ES2240265T3 - Esquema de umbral adaptable, para un acceso diferenciado a los recursos del sistema. - Google Patents
Esquema de umbral adaptable, para un acceso diferenciado a los recursos del sistema.Info
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Abstract
Microcápsulas con diámetros medios en el intervalo de 0, 1 a 5 mm, constituidas por una membrana envolvente y una matriz que contiene al menos un producto activo, que se obtiene (a1) obteniéndose una matriz a partir de gelificantes, quitosanos y productos activos, y (a2)introduciéndose gota a gota la misma en disoluciones acuosas de polímeros aniónicos, que son seleccionados a partir del grupo que forma por homo- y copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico, y conformándose en este caso una envoltura, o (b1)obteniéndose una matriz a partir de gelificantes, polímeros aniónicos, seleccionados a partir del grupo que se forma por homo- y copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico, y productos activos, y (b2)introduciéndose gota a gota la misma en disoluciones acuosas de quitosanos, y conformándose en este caso una envoltura.
Description
Esquema de umbral adaptable, para un acceso
diferenciado a los recursos del sistema.
La invención concierne a métodos y dispositivos
para aplicar un esquema de umbral adaptable, para un acceso
diferenciado al sistema.
Y. C. Kim, D. E. Lee, B. J. Lee, Y. S. Kim, B.
Mukherjee. Se prohibe la entrada de nuevas llamadas en el sistema de
comunicación móvil si se excede cierta ocupación del sistema,
mientras que las llamadas de traspaso de transmisión de una célula a
otra pueden seguir entrando en la célula, si puede conceder un
canal. Este esquema se usa para dar prioridad a los traspasos (=
llamadas de traspaso de transmisión de una célula a otra) frente a
las nuevas llamadas, asegurando que la probabilidad de pérdida de
llamadas experimentada por los traspasos de transmisión de una
célula a otra, es menor que la probabilidad de bloqueo de llamadas
para nuevas llegadas de llamadas.
El documento "Dynamic Channel Reservation Based
on Mobility in Wireless ATM Networks" XP-000 868
379, IEEE Communications Magazine, noviembre de 1999, páginas
47-51 [1], revela métodos para la manipulación de la
concesión de canales a nuevas llamadas, y a llamadas de traspaso de
transmisión de una célula a otra. Este documento explica un esquema
de canal de seguridad GSC (guard channel scheme), que reserva
algunos números "fijos" de canales de seguridad para llamadas
de traspaso de transmisión de una célula a otra. El umbral es fijo.
La publicación describe, además, un esquema de reserva de canal
dinámica DCRS (dynamics channel reservation scheme), que dedica
canales de reserva a llamadas de traspaso de transmisión de una
célula a otra. El umbral es adaptado en función de la movilidad de
las llamadas, los números totales de canales en una célula, el
umbral entre los canales normales, y los canales de seguridad y el
número real de canales usados.
La publicación "Multiservice Loss Models for
Broadband Telecommunications Networks" de K.W. Ross, Springer
Verlag, 1995 [2], revela estrategias de control de admisión para
redes de servicios múltiples tales como ISDN, ATM o futuras redes
UMTS, que soportan varios servicios, con diferentes necesidades de
ancho de banda, si no se usa ningún control de acceso adicional, por
ejemplo una llamada con altas necesidades de ancho de banda, es
bloqueada con una probabilidad mucho mayor que una llamada con
necesidades de ancho de banda bajas. Por lo tanto, se ha propuesto
diversos escenarios que definen umbrales individuales de carga, o de
ancho de banda, para diferentes clases de servicio (en [2] estos
esquemas se llaman políticas de partición y umbral, respectivamente)
que ofrecen un sistema de acceso razonable. Esto también se puede
usar para maximizar los ingresos del operador, teniendo en cuenta la
estructura de tarifas de los diferentes servicios.
H. Kröner, G. Hebutene, P. Boyer, A. Gravey, en
el documento "Priority Management in ATM Switching Nodes", IEEE
Journal on Selected Areas in Communitacions, vol. 9, núm. 3, abril
de 1991, páginas 418-427 [3], revelan esquemas de
acceso a memoria intermedia para ATM en redes IP: las redes
orientadas a paquetes necesitan memorias intermedias para
enfrentarse a la naturaleza racheada y asíncrona de las recepciones
de datos. Pero sigue habiendo cierta probabilidad de que se produzca
un desbordamiento de la memoria intermedia. Para proporcionar una
diferenciación de la probabilidad de pérdida para diferentes clases
de servicios, puede definirse umbrales de caída de
paquete/longitudes de cola, específicos/específicas del servicio,
para distintas clases de servicios (las conexiones de datos son
capaces de recuperarse de pérdidas de paquetes mediante la
retransmisión de paquetes, mientras que los paquetes de voz
necesitan un control estricto de la perdida/capacidad de
tratamiento, de paquetes y el retardo).
S. Floyd, V. Jacobsen, en el documento "Random
Early Detection Gateways for Congestion Avoidance", IEEE/
ACM Transactions on Networking, agosto de 1993, páginas 397-413 [4], revelan Mecanismos de Descarga de paquetes para reducir el tráfico que se presenta en redes IP: si un cierto nivel de llenado de memoria intermedia se excede, el sistema comenzará a descargar paquetes aleatoriamente para cortar el tráfico presentado por las conexiones TCP. Este esquema, llamado pronta detección aleatoria, se usa de forma muy extendida en la redes IP [4] y requiere un umbral mínimo cuando comienzan las pérdidas, y un umbral máximo cuando la probabilidad de pérdida salta a 1.
ACM Transactions on Networking, agosto de 1993, páginas 397-413 [4], revelan Mecanismos de Descarga de paquetes para reducir el tráfico que se presenta en redes IP: si un cierto nivel de llenado de memoria intermedia se excede, el sistema comenzará a descargar paquetes aleatoriamente para cortar el tráfico presentado por las conexiones TCP. Este esquema, llamado pronta detección aleatoria, se usa de forma muy extendida en la redes IP [4] y requiere un umbral mínimo cuando comienzan las pérdidas, y un umbral máximo cuando la probabilidad de pérdida salta a 1.
Actualmente, se usa los umbrales fijos para
proporcionar la diferenciación del acceso al sistema, de diferentes
clases de tráfico y servicio QoS. Sin embargo, es un problema común
para todos estos mecanismos es el dimensionamiento de los niveles
umbral, para conseguir un cierto comportamiento del sistema, debido
a que los valores umbral son extremadamente dependientes de la
mezcla del tráfico y del proceso de llamada/traspaso de transmisión
de una célula a otra/llegada del paquete. Además, la mezcla de
tráfico, la movilidad del usuario y el proceso de llamada/traspaso
de transmisión de una célula a otra/llegada del paquete y la
estructura de ráfagas, dependen de diversos factores tales como la
hora del día, y la situación y el entorno (variaciones temporales y
espaciales), lo que hace muy difícil y poco eficiente ajustar los
umbrales de una forma adecuada para todas las situaciones
diferentes.
Es un objetivo de la invención mejorar es esquema
de acceso al sistema para nuevas solicitudes de servicio y
solicitudes de traspaso, de forma eficiente, intentando evitar los
mencionados problemas de los esquemas de acceso al sistema
conocidos, tanto como sea posible. Este objetivo se consigue por
medio de una invención tal como se expone en la reivindicación
independiente. Conceder acceso (a recursos de red) de acuerdo con la
formulación de la reivindicación puede comprender conceder acceso a,
por lo menos, una red para un usuario de una estación móvil,
solicitando acceso a la red para, por ejemplo, una llamada de voz o
para transmisión de datos, o para cualquier servicio multimedia. Un
umbral puede ser por ejemplo un valor que representa el porcentaje
de capacidad (para el cual se puede conceder el acceso) o el número
de canales, u otros recursos a ser concedidos para nuevos servicios
solicitados (por ejemplo nuevas llamadas) - lo que significa que el
acceso a la capacidad no concedida a los nuevos servicios, puede
concederse a servicios desde lo que se solicite un traspaso. Una
transferencia puede ser una transferencia desde un elemento de una
red de comunicación a otro elemento de esta red de comunicación (por
ejemplo un traspaso de una estación móvil entre estaciones base, o
antenas adaptables en GSM o CDMA etc.), o una transferencia desde un
elemento de una red de comunicación a otro elemento de una red de
comunicación.
Nuevos servicios acordes con la formulación de la
reivindicación, pueden ser cualesquiera servicios que se soliciten y
no hayan dado comienzo, o para los cuales se haya concedido, o no
toda, la capacidad de comunicación - por ejemplo una nueva llamada.
Los recursos concedidos, o la capacidad o el acceso a elementos
pueden, por ejemplo, comprender un canal de tiempo y/o frecuencia
(por ejemplo un canal de voz o un canal de transmisión de datos en
GSM, etc.) y/o esquemas de código para comunicación (por ejemplo en
CDMA). El acceso puede comprender proporcionar recursos de red (por
ejemplo recursos de red representados por la frecuencia y/o la hora
y/o códigos), para una estación móvil - por ejemplo un canal de
voz.
La calidad medida del servicio (= nivel QoS
medido) puede ser cualquier parámetro medido que indique el nivel de
la calidad del servicio, por ejemplo la probabilidad (tasa medida)
de bloquear solicitudes (y/o caídas de llamadas durante el traspaso)
y/o la probabilidad (tasa medida) de bloquear solicitudes de
traspaso para acceso, para permitir un nuevo servicio (por ejemplo
no conceder acceso a un canal de voz). La calidad objetivo,
predeterminada, de servicio, es un nivel de servicio que se desea,
por ejemplo el porcentaje de solicitudes de traspaso
bloqueadas/caídas, o el porcentaje de solicitudes bloqueadas para un
nuevo servicio. El valor umbral puede definir una proporción (por
ejemplo un porcentaje) de recursos disponible para servicios de
traspaso, y de recursos disponibles para nuevos servicios - por
ejemplo un valor umbral del 60%, que indique que el 60% de los
recursos (por ejemplo canales de tiempo/frecuencia y/o códigos),
están disponibles para servicios que solicitan traspaso, y que el
40% (= otros recursos) está disponible para nuevos servicios
solicitados, etc.
Un esquema de adaptación adaptable acorde con la
invención puede comprender el ajuste de valores umbral, lo que está
basado directamente en la calidad del servicio, medida, que está
controlada por medio del esquema umbral subyacente, es decir, este
esquema altera el umbral, o umbrales, en respuesta a una
pérdida/demora de llamada/paquete. El esquema básico puede
aplicarse, en general, a perdidas así como a sistemas de espera,
control de pérdidas, retardos, o capacidad de tratamiento de dos, o
más, clases de servicio, con esquemas de control simples o más
sofisticados.
El esquema umbral adaptable propuesto según la
invención, puede proporcionar los siguientes beneficios:
- \bullet
- A largo plazo es capaz de proporcionar exactamente un nivel de QoS predefinido, lo que supone que el mecanismo es capaz de controlar directamente los parámetros QoS independientemente del esquema de llegada, las fluctuaciones de tráfico y la estructura de ráfagas. Por lo tanto, el esquema propuesto es muy robusto, y es capaz de hacer frente a diversas situaciones. En concreto, es capaz de adaptar dinámicamente el comportamiento del sistema, cuando la composición del tráfico y su intensidad varían debido a cambios espaciales o temporales de la actividad del usuario.
- \bullet
- El enfoque dinámico proporciona una capacidad de tratamiento superior (carga admisible del sistema superior), debido a que los umbrales serán optimizados dinámicamente a una situación de carga concreta, que tiene en cuenta las variaciones temporales y espaciales de la intensidad del tráfico y sus características. Un esquema umbral fijo tiene que ser dimensionado de acuerdo con el peor de los casos, para proporcionar así un sistema de carga inferior (de otro modo, los objetivos QoS serán violados por los escenarios del peor de los casos).
- \bullet
- Proporciona un interfaz de usuario fácil de entender (descripción de parámetros O&M), debido a que el usuario especifica el conjunto de parámetros QoS deseados, en lugar del conjunto de valores umbral a los que ajustarse para un cierto conjunto de valores QoS, es decir, el usuario tiene un interfaz fácil y directo para la configuración QoS. Esto evita costosas tareas de ingeniería de tráfico, o de dimensionamiento del sistema.
- \bullet
- Proporciona una rápida reacción a la degradación QoS, debido a que el valor K (véase la siguiente sección) es típicamente > 1. Por lo tanto, solo se produce pequeñas derivaciones respecto del nivel QoS deseado (por ejemplo tasa de pérdida de paquetes, tasa de pérdida de llamadas). En concreto, el esquema proporciona menores variaciones del nivel QoS que un esquema de umbral fijo.
- \bullet
- El esquema de adaptación es sencillo desde un punto de vista de computación, debido a que el algoritmo usa solo adiciones/restas para el control del umbral (no multiplicaciones ni divisiones). Por lo tanto, el esquema es capaz de adaptar el valor umbral en tiempo real, incluso para una red conmutada de paquetes de alta velocidad.
En las reivindicaciones y en la siguiente
discusión de un ejemplo de la invención, se da a conocer ventajas y
detalles de la invención, adicionales.
La figura 1 muestra el algoritmo básico de un
ejemplo de la invención.
La figura 2 muestra un esquema de canal de
seguridad adaptable.
La figura 3 muestra la probabilidad de pérdida,
de llamadas de traspaso de transmisión de una célula a otra.
La figura 4 muestra la probabilidad de pérdida de
nuevas solicitudes de llamada.
La figura 5 muestra el valor medio del umbral
adaptable.
La figura 6 muestra la aplicación del esquema de
umbral adaptable a una memoria intermedia de transmisión de
paquetes.
La figura 7 ilustra la probabilidad de caída del
esquema de Pronta Detección Aleatoria.
Una idea básica que hay tras la invención (es
decir, tras el Esquema de Umbral Adaptable Propuesto), es la
adaptación de los valores umbral en respuesta a la calidad del
servicio medida. El mecanismo básico que se usa para la adaptación
de los valores umbral, puede describirse como sigue. El umbral será
adaptado para cada evento (llegada de una llamada/paquete, salida de
una llamada/paquete) que debería ser controlado por el umbral, de
acuerdo con las siguientes reglas básicas:
- \bullet
- El umbral será elevado ligeramente en un valor \Delta, si el evento indica una mejor QoS que el nivel QoS objetivo.
- \bullet
- El umbral se reducirá en un valor K\Delta, si el evento indica un QoS peor que el nivel QoS objetivo.
El algoritmo básico se ilustra en la figura 1.
Además, el valor K debería elegirse de forma que se mantenga un
cierto nivel QoS en términos de probabilidad de pérdida de
llamada/paquete, cuantil de retardo de paquete, carga de llamada o
capacidad de tratamiento de paquete. Esto conduce a la siguiente
condición de equilibrio para la derivación de K:
Número de eventos con un QoS mejor
que el QoS objetivo * \Delta =
número de eventos con QoS
peor que el QoS objetivo *
K\Delta
De aquí:
K = número de eventos con un QoS
mejor que el QoS objetivo/
número de eventos peor que el
QoS
objetivo
Puesto que este algoritmo se ha definido de una
forma bien abstracta, proporcionamos una serie de ejemplos concretos
para una aplicación del esquema propuesto. En general puede usarse
para restringir el acceso a un sistema con pérdida, o a un sistema
de espera.
La primera aplicación de ejemplo es el esquema de
canal de seguridad, usado en comunicaciones celulares. El esquema de
canal de seguridad reduce la probabilidad de caída de llamada,
encontrada en las llamadas de traspaso de transmisión de una célula
a otra, en comparación con la probabilidad de bloqueo de llamada de
nuevas llamadas, por medio de comparar el número de canales ocupados
con un valor umbral T, cuando llega una nueva llamada. La nueva
llamada se aceptará cuando estén ocupado un número de canales menor
o igual que T, mientras que la admisión se denegará cuando estén
ocupados más de T canales. Por otra parte, se aceptará un traspaso
de transmisión de una célula a otra, si uno de los canales N (N
>= T) está disponible. El valor umbral T tiene que acotarse de
tal forma que la probabilidad de caída de llamada para llamadas de
traspaso de transmisión de una célula a otra, sea menor que un
cierto valor B_{d} (véase por ejemplo [1]). Esto puede conseguirse
por medio del esquema de adaptación de umbral propuesto si el umbral
T es incrementado en un valor \Delta, si se admite un traspaso de
transmisión de una célula a otra, en el sistema (uno de los canales
N está disponible), mientras que el umbral T es disminuido en
K\Delta, si el traspaso de transmisión de una célula a otra tiene
que ser denegado, debido a que todos los canales N estén ocupados.
Este comportamiento básico del sistema se describe en la figura
2.
Adicionalmente, se debe tener en cuenta que el
umbral tiene que mantenerse entre un mínimo de 0 y un máximo de N.
Si el sistema no está en sobrecarga o en baja carga, estos valores
máximo y mínimo no se alcanzarán y, por lo tanto, es válida la
siguiente ecuación de equilibrio:
número de traspasos de transmisión
de una célula a otra denegados * K \Delta =
número de
traspasos de transmisión de una célula a otra admitidos *
\Delta
Además, la probabilidad de caída B_{d} para
llamadas de traspaso de transmisión de una célula a otra, está dada
por el número de traspasos de transmisión de una célula a otra
denegados/(número de traspasos de transmisión de una célula a otra
denegados + numero de traspasos de transmisión de una célula a otra
admitidos), que conduce a la siguiente relación entre B_{d} y
K
B_{d} * K *
\Delta = (1 - B_{d}) *
\Delta
y, por lo tanto, a la siguiente
regla de
acotación:
(1)K = (1 -
B_{\text{d, objetivo}}) / B_{\text{d,
objetivo}}.
Donde B_{\text{d, objetivo}} representa el
objetivo de probabilidad de caída. Si el valor K se elige de acuerdo
con la ecuación (1), está garantizado que se conseguirá una
probabilidad de B_{d} a largo plazo, dado que el sistema no está
en sobrecarga (T vale 0) ni en baja carga (T igual a N).
Este sistema ha sido simulado con las asunciones
de que las llamadas nuevas, y las de traspaso de transmisión de una
célula a otra, se generan de acuerdo con un proceso de Poisson.
Además, el tiempo de espera de llamada de llamadas nuevas y de
traspaso, está distribuido según una exponencial negativa.
Este modelo es idéntico al modelo usado en [1].
Además, se ha llevado a cabo un sencillo estudio usando los
parámetros básicos usados en [1]:
- \bullet
- Número de canales N: 60.
- \bullet
- Probabilidad de caída objetivo B_{d}: 0,001
- \bullet
- Carga de red ofrecida: 0,8
- \bullet
- La movilidad \Delta de llamadas (tasa de llegadas de traspasos de transmisión de una célula a otra/tasa de llegadas de nuevas llamadas) es variable.
Las figuras 3 y 4 muestran los resultados
obtenidos a partir del esquema para diferentes valores de \alpha
(movilidad de llamadas).
A partir de los resultados se puede obtener las
siguientes conclusiones:
- \bullet
- El esquema propuesto garantiza la probabilidad de perdida requerida para llamadas de traspaso de transmisión de una célula a otra.
- \bullet
- El esquema previsto proporciona una capacidad de tratamiento superior, en comparación con todos los esquemas estudiados en [1] (véase las figuras 5 y 6 del documento al que se hace referencia).
La adaptación del umbral puede verse en la
siguiente figura, que describe el umbral promedio frente al
parámetro de movilidad \alpha.
Además, se ha llevado a cabo investigaciones
adicionales, que confirman que el esquema propuesto es capaz de
mantener la probabilidad de traspaso de transmisión de una célula a
otra, deseada, también para tasas de recepción variables (modeladas
por un Proceso de Poisson Modulado de Markov) que conducen a un
esquema de control muy simple y robusto.
Una sencilla modificación del esquema propuesto,
es el control de la proporción de la caída de llamada y las
probabilidades de bloqueo de llamada, en lugar de la propia
probabilidad de caída de llamada. Esto se puede conseguir si se usa
la siguiente ecuación de equilibrio para diseñar el algoritmo de
control:
núm. de traspasos de transmisión de
una célula a otra perdidos/núm. de traspasos de transmisión
de
una célula a otra llegados a destino = tasa_de_pérdida *
núm. de nuevas
llamadas perdidas/núm. de nuevas llamadas
llegadas a
destino
núm. de traspasos de transmisión de
una célula a otra perdidos/núm. de traspasos de transmisión
de
una célula a otra llegados a destino * \Delta =
tasa_de_pérdida * núm. de nuevas
llamadas perdidas/núm. de
nuevas llamadas llegadas a destino *
\Delta
núm. de traspasos de transmisión de
una célula a otra perdidos * (\Delta * núm. de nuevas
llamadas
llegadas a destino/núm. de traspasos de
transmisión de una célula a otra llegados a
destino/tasa_de_pérdida) = núm. de nuevas llamadas perdidas *
\Delta
\newpage
Por lo tanto, incrementar el umbral para cada
pérdida de una nueva llamada en una cantidad de \Delta y disminuir
el umbral para cada pérdida de una llamada de traspaso de la
transmisión de una célula a otra en un valor (\Delta * núm. de
nuevas llamadas llegadas a destino/núm. de traspasos de transmisión
de una célula a otra llegados a destino/tasa_de_pérdida) proporciona
la tasa_de_pérdida deseada a largo plazo entre la probabilidad de
pérdida de traspaso de transmisión de una célula a otra
(probabilidad de caída de llamada) y la nueva probabilidad de
pérdida de llamada (probabilidad de bloqueo de llamada).
Finalmente, hay que mencionar que todas las
derivaciones y descripciones dentro de esta sección, han sido
derivadas sobre la base de canales para obtener una interpretación
clara. Por otra parte, un servicio puede necesitar un cierto
segmento de tiempo, una cierta tasa de bits o un cierto recurso de
código y, en ese caso, el umbral también viene dado por una serie de
segmentos de tiempo, una tasa de bits o un número de número de
códigos, y el número de canales describe el número de segmentos de
tiempo, la tasa de bits total de una célula de radio, o el número de
recursos de código.
Las redes con pérdida de Servicios Múltiples
tales como las redes UMTS, ISDN, ATM o IP, ofrecen una admisión de
llamada muy desigual para servicios con diferentes requisitos de
recursos (tasa de bits). Por ejemplo, si todos los servicios tienen
acceso a todo el conjunto completo de recursos (está política se
llama reparto completo), un servicio con pocas necesidades de
recursos (tasa de bits) obtiene acceso más frecuentemente al sistema
que un servicio con altas necesidades de recursos (tasa de bits), es
decir, la probabilidad de pérdida de llamada es mayor para llamadas
de tasa de bits alta, que para llamadas de tasa de bits baja.
Adicionalmente, esta llamada política de reparto completo, tiene la
desventaja de que puede conducir a una pobre utilización de los
recursos, y proporciona pobres ingresos para distintas clases de
servicios con ingresos dependientes de la clase.
Por lo tanto, dentro de la literatura existe una
serie de diferentes políticas de admisión, tales como las políticas
de reparto o de umbral, las cuales típicamente usan umbrales típicos
para las distintas clases de servicio. El esquema de adaptación
presentado puede usarse para ajustar estos valores umbral, de tal
forma que se consiga ciertos objetivos de probabilidad de pérdida de
llamada, en el sistema. Si consideramos dos diferentes clases de
servicio, donde las clases de servicio 1 y 2 necesitan a_{1} y
a_{2} unidades de recursos (a_{1}>a_{2}), la clase de
servicio 2 solo obtendrá acceso al sistema si el número total de
canales ocupados está por debajo de un umbral apropiado T. Este
umbral puede ser controlado con los algoritmos previamente
definidos, para obtener una cierta probabilidad de pérdida para la
clase de tráfico 1, o una cierta tasa de probabilidades de pérdida
de las clases de tráfico 1 y 2. Se ha confirmado por medio de
simulaciones, que este escenario es capaz de mantener los niveles de
QoS deseados.
El esquema propuesto también puede ser aplicado a
sistemas de espera, en lugar de a sistemas con pérdida. Usualmente,
los sistemas de espera se usan en redes de datos de paquetes, donde
los paquetes de diferentes comunicaciones llegan aleatoriamente a un
conmutador/encaminador. Los paquetes son almacenados en una memoria
intermedia, hasta que pueden ser transmitidos sobre la
correspondiente línea saliente. En el caso de una congestión de red,
las memorias intermedias serán desbordadas y se perderá algunos
paquetes. Puesto que los servicios y aplicaciones tienen diferente
sensibilidad con respecto a pérdida de paquetes, se ha desarrollado
deferentes políticas de acceso a memoria intermedia y programación
de la línea de transmisión, para adaptar la manipulación de paquetes
a los requisitos de QoS de los servicios y aplicaciones subyacentes.
Un esquema propuesto en [3], divide la memoria intermedia en varias
partes, que pueden ser accedidas solo por una parte de las
diferentes clases de tráfico. Explicaremos este esquema considerando
el escenario de la figura 6, donde se distingue una clase de
paquetes de alta y una de baja prioridad. La clase de alta prioridad
es capaz de acceder a toda la memoria intermedia, mientras que un
paquete con baja prioridad solo puede acceder a la memoria
intermedia si ya hay ocupados menos de T lugares de la memoria
intermedia (octetos, células ATM, paquetes). Así, la probabilidad de
pérdida de paquete del tráfico de alta prioridad es menor, debido a
la reserva de N-T ubicaciones de la memoria
intermedia. El umbral T será adaptado, como en el esquema del canal
de seguridad, en función de las llegadas de paquetes de la clase de
tráfico de alta prioridad:
- \bullet
- El umbral se elevará en un valor de \Delta, para cada paquete de alta prioridad entrante que sea capaz de acceder al sistema.
- \bullet
- Por otra parte, el umbral se reducirá en el valor de K \Delta, cuando se pierda un paquete de alta prioridad.
De nuevo, puesto que para cada incremento del
umbral (paquete perdido) tiene que haber K decrementos del umbral
(paquete admitido), la probabilidad de pérdida de paquete de los
paquetes de alta prioridad convergerá a un valor de 1/K + 1.
De nuevo, una modificación del esquema sería
controlar el umbral de forma que la razón de las probabilidades de
perdida de paquete de los paquetes de la clase 1 y la clase 2, se
mantenga en un valor constante. Esto se hace de la misma forma que
se ha descrito con anterioridad para el esquema de canal de
seguridad.
Además, en lugar de controlar la pérdida de
paquetes, puede desearse también controlar la pérdida de información
en términos del núm. de octetos. En ese caso, el esquema de umbral
adaptable tiene que tomar en cuenta el tamaño de paquete, para el
control del umbral.
Un medio muy potente y popular para el
tratamiento de la congestión en redes TCP/IP, es el esquema de
Pronta Detección Temprana usada en encaminadores IP [4]. Este
esquema descarga aleatoriamente paquetes, cuando el tamaño promedio
de la memoria intermedia excede un cierto valor de memoria
intermedia umbral. La probabilidad de caída se incrementa
linealmente con el tamaño promedio de memoria intermedia, hasta que
se alcanza un umbral máximo, donde la probabilidad de caída
corresponde a max_p. Si el tamaño medio de la cola excede al umbral
máximo, entonces se dejará caer cada paquete. Este lanzamiento
aleatorio de paquetes controla el tráfico generado en la fuente, si
la comunicación está controlada por el Protocolo de Control de
Transmisión (TCP). El esquema básico se ha ilustrado en la figura
7.
La acotación de este esquema no es trivial,
debido a que puede comportar los siguientes problemas [4]:
- \bullet
- Establecimiento del mínimo umbral de forma que sea lo suficientemente alto para garantizar una cierta capacidad de tratamiento y evitar que se infrautilice.
- \bullet
- Establecer el umbral máximo de forma que la diferencia entre el valor máximo y el mínimo, sea lo suficientemente grande como para evitar sincronización global y para evitar una oscilación de la longitud media de la cola. Es eses caso, el valor max_th se rebasará regularmente.
El control del valor umbral máximo se basará en
la capacidad de tratamiento del sistema, mientras que el control de
umbral máximo debería basarse en el número de veces que se excede el
umbral máximo. Por lo tanto, min_th se incrementará para cada
paquete que deja una cola vacía, mientras que se disminuirá para
cada paquete que deja una cola ocupada. Por otra parte, el máximo
umbral se incrementará si el tamaño medio de la cola es mayor que
maz_th, mientras que se reducirá si el tamaño medio de la cola es
menor que max_th. Usando parámetros de control adecuados, es posible
adaptar los valores umbral para conseguir una capacidad de
tratamiento del sistema, grande, y evitar la sincronización
global.
- \bullet
- Lo que sigue es una lista no exhaustiva de posibles aplicaciones del esquema umbral propuesto:
- 1.
- Adaptación del umbral del esquema del canal de seguridad usado para establecer la prioridad de las llamadas de traspaso de transmisión de una célula a otra, en sistemas de comunicación móviles. La adaptación puede estar basada en una probabilidad de pérdida objetivo, para llamadas de traspaso de transmisión de una célula a otra, o en la proporción de las llamadas de traspaso de transmisión de una célula a otra, perdidas, y las nuevas llamadas perdidas (razón de caída y probabilidad de bloqueo).
- 2.
- Adaptación del umbral para las políticas de admisión de llamada/conexión/portador, usadas para redes de servicio múltiple tales como redes ISDN, ATM, IP o UMTS. La adaptación puede basarse en probabilidades de pérdida objetivo de ciertas clases de servicio, la razón de las probabilidades de pérdida de diferentes clases de servicio, los ingresos por clases de servicio, la capacidad de tratamiento, y otras parecidas.
- 3.
- Adaptación del umbral de los esquemas de acceso a memoria intermedia en redes ATM o IP, que proporcionan una probabilidad de pérdida de célula/paquete específica del servicio. La adaptación puede llevarse a cabo en base a las probabilidades de pérdida de célula/paquete, los cuantiles de retardo, la capacidad de tratamiento, y otros similares.
- 4.
- Adaptación del umbral de mecanismos de pronta descarga usados en encaminadores IP. La adaptación de los umbrales usados por el mecanismo de pronta descarga aleatoria.
- 5.
- Adaptación del umbral de esquemas de localización de ancho de banda de servicios de datos.
- \bullet
- Las siguientes medidas QoS pueden ser controladas por el esquema de umbral propuesto:
- 1.
- Probabilidad de pérdida de llamada/paquete/información, de una cierta clase de tráfico.
- 2.
- Proporción de las probabilidades de pérdida de llamada/paquete/información, en ciertas clases de tráfico.
- 3.
- Carga soportada/capacidad de tratamiento, de una cierta clase de tráfico.
- 4.
- Proporción de capacidades de tratamiento de ciertas clases de tráfico.
- 5.
- Cuantil de retardo (número de paquetes que tienen un retardo mayor que un cierto valor) de una clase de tráfico.
- 6.
- Proporción de cuantiles de retardo de ciertas clases de tráfico.
- 7.
- Ingresos obtenidos por diferentes clases de tráfico.
- \bullet
- Finalmente, la siguiente serie de extensiones/modificaciones adicionales respecto del esquema básico:
- 1.
- Actualización del umbral solo si la diferencia entre los valores umbral viejo y nuevo, excede una cierta cantidad. Esto evita actualizaciones demasiado frecuentes del umbral.
- 2.
- Uso de algunos algoritmos de filtro para actualizar al valor umbral (aplanamiento de las variaciones).
- 3.
- Uso de otros algoritmos de control más complejos, por ejemplo el uso de un controlador proporcional/integral/diferencial (PID).
- 4.
- Aplicación del esquema a más de dos clases diferentes de tráfico.
Claims (26)
1. Un método para conceder acceso a recursos de
una red de comunicación,
donde la red de comunicación está diseñada para
conceder acceso a recursos de la red, cuando el acceso a recursos
de la red se solicita para una primera categoría de servicios,
donde la red de comunicación está diseñada para
conceder el acceso a recursos de red, cuando el acceso es solicitado
para una segunda categoría de servicios, caracterizado
porque
se establece un valor umbral, que define la
proporción disponible de los recursos de la red para la primera
categoría de servicio, y la disponible para los recursos para la
segunda categoría, en función de:
una calidad de servicio medida para, por lo
menos, una categoría de servicio, y en función de
una calidad objetivo predeterminada para, por lo
menos, una categoría de servicios.
2. Un método preferentemente acorde con la
reivindicación 1,
para conceder el acceso a elementos de una red de
comunicación,
que es una red de comunicación móvil, o a otra
red de comunicación inalámbrica,
donde la red de comunicación es capaz de conceder
el acceso a recursos de red, cuando el acceso es solicitado por una
estación móvil, para una transferencia de un servicio, desde un
elemento de una red de comunicación, a otro elemento de una red de
comunicación,
donde la red de comunicación es capaz de conceder
acceso a recursos de red, cuando el acceso es solicitado, por una
estación móvil, para comenzar un nuevo servicio,
donde un valor umbral que define la proporción de
recursos de red disponibles para el traspaso de servicios y de
recursos disponibles para comenzar nuevos servicios
se establece en función de una calidad del
servicio medida, y en función de una calidad objetivo
predeterminada, de la calidad del servicio, para nuevos servicios
y/o para servicios para los que se solicita un traspaso.
3. Un método acorde con la reivindicación 1 o la
2,
caracterizado porque un servicio comprende
transmisión de voz, o transmisión de texto, o transmisión de vídeo,
o transmisión de datos.
4. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque si la calidad del
servicio medida, de traspasos, es peor que una calidad de servicio,
objetivo, predeterminada, de traspasos, el valor umbral se modifica
de forma que tenga como resultado conceder más recursos para el
traspaso de servicios, y conceder menos recursos para nuevos
servicios.
5. Un método acorde con la reivindicación 4,
caracterizado porque si la proporción de
caída, para el traspaso de servicios, excede un nivel representado
por la calidad objetivo de servicio predeterminada, para el traspaso
de servicio, se modifica el valor umbral de forma que tenga como
resultado conceder más recursos a servicios de traspaso, y conceder
menos recursos a nuevos servicios.
6. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque los recursos de red
disponibles comprenden canales temporales, y/o de frecuencia, y/o de
códigos.
7. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque se usa en el esquema
de canal de seguridad de una red móvil celular.
8. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque la calidad de
servicio medida, se mide mediante detectar el porcentaje de
solicitudes de traspaso bloqueadas, y/o mediante detectar el
porcentaje de solicitudes bloqueadas para un nuevo servicio.
9. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el valor umbral es
modificado solo si la calidad de servicio medida, difiere respecto
de la calidad de servicio de servicio predeterminada en un valor
superior a una cantidad, o un porcentaje, preestablecidos.
10. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque medir la calidad del
servicio, comprende un filtrado para aplanamiento, antes de comparar
aquella con la calidad de servicio objetivo predeterminada.
11. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque se usa un controlador
PID para determinar el valor umbral.
12. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque se usa más de una,
preferentemente más de dos, clases de tráfico para servicios.
13. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1-6,
8-12,
caracterizado porque la red es una red
ISDN.
14. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1-6,
caracterizado porque la red es una red
ATM.
15. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1-6,
caracterizado porque la red de una red de
Protocolo de Internet.
16. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el método se usa para
la adaptación del umbral de un esquema de acceso a memoria
intermedia de una red, especialmente para la adaptación del umbral
del esquema de acceso intermedio de una red ATM o IP, lo que
proporciona una probabilidad de pérdida de células, o de paquetes,
específica del servicio.
17. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el método se usa para
la adaptación de un umbral de un mecanismo de pronta descara
aleatoria, en especial para un mecanismo de pronta descarga
aleatoria que pueda usarse en un encaminador IP.
18. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque la red es una red
móvil celular, en espacial una red UMTS.
19. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque la calidad de
servicio medida se define mediante, por lo menos, la probabilidad de
pérdida de información de llamada, o de paquete, de una cierta clase
de tráfico.
20. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque la calidad de
servicio medida se define mediante, por lo menos, las probabilidades
de pérdida de información de llamada, o de paquete, de las clases de
tráfico.
21. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque la calidad de
servicio medida se define por medio de la carga soportada o
capacidad de tratamiento, de una cierta clase de tráfico.
22. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes
caracterizado porque la calidad de
servicio medida se define mediante, por lo menos, las capacidades de
tratamiento de ciertas clases de tráfico.
23. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque la calidad de
servicio medida se define mediante, por lo menos, el cuantil de
retardo de una clase de tráfico, o por el número de paquetes que
tienen un retardo mayor que un cierto valor.
24. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque la calidad de
servicio medida se define mediante, por lo menos, la proporción de
los cuantiles de retardo de ciertas clases de tráfico.
25. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque la calidad de
servicio medida se define mediante, por lo menos, los ingresos
obtenidos mediante ciertas clases de tráfico.
26. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque, cuando se solicita
en acceso a recursos de red para una primera categoría de servicios,
la red de comunicación concede acceso a los recursos de red, y
porque, cuando se solicita el acceso para una segunda categoría de
servicios, la red de comunicación concede acceso a una parte de los
recursos, parte que se define por medio el valor umbral.
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