ES2290677T3 - Optimizacion del uso de recursos en una red de conmutacion de paquetes. - Google Patents

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Abstract

Un método de optimización del uso de la anchura de banda en un enlace gestionado mediante un Protocolo en Tiempo Real que transporta medios desde una Función de Recursos de Medios de una red de telecomunicaciones celulares al Equipo de Usuario, comprendiendo el método: supervisar la tasa de pérdida de paquetes del enlace para determinar si la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada o está dentro de límites aceptables; y como resultado de dicha supervisión, adaptar la tasa de envío sobre el enlace mediante medios de repetición del empaquetado, recibidos en la Función de Recursos de Medios a partir de nodos de terceras partes, para aumentar el tamaño de los paquetes enviados sobre el enlace cuando la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada, disminuyendo, por tanto, la carga de la cabecera de los paquetes y disminuyendo el uso de la anchura de banda en el enlace; o para disminuir el tamaño de los paquetes enviados por el enlace cuando la tasa de pérdida de paquetes está dentro de límites aceptables, reduciendo, de ese modo, el retardo de la transmisión sobre el enlace.

Description

Optimización del uso de recursos en una red de conmutación de paquetes.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a la optimización del uso de recursos en una red de conmutación de paquetes y, más particularmente, dentro de una red de conmutación de paquetes de una red de telecomunicaciones celulares.
Antecedentes de la invención
Muchos operadores de redes de telecomunicaciones celulares de 2G existentes han introducido, ahora, servicios de datos basados en la conmutación de paquetes. En redes de GSM, estos servicios son facilitados por los protocolos y los sistemas del Servicio General de Radio en Paquetes (GPRS). Una arquitectura de red típica está ilustrada en la figura 1. Los estándares de 3G (producidos en el Proyecto de Patrocinio de la 3ª Generación) han introducido el concepto de Función de Recursos de Medios (MRF) 1 que está destinado a actuar como un nodo de propósito general de gestión de los medios y que podría estar situado, típicamente, en un Sub-Sistema Multimedia de IP (IMSS) 4 de la red celular. Los nodos de MRF se pueden introducir, también, en las redes de 2G que ofrecen servicios de datos basados en la conmutación de paquetes.
Una función específica de la MRF consiste en la gestión de llamadas múltiples mediante Voz sobre IP (VoIP) que incluyen la mezcla y la distribución de los medios de usuario. En un ejemplo de arquitectura, los participantes 3 en una llamada múltiple establecen la llamada usando señalización de Protocolo de Iniciación de la Sesión (SIP), que se instala y se encamina por el IMSS 4. Un servidor 5 de SIP, conocido como Función, de Servicio, de Control de la Sesión de la Llamada (S-CSCF), encamina la señalización del SIP hacia y desde la MRF 1 para establecer y controlar las llamadas. Una vez que se ha establecido una sesión, los medios son encaminados entre la MRF y los terminales de los usuarios (denominados más abajo "Equipo de Usuario" o UE) a través de la Red de Acceso de Radio (RAN) 6 y la red 7 principal del GPRS (en particular a través de los Nodos de Apoyo de la Pasarela del GPRS (GGSN) 8). Nota. En la figura 1 solamente se muestran en detalle las conexiones entre un primero de los UE 3 y los elementos de la red. Las conexiones entre la red y los otros UE (identificados mediante líneas de puntos) indican, simplemente, el intercambio de datos (es decir, se omiten los respectivos RAN, IMSS, etc.).
El Protocolo de Transporte en Tiempo Real (RTP) es un estándar del protocolo de Internet que define una manera en que las aplicaciones gestionan la transmisión en tiempo real de los datos multimedia. El RTP se utiliza en el nivel de portador o en el de los medios (en comparación con el nivel de control de la llamada, que emplea el SIP u otro protocolo de control de la llamada) para aplicaciones de telefonía por Internet, incluyendo VoIP. El RTP no garantiza la entrega en tiempo real de datos multimedia, ya que ésta depende de las características reales de la red. El RTP proporciona la funcionalidad de gestionar los datos mientras llega a su mejor resultado. La Adaptación del Plano de Usuario (UPA) es el procedimiento usado por la MRF y por un UE dado para supervisar el tráfico del RTP entre ellos y para ajustar la utilización de la anchura de banda, en un intento de proporcionar una calidad óptima durante una sesión de conversación. La UPA permite que la MRF redefina, dinámicamente, la duración de la ráfaga de la conversación que está encapsulada en un paquete dado de RTP, en un enlace dado (este parámetro se conoce como ptime), y el codificador-descodificador usado para ese enlace (el codificador-descodificador es identificado por uno de entre varios parámetros contenidos en un "conjunto de modos"). El mensaje reINVITE/UPDATE del SIP se utiliza para indicar estos parámetros al UE. El UE puede, también, enviar este mensaje a la MRF para notificar a la MRF sus capacidades/necesidades.
El grupo conocido como la Alianza Móvil Abierta ha desarrollado una especificación de Pulsar para hablar sobre Celular (PoC), dirigida a permitir la provisión de servicios sobre redes estándares entre móviles, que recuerdan a los servicios de radiotelefonía mediante emisores-receptores portátiles, es decir, al pulsar un botón un abonado puede conectarse inmediatamente con otro u otros abonados. El PoC depende de la MRF para establecer y manejar conexiones. La especificación del PoC describe las herramientas disponibles para detectar la pérdida de paquetes en los enlaces entre la MRF y los UE individuales. El PoC describe, también, medios para solicitar un cambio en la utilización de la anchura de banda, pero no proporciona algoritmos ni procedimientos detallados que posibiliten esto.
El documento US 2003/0117972 describe un método para mantener la tasa de errores en un nivel deseado. En ese método, el número de paquetes que se van a incluir en los paquetes de RTP es modificado si la tasa de errores de trama de los últimos paquetes de RTP recibidos excede o cae por debajo de un valor umbral predeterminado.
Compendio de la invención
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para optimizar el uso de la anchura de banda, en un enlace gestionado por un Protocolo en Tiempo Real, que transporta medios desde una Función de Recursos de Medios de una red de telecomunicaciones celulares a un Equipo de Usuario, comprendiendo el método:
supervisar la tasa de pérdida de paquetes del enlace para determinar si la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada o está dentro de límites aceptables; y
como resultado de dicha supervisión, adaptar la tasa de envío sobre el enlace por medios de repetición del empaquetado, recibidos en la Función de Recursos de Medios desde nodos de terceras partes, para aumentar el tamaño de los paquetes enviados sobre el enlace cuando la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada, reduciendo, por tanto, la carga de la cabecera de los paquetes y disminuyendo el uso de la anchura de banda del enlace; o para disminuir el tamaño de los paquetes enviados sobre el enlace cuando la tasa de pérdida de paquetes está dentro de límites aceptables, disminuyendo, por tanto, el retardo de la transmisión en el enlace.
La invención es aplicable, en particular, a redes en las cuales la Función de Recursos de Medios está dispuesta para gestionar la distribución de los medios para servicios de Pulsar para hablar sobre Celulares.
Las realizaciones de la presente invención tienen la ventaja de que la adaptación en el enlace descendente puede alcanzarse sin tener que variar el tamaño de los paquetes transmitidos por nodos de terceras partes. Por tanto, los retardos de la transmisión en estos enlaces ascendentes con la Función de Recursos de Medios se mantienen en niveles óptimos. Una ventaja adicional consiguiente es que el uso de la anchura de banda se puede adaptar sin tener que notificarlo a otros UE. Se evita, de ese modo, el costoso tráfico de señalización adicional.
Preferiblemente, el método comprende la repetición del empaquetado solamente de aquellos medios recibidos con paquetes más grandes que los paquetes con que se reciben los medios en la Función de Recursos de Medios.
Típicamente, la operación de supervisar la tasa de pérdida de paquetes del enlace comprende hacer un muestreo de la tasa de pérdida de paquetes del enlace. Esto se puede realizar en el UE de recepción, enviando el UE las muestras a la Función de Recursos de Medios. La Función de Recursos de Medios ajusta el tamaño del paquete enviado para reducir la tasa de pérdida de paquetes en el enlace o disminuir el retardo de la transmisión. En particular, cuando la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada, la Función de Recursos de Medios puede repetir el empaquetado de los medios entrantes en paquetes más grandes, reduciendo, de ese modo, la carga de la cabecera de los paquetes y reduciendo el uso de la anchura de banda en el enlace descendente. Cuando la tasa de pérdida de paquetes está dentro de límites aceptables, los medios entrantes pueden volver a ser empaquetados para reducir el tamaño del paquete, reduciendo, de ese modo, el retardo de la transmisión sobre el enlace.
Se apreciará que dicha operación de adaptar la tasa de envío se realiza dinámicamente en respuesta a la tasa supervisada de pérdidas de paquetes.
Preferiblemente, en caso de que los medios vayan a volver a ser empaquetados en la Función de Recursos de Medios, los medios recibidos son almacenados en la Función de Recursos de Medios, en una memoria intermedia, hasta el momento en que se hayan recibido suficientes medios para construir un paquete del tamaño necesario.
Dichos nodos de terceras partes son, típicamente, Equipos de Usuario (UE) del mismo nivel, aunque pueden ser otros nodos tales como servidores de red, etc.
Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un nodo de Función de Recursos de Medios para usarlo en una red de telecomunicaciones celulares, gestionando dicho nodo los medios enviados entre sí mismo y el equipo de usuario sobre un enlace gestionado mediante el Protocolo en Tiempo Real, comprendiendo el nodo:
medios para supervisar la tasa de pérdida de paquetes del enlace descendente al Equipo de Usuario para determinar si la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada o está dentro de límites aceptables; y
medios para adaptar, basándose en la pérdida de paquetes supervisada, la tasa de envío sobre el enlace, mediante la repetición del empaquetado de los medios recibidos de nodos de terceras partes, para aumentar el tamaño de los paquetes enviados sobre dicho enlace descendente cuando la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada, reduciendo, por tanto, la carga de la cabecera de los paquetes y disminuyendo el uso de la anchura de banda del enlace, o para disminuir el tamaño de los paquetes enviados sobre el enlace cuando la tasa de pérdida de paquetes está dentro de límites aceptables, reduciendo, por tanto, el retardo de la transmisión sobre el enlace.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra esquemáticamente la arquitectura de una red de telecomunicaciones celulares que emplea un nodo de MRF para coordinar la llamada vocal múltiple mediante VoIP; y
la figura 2 es un diagrama de flujos que ilustra un método para adaptar el uso de la anchura de banda en un enlace de una llamada múltiple de voz mediante VoIP.
Descripción detallada de ciertas realizaciones
Considerando ahora, detalladamente, el servicio de PoC, un solo MRF puede gestionar millares de sesiones de conversación, siendo cada sesión independiente de otras sesiones que pueden ser dirigidas por la misma MRF. Una sesión dada de conversación comprenderá dos o más partes de Equipo de Usuario (UE) y la MRF central. Estas UE podrían tener, cada una, capacidades distintas. Las ráfagas de la conversación de un UE se codifican y se envían a la MRF (a través de los respectivos GGSN) como uno o más paquetes de RTP, denominados aquí simplemente "paquetes". La MRF remite, luego, los paquetes al UE que participa en la misma sesión de conversación, o cada UE lo remite a otro. El trayecto que cubren los paquetes desde el UE a la MRF se llama "enlace ascendente". El trayecto que cubren los paquetes desde la MRF al UE se llama "enlace descendente". La tasa de pérdida de paquetes puede ser diferente para cada enlace de la cadena. Particularmente, para aplicaciones en tiempo real tales como VoIP, la calidad de la experiencia percibida por el usuario depende, críticamente, de la tasa de pérdida de paquetes. Una sesión de conversación que involucre a diez UE implicará veinte enlaces distintos (UE a MRF y MRF a UE) y, por lo tanto, a veinte áreas distintas con posibles problemas.
Según lo precisado más arriba, la Adaptación del Plano de Usuario (UPA) es el procedimiento usado para detectar y, luego, para reducir, la pérdida de paquetes durante una sesión de conversación. Una vez que se ha determinado que el nivel de pérdida de paquetes que se produce en un enlace dado es suficientemente elevado para afectar a la calidad percibida del servicio, el procedimiento de UPA actuará para reducir la pérdida de paquetes. La única herramienta práctica disponible en la MRF y los UE para alcanzar este resultado es la reducción del uso de la anchura de banda en el enlace con problemas. La anchura de banda puede ser reducida usando un codificador-descodificador con tasa de compresión más elevada y/o reduciendo las cargas de transporte enviando paquetes más grandes.
Pérdida de paquetes en el enlace ascendente
La MRF es responsable de detectar la pérdida de paquetes en el enlace ascendente desde cada UE. Un UE es notificado de pérdida de paquetes por la MRF, que le envía un Informe de Receptor (RR) de RTCP. Un RR proporciona el número total de paquetes perdidos desde que comenzó la sesión de conversación. Los paquetes perdidos en una ráfaga de conversación dada pueden calcularse restando la pérdida de paquetes identificada en el último informe de la identificada en el último informe recibido.
Pérdida de paquetes en el enlace descendente
El UE es responsable de detectar la pérdida de paquetes en el enlace descendente. El UE enviará un RR a la MRF después de que se reciba cada ráfaga de conversación en el enlace descendente, informando, de ese modo, a la MRF de cualesquiera paquetes perdidos.
Un receptor de paquetes (en la MRF o en el UE) detecta la pérdida de paquetes mediante la medida de huecos en los números de serie del RTP usados en una corriente de paquetes. Supongamos que S_{h} fuera el número de serie más alto recibido, supongamos que S_{l} fuera el número de serie más bajo recibido, y supongamos que P fuera el número total de paquetes recibidos. Entonces, el número de paquetes perdidos es:
Lost = ((S_{h} - S_{l}) + 1) - P
Debido a que algunos paquetes pueden estar duplicados, es posible obtener un valor negativo para el número de paquetes perdidos. Esto, aquí, es inconsecuente. Esta fórmula sencilla requiere que el número de serie del RTP se mantenga a lo largo de la sesión de conversación (lo que permite agrupar los números de serie), y que no se reinicie al principio de cada ráfaga.
A lo largo de una sesión, la MRF y el UE pueden detectar la pérdida de paquetes. Sin embargo, una pérdida ocasional de paquetes no debe desencadenar la adaptación del enlace. Por el contrario, la adaptación del enlace se debería desencadenar, solamente, por la pérdida continua de paquetes en muchas muestras. Las muestras con pérdida de paquetes se toman periódicamente, desencadenando, ocasionalmente, la adaptación de la anchura de banda si la pérdida continua es evidente.
Para cada enlace, se calcula una tasa de pérdida de muestra al final de cada ráfaga de conversación recibida en ese enlace o cuando llega un informe de receptor (RR). La tasa de pérdida durante una simple muestra es el número de paquetes perdidos desde la última muestra. La tasa de pérdida sobre varias muestras es la tasa media de muestras con pérdida.
El procedimiento de análisis de pérdidas utiliza cinco parámetros:
1.
La pérdida muestreada, L.
2.
El número de muestras N requerido para calcular la tasa de pérdida.
La tasa de pérdida RL, donde: RL = (L_{n}-L_{(n-N+1)})/N, y n es la pérdida muestreada más recientemente.
3.
La tasa aceptable de pérdida. Llamamos a este valor ARL.
4.
El tiempo que debe transcurrir entre los intentos de realizar la adaptación de la anchura de banda. Llamamos a este valor T. Este valor se puede definir en términos de muestras en lugar de en tiempo real.
\newpage
Una vez que el nodo ha tomado N muestras, puede comenzar a calcular RL. El cálculo de la tasa de pérdida incluye, solamente, las N últimas muestras, según se define mediante un intervalo deslizante que avanza una muestra cada vez que se obtiene una muestra nueva. Si RL excede el valor de ARL,y ha transcurrido un tiempo T desde la última adaptación del enlace, entonces se inicia un procedimiento de adaptación de la anchura de banda. La MRF será configurada con los valores para N, ARL, y T. El UE puede ser configurado de manera similar, o estos valores pueden estar codificados de forma rígida (preprogramados).
Una vez que se ha aplicado una medida de la mejora de la eficiencia de la anchura de banda a un enlace, se dice que el enlace se ha "degradado". Los enlaces que se comportan bien en un estado degradado, pueden mejorar más adelante. Un enlace que, previamente, ha sido degradado, comenzará a comportarse bien porque la nueva utilización de la anchura de banda es ideal para las condiciones del enlace, o porque los problemas que causaban pérdida de paquetes se han disipado. Por lo tanto, el proceso de UPA debería mejorar un enlace que previamente se ha degradado después de un cierto período de buen comportamiento. Es necesario, por lo tanto, definir el buen comportamiento y el período de buen comportamiento que se debe superar antes de afrontar una mejora.
El buen comportamiento se alcanza cuando la tasa de pérdida se mantiene debajo del valor de ARL, o en este valor. Este comportamiento se debe mantener durante un cierto período, llamado aquí tiempo de buen comportamiento (GPT). El GPT debe ser mayor que T. Si la tasa de pérdida excede siempre el valor de ARL, entonces el comportamiento se considera, de nuevo, malo, y el temporizador se restablece. Solamente después de que el buen comportamiento se haya mantenido durante un período igual, o mayor, que el GPT, puede mejorarse el enlace.
Una vez que la MRF o el UE determina que es necesaria la adaptación de la anchura de banda, cada uno puede iniciar, por separado, un procedimiento de adaptación de la anchura de banda. Es posible que el UE y la MRF inicien la adaptación de la anchura de banda para el enlace ascendente y el enlace descendente. Esto está permitido según la especificación del PoC. Sin embargo, es innecesario que ambos, el UE y la MRF, inicien procedimientos de adaptación de la anchura de banda. Se recomienda que un UE acepte un nuevo valor de ptime y un conjunto de modos cuando recibe cualquier petición de reINVITE/UPDATE, pero que el UE no supervise ni realice, realmente, cambios de los medios por sí mismo, es decir, el UE no debe iniciar, por sí mismo, la adaptación de la anchura de banda.
Como cada enlace "se une" a una sesión de conversación, al enlace se le da un grado que determina el ptime y el conjunto de modos concedidos (codificadores-descodificadores) que pueden utilizarse en el enlace. La adaptación de la anchura de banda supone degradar o mejorar el enlace y hacer uso de los atributos nuevos de los medios en ese enlace.
El diagrama de flujos de la figura 2 ilustra el método de variar, de manera adaptativa, el uso de la anchura de banda.
Consideramos ahora cada uno de los diversos componentes detalladamente:
Función de Recursos de Medios Enlace ascendente
La MRF puede solicitar que un intento de un UE dado utilice menos anchura de banda en el enlace ascendente para reducir la pérdida de paquetes en ese enlace. Esto se logra enviando un mensaje de reINVITE/UPDATE con un SDP (Protocolo de Descripción de Sesión, RFC 2327) que solicita un valor de ptime más elevado o un codificador-descodificador con menor anchura de banda. Esta petición se envía, solamente, al UE que transmite en el enlace ascendente con problemas. Si el valor actual de ptime ha alcanzado el maxptime para ese enlace, y ya se está utilizando el codificador-descodificador de menor velocidad disponible para todos los participantes, entonces no se puede iniciar una nueva adaptación.
Enlace descendente
La MRF puede procurar mejorar el comportamiento del enlace descendente de una de dos maneras:
1. Reorganizar los paquetes para ese enlace de manera tal que los paquetes necesiten menos anchura de banda. Este método se llama repetición del empaquetado.
2. Solicitar que el resto de UE de la sesión comience a enviar más paquetes eficientes en anchura de banda. Este método se llama Mínimo Denominador Común.
Puede ser posible combinar estos métodos; por ejemplo, repetir el empaquetado estudiando su aplicación enlace por enlace, mientras se solicitan codificadores-descodificadores con menor anchura de banda desde todos los UE.
Considerando la solución 1. de arriba, la MRF podría volver a disponer los paquetes antes de enviarlos en el enlace descendente. Esto podría conllevar la transcodificación a un codificador-descodificador más eficiente con la anchura de banda, usar paquetes más grandes con una cabecera menor, o una combinación de ambas posibilidades. Sin embargo, bajo las propuestas actuales, la MRF no es capaz de transcodificar, lo que deja, solamente, la opción de construir paquetes más grandes. Para crear paquetes más grandes, la MRF debe almacenar temporalmente en memoria, en cada enlace descendente, paquetes más pequeños, hasta que se pueda componer un paquete del tamaño necesario. Si una ráfaga de conversación termina antes de que se recojan bastantes paquetes, entonces se utilizan cualesquiera paquetes que se hayan almacenado temporalmente para construir el paquete final, que se envía inmediatamente al UE. Como el paquete más grande corresponde a una ráfaga de voz de 400 ms, esta solución tendrá como resultado el almacenamiento intermedio de no más de 300 octetos por enlace descendente. Esto se considera manejable.
Se supone que la repetición del empaquetado se utiliza, solamente, para crear paquetes que son más grandes que los paquetes correspondientes recibidos en el enlace ascendente, es decir, la repetición del empaquetado no se utiliza para fraccionar los paquetes recibidos en paquetes más pequeños. Por supuesto, esta posibilidad no está excluida.
Las ventajas principales de esta solución son que:
El comportamiento de los restantes enlaces descendentes no sufre debido a un único enlace con problemas.
No requiere la cooperación de los UE.
No requiere la señalización de valores nuevos de ptime.
El inconveniente principal es que:
Requiere más complejidad en el procesador de MRF (MRFP) para gestionar el tratamiento de paquetes.
Considerando ahora la solución 2., esta solución requiere que todos los UE comiencen a enviar más paquetes eficientes en anchura de banda sobre su enlace ascendente para conseguir un comportamiento mejor de un único enlace descendente con problemas. Esta solución requiere que el MRF envíe un mensaje de reINVITE/UPDATE a cada UE para desplazar a los UE participantes a los valores nuevos de los medios. La ventaja principal de esta solución es que:
El MRFP no es responsable de manipular los paquetes.
Los principales inconvenientes son que:
Todos los enlaces de la sesión pueden estar sujetos a retardos mayores y/o usar codificadores-descodificadores de menor velocidad para adaptar un único participante. NOTA. Aparecen retardos mayores debido a la necesidad de almacenar medios temporalmente en una memoria hasta que se ha recibido una cantidad suficiente para llenar el tamaño más grande de paquete.
Si un UE desconoce el nuevo valor de ptime (que se le ha notificado en el mensaje de reINVITE/UPDATE), los paquetes de ese UE todavía pueden perderse.
Todos los procedimientos de mejora/degradación deben considerar la cualidad más baja de todos los participantes antes de emprender cualquier acción.
Se requiere una cantidad considerable de señalización adicional de la red siempre que cambie un grado del enlace.
Tiene importancia considerar el efecto de estas soluciones cuando los UE son añadidos o retirados de una sesión en curso. Si la solución de repetición del empaquetado (solución 1.) se utiliza para la adaptación del enlace descendente, entonces no se requiere ninguna acción especial para ajustar el valor de ptime cuando una tasa que limita el UE abandona o se une a una sesión. Si, sin embargo, se usa la solución del Mínimo Denominador Común (solución 2.), entonces a los UE restantes se les debe notificar el nuevo ajuste de ptime si es mayor o menor que los ajustes existentes.
El codificador-descodificador Adaptativo de Velocidades Múltiples define ocho modos de funcionamiento. Los diversos microteléfonos tienen capacidades distintas para soportar los diversos modos. Un microteléfono puede proporcionar una lista de modos soportados, o un "conjunto de modos". Para determinar un modo aceptable a todos los UE de una sesión, la MRF recibe un conjunto de modos de cada UE, y selecciona un modo en el cual intersequen todos los conjuntos de modos.
Con independencia de la solución usada para la adaptación de la anchura de banda, la MRF debe cerciorarse de que el conjunto de modos usado por todos los UE es la intersección de todos los de los UE participantes y el conjunto de modos asignado al enlace descendente con peor comportamiento. Esto significa que las intersecciones de los conjuntos de modos deben volverse a calcular cada vez que un UE se une o abandona la sesión. Si, como consecuencia, la intersección cambia, debe comunicarse a los participantes existentes.
Una consideración cuidadosa de las diversas soluciones consideradas más arriba conduce a la conclusión de que la solución óptima es la que supone la repetición del empaquetado de los medios en la Función de Recursos de Medios anterior al envío sobre el enlace descendente. Esto reduce al mínimo o elimina la señalización adicional mientras permite que el uso de la anchura de banda en los enlaces ascendentes desde otros UE se mantenga en un nivel óptimo que considera el objetivo de reducir al mínimo los retardos en la transmisión.
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Otros codificadores-descodificadores, tales como los de tipo EVRC (usado en los microteléfonos de CDMA) no hacen uso del concepto de conjunto de modos.
Equipo de Usuario Enlace ascendente
Un UE puede disminuir la utilización de la anchura de banda en el enlace ascendente cambiando a un codificador-descodificador de menor anchura de banda, enviando paquetes más grandes, o usando una combinación de ambas acciones. El UE no necesita señalizar el uso de un valor más elevado de ptime, sino que no puede utilizar un valor inferior al especificado por la MRF o un valor más elevado que un cierto valor maxptime. El UE no necesita señalizar el uso de un codificador-descodificador de menor velocidad, sino que puede utilizar, solamente, codificadores-descodificadores del conjunto de modos actual señalizado por la MRF.
Enlace descendente
Un UE puede solicitar que la MRF envíe más paquetes eficientes en anchura de banda en el enlace descendente enviando un mensaje de reINVITE/UPDATE a la MRF con nuevos parámetros de los medios. La MRF puede estimar la petición de maneras diferentes, dependiendo de qué solución de adaptación de la anchura de banda del enlace descendente está utilizando. En caso de la solución de Mínimo Común Denominador, la MRF generará un mensaje de reINVITE/UPDATE apropiado y lo enviará al resto de UE participantes, para satisfacer la nueva petición de los medios. Si la MRF está utilizando la solución de repetición del empaquetado, estimará la petición almacenando temporalmente en una memoria más paquetes de entrada y enviando paquetes más grandes en el enlace descendente.
Es útil introducir el concepto de "calidad" de enlace para usarlo en el manejo de la mejora y la degradación de los enlaces. Por ejemplo, se podrían calificar los enlaces según una escala de 1 a 8, en la que 8 es la calidad para el enlace perfecto, y 1 es la calidad para el enlace peor. Esto significa que un enlace puede ser degradado hasta un máximo de 7 veces. Cada calidad del enlace guarda una relación de correspondencia con un valor de ptime y un conjunto de modos específicos (incluyendo el codificador-descodificador) que se pueden utilizar en el enlace. Los cambios específicos en cada nivel pueden ser configurables. La tabla 1 incluida más abajo muestra un ejemplo de cómo el conjunto de modos y los valores de ptime podrían establecerse para cada una de las calidades del enlace, donde el conjunto de modos mostrado incluye los modos 0 y 1 para el codificador-descodificador de AMR. En la tabla, las columnas 3 y 4 indican, para cada calidad, la anchura de banda, en kbs, que se necesitará para soportar el modo 0 y el modo 1.
Cuando un UE nuevo se añade a una sesión, ese UE especifica (en el mensaje de SDP INVITE) los parámetros de los medios que corresponden a la comprensión de las capacidades de su enlace descendente. El conjunto de modos especificado por el UE representa todos los modos que soporta y, por lo tanto, la MRF tomará, siempre, la intersección del conjunto de modos ofrecido inicialmente por el UE y el conjunto de modos seleccionado basándose en la calidad del enlace. La MRF debe asignar una calidad inicial al enlace basándose en el valor de ptime ofrecido. La mejora o la degradación del enlace empieza a partir de la calidad inicial.
La MRF debe ser actualizada para realizar la Adaptación del Plano de Usuario. La señalización de un mensaje de reINVITE/UPDATE se soporta, ya, en la MRFC y, por lo tanto, no se necesita ningún cambio. Todos los cambios serán realizados en el MRFP, según se describe en las secciones siguientes.
Reseña técnica Procesador de la Función de Recursos de Medios Parámetros de configuración
Varios parámetros nuevos de la configuración del MRFP deben ser proporcionados y configurados a través de la interfaz de funciones y mantenimiento. El valor de VirtualPD POT debe ser actualizado para contener estos nuevos valores.
Propuesta de ejecución práctica:
Añadir lo siguiente:
1
2
\global\parskip1.000000\baselineskip
Mediciones del comportamiento
Para juzgar la calidad de la red y la efectividad del procedimiento y de la configuración de UPA, deben generarse nuevas medidas del comportamiento.
Propuesta de ejecución práctica:
Un contador debe ser modificado cada vez que se degrada un enlace y que se inician los procedimientos de adaptación de la anchura de banda. Un contador debe ser modificado cada vez que se mejora un enlace y que se inician los procedimientos de adaptación de la anchura de banda. La tasa media de pérdida para todos los enlaces se debe notificar periódicamente, quizás en la conclusión de una sesión. La calidad media de enlace para todos los enlaces se debe divulgar periódicamente, quizás en la conclusión de una sesión.
Coordinación del conjunto de modos
El conjunto de modos proporcionado por cada UE en el ofrecimiento o en la respuesta del SDP, debe ser almacenado y usado cuando se hacen ofrecimientos a otros UE que se unen a una sesión. La MRF debe cerciorarse de que el conjunto de modos ofrecido a cualquier UE representa la intersección de los conjuntos de modos soportados por los UE actuales.
Propuesta de ejecución práctica:
A medida que cada participante se une, sus SDP incluirán el conjunto de modos que soporta su UE. Este conjunto es una serie de números de 0 a 7. El conjunto se debe convertir a un mapa de bits, por ejemplo:
Conjunto de modos: 0,1,2,7 se convierte en 10000111.
El MRFP almacena este mapa de bits con datos sobre cada participante (clase PdMember).
El MRFP mantiene un registro del conjunto de modos actual que funciona con la sesión, almacenado, también, como un mapa de bits. Este conjunto de modos comienza con 11111111 para cada nueva sesión vacía.
Cuando un participante se une, se realiza una operación de "Y" lógico entre el conjunto de modos de ese participante y el conjunto de modos actual. El resultado se utiliza en la respuesta del SDP. Si el resultado es 0, el UE debe ser rechazado y el conjunto actual no cambia. Si el conjunto actual ha cambiado como resultado de aceptar a este nuevo participante, entonces deben generarse y ofrecerse los SDP nuevos a todos los participantes actuales.
Cuando un UE sale de la sesión, el conjunto de modos actual para la sesión vuelve a ser calculado mediante la iteración de toda la lista de participantes restantes, y realizando una operación de "Y" lógico entre todos sus conjuntos de modos. El conjunto de modos resultante se convierte en el conjunto actual. Si es diferente del conjunto de modos que funcionaba antes de que el UE saliera de la sesión, debe generarse y ofrecerse un SDP nuevo a todos los participantes restantes.
Puede realizarse una operación de "Y" lógico entre el conjunto de modos actual para la sesión y el conjunto requerido debido a los procedimientos de la Adaptación del Plano de Usuario. Si, como consecuencia, cambia, debe generarse y ofrecerse un SDP nuevo a todos los participantes.
Análisis de la pérdida de paquetes
Propuesta de ejecución práctica:
Se debe calcular una tasa del valor de las pérdidas para cada enlace, al final de cada ráfaga recibida o cuando se recibe un RR.
Este valor actual para cada enlace es almacenado en la clase PdMember.
Cada nuevo cálculo se debe notificar al procedimiento de adaptación de la anchura de banda ejecutado en la práctica.
Adaptación de la anchura de banda - Repetición del empaquetado
Propuesta de ejecución práctica:
Cada clase PdMember tendrá un ejemplo de clase Adaptación de la Anchura de Banda.
Todos los paquetes tratados por un PdMember serán entregados a la clase Adaptación de la Anchura de Banda.
La clase Adaptación de la Anchura de Banda ha almacenado en una memoria intermedia los paquetes anteriores; agregará el paquete a su memoria intermedia interna. Se enviará si la memoria intermedia ha alcanzado el tamaño mínimo necesario.
La clase Adaptación de la Anchura de Banda debe ser notificada cuando se abandona el nivel mínimo.
Cualquier dato almacenado en memoria intermedia se envía inmediatamente tras esta notificación.
Si llega un paquete nuevo en el enlace descendente que es más pequeño que el mínimo permitido; y la memoria intermedia está vacía, entonces el paquete será colocado en la memoria intermedia. Si el paquete es mayor o igual que el tamaño mínimo, entonces será enviado inmediatamente. El PdMember informará al Adaptador de la Anchura de Banda cada vez que se calcule un valor nuevo de Tasa de pérdida. El Adaptador de Anchura de Banda determinará, usando los valores configurados para T, ARL, N, y GPT, si el enlace relacionado debe ser mejorado o degradado de su posición actual.
Si se cambia una calidad del enlace descendente, entonces se calculará un nuevo tamaño mínimo de memoria intermedia.
Si se cambia la calidad del enlace ascendente, entonces se calculará un nuevo SDP y se enviará en ese enlace.
Calificación del enlace
Propuesta de ejecución práctica:
Debe establecerse un método para seleccionar un conjunto de modos y los valores de ptime para cada enlace basándose en una calidad de enlace. Cada clase PdMember tendrá un ejemplo de clase Adaptador de la Anchura de Banda.
La clase Adaptador de la Anchura de Banda mantendrá dos valores enteros que representan las calidades para el enlace ascendente y para el enlace descendente. Una tabla estática, indexada por la calidad del enlace, devolverá un mapa de bits del conjunto de modos y un valor de ptime. Las calidades iniciales para un enlace descendente serán asignadas encontrando el valor más cercano de ptime que coincide con los valores ofrecidos. Se supondrá que el enlace ascendente tiene la mejor calidad posible.
La tabla de calidades será similar a la tabla 1.
Esta tabla se puede calcular sobre la base del ajuste de la configuración de minptime y maxptime y al ajuste de gradeSteps.
Repetición de la negociación con los medios
Propuesta de ejecución práctica:
El MRFP debe aceptar nuevos ofrecimientos del SDP durante una sesión. El extremo distante puede cambiar el conjunto de modos que acepta o solicitar un ptime distinto. Otros cambios pueden dar lugar a que el ofrecimiento sea rechazado. (Opcionalmente, si el tiempo lo permite, podríamos aceptar una dirección y un puerto nuevos.)
Estos ofrecimientos pueden cambiar la calidad del enlace descendente. Debe asignarse una nueva calidad basándose en este ofrecimiento. Los métodos de Adaptación de la Anchura de Banda deben ser aplicados como si la calidad del enlace descendente hubiera cambiado, basándose en el procedimiento de análisis de pérdida de paquetes.
La respuesta del SDP se debe generar y devolver basándose en los ajustes de los medios apropiados en ese momento para la sesión.
Herramienta de Prueba de la Adaptación del Plano de Usuario
Debe ser posible utilizar una herramienta durante la prueba básica y la prueba de funcionamiento para determinar si el procedimiento de UPA está funcionando según lo esperado. Esto significa que la herramienta debe simular la pérdida de paquetes, en el enlace ascendente y en el enlace descendente, de una manera predecible para que se pueda observar el comportamiento del MRFP. La herramienta debe aceptar, también, y cumplir los nuevos valores de ptime y de conjunto de modos.
Propuesta de ejecución práctica:
El Simulador de PoC, o Zeus, se debe actualizar para soportar esta prueba.
Agregar parámetros de los medios que especifican la tasa de pérdida para simular un ptime dado y los parámetros iniciales de los medios del enlace descendente.
3

Claims (6)

1. Un método de optimización del uso de la anchura de banda en un enlace gestionado mediante un Protocolo en Tiempo Real que transporta medios desde una Función de Recursos de Medios de una red de telecomunicaciones celulares al Equipo de Usuario, comprendiendo el método:
supervisar la tasa de pérdida de paquetes del enlace para determinar si la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada o está dentro de límites aceptables; y
como resultado de dicha supervisión, adaptar la tasa de envío sobre el enlace mediante medios de repetición del empaquetado, recibidos en la Función de Recursos de Medios a partir de nodos de terceras partes, para aumentar el tamaño de los paquetes enviados sobre el enlace cuando la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada, disminuyendo, por tanto, la carga de la cabecera de los paquetes y disminuyendo el uso de la anchura de banda en el enlace; o para disminuir el tamaño de los paquetes enviados por el enlace cuando la tasa de pérdida de paquetes está dentro de límites aceptables, reduciendo, de ese modo, el retardo de la transmisión sobre el enlace.
2. Un método según la reivindicación 1, en el que la operación de supervisar la tasa de pérdida de paquetes del enlace comprende un muestreo.
3. Un método según la reivindicación 1 o la 2, en el que dicha operación de adaptar la tasa de envío se lleva a cabo dinámicamente como respuesta a la tasa supervisada de pérdida de paquetes.
4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que, en el caso de que los medios vuelvan a ser empaquetados en la Función de Recursos de Medios, los medios recibidos son almacenados en la Función de Recursos de Medios en una memoria intermedia hasta que el momento en que han sido recibidos suficientes medios para construir un paquete del tamaño necesario.
5. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichos nodos de terceras partes son Equipos de Usuario del mismo nivel.
6. Un nodo de Función de Recursos de Medios para uso en una red de telecomunicaciones celulares, cuyo nodo gestiona los medios enviados entre sí mismo y el equipo de usuario sobre un enlace gestionado mediante Protocolo en Tiempo Real, comprendiendo el nodo:
medios para supervisar la tasa de pérdida de paquetes del enlace descendente al Equipo de Usuario para determinar si la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada o está dentro de límites aceptables; y
medios para adaptar, basándose en las propiedades supervisadas, la tasa de envío sobre el enlace mediante medios de repetición del empaquetado, recibidos de nodos de terceras partes, para aumentar el tamaño de los paquetes enviados sobre dicho enlace descendente cuando la tasa de pérdida de paquetes es inaceptablemente elevada, disminuyendo, de ese modo, la carga de la cabecera de los paquetes y disminuyendo el uso de la anchura de banda en el enlace; o para disminuir el tamaño de los paquetes enviados por el enlace cuando la tasa de pérdida de paquetes está dentro de límites aceptables, reduciendo, de ese modo, el retardo de la transmisión sobre el enlace.
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