponta a ponta e em chamadas individuais para um usuário individual); - faculdade de realizar medições de qualidade no ponto mais próximo do usuário e sobre a aplicação (por exemplo, no caso de serviço de multimídia de dados de ãudio-vídeo, é possível realizar medições de qualidade diferenciada para mídia individual e para correlação entre elas, por exemplo medições de sincronização entre áudio e vídeo), - modalidades de transporte e coleta dos resultados de medição: “mensagem de reportar resultado” (por exemplo, transportada em um. canal de radio normal); - adaptabilidade das características das medições ao tipo e número da amostra de terminais que podem ser ativados; - adaptabilidade de processamento, gerenciamento, coleta das medições para as condições operacionais do terminal e da rede; - independência dos contextos operacionais derivados do tipo de rede (por exemplo radio móvel), do tipo de serviço, do tipo de terminal e da funcionalidade de rede específica (agitação, circulação, localização, etc.); - facilidade de extensão a novos serviços / aplicações; - flexibilidade (independência do tipo, recursos, tecnologias usadas no link); - estabilidade (no caso de mudanças / evoluções na rede); - facilidade de interconexão com outros sistemas de medição de desempenho / monitoração; - segurança / confiabilidade dos dados de medição; - partição de medições de desempenho / qualidade homogêneas no link; e - faculdade de correlacionar medições de qualidade e desempenho de transporte.
[()()017] O sistema aqui descrito pode ser configurado de uma tal forma a assegurar as funcionalidades descritas acima de maneira simultânea e coordenada, ainda que um subconjunto das ditas funcionalidades possa ser implementado sem desse modo se afastar do âmbito da invenção aqui descrita, [00018j De modo geral, a invenção, além de permitir unia visão integrada, detalhada e exata dos níveis de qualidade, pode permitir tanto relacionar os níveis de qualidade com as condições operacionais em que os ditos níveis de qualidade foram atingidos como correlacionar parâmetros de qualidade e desempenho (e.g., entre níveis de qualidade / potência do canal de radio e comunicações perdidas).
[00019] O sistema que é redimensionãvel e modular, satisfaz de maneira excelente os requisitos de segurança e confiabilidade dos dados medidos, funcionalidade e transparência de desempenho, (isto é, de maneira não intrusiva) com respeito ao terminal e ao usuário e transparência econômica com respeito ao serviço a ser medido.
Descrição Sucinta dos Desenhos Aoensos [00020J A invenção passa a ser descrita, exclusivamente a título de exemplo não limitatívo, com referência aos desenhos apensos, em que: A figura 1 é um diagrama em blocos funcional ilustrando a arquitetura da plataforma aqui descrita; A figura 2 é um diagrama ilustrando o fluxo das interações para uso da plataforma supra mencionada; A figura 3 é um diagrama ilustrando as etapas funcionais de ativar e executar uma medição em um agente periférico com subsequente transferência da medição para um centro de coleta dentro da plataforma da figura 1; e A figura 4 é ainda outro diagrama de bloco funcional mostrando os possíveis tipos de emprego da plataforma aqui descrita, visto do lado terminal.
Descrição Detalhada de Modalidades da Invenção [00021] A figura 1 mostra a arquitetura genérica do sistema aqui descrito, destacando os módulos funcionais que o compõem e a localização dos agentes de comunicação e medição. Também indicadas são as interações tanto de como para um usuário do sistema e com os sistemas externos para a coleta, análise e reporte dos resultados.
[00022] Sucintamente, reportando-se à aplicação (preferencial, porém não imperativa) a um. sistema de comunicação móvel - de acordo com qualquer padrão - ao nível de terminal móvel T os seguintes serviços são prestados: - um agente de medição MEA (Agente Executor de Medição) - um Módulo de Elaboração de Medição (MEM); e - um Agente de Comunicação A1. 100023 J Ao nível do sistema de gerenciamento e configuração, supervisionando as medições (indicadas aqui como TQMS, com referência ao papel típico do Programador de Medição de Qualidade de Terminal) estão presentes em substituição: - um programador de campanha de medição S; - um agente de comunicação CA2; e - uma interface AI para interconexão com uni usuário do sistema.
[00024] Ao nível de subsistema tendo a função de gerenciamento de coleta de dados (Gerente Coletor de Dados de Terminal ou TDCM), estão presentes: - um banco de dados DB; - um centro de processamento EC; - um centro coletor CC; - um agente de comunicação CA3; e - uma interface A2 para interconexão entre a plataforma; - e quaisquer sistemas externos.
[00025] O diálogo entre os vários componentes dc arquitetura descritos (será observado que a estrutura ilustrada com referência terminal móvel TM é usual mente reproduzida ao nível de múltiplos terminais móveis - e virtualmeiite ao nível de todos os terminais móveis da rede) é assegurado pelos agentes de comunicação CAI, CA2 e CA3.
[00026] O agente CA2 associado com o sistema de gerenciamento e configuração TOMS usualmente desempenha o papel de nó de coordenação, ainda que - especialmente para a troca de dados de medição - comunicação direta seja prestada entre terminais moveis TM e o módulo de gerência TDCM (e, possivelmente, entre terminal móvel e terminal móvel). Particularmente, no diagrama da Figura 1 a linhas de dados e as linhas de sinalização são respeetivamente representadas com linhas cheias e com linhas tracejadas.
[00027] O usuário está capacitado aa coordenar com o subsistema TQMS para obter medições simultâneas conjuntas, [00028J Embora não explicitamente indicado na figura, as funcionalidades de medição implementadas no terminal são também utilizáveis sobre os servidores de aplicação* Os subsistemas TQMS e TDMS estão assim capacitados aa interagir com os agentes localizados nos servidores.
[00029] A arquitetura descrita aqui define e implementa um sistema para monitorar a QoS ponta-a-ponta na camada de aplicação em que as medições elementares são efetuadas por intermédio de agentes localizados diretamente no terminal TM (e sobre o servidor de aplicação), de uma maneira que é transparente para o usuário.
[00030] A presente descrição concentra-se sobre redes/servíços sem-fio, simplesmente porque constitui o ambiente mais rigoroso em termos de requisitos e disponibilidade de recursos, especialmente ao nível de terminal (em lermos de CPU e memória) e ao nível de link onde a produtividade de canal é limitadA pelo acesso de radio. O sistema pode ser facilmente estendido a serviços (fundamental mente, dados) que empregam redes a fio ou a serviços em links mistos sem fio e com fio, com terminais, sejam eles telefones celulares ou PCs, conectados tanto de maneira sem fio como com fio com a rede.
[00031 ] O sistema básico pode ser desenvolvido para cobrir aplicações diversificadas de considerável interesse tanto para o prestador de serviços como para o usuário.
[00032J O prestador de serviços ode usar o sistema para realizar medições sistemáticas, para ativar medições focalizadas ou solucionadoras de problemas ou medições para verificar SLAs estipuladas com o usuário* O sistema habilita o prestador de serviços, sobretudo por intermédio de medições simultâneas sobre as mesmas amostras de chamadas, para conduzir tanto análises segmentadas de contribuidores para a degradação sobre o link (para atribuir as causas, por exemplo, ao terminal mais exatamente do que ao servidor de aplicação ou à rede), e análises de correlação entre parâmetros homogêneos medidos entre diferentes níveis de protocolo (e.g. entre nível de transporte e nível de aplicação), 100033] Se o usuário é habilitado e autorizado, ele ou ela é suscetível de ativar as medições e a exibir, diretamente sobre a tela do terminal do subsistema de gerenciamento e configuração TQMS (através de uma interface gráfica GUI) os níveis de qualidade obtidos para a comunicação, ou conduzir verificações SLA por uma comparação destacada com níveis estipulados. 100034] Se a contribuição de degradação é localizada no terminal (ou no servidor de aplicação), investigações de diagnóstico local são possíveis com medições ad hoc que podem ser obtidas através do sistema propriamente dito. Todas estas medições, juntamente com outras no canal de radio e localização sobre o terminal, permitem operações de otimização/recon figuração, especial mente no sistema de acesso de radio, ou re-planejamento de célula em curto/médio prazo.
[00035] As medições podem ser efetuadas tanto em tráfego real sobre as comunicações ativadas pelo usuário, como um tráfego artificial conduzido pela rede quando o telefone celular está no estado ocioso ou o terminal de radio móvel já não está desempenhando o mesmo tipo de serviço a ser ativado para a medição. Medições em tráfego real podem ser ativadas também pelo usuário para a comunicação em curso. Todas as medições são configuráveis (entre possíveis) pela rede (remotamente através do programador) ou pelo usuário (no terminal).
[00036] O agente de medição MEA no terminal interage com o processo de aplicação para a realização do serviço, assim como com os processos para medir o canal de rádio móvel usado, e com os processos operacionais dentro do terminal propriamente dito. Desta maneira, as seguintes medições podem ser efetuadas: - nível de qualidade do serviço na camada de aplicação (disponibilidade, acessibilidade, perda de link, retardo, perda, integridade do conteúdo de informação, tal como aquelas estipuladas na especificação 3GPP TS 23.207); - potência e qualidade do canal de radio (BNER, interferência.) utilizado; - características de desempenho da conexão ponta-a-ponta (produtividade); - status e localização do terminal; - as simultâneas condições operacionais do terminal (ou do servidor) (utilização de CPUU, utilização de memória, saturação do buffer, etc.).
[00037] Os agentes sobre o terminal, além de desempenharem interações de medição, também desempenham funções de processamento e armazenamento (agente MEM) e funções de comunicação (agente CAI), Estas atividades são desempenhadas minimizando seu impacto tanto sobre os recursos do terminal móvel como da rede, de maneira a satisfazer o requisito de não intrusão da plataforma descrita aqui.
[00038] De preferência, para o gerenciamento/eonfíguração dos serviços prestados pelos agentes e comunicação entre agentes, tecnologia lade é usada (Jade é Estrutura de Desenvolvimento de Agente JAVA, conforme descrita por exemplo em 4A communication Protoeol for agent on. hand held devices’ AAMAS 2002, 15-16 de junho, Bolonha, Itália), que permite o desenvolvimento de aplicação não-hierárquica, desenvolvida em JAVA e em conformidade com o padrão FIPA, A tecnologia utilizável tanto em redes fixas (JAVA J2EE e J2SE) e redes móveis (Personal Java e J2ME) e as características correlatas (páginas brancas, páginas amarelas) são usadas em gerenciamento de agente.
[00039] Esta escolha não é obrigatória para a operação da plataforma descrita aqui porque Jade podería ser substituído por outro middleware de comunicação de agente. A comunicação entre os agentes pode usar diferentes técnicas de transporte selecionáveis de acordo com as condições operacionais indicadas (por exemplo se não é possível estabelecer um link TCP/IP sobre GPRE porque é indisponível, a plataforma pode decidir utilizar transporte sobre SMS). De preferência, para a troca de mensagens entre agentes, os transportes TCP/IP ou UDP/IP serão utilizados. Esta capacidade pode habilitar interações entre os módulos da plataforma mesmo se, embora cobertura eletromagnética esteja presente, o usuário esteja incapacitado de acessar o serviço (por exemplo no caso de rede UMTS um usuário pode não estar capacitado a acessar serviços de fluência de vídeo a uma alta taxa de bits e, simultaneamente, os agentes no terminal podem, selecionando um transporte apropriado, transmitir e receber dados para e dos outros módulos da plataforma).
[00040] As políticas de programação e gerenciamento total de agentes Jade distribuídos (detecção c gerenciamento de anomalias, configurações c reco nfigu rações, programação de medição, etc.) são implementadas por uma unidade central desenvolvida de acordo com o paradigma de fluxo de trabalho. A arquitetura geral da plataforma descrita aqui destaca os módulos funcionais e as interações entre eles. Subsequentemente, referência será feita a uma entidade abstrata designada de Usuário que pode ser quer um operador humano quer um programa externo, suscetível de interagir com a plataforma. [000411 As funcionalidades dos módulos de função identificados acima são descritas em maior detalhe abaixo.
[00()42] Programador (TQMS) [00043] Ao programador de campanha de medição designada como S é atribuída a tarefa de definir campanhas de medição. Para este fim o usuário interage com o programador (através da interface Al) definindo as características da campanha de medição (o universo de referência).
[00044] Esta operação compreende múltiplas etapas; - definir as características fundamentais de uma campanha de medição, suscetível de identificar os terminais a serem submetidos à campanha (usuários, perfil contratual aceito, serviço, terminal, elementos espaciais); - definir as medições a serem realizadas e os índices de QoS a serem obtidos (compatível com as características fundamentais); - definir as características das medições a serem, efetuadas (freqüência de medição, modo de transmitir as medições para o centro de coleta); e - definir as informações contextuais, associadas com as medições, que os agentes periféricos terão de transmitir juntamente com os valores das medições (tipo de medição, informações sobre o status do terminal e da rede).
[00045] Para identificar os terminais envolvidos e ativar as medições o programador identifica terminais potenciais envolvidos tia campanha de medição definida, procedendo à sua ativação. Durante a etapa inicial, o mecanismo de preferência intervém para otimizar a transmissão final das informações para o TDCM de uma só vez; um método que pode ser usado para otimizar comunicações é o compartilhamento DB, onde o programador armazena as informações cerca dos terminais envolvidos, seu estado e os perfis de medição carregados no terminal, [00046] A operação de identificar os terminais e ativar as medições compreende as seguintes etapas: - a busca contínua pelos terminais que correspondem às características fundamentais, através da totalidade da duração da campanha; - para cada terminal identificado, o programador S: - registra o terminal no banco de dados interno (sinalizando para o usuário); - cria o perfil de medição com todas as informações para gerenciar, executar, processar e transmitir as medições pelo agente periférico; - transfere o perfil de medição criado pelo agente periférico (se o agente periférico não tiver um perfil válido, transmitido previamente); - ativa a campanha no terminal; - transmite informações sobre o terminal envolvido e a lista das medições especiais para o subsistema TDCM juntamente com os parâmetros da campanha elementar; - identificando os terminais que sofrem mudanças nas características fundamentais requeridas pela campanha, tornando-as incompatíveis com a mesma, Para estes terminais, o programador: - desativam a campanha nos terminais; - decide se ou não subtrair o perfil de medição do terminal; - informa o subsistema TDCM.
[00047] Para identificar o término de uma campanha de medição, o programador S identifica por exemplo a expiração dc um tempo limite). Quando este evento ocorre, para cada terminal que foi envolvido na campanha, o programador S: - desativa a campanha nos terminais; - decide se ou não subtrair o perfil de medição do terminal; - informa a gerência TDCM' do término da campanha de medição.
[00048] A interface Al representa o elemento de comunicação no sentido dos outros sistemas externos para a configuração e sincronização da campanha de medição, particular mente para detectar comandos de configuração provenientes do exterior e comunica as informações atualizadas sobre o status da campanha, (00049j A interface Al de preferência tem disponíveis as funcionalidades para: - definir uma campanha de medição; - configurar uma campanha de medição; - comandar a ativação de uma campanha de medição; - monitorar o status de uma campanha de medição; e - gerenciar a sincronização temporal de uma campanha de medição.
[00050] As funcionalidades principais do agente de comunicação CAI associado com. os terminais TM são; - detectar os comandos de configuração pelo programador S; - regularmente informar o programador S de seu próprio status (ambiente operacional do agente); - interagir com os outros terminais; - ativar o agente de processamento de medições MEM; - receber os dados do agente de processamento de medições MEM; - transmitir os dados para o centro de coleta CCC; - receber software do subsístema TQMS durante a etapa de configuração (por exemplo software relacionado com os agentes MEM e/ou MEA).
[00051] As funcionalidades principais do subsístema constituindo o agente MEM são: - detectar comandos de configuração pelo programador (através do agente de comunicação); - identificar o status de rede/terminal e “adaptar” a maneira pela qual as medições são conduzidas; - conduzir medições a intervalos regulares sobre: - o estado de carga do terminal TM e/ou da rede; - os recursos de radio usados pelo terminal TM para os serviços ativados; - informações de localização: - sendo suscetível de adaptar o processamento, agregação e/ou transmissão das medições baseado sobre o estado de rede / terminal atuando sobre parâmetros tais como, por exemplo: - tempos de medição; - agregação de medição; - algoritmos de processamento de medição; - tempo e procedimento de transmissão; - informando o programador S (a intervalos regulares) do estado / posição; e - sinalizando quaisquer eventos de mau funcionamento;
[00052J O sub sistema constituindo o agente de medição MEA executa as medições e por conseguinte tem de ser configurado, em cada ocasião, de acordo com os requisitos da campanha. Para maximizar a flexibilidade, esta parte de código pode ser completamente ou parcial mente transferida, do programador, para o terminal.
[00053] As funcionalidades principais deste su bs is tema, uma vez que seja configurado, são: - detectar e gravar os dados contextuais da medição; - obter as medições de sistema de radio móvel (isto depende do terminal) tais como: - medições do sistema de radio e/ou eventos do terminal como potência, qualidade de radio, transferência; - obter medições de estado terminal, tais como: - detectar que o terminal foi ativado; - nível de bate ri a; - nível de utilização da CPU; - nível de utilização de memória, etc.
[000541 Observe-se que os agentes de medição periférica MEA, para conduzir medições de serviço, têm de detectar eventos do serviço de interesse (e.g. abertura de uma sessão, solicitação e recepção de dados, etc.).
[000551 Em modalidades alternativas, os agentes periféricos MEA e MEM também podem ser localizados sobre os servidores de aplicação (servidores envolvidos na prestação do serviço) para os vários tipos de serviços.
[00056] Eles também podem ser localizados em um determinado número de terminais dotados de diferentes características de desempenho e/ou eles podem interagir diretamente entre si para implementar funções a serem analisadas (e.g, os terminais que estão dentro da mesma célula poderíam coordenar-se mutuamente para transmitir as medições para o centro de coleta, evitando o uso simultâneo dos recursos de radio).
[00057] De preferência, cada agente periférico interconecta-se com: - o sistema operacional do terminal; - a aplicação através da qual o usuário acessa o serviço; - o software de comunicação (tanto no nível de aplicação como no nível de rede); - o software que é armazenado sobre os SimCards e, possivelmente com seu sistema operacional.
[00058] Tipicamente, um agente periférico da plataforma interage com outros processos através de interfaces A PI (Interface de Programação de Aplicação) que podem ser: - standard da linguagem de programação usada (no exemplo descrito aqui, lava); - especifica da plataforma usada para gerenciar os processos da plataforma e para comunicação entre os periféricos e os agentes centralizados; - especificações do sistema operacional do terminal (e.g.
Symbian). 100059] As interfaces API para estabelecer interconexão com as aplicações (por exemplo para interconexão com outros ambientes tal como JavaPhone, lava Card, etc.) de preferência são acessíveis pelos agentes periféricos através de uma API geral que desacopla o desenvolvimento dos agentes periféricos do ambiente operacional e de desenvolvimento.
[00060] As funcionalidades do subsistema TDCM resultam daqueles de seus elementos componentes, como descrito abaixo.
[00061 ] Parti c u 1 arme nte, o cen tro de c ol e ta €€€: - recolhe os dados de medição recebidos dos diferentes terminais; - verificar a correção semântica (quaisquer erros introduzidos pelo transporte, medição ausente, medição parcial); e - no caso de erro solicita o terminal TM a retransmitir a medição (com função de gerenciamento de erro, possivelmente assegurando o armazenamento, por um determinado período no terminal, das medições efetuadas de modo a retransmitir as mesmas posteriormente);
- caso não sejam encontrados erros, transmite os dados de medição para o centro de processamento EC
[00062] O último, ao preparar a iniciação da campanha de medição, recebe os comandos de configuração do programador S. Desta maneira o gerenciador TDCM conhece: - as características da campanha de medição propriamente dita (limite de duração, tipos de medições, serviços, etc.), isto é, do universo de referência. - a lista de terminais potenciais envolvidos na campanha; e - atualizações sobre o status dos terminais potenciais.
[00063] Durante a etapa de processamento» o centro EC efetua a leitura dos dados de contexto de cada medição recebida do centro de coleta de maneira a: - associar os mesmos com a campanha de medição e verificar sua faculdade efetiva a ser associada com o universo de referência adotado pela campanha de medição propriamente dita; - identificar e testar a ordem sequencial (relacionada com o tempo) dos registros, possivelmente identifica a última medição elementar para aquela campanha; - transmitir uma notificação para o usuário quando um dos seguintes eventos ocorre: - atualização do número de medições transmitidas por cada terminal envolvido; - quaisquer erros detectados nos agentes periféricos (e.g. a expiração de um tempo limite com relação ao registro de um evento pelo agente periférico); - identifica o término da campanha de medição (de uma maneira sincronizada com o programador S).
[00064] Com a conclusão de uma campanha de medição o subsístcma de gerenciamento TDCM aplica um critério para aceitar ou rejeitar as medições recebidas (por exemplo aquelas recebidas após a conclusão lógica da campanha e pertinente a eventos iniciados antes da conclusão, ou aqueles que ainda estão incompletos), processando os registros corretos com os procedimentos prescritos pela campanha propriamente dita e armazenando os mesmos no banco de dados DB.
[00065] Outrossim, o subsistema de gerenciamento TDCM armazena os resultados e os reporta em um banco de dados que é logicamente diferente daquele usado para armazenar as medições elementares porque a persistência de tempo pode ser diferente.
[00066] Os tipos de interação entre os módulos da plataforma descrita acima podem ser classificados de acordo com pelo menos dois critérios diferentes: - uso dos recursos do sistema de radio móvel: este critério visa diferenciar as interações entre processos dependendo do uso dos recursos da rede de rádio móvel porque eles têm de ser sujeitos a diferentes requisitos de desempenho; - critério funcional: este critério visa destacar as diferenças entre as relações de “sinalização” entre várias entidades da plataforma e aquelas que realizam a troca de dados.
[00067] Para as interações que pertencem aos processos da plataforma descritos aqui, dois outros tipos de interações também devem ser especificados: - um tipo “horizontal” de interação que agrupa todas as interações entre processos da plataforma; este pode, por sua vez, ser subdividido em duas classes: - interação de comunicação: a interação entre dois ou mais agentes da plataforma quando eles têm de efetuar a troca de dados (medições, indicadores de qualidade, etc.); - interação de gerenciamento: a interação entre dois ou mais agentes da plataforma quando eles tem de efetuar a troca de dados de configuração ou quando eles têm de efetuar procedimentos de gerenciamento (ativação, cancelamento, baixamento de agente); - um tipo “vertical” de interação que agrupa todas as possíveis interações entre os processos da plataforma e processos externos tal como o sistema operacional do terminal, as aplicações, os protocolos de comunicação, os sistemas de gerenciamento de bancos de dados (DBMS), etc, [00068] Sob este aspecto, o diagrama funcional da figura 2 destaca os seguintes tipos de interação: - configuração da plataforma em vista de uma campanha de medição: esta interação, designada pelo numeral I DO, é tipicamente uma interação de sinalização horizontal do subsístema CMS (mais especificamente, o programado S) com os agentes periféricos alojados nos terminais móveis TM; - qualquer solicitação por dados de medição dos agentes periféricos (MEM na figura 1) para uma entidade tipo MEA: esta interação, designada como 20 é tipicamente urna interação de sinalização vertical que envolve, por exemplo, um processo de cliente http, designado como CHP, com o auxílio de um navegador da Web WB; - provisão dos dados de medição solicitados como um resultado da interação que acabou de ser descrita; esta interação, designada como 30, é tipicamente uma interação vertical de transmissão de dados d agente MEA para o agente MEM, e - transmissão dos dados de medição dos agentes periféricos para o sistema de coleta de medição TDCM (e para o subsiste ma de gerenciamento e configuração TQMS que coopera com o mesmo): esta interação, designada como 40, é tipicamente uma interação de medição horizontal.
[00069] Uma descrição mais detalhada se segue das etapas operativas fundamentais para o uso da plataforma descrita aqui que envolve as funcionalidades normais dos vários elementos que constituem a plataforma propriamente dita; especificamente, uma descrição será fornecida de todos os possíveis casos de interação entre os elementos de plataforma reportada às especificações de projeto e desenvolvimento de uma implementação prática pela Requerente. 100070J A descrição das etapas refere-se ao diagrama da figura 3 e se aplica a um contexto de campanha de medição realizado pela plataforma propriamente dita através da interação com uma entidade abstrata designada de usuário, O usuário pode ser uma pessoa, um processo externo, uma entidade organizacional ou outro elemento. É evidente que quando a matéria objeto muda as implementações da interface se altera, porém, não os aspectos semânticos das correlações, [00071] No exemplo reproduzido aqui, presume-se que a plataforma esteja interessada tias seguintes operações: - mediante a assinatura de um usuário, o terminal é configurado incorporando o agente de comunicação e esta ação tornará os terminais conhecidos da plataforma propriamente dita por intermédio de um identificador e informações correlatas; estas informações serão usadas ara identificar e localizar os terminais; - o usuário U interage (etapa 100 da figura 3) com o programador S definindo as características da campanha de medição (o universo de referência - cujo status é notificado ao usuário em uma etapa 102); estas características podem derivar de atividades sistemáticas planejadas, de requisitos de monitoração interna (e.g. segmentos base de cliente de interesse particular), ou requisitos de diagnóstico e solução de problemas da rede (e.g, quando queixas são recebidas); outrossim, campanhas de medição sincronizadas, coordenadas podem ser planejadas sobre conjuntos homogêneos de parâmetros de qualidade, para permitir: - correlações entre medições de serviço e rede objetivas sobre o mesmo conjunto de chamadas; - correlações entre medições de serviço objetivas e medições subjetivas derivadas de levantamentos; - o programador identifica os terminais potenciais envolvidos na campanha de medição; o resultado desta operação tem de ser notificado ao usuário que terá de decidir se continuar com o processo e expressar sua anuiçao em uma etapa KM; no caso de campanhas extensas e sistemáticas envolvendo um alto numero de terminais, poderia se tomar necessário dispor de uma interface com os bancos de dados da rede de radio móvel, para identificar e localizar o conjunto de terminais potencialmente envolvido na medição; - o programador cria os perfis de medição (compreendendo informações acerca dos procedimentos para medições individuais e acerca do tipo de medição e as correlações entre as medições) próprias para cada terminal envolvido na campanha de medição; com o perfil de medição é associado um. critério pura temporizar a transmissão das medições, para evitar quaisquer sobrecargas de rede; - em uma etapa 106, para cada terminal identificado é transferido o respectivo perfil de medição (este procedimento é anotado pelo agente periférico - se ativo - em uma etapa 108); o resultado da operação é notificado em uma etapa 110 ao usuário; o usuário pode então decidir efetivamente realizar a campanha de medição (estando habilitado a optar se realizar a campanha somente sobre aqueles ativos de início ou também sobre aqueles em potencial - com o possível gerenciamento de comunicações em andamento); - no caso de anuição pelo usuário (expresso na etapa 112) o programador automaticamente dá início à campanha de medição sobre os terminais configurados através de um comando mui ti difusão (quando possível, a função de sincronização entre o programador, os agentes periféricos e o TDCM, prestada pelo sistema GPS, poderia ser usada), também preparando a lista de terminais potencial mente envolvidos e a lista de medições esperadas de cada um deles, e transmitindo esta informação - nas etapas designadas como 114 e 116 na figura 3 - para o sistema TDCM juntamente com os parâmetros da campanha elementar; - durante a campanha de medição, o programador S mantém o acompanhamento dos terminais potencialmente envolvidos na campanha; esta informação é usada: - para ativar e/ou reativar a campanha sobre os terminais que serão ativados posteriormente com respeito ao início da campanha; - suspender ou desativar a campanha sobre os terminais que, durante o intervalo da campanha propriamente dita, sofrem alterações nos parâmetros e/ou nas características fundamentais; - ao processar as medições, ao término da campanha, destacar quaisquer inconsistências dos dados recolhidos em relação aos dados programador (medições não realizadas, parciais, suspensas devido à mdisponibihdade de terminal ou sobrecarga, com erros; recepção falha ou problemas de integridade na coleta); - mediante a ativação, pelo programador S, da campanha de medição (etapa 118), os agentes periféricos iniciam as medições prescritas de maneira compatível com a disponibilidade e/ou status de carga do terminal e da rede; - os agentes periféricos armazenam e pré-processam as medições localmente para o terminal: esta atividade é estabelecida de maneira adaptativa pelo agente periférico de acordo com o perfil de medição e com o desempenho do terminal e da rede; - o agente periférico transmite para o subsistema TDCM (em uma etapa 120) registros de informações que compreendem, adicionalmente às edições elementares e/ou aos parâmetros calculados, também contexto e dados operacionais associados com as medições; - o subsistema TDCM recebe os registros transmitidos pelos terminais e verifica sua correção (detectando quaisquer erros introduzidos pelo transporte, medição ausente, medição parcial), efetuando sua realimentação aos terminais em uma etapa 122; além de confirmar a recepção (ACK) a realimentação pode levar o subsistema TDCM a solicitar ao terminal, no caso de erro, a retransmitir a medição (provisões para a função de gerenciamento de erro têm de ser asseguradas, possivelmente prevendo o armazenamento, por um determinado período sobre o terminal, das medições efetuadas de maneira a efetuar sua retransmissão posteriormente); - o subsistema TDCM conhece a lista de terminais potenciais envolvidos na campanha, e as características da campanha de medição propriamente dita (a duração limite, os tipos de medição, os serviços, etc,, isto é, do universo de referência, e efetua a leitura dos dados de contexto de cada medição, de maneira a: - verificar se eles podem estar efetivamente associados com o universo de referência adotado pela campanha de medição e, no caso afirmativo, armazenar a medição elementar e dados de contexto nos DBs coletores; - identificar e testar a ordem sequencial (relacionada com o tempo) dos registros, e a última medição elementar para aquela campanha; - transmitir uma notificação para o usuário quando ocorre um dos seguintes eventos: - atualizar o número de medições transmitidas por cada terminal envolvido; - quaisquer erros detectados nos agentes periféricos (e.g. a expiração de um tempo limite pertinente ao registro de um evento pelo agente periférico); - da campanha de medição; - com a conclusão da campanha de medição, o TDCM aplica um critério para decidir se ou não aceitar as medições recebidas após a conclusão lógica da campanha pertinente aos eventos que se iniciaram após sua conclusão; - com a conclusão de uma campanha, em uma etapa 124 o subsislema 124 (processador de medições) desativa os agentes de medição, processa os registros corrigidos das maneiras previstas pela campanha propriamente dita, computa os índices de qualidade e os armazena em um DB que é logicamente diferente daquele das medições elementares, uma vez que a persistência de tempo pode ser diferente; - o usuário normal da plataforma está habilitado a conduzir consultas específicas sobre os DBs produzidos (sobre o conjunto total dos dados provenientes das várias campanhas), filtrando “Vistas” QoS e transmitindo os vários tipos de reporte para os níveis de conjunto interessados; - outros usuários (e.g. pertencentes à área de rede), com perfis de acesso autorizados, podem acessar os DBs da Plataforma, com consultas específicas para filtrar dados para fins de análise de correlação e/ou diagnóstico e solução de problemas (neste caso para acesso mais oportuno, será necessário, prever áreas dedicadas sobre o banco de dados de coleta onde os resultados das medições elementares podem ser armazenados).
[000721 O diagrama da figura 4 exemplifica alguns possíveis casos de emprego da plataforma descrita.
[00073 j As medições de QoS assim obtidas podem ser usadas por uma operadora de radio móvel para diferentes alvos, para fins de aperfeiçoamento em relação a processos intemos e sistema de suporte, e.g, uso do sistema pode ser focalizado sobre o desempenho do terminal sob carga para otimizar sua configuração ou sobre a qualidade de comunicação ou efetuar analise de solução de problemas, e o usuário pode ter a ele conferida a capacidade para controlar os processos funcionais e operacionais do serviço de interesse para ele, e.g. verificar SLAs estipuladas.
[00074] Os cenários de uso de plataforma específicamente identificados aqui se relacionam primeiramente com a monitoração de Qualidade de Serviço, designada 2Ü0 no diagrama da figura 4. Este conjunto de funções tipicamente compreende: - medições 202 realizadas pelo terminal (por exemplo, avaliação da qualidade da conexão de radio), também em consideração de dados armazenados na SIM; - avaliações 204 do desempenho ponta-a-ponta (lado do (terminal ou lado do servidor), tanto acionada pela operadora (204a) como acionada pelo usuário (204b); - avaliações 206 do desempenho do terminal/servidor, também tanto acionadas pela operadora (206a) como acionadas pelo usuário (206b); - verificação 208 do acordo SLA ao nível do terminal e do prestador de serviço, também tanto acionada pela operadora (208a) como acionada pelo usuário (208b).
[00075] A plataforma também pode ser usada para fins de diagnóstico e solução de problemas, isto é, para identificar possíveis causas de degradação de QoS dentro do terminal.
[00076] Este conjunto de funções, globalmente designado como 210, essencialmente compreende diagnósticos e notificação de dísíunções (lado do terminal, lado do servidor de aplicação) e configuração em tempo real e gerenciamento de recursos (também lado do terminal e lado do servidor de aplicação).
[00077] O diagrama da figura 4 expressamente indica que as ditas funções podem ser decididas tanto pela operadora (bloco 212) como pelo usuário (bloco 214), [00078] No diagrama da figura 4, os blocos 220 e 230 indicam a possível aplicação da plataforma para diagnose dos recursos internos e funcionalidades do terminal e a configuração otimizada e gerenciamento de recursos (e,g. em tempo real) em uma perspectiva de Qualidade de Serviço (QoS).
[00079] Sudnlamente, a arquitetura de plataforma descrita aqui oferece capacidade para: - medir, simultaneamente e globalmente em ambiente de radio móvel de maneira objetiva e numa base de chamada a chamada, parâmetros de qualidade e condições operacionais do link no ponto de acesso ao serviço que está mais próximo da percepção do usuário (assim no terminal e no nível de aplicação); - medir não somente os parâmetros de qualidade da sessão (disponibilidade, acessibilidade, manutenção de link, retardos, erros, perdas sobre o conteúdo de informações), porém também simultaneamente detectar as condições operacionais do canal de radio (potência, BER etc.), do link (produtividade), do terminal (carga do CPU, buffer e uso de memória.), no qual foi obtido; - associar dados de localização do terminal com a medida; - segmentar degradação de qualidade entre rede /terminal/ servidor de aplicação; - transparentemente conduzir, no terminal do usuário, medições quer em tráfego real sobre a comunicação em curso ou ativar medições em tráfego artificial; - dinamicamente gerenciar (também remotamente) tanto os terminais sobre os quais a medição deve ser conduzida, como o perfil das medições (parâmetros, procedimentos dc medição); - conduzir medições acionadas tanto pelo prestador de serviços como pelo usuário; - automaticamente gerenciar os procedimentos para baixar, processar e local mente armazenar as medições (sobre o terminal), de acordo com a carga de processamento do terminal e dos canais de radio; - obter independência da plataforma da tecnologia de rede; - selecionar a modalidade de transporte rnaís adequada, dentre aquelas disponíveis (aquela que minimizará o impacto sobre a carga da rede) para as comunicações entre os agentes de plataforma.
[()()080] A plataforma descrita aqui é apropriada para monitorar QoS também em ambientes muld-padrões avançados (por exemplo UMTS/W-LAN) em que um terminal inteligente multi-modal é capaz simultaneamente de utilizar múltiplos sistemas de acesso para transportar informações (comunicação formada por múltiplos links paralelos em múltiplos sistemas de radio).
[00081] A plataforma descrita aqui para monitorar QoS ponta-a-ponna para serviços suportados pelos terminais de radio móvel também pode ser usada por intermédio de um desenvolvimento ad-hoe da APls (Interface de Programa de Aplicação) interconectando o ambiente operacional e de desenvolvimento com redes fixas (LAN, MAN e WAN) e com redes sem fio (W-LAN). Outrossim, a plataforma pode operar em ambientes muld-padrões em terminais multi-modal.
[00082] Na modalidade atualmente preferida, a solução descrita aqui apresenta uma plataforma para monitorar QoS (tanto em tráfego real como em tráfego artificial) que é aplicável a todos sérvios, a todas redes de rádio móveis (GSM/GPRE/UMTS/EDGE) e a todos terminais de radio móveis (caracterizados por diferentes ambientes operacionais, desempenho e interfaces); a arquitetura é baseada sobre agentes de medição localizados sobre os terminais móveis, suscetíveis de estabelecer interfaces, com APls apropriados, com os processos para gerenciar a sessão de aplicação, medir condições de radio recepção, status e condições operacionais (carga, localização de terminal, etc.) e dialogar com outros agentes de medição ou gerenciamento. Estes agentes podem ser remotamente e flexívelmente gerenciados sobre os terminais de acordo com a programação de medição (eles podem ser carregados, ativados, configurados dinamicamente em um conjunto predeterminado de terminais de radio móveis).
[00083] Eles também são suscetíveis de: - realizar medições coordenadas (de acordo com os perfis de medição configuráveis); - realizar operações de armazenamento local / pré-processamento em função de condições operacionais (e.g. carga sobre os canais de radio para transmitir as medições, solicitações de retransmissão do centro de coleta); - gerenciar a transferência dos resultados de medição para um centro coletor de maneira programável.
Através desta arquitetura é possível realizar operações convencionais (sobre o terminal de usuário), tais como: - obter medições típicas da qualidade e das condições operacionais do acesso de radio (potência transmitida ou recebida, BER, etc.), - monitorar desempenho de transporte ponta-a-ponta (tanto em tráfego real como em tráfego artificial); - medição e processamento para a produção de indicadores de QoS na camada de aplicação, e assim muito próximo da qualidade percebida pelos usuários, que dependem tanto do tipo de serviço como da etapa de serviço de interesse, tal como: disponibilidade, retardos, distorção, perdas, quedas, etc.; - monitoração das condições operacionais dos recursos do terminal e rede (produtividade, carga dc CPU c memores, congestão dc buffer, etc.).
[00084] Naturalmeme, sem alterar o princípio da invenção, os detalhes de construção, as modalidades podem, variar amplamente do que é descrito e ilustrado aqui, sem desse modo se afastar do âmbito da presente invenção, conforme definida nas reivindicações apensas.
REIVINDICAÇÕES