ES2337720T3 - Metodo y dispositivos para instalar filtros de paquetes en una transmision de datos. - Google Patents
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Abstract
Un método para asociar un paquete de datos (DP) con un portador de paquetes (PB) en un equipo de usuario (UE 1) de una red de comunicaciones, donde el paquete de datos es enviado en un flujo de datos desde una función de aplicación del equipo de usuario, el portador de paquetes (PB) se establece con el equipo de usuario para transmitir el paquete de datos (DP) sobre la red de comunicaciones hacia una entidad adicional, y donde el equipo de usuario está adaptado para establecer distintos portadores de paquetes, comprendiendo el método lo pasos de identificar el flujo con el paquete de datos, en una entidad de control de la red de comunicaciones, determinar el portador de paquetes para asociarlo con dicho flujo, a partir de los distintos portadores de paquetes en una función de la política de la entidad de control, determinar una identificación del nivel de encaminamiento de la entidad adicional, instruir al equipo de usuario por la red de comunicaciones, para que instale un filtro de paquetes basándose en la identificación del nivel de encaminamiento, donde el filtro de paquetes asocia paquetes de datos que comprenden la identificación del nivel de encaminamiento de la entidad adicional con el portador de paquetes determinado, proporcionar la identificación del nivel de encaminamiento a la función de aplicación, incluir la identificación del nivel de encaminamiento en el paquete de datos, y reenviar el paquete de datos (DP) sobre el portador de paquetes (PB) determinado.
Description
Método y dispositivos para instalar filtros de
paquetes en una transmisión de datos.
La presente invención está relacionada con un
método para asociar un paquete de datos con un portador de paquetes
en un equipo de usuario de una red de comunicaciones. Se describen
también los dispositivos y los programas de software que
materializan la invención.
En muchos casos, se necesita enviar paquetes de
datos sobre una red de comunicaciones, entre un equipo de usuario y
una entidad adicional. Las transmisiones se pueden realizar tanto en
dirección descendente como ascendente y la entidad adicional es
frecuentemente otro equipo de usuario, por ejemplo en una llamada
telefónica. La entidad adicional puede ser también una entidad de
servicios, como un servidor que puede enviar distintos flujos de
paquetes para sonido y vídeo al equipo de usuario, por ejemplo, en
una sesión de transmisión continua, mientras que el equipo de
usuario también puede enviar paquetes a la entidad adicional. La
entidad adicional puede ser parte de la red de comunicaciones o ser
capaz de intercambiar paquetes de datos con la red.
La red de comunicaciones puede ser una red fija
o de móviles. Puede haber implicada más de una red en la
transmisión, por ejemplo si el equipo de usuario está situado en
una red móvil que hace de interfaz directo o a través de redes
intermedias a una red fija, en la cual está situada la entidad
adicional. Las redes móviles convencionales comprenden una red
básica con nodos básicos de la red, por ejemplo nodos generales de
soporte de servicios de radio por paquetes (GSN), como un nodo que
sirve a nodos de soporte de servicio de paquetes por radio (SGSN) o
un nodo de pasarela general de soporte de servicio de paquetes por
radio (GGSN). Los nodos básicos de la red permiten el intercambio
de datos con redes externas tales como Internet o las redes de
móviles o fijas de otros operadores. Además, las redes móviles
convencionales comprenden una o más redes de acceso con nodos de
red de acceso para controlar la transmisión por radio al equipo de
usuario, designado comúnmente, por ejemplo, controladores de
estación base, controladores de la red radio (RNC), Nodo B o
estaciones de transceptor base. Son posibles también otras
implementaciones de los nodos y las redes, por ejemplo un GSN
mejorado y un RNC mejorado, que realizan distintas partes de la
funcionalidad del SGSN y por tanto permiten omitir un SGSN.
Un operador puede ofrecer servicios a los
abonados que generan distintos tipos de tráfico de paquetes, que
son transmitidos por una red de comunicaciones. Dependiendo del tipo
del tráfico de paquetes, los requisitos para la transmisión
difieren significativamente. Por ejemplo, la transmisión de voz
requiere un retardo e inestabilidad bajos, mientras que puede ser
aceptable una cantidad limitada de errores. Las sesiones de
transmisión continua que utilizan memorias intermedias de paquetes,
permiten típicamente retardos e inestabilidad mayores y el receptor
puede generalmente corregir o esconder errores también. La
transferencia de ficheros puede ser a menudo realizada como un
tráfico del mejor esfuerzo, pero requiere normalmente datos libres
de errores. Además, los operadores pueden elegir el ofrecimiento de
distintas calidades de servicios (QoS) dependiendo de la
suscripción del abonado, es decir, pueden elegir realizar una
diferenciación de usuarios. Tal sistema está divulgado, por
ejemplo, en el documento de la técnica anterior WO99/16266A
(ERICSSON TELEFON AB LM) publicado el 1 de Abril de 1999
(01.04.1999). Consecuentemente, la provisión de una calidad de
servicio definida es un concepto importante en el control del
tráfico de datos como se describe, por ejemplo, también en la
especificación 3GPP 23.107 V 6.3.0 del "Concepto y arquitectura
de la Calidad del Servicio (QoS)" del Proyecto de Asociación de
la 3ª Generación.
Hay distintos contextos que definen la calidad
del servicio relativa a la transmisión de datos que implica nodos
de una red de comunicaciones y al equipo de usuario. El equipo de
usuario y el nodo de red básica negocian un contexto PDP (Protocolo
de Datos en Paquetes), que especifica los parámetros para la
transmisión de paquetes de datos hacia y desde el equipo de usuario
sobre un portador 3GPP. Además, se pueden establecer contextos para
portadores relativos a distintos enlaces entre la entidad adicional
y el equipo de usuario, por ejemplo un contexto para el portador de
radio entre un nodo de acceso y el equipo de usuario, que especifica
los parámetros de transmisión sobre el radioenlace. Se establece un
mapa de correspondencia entre los flujos de paquetes entre la
entidad adicional y el equipo de usuario y los portadores asociados
con estos contextos, y son reenviados de manera consecuente.
Los actuales estándares del 3GPP definen un
mecanismo para establecer un mapa de correspondencia entre los
datos del enlace descendente y un portador de paquetes. Para este
fin, el portador se asocia con un contexto PDP. El contexto PDP es
la minuciosidad con la que se pueda ofrecer la QoS, es decir,
distintos contextos PDP pueden proporcionar una QoS diferente. El
mapa de correspondencia de los paquetes con los contextos PDP se
hace en un nodo del borde de la red de comunicaciones, por ejemplo,
en el GGSN utilizando Plantillas de Flujo de Tráfico (TFT) de
enlace descendente. Una TFT es un filtro de paquetes que define
reglas que establecen unívocamente mapas de correspondencia entre
los paquetes de datos entrantes y un contexto PDP. La TFT del
enlace descendente es parte de la definición de contexto PDP y puede
ser configurada para operar sobre varios parámetros diferentes. Por
ejemplo, la dirección IP de la fuente de un paquete de datos o el
campo del "Tipo de Servicio (ToS) en la cabecera IP", pueden
ser utilizados para establecer mapas de correspondencia entre los
paquetes y un contexto PDP. El protocolo de Gestión de la Sesión
(SM) se utiliza para gestionar contextos PDP.
En el enlace ascendente, el equipo de usuario
requiere información de cómo establecer mapas de correspondencia
entre paquetes de datos de una aplicación y un portador con el
contexto asociado. Sin embargo, esta funcionalidad no está dentro
del ámbito de los estándares actuales del 3GPP. En lugar de eso, se
define en modo propietario y puede diferir entre vendedores de
equipos de usuario. En una implementación, el equipo de usuario
tiene varias plantillas del contexto PDP, cada una de ellas
asociada con una QoS diferente. Un gestor de la conexión
proporciona un mapa de correspondencia para cada aplicación con una
de las plantillas del contexto PDP. El mapa de correspondencia es
una configuración estática que crea un vínculo en el gestor de la
conexión y que está señalizado al equipo de usuario, por ejemplo,
por medio de un SMS. Típicamente, el usuario realiza la
configuración visitando la página Web de un operador e introduciendo
el modelo de teléfono que está utilizando y qué aplicación desea
configurar, por ejemplo WAP o MMS. Al iniciar una sesión, por
ejemplo cuando se hace una llamada, la aplicación se comunica con
el gestor de conexiones a través de un API propietario (Interfaz de
Programación de Aplicaciones). El gestor de conexiones asocia los
paquetes de datos de la aplicación con el contexto PDP configurado
y, si se requiere, establece el contexto. Correspondientemente,
existe un vínculo estático entre la aplicación y la plantilla del
contexto PDP. Los identificadores y formatos utilizados en la
configuración pueden ser específicos de cada vendedor. Tal sistema
está divulgado, por ejemplo, en el documento de la técnica anterior
WO02/067605A (ERICSSON TELEFON AB LM), publicado el 29 de Agosto de
2002 (29.08.2002).
Como resultado, los métodos existentes para
asociar paquetes de datos a un portador son inflexibles y no
permiten cambios dinámicos de la configuración. Un problema
adicional es que el desarrollo de la aplicación es tanto específico
del acceso como específico del vendedor, es decir, las aplicaciones
deben ser escritas para un acceso específico (por ejemplo, 3GPP) y
un vendedor particular de equipos de usuario, porque el API de la
QoS en el mecanismo anterior de vinculación puede diferir tanto para
el vendedor como para el acceso.
Además, los equipos de usuario de acuerdo con
las especificaciones 3GPP pueden consistir en dos entidades, un
equipo terminal (TE) y un terminal móvil (MT), que son lógica y
opcionalmente también distintos físicamente. Las aplicaciones son
ejecutadas en el equipo terminal y los paquetes de datos se
intercambian por un terminal móvil con la red de móviles. En el
estado de la técnica, se requeriría un interfaz entre el TE y el MT
sobre el cual sea posible transportar los requisitos del portador
de la aplicación. Como el vínculo de la aplicación y contexto es
específico del vendedor en el actual equipo de usuario, se
requerirían interfaces diferentes. Si el equipo terminal es por
ejemplo un ordenador personal y el terminal móvil es una tarjeta de
la red de móviles, el ordenador podría necesitar admitir distintos
interfaces para distintos vendedores de tarjetas, conduciendo a una
alta complejidad y coste.
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Con estos antecedentes, es un objeto de la
presente invención proponer un método sencillo y flexible para
asociar paquetes de datos con un portador en un equipo de usuario de
una red de comunicaciones.
De acuerdo con la invención, se efectúa el
método descrito en la reivindicación 1. Más aún, la invención se
materializa en una red de comunicaciones, una entidad de control,
una entidad de supervisión, y un programa de ordenador como se
describe en las demás reivindicaciones independientes. En las
reivindicaciones dependientes se describen ventajosos modos de
realización.
El método propuesto asocia un paquete de datos
con un portador de paquetes en un equipo de usuario de una red de
comunicaciones. El paquete de datos es enviado en un flujo de datos
desde una función de aplicación del equipo de usuario. Aunque el
flujo puede comprender solamente un único paquete de datos, en el
flujo se envía típicamente una pluralidad de paquetes de datos. El
portador de paquete se establece con el equipo de usuario para
transmitir el paquete de datos sobre una red de comunicaciones hacia
una entidad adicional, por ejemplo a otro equipo de usuario o a un
servidor.
El establecimiento del portador puede ser
provocado por el equipo de usuario o por otra entidad de la red de
comunicaciones. El establecimiento puede ser efectuado en distintos
momentos con respecto a los demás pasos del método, como se
describirá a continuación. El equipo de usuario está adaptado para
establecer portadores de paquetes diferentes. Por ejemplo, los
portadores pueden diferir en la calidad de servicio proporcionada.
Opcionalmente, el equipo de usuario puede mantener más de un
portador establecido simultáneamente.
El método identifica el flujo con el paquete de
datos en una entidad de control de la red de comunicaciones. Una
función sobre las regla en el entidad de control determina el
portador del paquete para su asociación con dicho flujo desde los
diferentes portadores de paquetes. Preferiblemente, la entidad de
control está provista de reglas de la política del operador, para
determinar la selección de los portadores determinados entre los
distintos portadores que el equipo está adaptado para establecer. En
una red UMTS (Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles), la
entidad de control puede ser, por ejemplo, un GSN o un PCRF (Función
de Reglas de la Política y de Cargos).
Se determina una identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional. Esta determinación puede
ser efectuada en la entidad de control o en otra entidad de la red
que reenvía la identificación del nivel de encaminamiento a la
unidad de control. La identificación del nivel de encaminamiento
permite el reenvío de paquetes de datos a la entidad adicional. La
identificación del nivel de encaminamiento puede ser parte de la
identificación del flujo y utilizada en él.
El equipo de usuario es instruido para instalar
un filtro de paquetes basándose en la identificación del nivel de
encaminamiento. El filtro del paquete asocia los paquetes de datos
que comprenden la identificación del nivel de encaminamiento de la
entidad adicional con el portador del paquete determinado. La
identificación del nivel de encaminamiento es proporcionada a la
función de la aplicación, por ejemplo en un mensaje de señalización
que se origine desde la entidad adicional. La identificación del
nivel de encaminamiento está incluida en el paquete de datos.
Consecuentemente, el paquete de datos es reenviado por el filtro de
paquetes hacia el portador de paquetes determinado.
El método propuesto permite una asociación
sencilla y flexible de los paquetes de datos con los portadores de
paquetes, que no requiere una configuración previa de la asociación
y que puede ser establecida antes, durante o después del inicio de
una sesión de datos. El método propuesto proporciona un camino
controlado para la red de comunicaciones, es decir, el operador de
la red, para establecer un mapa de correspondencia entre los
paquetes de datos y los portadores en el enlace ascendente, desde el
equipo de usuario a una entidad adicional y, por tanto, para
proporcionar una diferenciación entre los servicios y entre los
usuarios. La red puede permitir o prohibir el mapa de
correspondencia de flujos seleccionados a los portadores en el
equipo de usuario, por medio de la función de reglas que controla
la instalación del filtro. Para este fin, el operador puede
especificar reglas de la política. Además, el método permite el
desarrollo de aplicaciones agnósticas de acceso, es decir, pueden
desarrollarse aplicaciones independientemente de la red de acceso a
la cual está conectado el equipo de usuario, porque solamente se
usan funciones API de puntos ubicuos de conexión de datos. Esto
simplifica el desarrollo de aplicaciones que hacen que el desarrollo
sea menos costoso. La identificación del nivel de encaminamiento
puede ser fijada por la aplicación a través del API del punto de
conexión de datos. El método no introduce nuevas señales exclusivas
para instalar el filtro de paquetes de enlace ascendente, pero
reutiliza los procedimientos existentes para este fin y puede ser
implementado fácilmente en redes de comunicaciones existentes.
Las redes de comunicaciones comprenden
típicamente una pluralidad de entidades. En un modo de realización
preferido, la entidad de control recibe la identificación del nivel
de encaminamiento determinada desde una entidad de supervisión e
instruye al equipo de usuario para que instale el filtro de
paquetes. La entidad de supervisión y la entidad de control pueden
ser implementadas como partes de un solo dispositivo o en
dispositivos diferentes. La entidad de supervisión puede supervisar
por ejemplo una señalización para el establecimiento de la sesión
entre el equipo de usuario y la entidad adicional, o bien los
paquetes de datos enviados durante una sesión establecida entre el
equipo de usuario y la entidad adicional. Como la señalización para
instalar el filtro y para el inicio de la sesión tienen entidades
receptoras diferentes en el equipo de usuario, y serán efectuadas
también utilizando generalmente protocolos de señalización
diferentes, no es adecuado a menudo tener una sola entidad para
supervisar los mensajes a nivel de la sesión e instruir la
instalación del filtro.
En un ventajoso modo de realización del método
propuesto, el establecimiento de una sesión de comunicaciones se
inicia entre el equipo de usuario y la entidad adicional, por medio
de un mensaje de iniciación. El mensaje de iniciación comprende una
identificación del nivel de sesión de la entidad adicional, por
ejemplo en el formato de un número de teléfono, un localizador
uniforme de recursos (URL) o una dirección de correo electrónico o
cualquier otra identificación del nivel de la sesión. Una entidad de
supervisión está adaptada para supervisar mensajes enviados entre
el equipo de usuario y la entidad adicional, para establecer la
sesión. La entidad de supervisión almacena información relacionada
con la sesión de comunicaciones. Por ejemplo, la entidad de
supervisión puede ser una función de control del estado de la
llamada que almacena un estado de las sesiones iniciadas. La
entidad de supervisión puede ser asociada con una entidad para
realizar una resolución de la dirección de la identificación del
nivel de la sesión, para reenviar el mensaje de iniciación a la
entidad adicional. El mensaje de iniciación es reenviado hacia la
entidad adicional utilizando la identificación del nivel de la
sesión. La entidad de supervisión espera entonces un mensaje de
respuesta relacionado con el establecimiento de la sesión de
comunicaciones y determina la identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional a partir del mensaje de
respuesta. Es posible recibir varios mensajes de respuesta y la
identificación del nivel de encaminamiento puede ser determinada a
partir de uno o varios mensajes de respuesta. El mensaje de
respuesta es reenviado al equipo de usuario y se completa el
establecimiento de la llamada. Este modo de realización permite una
implementación sencilla para obtener la información requerida y para
determinar la identificación del flujo, especialmente para el lado
que origina la sesión.
En un modo de realización alternativo del método
propuesto, se inicia el establecimiento de una sesión de
comunicaciones entre la entidad adicional y el equipo de usuario,
por medio de un mensaje de iniciación que comprende una
identificación del nivel de encaminamiento de la entidad adicional y
una identificación del nivel de la sesión del equipo de usuario.
Una entidad de supervisión está adaptada para recibir el mensaje de
iniciación y para determinar la identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional a partir del mensaje de
iniciación. El mensaje de iniciación es reenviado después hacia el
equipo de usuario utilizando la identificación del nivel de la
sesión y se completa el establecimiento de la sesión. Este modo de
realización permite una implementación sencilla para obtener la
información requerida y para determinar la identificación del
flujo, especialmente para el lado de terminación de la sesión.
En un modo de realización adicional, se
inspeccionan los paquetes de datos iniciales enviados por el equipo
de usuario sobre un primer portador, por ejemplo en la entidad de
control o en una entidad de supervisión. El primer portador puede
ser, por ejemplo, un portador predeterminado o puede ser establecido
de acuerdo con uno de los modos de realización precedentes
descritos. El flujo para la asociación se identifica a partir de
los paquetes de datos inspeccionados, por ejemplo debido a la
información de la cabecera del paquete, el contenido del paquete u
otros parámetros de los paquetes de datos. Después, se determina un
segundo portador de paquetes para la asociación con dicho flujo. El
segundo portador puede establecerse después para el flujo, puede
instalarse un filtro para asociar el flujo con un segundo portador
existente o pueden modificarse parámetros de un portador existente,
por ejemplo el primer portador, para este propósito.
En un ventajoso modo de realización, el
establecimiento del portador del paquete se inicia por medio de una
petición desde un nodo de la red de comunicaciones. Esto permite un
control mejorado del operador de la red sobre la transmisión por el
equipo de usuario.
Preferiblemente, los portadores de paquetes
difieren en al menos un elemento asociado entre un grupo que
comprende una calidad de servicio, una tarifa de facturación y un
punto de acceso al cual se reenvía el paquete. Consecuentemente,
los portadores pueden proporcionar una calidad de servicio diferente
o pueden ser facturados de manera diferente o ambas cosas, y pueden
ser seleccionados de manera consecuente.
Típicamente, el equipo de usuario comprende una
unidad de ejecución para ejecutar la función de la aplicación y una
unidad de transmisión para enviar el paquete de datos sobre un
portador de paquetes asociado. En muchos casos, la unidad de
ejecución y la unidad de transmisión están materializadas en el
mismo dispositivo, por ejemplo en un teléfono móvil. Las unidades
pueden ser distintas lógicamente, es decir, pueden tener un interfaz
especificado como por ejemplo un terminal móvil y un equipo
terminal de acuerdo con las especificaciones 3GPP. También es
posible que el equipo de usuario comprenda dispositivos físicamente
distintos, por ejemplo, la unidad de transmisión puede ser una
tarjeta UMTS o un teléfono móvil, mientras que la unidad de
ejecución es parte de otro dispositivo que puede conectarse a la
unidad de transmisión, por ejemplo un ordenador o un televisor con
una conexión cableada o inalámbrica a la unidad de transmisión.
En un modo de realización preferible, el paquete
de datos es un paquete de datos del protocolo de Internet IP. Esto
permite una fácil implementación del método en redes existentes. La
señalización del inicio de la sesión se puede efectuar utilizando
un protocolo de la sesión que esté basado en el protocolo IP.
Protocolos adecuados son, por ejemplo, el protocolo de inicio de la
sesión (SIP) o el protocolo de transmisión continua en tiempo real
(RTSP). Ambos pueden ser utilizados conjuntamente con el protocolo
de descripción de la sesión (SDP).
La identificación del nivel de encaminamiento de
la entidad adicional comprende, preferiblemente, una dirección de
destino y/o un número del puerto de destino, por ejemplo una
dirección IP y un número de puerto IP.
El portador del paquete puede ser establecido en
distintos momentos antes o durante el método descrito. A menudo es
adecuado establecer el portador simultáneamente con la instalación
del filtro. En otro modo de realización, el portador se establece
antes de instalar el filtro del paquete. También es posible
establecer el portador antes del establecimiento de una sesión de
comunicaciones en la cual se envían los paquetes de datos. En estos
casos, el filtro del paquete puede ser instalado en un procedimiento
de modificación del portador del paquete. Este modo de realización
es ventajoso si el tiempo requerido para el establecimiento del
portador es largo en comparación con el tiempo de instalación del
filtro.
En un modo de realización preferible, el filtro
del paquete asocia el paquete de datos con el portador del paquete,
basándose en al menos un parámetro adicional. De esta manera, se
puede conseguir una minuciosidad más fina en el mapa de
correspondencia entre los paquetes de datos y el portador, por
ejemplo para transmitir paquetes con distintas calidades del
servicio o distinta facturación. Por ejemplo, el filtro del paquete
puede evaluar campos adicionales en la cabecera del paquete, por
ejemplo la dirección de la fuente, el número del puerto de la
fuente, otros campos de la cabecera como un punto de código de
servicios diferenciados (DSCP), la identificación del protocolo o
cualquier combinación de tales parámetros.
Una ventajosa red de comunicaciones está
adaptada para realizar cualquier modo de realización del método que
se ha descrito anteriormente.
Una entidad de control preferible está adaptada
para una red de comunicaciones con un equipo de usuario. Una
función de aplicación del equipo de usuario está adaptada para
enviar un paquete de datos en un flujo de datos y se puede
establecer un portador de paquetes con el equipo de usuario para
transmitir el paquete de datos por la red de comunicaciones hacia
una entidad adicional. El equipo de usuario está adaptado para
establecer portadores de paquetes diferentes.
La entidad de control comprende una unidad de
entrada adaptada para recibir el flujo con el paquete de datos o la
información relacionada con el flujo. Consecuentemente, la entidad
de control puede ser parte del camino del flujo o puede recibir
información relacionada con el flujo, por ejemplo fuente y destino,
desde otra entidad de la red. Una unidad de proceso de la entidad
de control comprende una función de identificación adaptada para
identificar el flujo. Una función sobre las reglas está adaptada
para determinar el portador de paquetes para su asociación con
dicho flujo desde portadores de paquetes diferentes, por ejemplo de
acuerdo con las reglas especificadas por el operador de la red.
Como ejemplo, el operador puede especificar que los paquetes de una
fuente o destino específicos sean reenviados sobre un portador con
parámetros específicos.
Además, la unidad de proceso está adaptada para
determinar una identificación del nivel de encaminamiento a la
entidad adicional, con una función de determinación. Típicamente, la
unidad de proceso determina la identificación del nivel de
encaminamiento a partir de un mensaje recibido desde una entidad
adicional de la red. Una unidad de salida está adaptada para
instruir al equipo de usuario para que instale un filtro de paquetes
basándose en la identificación del nivel de encaminamiento,
comprendiendo el filtro de paquetes que asocia paquetes de datos la
identificación del nivel de encaminamiento de la entidad adicional
con el portador de paquetes determinado. La unidad de entrada y
salida puede ser materializada en una unidad común de entrada y
salida. También es posible que la entidad de control instruya a
otros nodos para que realicen la señalización.
Una ventajosa entidad de supervisión está
adaptada para ser utilizada en una red de comunicaciones con un
equipo de usuario. Una función de aplicación del equipo de usuario
está adaptada para enviar un paquete de datos en un flujo de datos.
El portador del paquete se establece con el equipo de usuario para
transmitir el paquete de datos por la red de comunicaciones hacia
una entidad adicional, y el equipo de usuario está adaptado para
establecer distintos portadores de paquetes. La entidad de
supervisión comprende una unidad de entrada adaptada para recibir
un mensaje de iniciación que comprende una identificación del nivel
de la sesión de la entidad adicional, donde el mensaje de
iniciación inicia el establecimiento de una sesión de
comunicaciones entre el equipo de usuario y la entidad adicional.
Preferiblemente, la entidad de supervisión está adaptada también
para recibir un mensaje de respuesta al mensaje de iniciación.
Una unidad de proceso de la entidad de
supervisión está adaptada para supervisar los mensajes y determinar
una identificación del nivel de encaminamiento de la entidad
adicional, a partir del mensaje de iniciación o del mensaje de
respuesta. Una unidad de salida está adaptada para reenviar el
mensaje de iniciación hacia la entidad adicional, utilizando la
identificación del nivel de la sesión y para reenviar el mensaje de
respuesta al equipo de usuario. La entidad de supervisión está
adaptada también para reenviar la identificación del nivel de
encaminamiento determinada a una entidad de control, para instruir
al equipo de usuario para que instale un filtro de paquetes
basándose en la identificación del nivel de encaminamiento, donde el
filtro de paquetes asocia los paquetes de datos que comprenden la
identificación del nivel de encaminamiento de la entidad adicional
con el portador de paquetes determinado.
Una ventajosa entidad de supervisión comprende
una memoria para almacenar una información relacionada con la
sesión de comunicaciones.
La invención se puede materializar también en un
programa de software que comprende código para realizar los pasos
del método relativos al dispositivo en el cual se ejecuta el
programa. Se ejecuta preferiblemente en una entidad de control.
Un ventajoso programa para asociar un paquete de
datos con un portador de paquetes en un equipo de usuario está
adaptado para una red de comunicaciones, en la cual el paquete de
datos es enviado en un flujo de datos a partir de una función de
aplicación del equipo de usuario. El portador de paquetes se
establece con el equipo de usuario para transmitir el paquete de
datos sobre una red de comunicaciones hacia una entidad adicional.
El equipo de usuario está adaptado para establecer portadores de
paquetes diferentes, se proporciona una identificación del nivel de
encaminamiento, y la identificación del nivel de encaminamiento se
incluye en el paquete de datos. Los últimos pasos se pueden
realizar durante o después de la ejecución del programa.
El programa comprende un código de programa para
identificar el flujo con el paquete de datos en una entidad de
control de la red de comunicaciones. Determina el portador de
paquetes para su asociación con dicho flujo desde diferentes
portadores de paquetes. Determina también la identificación del
nivel de encaminamiento de la entidad adicional, opcionalmente
desde la información recibida desde otra entidad de la red de
comunicaciones. El programa inicia una instrucción para que el
equipo de usuario instale un filtro de paquetes basándose en la
identificación del nivel de encaminamiento, donde el filtro de
paquetes asocia los paquetes de datos que comprenden la
identificación del nivel de encaminamiento de la entidad adicional
con el portador de paquetes determinado. El programa de acuerdo con
la invención es almacenado, por ejemplo, en un portador de datos o
se puede cargar en una unidad de proceso de un equipo de usuario o
un dispositivo de control, por ejemplo como una secuencia de
señales.
La entidad de control la entidad de supervisión
y el programa de software pueden ser adaptados a cualquier modo de
realización del método descrito anteriormente.
Los objetos anteriores y otros objetos,
características y ventajas de la presente invención serán más
evidentes en la siguiente descripción detallada de los modos de
realización preferidos, como se ilustran en los dibujos que se
acompañan.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra una arquitectura para
proporcionar una calidad de servicio definida en un sistema de
móviles.
La figura 2 muestra la cooperación de los nodos
en un sistema de móviles en el cual se materializa la invención.
La figura 3 muestra dispositivos que realizan el
método para la asociación de paquetes de datos a los portadores.
La figura 4 muestra un diagrama de señalización
para implementar el método propuesto.
La figura 5 muestra un diagrama de señalización
adicional para implementar el método propuesto.
La figura 6 muestra un tercer diagrama de
señalización para implementar el método propuesto.
La figura 7 muestra un cuarto diagrama de
señalización para implementar el método propuesto.
La figura 8 muestra un dispositivo de control
adaptado para realizar el método propuesto.
La figura 9 muestra un dispositivo de
supervisión para utilizar en el método propuesto.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 ilustra un concepto de calidad de
servicio en sistemas de móviles de 3ª generación, como se especifica
en la especificación técnica 3GPP 23.107 V 6.3.0 del Proyecto de
Asociación de 3ª Generación. El tráfico que comprende paquetes de
datos es enviado entre una entidad adicional (AF) y un equipo de
usuario que comprende un equipo terminal (TE) y un terminal móvil
(MT). La entidad adicional (AF) puede ser un servidor que podría
estar localizado en la red del operador o en una red externa, pero
puede ser también otro equipo de usuario. El objeto del concepto es
proporcionar una calidad de servicio (QoS) definida sobre el nivel
de aplicación, utilizando los servicios del portador de los niveles
subyacentes. Esos servicios del portador son especificados por
contextos que comprenden atributos para definir la QoS del
respectivo servicio del portador. Como la calidad del servicio de
extremo a extremo de la capa de aplicación depende de las
especificaciones de los niveles subyacentes, es necesario
especificar los contextos de los servicios del portador con respecto
a la calidad de servicio requerida de extremo a extremo.
El servicio del portador local TE/MT reenvía los
paquetes de datos dentro del equipo de usuario, entre el equipo
terminal (TE) y el terminal móvil (MT). Consecuentemente, el equipo
terminal (TE) y el terminal móvil (MT) pueden ser parte de un solo
dispositivo o pueden ser materializados en distintos dispositivos,
utilizando la comunicación a través del servicio del portador local
TE/MT. Los paquetes de datos son recibidos o enviados por un
radioenlace con la red de acceso por radio (RAN1) de la red de
móviles. El Servicio del Portador Externo es proporcionado por otra
red que puede ser también una red UMTS (Sistema Universal de
Telefonía Móvil), es decir, una red de acuerdo con las
especificaciones 3GPP, otra red de móviles o una red fija como un
sistema de comunicaciones fijas tal como Internet. El portador
externo reenvía paquetes de datos entre la entidad adicional (AF) y
un nodo en el borde (CN-GW) de la red básica de la
red de móviles.
La red básica comprende también un nodo (CN1) de
la red básica que controla el reenvío de paquetes entre la red
básica y la red de acceso radio (RAN1). El nodo del borde
(CN-GW) y el nodo de la red básica (CN1) pueden ser
el mismo nodo. El tráfico de paquetes de datos a través de la red de
móviles es enviado por un Servicio de Portador de Acceso por Radio
entre el terminal móvil (MT) y el nodo (CN1) de la red básica y
sobre un Servicio de Portador de la Red Básica entre el nodo de
Pasarela (CN-GW) y el nodo de la red (CN1). Estos
servicios son proporcionados a su vez por un Servicio de Portador
por radio sobre el radioenlace entre el equipo de usuario y la red
de acceso por radio (RAN1), un Servicio de Portador de Acceso a RAN
entre la red de acceso por radio (RAN1) y el nodo (CN1) de la red
básica y un Servicio de Portador Troncal, dentro de la red básica.
Finalmente, todos los servicios dependen de servicios de portadores
físicos diferentes en sus respectivos enlaces, es decir,
típicamente una pluralidad de contextos y servicios están
relacionados con enlaces individuales en una transmisión.
La figura 2 muestra un ejemplo de una
transmisión de paquetes de datos utilizando el método propuesto con
contextos y nodos implicados. Para la transmisión de los paquetes de
datos, se negocia un contexto PDP (PDP) entre el equipo de usuario
(UE1) y un nodo de la red básica, en este caso un SGSN (SGSN1). La
transmisión se realiza después a través de un nodo de la red básica
y un nodo de acceso o al menos controlado por ellos. La línea de
puntos 11 indica una posible ruta sobre la cual se reenvían los
paquetes en la dirección del enlace ascendente y del enlace
descendente, entre el equipo de usuario (UE) y una entidad adicional
(AF). Una entidad de control (PCRF) tiene interfaces para
comunicarse con un GGSN (GGSN1) como nodo del borde y con la entidad
adicional (AF).
El establecimiento del contexto PDP puede ser
iniciado, por ejemplo, mediante una petición correspondiente (RQ1)
desde el equipo de usuario al SGSN. También es posible que la red
(por ejemplo, el GGSN) solicite el establecimiento del contexto PDP
(PDP), por ejemplo mediante un mensaje al equipo de usuario, el cual
inicia entonces el envío de una petición (RQ1) para activar un
contexto PDP.
El contexto PDP comprende atributos que definen
la calidad del servicio para la transmisión de paquetes. El
establecimiento de un portador por radio (RB) se incluye típicamente
en el establecimiento de un contexto PDP. Para ese fin, el SGSN
(SGSN1) envía una petición (12) para establecer un portador por
radio (RB) a un nodo de acceso, en el ejemplo un RNC (RNC1). La
transmisión de los paquetes de datos sobre el radioenlace al equipo
de usuario se realiza, por ejemplo, por medio de un nodo B (NB) que
está controlado por el RNC utilizando una señalización (13) de
control de recursos de radio. También es posible integrar la
funcionalidad del nodo B y del RNC en un solo nodo. El SGSN envía
también una petición (14) a un nodo del borde de la red básica, en
este caso a un GGSN (GGSN1), para el establecimiento de un portador
de red básica. La configuración de nodos diferentes puede ser
realizada a partir de un sistema de soporte de operaciones (OSS)
sobre enlaces de señalización (SIG).
La figura 3 ilustra el concepto básico del
método propuesto para el ejemplo de una red UMTS. En la red, un
GGSN como nodo del borde (EN2) y una Red de Acceso por radio (RAN)
proporcionan dos portadores con características diferentes
indicados como Portador A y Portador B. Los portadores pueden
diferir de muchas maneras diferentes. Dos ejemplos de las
características podrían ser los QoS asociados con los portadores o
la política de facturación asociada con los paquetes de datos
transmitidos sobre el portador.
El GGSN comprende filtros de paquetes de enlace
descendente (DL PF) que establecen un mapa de correspondencia entre
flujos de paquetes generados por distintos servicios sobre los
portadores. Para indicar la asociación de los filtros de paquetes
con los portadores, ambos están indicados por medio de líneas de
puntos para el portador A, mientras que el portador B y los filtros
asociados están indicados por líneas continuas. Un flujo de
paquetes es un grupo de paquetes de datos con la misma fuente,
destino y protocolo. Por ejemplo, un flujo IP consiste en paquetes
de datos con la misma dirección de la fuente, puerto de la fuente,
dirección del destino, puerto de destino e identificación del
protocolo.
En el ejemplo, un primer servicio (Srv1) genera
dos flujos de aplicaciones, y un segundo servicio (Srv2) genera un
flujo de aplicaciones que están en correspondencia con los
portadores por medio de los filtros de paquetes de enlace
descendente (DL PF). Los paquetes de datos que se originan desde los
servicios requieren distintos portadores y están indicados también,
consecuentemente, en líneas de puntos y líneas continuas,
correspondientes al portador al cual son reenviados por los filtros
de paquetes de enlace descendente (DL PF).
En el equipo de usuario (UE2) se ejecutan dos
funciones de aplicación (App1, App2), consistiendo el equipo de
usuario en un ordenador personal como unidad de ejecución (EU2) y un
teléfono móvil como unidad de transmisión (TU2). La primera función
de aplicación App1 genera dos flujos de paquetes de datos, cada uno
de ellos con características que demandan un tratamiento diferente
en la red. Esto está nuevamente indicado por contornos de puntos y
continuos, correspondientes a los contornos del portador que será
utilizado. También los paquetes de datos (DP, DP') están indicados
en líneas continuas y de puntos, correspondientes al portador
respectivo. Ejemplos de las aplicaciones que generan una pluralidad
de flujos de paquetes son aplicaciones multimedia y de presencia,
que combinan por ejemplo la voz sobre un servicio IP con otros
servicios tales como el vídeo, chat, pizarra virtual y compartición
de ficheros. Una segunda función App2 de aplicación genera solamente
un solo flujo de paquetes de datos.
El método propuesto proporciona un mecanismo
para establecer un mapa de correspondencia entre los flujos de
paquetes de datos y los portadores. Aunque el ejemplo describe un
equipo de usuario repartido con distintos dispositivos, el método
es también aplicable si las aplicaciones se ejecutan en un
dispositivo que comprende tanto la unidad de ejecución como la
unidad de transmisión.
La unidad de ejecución marca los paquetes de
datos de los diferentes flujos de aplicación, con el destino para
el cual están destinados. En el ejemplo, esto se consigue por medio
de la instrucción que hace la red a la unidad de ejecución para que
marque los distintos flujos de aplicación con una combinación
particular de una dirección IP de destino y un número de puerto de
destino, por medio de la señalización de la capa de aplicaciones
utilizando, por ejemplo, el SIP/SDP. Generalmente, la funcionalidad
de señalizar una identificación del nivel de encaminamiento puede
ser parte de cualquier protocolo a nivel de sesión.
Los Filtros de Paquetes UL (UL PF) se establecen
en la unidad de transmisión y proporcionan una correspondencia de
los paquetes con los distintos portadores a los cuales están
asociados los filtros. En la solución propuesta, esto se consigue
instalando filtros en la red como parte de los procedimientos del
protocolo de gestión de la sesión, por ejemplo el establecimiento o
modificación del contexto PDP. Los filtros utilizan la
identificación del nivel de encaminamiento, por ejemplo, la
combinación de la dirección IP de destino y el número de puerto,
para establecer la correspondencia entre los paquetes y los
portadores. Es posible comprobar otros parámetros además de los
filtros de paquetes. Por ejemplo, el filtrado adicional puede estar
basado en la dirección de la fuente, el número de puerto de la
fuente, un punto de código de servicios diferenciados (DSCP), la
identificación del protocolo, otros campos de la cabecera IP o
cualquier combinación de tales parámetros. Esto permite una
minuciosidad más fina de la correspondencia.
Utilizando filtros de enlace ascendente, la red
puede controlar la asociación de un paquete de datos de enlace
ascendente con uno de los múltiples portadores de paquetes de un
equipo de usuario de una red de comunicaciones, donde el paquete de
datos de enlace ascendente se origina a partir de una función de
aplicación, y el portador de paquetes se establece entre el equipo
de usuario y la infraestructura de red. El método identifica un
flujo de paquetes de datos de enlace ascendente que está sometido
al control y determina el portador del paquete que ha de asociarse
con dicho flujo de paquetes de enlace ascendente. Esta determinación
se realiza en la red. La identificación del nivel de encaminamiento
de dicho flujo de paquetes de enlace ascendente se identifica
también en la red. Al equipo de usuario se le proporciona la
asociación de la identificación del nivel de encaminamiento con el
portador de paquetes predeterminado. El paquete de datos de enlace
ascendente es asociado con el portador de paquetes determinado en
el equipo de usuario, basándose en la asociación proporcionada
desde la red.
Los pasos para identificar un flujo sometido al
control y de determinar el portador de paquetes, pueden estar
basados en reglas de la política del operador. Una identificación
del nivel de encaminamiento preferible es el quíntuplo del flujo IP
o un subconjunto del quíntuplo del flujo IP, en particular la
dirección IP de destino o el número de puerto de destino. La
identificación del flujo de paquetes de datos de enlace ascendente y
la identificación del nivel de encaminamiento relacionada está
basada, preferiblemente, en el análisis de descripciones de flujo
incluidas en los mensajes de señalización del nivel de sesión
enviados entre la función de aplicaciones y la entidad receptora de
aplicaciones, por ejemplo basándose en protocolos que utilicen SDP,
como SIP o RTSP. La identificación del nivel de encaminamiento puede
ser incluida en un mensaje de señalización del nivel de sesión
destinado a dicha función de aplicación, en forma de la dirección IP
de destino y número de puerto a utilizar en los paquetes de datos
de enlace ascendente a partir de la función de aplicaciones. La
provisión de la asociación de la identificación del nivel de
encaminamiento con un portador de paquetes puede hacerse en el
establecimiento del portador de paquetes. Alternativamente, la
provisión puede hacerse para un portador de paquetes que haya sido
establecido previamente.
Las figuras 4 - 6 muestran ejemplos de
secuencias de señalización para instalar un filtro de paquetes en un
equipo de usuario, durante el establecimiento de una sesión basada
en SIP en una red de comunicaciones 3GPP. Se aplicarían también
secuencias similares a las sesiones RTSP/SDP. Se supone en los
ejemplos que el contexto PDP utilizado para llevar a cabo la
señalización SIP está ya establecido cuando se inicia la sesión. La
señalización precedente para establecer este contexto PDP no está
por tanto ilustrada. Los contextos PDP pueden ser establecidos, por
ejemplo, de acuerdo con una petición desde la red, por ejemplo una
Activación de Contexto PDP Solicitada en la Red Secundaria
(SNRPCA).
Correspondientemente, la señalización SNRPCA se
puede utilizar para instalar los filtros de paquetes en el equipo
de usuario.
En todos los ejemplos, tanto el equipo de
usuario como la entidad adicional son un equipo de usuario o un
sistema de comunicaciones 3GPP, es decir, la sesión se establece
entre un equipo móvil de usuario de origen y uno de terminación,
ambos conectados a una red 3GPP. En muchos otros casos, al menos uno
de ellos estará en otro tipo de red, por ejemplo en una red fija.
La red de origen y la de terminación pueden estar conectadas por
una o más redes intermedias que reenvían la señalización entre las
redes, como se indica con un rectángulo. Hay aspectos de la
secuencia de señalización que pueden ser cambiados, por ejemplo de
acuerdo con la futura estandarización de los mensajes.
La señalización SIP/SDP se utiliza para instruir
a los equipos de usuario, en este caso Clientes IMS (Subsistema
Multimedia IP), sobre cómo marcar los paquetes de datos.
Concerniente a la designación de elementos de información en los
mensajes ilustrados, las direcciones y los números de puerto están
designados desde el punto de vista del lado respectivo, es decir,
la fuente (src) del lado A es el destino (dst) del lado B y
viceversa.
Ambos equipos de usuario comprende un terminal
móvil (MT A, MT B) y un equipo terminal (TE A, TE B). Las secuencias
de señalización no requieren señales entre el terminal móvil y el
equipo terminal. Consecuentemente, son aplicables incluso si no
existe interfaz de control entre estas dos entidades.
Un Nodo de Soporte GPRS (GSN A, GSN B), por
ejemplo una pasarela GSN, es el nodo del borde de la red básica de
móviles en los ejemplos. La señalización SIP es reenviada e
inspeccionada por un nodo designado como Núcleo A de IMS, Núcleo B
de IMS como entidad de supervisión. En una red 3GPP típica, esto
puede ser la P-CSCF (Función de Control del Estado
de la Llamada del Proxy). Las políticas, por ejemplo el control de
admisión, y las reglas de facturación definidas por el operador,
son implementadas por una Función de Política y Reglas de
Facturación (PCRF A, PCRF B) como entidad de control.
En el ejemplo de la figura 4, el portador de
paquetes para transportar los paquetes de datos de la sesión
iniciada con el contexto PDP asociado, ha sido establecido antes del
inicio de la sesión. Consecuentemente, la señalización
correspondiente no está ilustrada. Se describen con detalle los
siguientes mensajes de señalización del diagrama:
- 1.
- El equipo terminal TE A envía un mensajes SIP INVITE al nodo Núcleo A de IMS. El mensaje incluye parámetros SDP que contienen la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado A de la sesión. El núcleo A de IMS supervisa el tráfico SIP.
- 2.
- El núcleo A de IMS envía un mensaje de AAR (Petición de Autenticación de Autorización) a la entidad de control PCRF A, que contiene la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado A de la sesión, y un Identificador de Servicios, con el cual el PCRF puede identificar el servicio invocado.
- 3.
- La entidad de control PCRF A envía un mensaje de "Instalar Regla PCC" al nodo GSN A del borde, que indica qué clase de QoS debe ser utilizada para que el portador transporte paquetes de este servicio. El PCRF A incluye la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado A de la sesión que puede ser utilizado para activar el control en la red básica y, opcionalmente, un valor GBR (Tasa de bits garantizada) que puede ser utilizado para llevar a cabo el control de admisión en la red de acceso.
- 4.
- Se lleva a cabo un procedimiento de Modificar el RAB (Portador de Acceso a Radio), en el cual se reservan recursos para la clase GBR y QoS especificadas. Si el procedimiento tiene éxito, es decir, se pueden reservar recursos en la red de acceso por radio RAN A, el establecimiento de la sesión continúa.
- 5.
- Al recibir un mensaje AAA (Respuesta de Autenticación de la Autorización), el nodo del núcleo A de IMS reenvía el mensaje SIP INVITE recibido en el paso 1 al nodo del núcleo B de IMS, opcionalmente a través de una o más redes intermedias.
- 6.
- Al recibir el mensaje SIP INVITE, el nodo del Núcleo B de IMS envía un mensaje de AAR para controlar la entidad PCRF B, que contiene la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado A de la sesión y un identificador del Servicio, con el cual el PCRF B puede identificar el servicio invocado.
- 7.
- La entidad de control PCRF B envía un mensaje de "Instalar regla de PCC" al nodo GSN B del borde, que indica qué clase de QoS debe ser utilizada para que el portador transporte paquetes desde este servicio. El PCRF B incluye la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado A de la sesión, que están destinados a ser utilizados por el equipo terminal TE B en el filtro de paquetes. También pueden ser utilizados para el control de la invocación y el filtrado en la red básica, por ejemplo, por el GSN B. En el mensaje, se puede incluir un valor GBR (Tasa de bits garantizada) para llevar a cabo el control de admisión en la red de acceso.
- 8.
- Se lleva a cabo un procedimiento de Modificar el RAB, en el cual se reservan recursos para cualquier clase especificada de GBR y QoS. Si el procedimiento tiene éxito, es decir, si se pueden reservar recursos en la red de acceso radio RAN B, el establecimiento de la sesión continúa.
- 9.
- Se inicia un procedimiento para modificar el Contexto PDP asociado con el portador del medio. Este procedimiento instala el filtro de paquetes que selecciona paquetes de acuerdo con la dirección IP de destino y el número de puerto en el equipo terminal TE B.
- 10.
- El nodo del núcleo B de IMS reenvía el mensaje SIP INVITE al equipo terminal TE B. Los parámetros SDP contienen la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado A de la sesión. De manera correspondiente, pueden ser insertados en los paquetes de datos que se originan desde una aplicación que reside en TE B. Si la función de aplicación que ha sido iniciada requiere aceptación del usuario, el cliente IMS en TE B llama o da otra indicación del usuario de que se establecerá una sesión. Se pueden iniciar otras sesiones sin confirmación del usuario.
- 11.
- Cuando el usuario confirma el establecimiento de la sesión, por ejemplo, descolgando en TE B, se envía un mensaje SIP 200 OK desde TE B al núcleo B de IMS. Este mensaje contiene la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión.
- 12.
- El nodo del núcleo B de IMS envía un mensaje AAR para controlar la entidad PCRF B, que contiene la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión.
- 13.
- El mensaje PCRF B envía un mensaje de "Modificar Regla PCC" al nodo GSN B del borde, que contiene la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión, así como la clase de QoS a utilizar para la sesión. Esta información puede ser utilizada en GSN B para realizar el control de la activación y el filtrado de los paquetes entrantes.
- 14.
- Tras recibir el mensaje SIP 200 OK reenviado, el nodo del Núcleo A de IMS supervisa el contenido del mensaje y envía un mensaje de AAR a PCRF A, que contiene la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión.
- 15.
- El nodo de control PCRF A envía un mensaje de "Modificar Regla PCC" al GSN A que contiene la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión, así como la clase de QoS a utilizar para la sesión. Esta información puede ser utilizada en el GSN para realizar el control de la activación y el filtrado de los mensajes entrantes.
- 16.
- Se inicia un procedimiento para modificar el Contexto PDP asociado con el portador del medio. Este procedimiento instala el filtro de paquetes que contiene la dirección IP y el número de puerto de destino en el equipo terminal TE A.
- 17.
- El nodo del Núcleo A de IMS reenvía un mensaje SIP 200 OK al TE A. Los parámetros SDP de este mensaje contienen la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión. De manera correspondiente, pueden ser insertados en los paquetes de datos que se originan desde una aplicación que reside en TE A.
\vskip1.000000\baselineskip
Finalmente, se envía un acuse para el
establecimiento con éxito de la sesión entre los equipos de usuario
implicados.
En resumen, en el lado A, se instala un filtro
de paquetes de enlace ascendente utilizando el procedimiento de
modificación del contexto PDP, una vez que se conoce la dirección IP
y el puerto de destino, es decir, después de recibir el mensaje SIP
200 OK que incluye esta información desde el lado B. En el lado B,
el filtro de enlace ascendente puede ser instalado directamente con
el procedimiento de modificación del contexto PDP, ya que la
dirección IP y el puerto de destino son conocidos por el mensaje SIP
INVITE. Las señales de modificación de RAB al RAN de los pasos 4 y
8 son solamente relevantes si se requiere la reserva de recursos. Si
no se utiliza la reserva de recursos en el RAN, las señales de
modificación de RAB pueden ser omitidas de la señalización. Es
posible una diversidad de asociaciones para el filtro de paquetes,
que pueden ser utilizadas, por ejemplo, para establecer un mapa de
correspondencia de los paquetes con los portadores con diferentes
características de QoS. Además, se puede establecer un mapa de
correspondencia entre los paquetes y los distintos APN o ser
facturados de manera diferente. Son posibles también las
combinaciones.
El método anterior puede ser utilizado también
para otras redes de acceso aparte de la red 3GPP del ejemplo
anterior, porque el protocolo de señalización de la capa de
aplicaciones es agnóstico para el acceso. Solamente necesita
adaptarse la señalización utilizada para la instalación del filtro
de paquetes de enlace ascendente a las distintas redes de acceso.
Una ventaja principal del método es que las aplicaciones ejecutadas
en el equipo del usuario no necesitan admitir procedimientos
específicos en el API para manejar la calidad del servicio.
Cualquier comunicación con capas inferiores se hace a través de un
API estándar de un punto de conexión de datos. Esto simplifica
significativamente el desarrollo de las aplicaciones.
La figura 5 muestra un ejemplo en el cual el
portador del medio se establece durante el establecimiento de la
sesión. Solamente se describen mensajes seleccionados, mientras que
en la figura 5 se ilustran varios mensajes que sirven al mismo
propósito que los correspondientes mensajes de la figura 4, sin
repetición del testo siguiente. Se toman los pasos siguientes:
- 1.
- El equipo terminal TE A envía un mensajes SIP INVITE al Núcleo A de IMS. El mensaje comprende parámetros SDP que contienen la dirección IP y el número de puerto utilizar en el lado A de la sesión.
- 2.
- Se inicia un procedimiento SNRPCA en el lado A, para solicitar un establecimiento de contexto PDP por el terminal móvil MT A. En este procedimiento, no puede instalarse un filtro de paquetes de enlace ascendente en TE A, ya que la dirección IP y el número del puerto de destino son todavía desconocidos.
- 3.
- Como parte de la activación del contexto PDP, se establece un RAB. También se puede llevar a cabo un procedimiento de reserva de recursos en RAN A.
- 4.
- Se inicia un procedimiento SNRPCA adicional en el lado B, para solicitar un establecimiento de un contexto PDP por el terminal móvil MT B. En este procedimiento, se instala un filtro de paquetes de enlace ascendente en TE B para seleccionar paquetes de acuerdo con la dirección IP y el número del puerto de destino.
- 5.
- Se establece un RAB en el lado B, como parte del procedimiento SNRPCA.
- 6.
- El nodo del Núcleo B de IMS reenvía un mensaje SIP INVITE al TE B. Los parámetros SDP contienen la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado A de la sesión. De manera correspondiente, pueden ser insertados en los paquetes de datos que se originan en una aplicación que reside en TE B.
- 7.
- El mensaje SIP 200 OK contiene la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión. Este mensaje es reenviado al nodo del Núcleo A de IMS en el lado A.
- 8.
- Una vez que se recibe en el GSN A la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión, se puede disparar el procedimiento de Modificar el PDP. Este procedimiento actualiza el contexto PDP con el filtro de paquetes de enlace ascendente basándose en la dirección IP y el número de puerto de destino.
- 9.
- El Núcleo A de IMS reenvía el mensaje SIP 200 OK al TE A. Los parámetros SDP contienen la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión. De manera correspondiente, pueden ser insertados en los paquetes de datos que se originan en una aplicación que reside en TE A.
En resumen, en el lado A se establece el
portador utilizando un procedimiento SNRPCA antes de que estén
disponibles los parámetros requeridos para instalar el filtro de
paquetes de enlace ascendente. Como la dirección IP y el puerto de
destino que han de utilizarse en el lado B no son conocidos hasta
después de recibir esta información desde el lado B, el filtro de
enlace ascendente se actualiza más tarde en la secuencia, utilizando
un procedimiento de modificación del contexto PDP. En el lado B, se
establece el portador y se instala el filtro de paquetes durante
este procedimiento, ya que la dirección IP y el puerto son conocidos
a partir del mensaje SIP INVITE.
La figura 6 muestra una tercera secuencia de
señalización para instalar un filtro de enlace ascendente. Como en
el ejemplo anterior, solamente se describen los mensajes
seleccionados en la secuencia, mientras que el propósito de los
demás mensajes de la figura corresponde a los de la figura 4. En
este ejemplo, el filtro de paquetes de enlace ascendente en el lado
A se instala conjuntamente con el establecimiento del portador. Se
toman los pasos siguientes:
- 1.
- El equipo terminal TE A envía un mensajes SIP INVITE al nodo del Núcleo A de IMS. El mensaje incluye parámetros SDP con la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado A de la sesión. Este mensaje se reenvía al Núcleo B de IMS sin llevar a cabo la reserva de recursos en la red de acceso radio ni establecer el portador.
- 2.
- Se inicia un procedimiento SNRPCA en el lado B. En este procedimiento se instala un filtro de paquetes de enlace ascendente en TE B, para seleccionar paquetes de acuerdo con la dirección IP y el número del puerto de destino.
- 3.
- Se establece un RAB en el lado B, como parte del procedimiento SNRPCA.
- 4.
- El nodo del Núcleo B de IMS reenvía un mensaje SIP INVITE al TE B. Los parámetros SDP contienen la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado A de la sesión. De manera correspondiente, pueden ser insertados en los paquetes de datos que se originan en una aplicación que reside en TE B.
- 5.
- El mensaje SIP 200 OK contiene la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión. Este mensaje es reenviado al lado A.
- 6.
- Una vez que se recibe en GSN A la dirección IP y el número de puerto que han de utilizarse en el lado B de la sesión, se dispara un procedimiento adicional de SNRPCA para establecer un contexto PDP en el lado A. El procedimiento instala también un filtro de paquetes de enlace ascendente para seleccionar paquetes de acuerdo con la dirección IP y el número de puerto de destino.
- 7.
- Se establece un RAB en el lado A. Si no se usa una reserva de recursos en el RAN, no se requiere un valor GBR en este mensaje. Si se usa una reserva de recursos, se puede incluir un valor GBR.
- 8.
- El nodo del Núcleo A de IMS reenvía un mensaje SIP 200 OK al TE A. Los parámetros SDP en este mensaje contienen la dirección IP y el número de puerto a utilizar en el lado B de la sesión. De manera correspondiente, pueden ser insertados en los paquetes de datos que se originan desde una función de aplicación que reside en TE A.
\vskip1.000000\baselineskip
En este ejemplo, tanto en el lado A como en el
lado B se instala el filtro de enlace ascendente junto con el
establecimiento del portador, utilizando una activación de contexto
PDP solicitado por la red. De manera correspondiente, el
establecimiento de un portador en el lado A se retarda hasta la
recepción de información sobre la dirección IP y el número de
puerto de destino del lado B.
El ejemplo de la figura 7 muestra una secuencia
de señalización en la cual se modifica el filtro de un portador
preestablecido para la carga de contenidos. Como en los ejemplos
precedentes, el equipo de usuario comprende un equipo terminal TE y
un terminal móvil MT, y la transmisión de datos se realiza a través
de un GSN y es controlada por una PCRF. Antes del inicio de la
secuencia ilustrada, se ha establecido un portador de paquetes
entre la red y el equipo de usuario.
Inicialmente, el usuario está navegando, es
decir, visitando sitios de un servidor de la WWW. Los paquetes de
datos transmitidos durante la navegación se hacen corresponder con
un portador con la QoS predeterminada. El usuario activa la carga
de un fichero desde el equipo de usuario hasta un servidor de carga,
por ejemplo un servidor de blogs. La carga del fichero se inicia
con la QoS predeterminada, pero los paquetes de datos corresponden
a un nuevo flujo. Una entidad de control en la red, por ejemplo el
GSN u otro nodo de la red del operador, detecta el nuevo flujo, por
ejemplo identificando que está dirigido a un URL o dirección de IP
específicos. De acuerdo con la suscripción del usuario, se activa
una regla en la entidad de control que determina que debe hacerse
corresponder un flujo de enlace ascendente del URL o dirección de IP
específicos con una QoS más alta.
La entidad de control inicia entonces una
actualización del filtro de paquetes de enlace ascendente en el
equipo de usuario. En el ejemplo ilustrado, esto se hace utilizando
un procedimiento de Modificación de PDP. Alternativamente, la
modificación de PDP podría ser sustituida por un procedimiento para
establecer un contexto PDP adicional, por ejemplo una secuencia
SNRPCA. En ambos casos, la carga continúa preferiblemente en
paralelo, utilizando una QoS predeterminada. Cuando se actualiza el
filtro en un equipo de usuario, la carga continúa sobre un portador
con una QoS más alta. Esto asegura una prioridad sobre otro tráfico
del equipo de usuario y otras entidades de la red.
En la figura 8 se ilustra una entidad de control
de acuerdo con la invención. Inicia la asociación de un paquete de
datos con un portador de paquetes en un equipo de usuario de la red
de comunicaciones, en la cual el portador de paquetes está adaptado
para transmitir el paquete de datos a una entidad adicional. La
entidad de control comprende una unidad de entrada (IUC) para
recibir información (INF) relacionada con el flujo del paquete de
datos. Una unidad de proceso (PUC) está adaptada para identificar el
flujo en una función de identificación (IF). Por ejemplo, la
función de identificación (IF) puede evaluar el mensaje (INF) para
este fin. Se adapta una función de la política (PF) para determinar
el portador de paquetes para asociarlo con dicho flujo desde los
distintos portadores de paquetes disponibles para el equipo de
usuario. Preferiblemente, el dispositivo de control comprende una
memoria con reglas definidas por el operador (OR) como base para la
determinación. Una función de determinación (DR) determina una
identificación del nivel de encaminamiento de la entidad adicional.
La función de determinación (DRI) puede evaluar también, por
ejemplo, el mensaje de información (INF) u otro mensaje que
comprenda esta información.
Hay adaptada una unidad de salida (OUC) para
instruir al equipo de usuario para que instale un filtro de paquetes
basado en la identificación del nivel de encaminamiento, donde el
filtro de paquetes asocia los paquetes de datos que comprenden la
identificación del nivel de encaminamiento de la entidad adicional
con el portador de paquetes determinado. La instrucción se realiza
preferiblemente por medio de un mensaje de instrucción (IM) para el
equipo de usuario.
La figura 9 muestra una entidad de supervisión
para una red de comunicaciones con un equipo de usuario. La entidad
de supervisión comprende una unidad de entrada (IUM) adaptada para
recibir un mensaje de iniciación (INV) que comprende una
identificación del nivel de la sesión de la entidad adicional. El
mensaje de iniciación (INV) inicia el establecimiento de una sesión
de comunicaciones entre el equipo de usuario y la entidad adicional.
La unidad de entrada (IUM) está adaptada también, preferiblemente,
para recibir un mensaje de respuesta (REP) al mensaje de
iniciación. No es necesario que el mensaje de respuesta sea enviado
a través de la entidad de supervisión y recibido por ella, si el
mensaje de iniciación comprende toda la información requerida para
realizar el método propuesto, tal como el mensaje de invitación SIP
en el lado B del modo de realización de la figura 4.
Hay adaptada una unidad de proceso (PUM) para
supervisar los mensajes en una función de supervisión (MF) y para
determinar una identificación del nivel de encaminamiento de la
entidad adicional a partir del mensaje de iniciación (INV) o a
partir del mensaje de respuesta (REP). Hay adaptada una unidad de
salida (OUM) para reenviar el mensaje de iniciación hacia la
entidad adicional, utilizando la identificación del nivel de la
sesión y, si se requiere, para reenviar el mensaje de respuesta
(REP) al equipo de usuario.
La entidad de supervisión está adaptada también
para reenviar la identificación del nivel de encaminamiento
determinada a una unidad de control para instruir al equipo de
usuario para que instale un filtro de paquetes basándose en la
identificación del nivel de encaminamiento. Para este fin, se puede
enviar una notificación (NOT) a través de la unidad de salida (OUM)
a la entidad de control.
Preferiblemente, la entidad de supervisión
comprende una memoria (MEM) para almacenar una información relativa
a la sesión de comunicaciones. La información permite especialmente
la asociación del mensaje de iniciación (INV) y del mensaje de
respuesta (REP), entre sí y la sesión.
Las unidades y funciones de la entidad de
control y de la entidad de supervisión pueden ser materializadas
como circuitos electrónicos u ópticos, o como software ejecutado en
tales circuitos. Las unidades de entrada y de salida de ambos
dispositivos pueden ser integradas en una unidad común de E/S.
Los modos de realización anteriores consiguen
los objetos de la invención. Sin embargo, se podrá apreciar que se
pueden hacer desviaciones por expertos en la técnica, sin apartarse
del alcance de la invención, que está limitada solamente por las
reivindicaciones.
Claims (15)
1. Un método para asociar un paquete de datos
(DP) con un portador de paquetes (PB) en un equipo de usuario (UE
1) de una red de comunicaciones, donde el paquete de datos es
enviado en un flujo de datos desde una función de aplicación del
equipo de usuario, el portador de paquetes (PB) se establece con el
equipo de usuario para transmitir el paquete de datos (DP) sobre la
red de comunicaciones hacia una entidad adicional, y donde el
equipo de usuario está adaptado para establecer distintos portadores
de paquetes, comprendiendo el método lo pasos de
identificar el flujo con el paquete de datos, en
una entidad de control de la red de comunicaciones,
determinar el portador de paquetes para
asociarlo con dicho flujo, a partir de los distintos portadores de
paquetes en una función de la política de la entidad de control,
determinar una identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional,
instruir al equipo de usuario por la red de
comunicaciones, para que instale un filtro de paquetes basándose en
la identificación del nivel de encaminamiento, donde el filtro de
paquetes asocia paquetes de datos que comprenden la identificación
del nivel de encaminamiento de la entidad adicional con el portador
de paquetes determinado,
proporcionar la identificación del nivel de
encaminamiento a la función de aplicación,
incluir la identificación del nivel de
encaminamiento en el paquete de datos, y
reenviar el paquete de datos (DP) sobre el
portador de paquetes (PB) determinado.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método según la reivindicación 1, en el
que la entidad de control recibe la identificación del nivel de
encaminamiento determinada desde una entidad de supervisión e
instruye al equipo de usuario para que instale el filtro de
paquetes.
3. El método según la reivindicación 2, en el
que el método comprende los pasos de
iniciar el establecimiento de una sesión de
comunicaciones entre el equipo de usuario y la entidad adicional,
por medio de un mensaje de iniciación que comprende una
identificación del nivel de encaminamiento de la entidad
adicional,
almacenar la información relativa a la sesión de
comunicaciones en la entidad de supervisión adaptada para
supervisar mensajes enviados entre el equipo de usuario y la entidad
adicional para establecer la sesión,
reenviar el mensaje de iniciación hacia la
entidad adicional, utilizando la identificación del nivel de
sesión,
esperar en la unidad de supervisión, un mensaje
de respuesta relacionado con el establecimiento de la sesión de
comunicaciones,
determinar la identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional a partir del mensaje de
respuesta,
reenviar el mensaje de respuesta al equipo de
usuario, y completar el establecimiento de la sesión.
\vskip1.000000\baselineskip
4. El método según la reivindicación 2, en el
que el método comprende los pasos de iniciar el establecimiento de
una sesión de comunicaciones entre la entidad adicional y el equipo
de usuario, por medio de un mensaje de iniciación que comprende una
identificación del nivel de encaminamiento de la entidad adicional y
una identificación del nivel de sesión del equipo de usuario,
recibir el mensaje de iniciación en la entidad
de supervisión, y determinar la identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional a partir del mensaje de
iniciación,
reenviar el mensaje de iniciación hacia el
equipo de usuario, utilizando la identificación del nivel de sesión
y completar el establecimiento de la sesión.
\vskip1.000000\baselineskip
5. El método según cualquier reivindicación
precedente, en el que se inspeccionan los paquetes de datos
iniciales enviados por el equipo de usuario sobre un primer
portador, y en el que el flujo se identifica a partir de los
paquetes de datos inspeccionados y en el que el portador de paquetes
determinado para la asociación con dicho flujo es un segundo
portador de paquetes.
\newpage
6. El método según cualquier reivindicación
precedente, en el que el establecimiento de un portador de paquetes
se inicia por medio de una petición desde un nodo de la red de
comunicaciones.
7. El método según cualquier reivindicación
precedente, en el que los distintos portadores de paquetes difieren
en al menos un elemento asociado de un grupo que comprende una
calidad de servicio, una tarifa de facturación y un punto de acceso
al cual se reenvía el paquete.
8. El método según cualquier reivindicación
precedente, en el que el equipo de usuario comprende una unidad de
ejecución para ejecutar la función de aplicación, y una unidad de
transmisión para enviar el paquete de datos sobre un determinado
portador de paquetes.
9. El método según cualquier reivindicación
precedente, en el que el paquete de datos es un paquete de datos
del protocolo de Internet IP.
10. El método según cualquier reivindicación
precedente, en el que la identificación del nivel de encaminamiento
es al menos una entre la dirección del destino y el número de puerto
del destino.
11. El método según cualquier reivindicación
precedente, en el que el portador de paquetes se establece antes de
instalar el filtro de paquetes, y en el que el filtro de paquetes se
instala en un procedimiento de modificación del portador de
paquetes.
12. El método según cualquier reivindicación
precedente, en el que el filtro de paquetes asocia el paquete de
datos con el portador de paquetes, basándose en al menos un
parámetro adicional.
13. Una entidad de control para una red de
comunicaciones con un equipo de usuario (UE1), en el que hay
adaptada una función de aplicación del equipo de usuario para
enviar un paquete de datos en un flujo de datos, se puede
establecer un portador de paquetes (PB) con el equipo de usuario
para transmitir el paquete de datos (DP) sobre la red de
comunicaciones hacia una entidad adicional, y en el que el equipo de
usuario está adaptado para establecer distintos portadores de
paquetes, comprendiendo la entidad de control
una unidad de entrada adaptada para recibir el
flujo con el paquete de datos o información relativa al flujo,
una unidad de proceso (PUC) con una función de
identificación (IF) adaptada para identificar el flujo, con una
función sobre la política (PF) adaptada para determinar el portador
del paquete para su asociación con dicho flujo desde distintos
portadores de paquetes, y con una función de determinación (DRI)
para determinar una identificación del nivel de encaminamiento de
la entidad adicional, y
una unidad de salida para instruir al equipo de
usuario para que instale un filtro de paquetes basándose en la
identificación del nivel de encaminamiento, donde el filtro de
paquetes asocia paquetes de datos que comprenden la identificación
del nivel de encaminamiento de la entidad adicional con el portador
de paquetes determinado.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Una entidad de supervisión para una red de
comunicaciones con un equipo de usuario (UE1), en el que una
función de aplicación del equipo de usuario está adaptada para
enviar un paquete de datos en un flujo de datos, el portador de
paquetes (PB) está establecido con el equipo de usuario para
transmitir el paquete de datos (DP) sobre una red de comunicaciones
hacia una entidad adicional, y donde el equipo de usuario está
adaptado para establecer distintos portadores de paquetes,
comprendiendo la unidad de supervisión una unidad de entrada
adaptada para recibir un mensaje de iniciación que comprende una
identificación del nivel de la sesión de la entidad adicional,
donde el mensaje de iniciación inicia el establecimiento de una
sesión de comunicaciones entre el equipo de usuario y la entidad
adicional, y para recibir un mensaje de respuesta al mensaje de
iniciación, una unidad de proceso adaptada para supervisar los
mensajes y para determinar la identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional a partir del mensaje de
iniciación o del mensaje de respuesta,
una unidad de salida adaptada para reenviar el
mensaje de iniciación hacia la entidad adicional utilizando la
identificación del nivel de la sesión y para reenviar el mensaje de
respuesta al equipo de usuario,
donde la entidad de supervisión está adaptada
además para reenviar la identificación del nivel de encaminamiento
a una entidad de control para instruir al equipo de usuario para que
instale un filtro de paquetes, basándose en la identificación del
nivel de encaminamiento, donde el filtro de paquetes asocia los
paquetes de datos que comprende la identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional con el portador de paquetes
determinado.
\vskip1.000000\baselineskip
15. Un producto de programa de ordenador para
asociar un paquete de datos (DP) con un portador de paquetes (PB)
en un equipo de usuario (UE1) de una red de comunicaciones, donde el
paquete de datos es enviado en un flujo de datos desde una función
de aplicación del equipo de usuario, el portador de paquetes (PB) se
establece con el equipo de usuario para transmitir el paquete de
datos (DP) por la red de comunicaciones hacia la entidad adicional,
donde el equipo de usuario está adaptado para establecer distintos
portadores de paquetes, se proporciona una identificación del nivel
de encaminamiento a la función de aplicación, y se incluye la
identificación del nivel de encaminamiento en el paquete de datos,
comprendiendo el producto de programa de ordenador un código que,
cuando se ejecuta en una entidad de control, hace que la entidad de
control realice los pasos de
identificar el flujo con el paquete de
datos,
determinar el portador del paquete para
asociarlo con dicho flujo de los distintos portadores de paquetes
en una función sobre la política de la entidad de control,
determinar la identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional, e
iniciar una instrucción para que el usuario
instale un filtro de paquetes basándose en la identificación del
nivel de encaminamiento, donde el filtro de paquetes asocia los
paquetes de datos que comprenden la identificación del nivel de
encaminamiento de la entidad adicional con el portador de paquetes
determinado.
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