ES2330179B1 - Proceso de asignacion y optimizacion de recursos con garantias de calidad de servicio en sistemas de satelite basados en el estandar dvb-rcs. - Google Patents
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- Signal Processing (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
Proceso de asignación y optimización de recursos
con garantías de calidad de servicio en sistemas de satélite basados
en el estándar DVB-RCS.
Mecanismo de asignación de ancho de banda en
sistemas de satélite basados en el estándar DVB-RCS
(Digital Video Broadcasting - Return Channel vía Satellite). Esta
invención se centra en el proceso de reparto de la capacidad del
canal de retorno en sistemas basados en satélite, para ello realiza
una distinción entre paquetes proporcionando diferentes niveles de
calidad de servicio que se traduce en un tratamiento dispar a la
hora de repartir el ancho de banda disponible. Esta asignación
dinámica de recursos permite una utilización más eficaz de aquellos
canales con recursos limitados, como el caso de los canales de
retorno en satélites. De esta forma, y con objeto de incrementar la
penetración en el mercado de las aplicaciones multimedia en
sistemas DVB-RCS, se incorporan conceptos novedosos
como la calidad de servicio a través de la diferenciación de
tráfico.
Description
Proceso de asignación y optimización de recursos
con garantías de calidad de servicio en sistemas de satélite
basados en el estándar DVB-RCS.
El presente invento se refiere a las
comunicaciones vía satélite que siguen el estándar
DVB-RCS (Digital Video
Broadcasting-Return Channel via Satellite). Más
particularmente, el presente invento está relacionado con la
optimización en la utilización del ancho de banda en el canal de
subida a través del mecanismo de asignación de recur-
sos.
sos.
El estándar DVB-RCS es el
utilizado en el canal de retorno en las comunicaciones vía
satélite. Este canal proporciona un medio de transmisión compartido,
y como técnica de acceso se utiliza MF-TDMA
(Multi frecuency-Time Division Multiple
Access), que se caracteriza por utilizar un conjunto de
frecuencias portadoras, estando cada una de ellas divididas en
slots temporales.
El proceso de registro de un terminal de
satélite (RCST, Rerturn Channel Satellite Terminal) se
realiza mediante la utilización de slots de acceso aleatorio
ALOHA ranurado. Una vez que se ha finalizado el proceso de registro
se puede empezar a transmitir tráfico.
La principal ventaja de los sistemas
DVB-RCS es que la asignación de recursos para los
RCSTs puede ser dinámica, ajustándose a las necesidades de tráfico
de los terminales.
El estándar DVB-RCS permite la
posibilidad de que el tráfico asignado a cada RCST sea fijo o que
exista flexibilidad y que la capacidad asignada a cada RCST se
realice de forma dinámica.
En los sistemas de comunicación terrestres las
peticiones se sobreestiman, sin embargo en los sistemas vía
satélite debido a la existencia de limitaciones de ancho de banda
esto no se puede realizar. Además, como los patrones de tráfico son
aleatorios la asignación fija de recursos es ineficiente. La
asignación dinámica usando reserva bajo demanda aumenta la
eficiencia de transmisión.
El estándar también deja abierta la posibilidad
de definir un protocolo DAMA (Demand Assignment Multiple
Access), con la finalidad de proporcionar al sistema una mayor
flexibilidad y eficiencia en la utilización de los recursos. Esta
patente presenta un mecanismo eficiente en el reparto de capacidad
entre los terminales RCST de forma eficiente.
La forma en que se asigna el ancho de banda a
cada uno de los terminales dentro del sistema basado en el estándar
DVB se encuentra abierto. En este sentido, el mecanismo de
asignación dinámica del ancho de banda que se propone permite una
mayor flexibilidad de configuración ante las necesidades demandadas
por los distintos usuarios y una mayor eficiencia del uso del ancho
de banda (que en el caso de redes vía satélite es limitado).
Además se mejora la flexibilidad y la
adaptabilidad del mecanismo de asignación, mediante un tratamiento
diferenciado de las distintas categorías de tráfico, de tal forma
que se adapta a las características de cada uno de ellas.
En este contexto, y con el fin de proporcionar
un servicio diferenciado en función del terminal y de las
aplicaciones que requieran de capacidad, se define un mapeo entre
las categorías de tráfico definidas a nivel de capa 3 y las
utilizadas a nivel 2 por el estándar DVB.
Finalmente, con objeto de proporcionar un
servicio adecuado a cada uno de los terminales conectados al
sistema, se presenta un proceso de registro en el que únicamente se
permite el registro de un número de terminales tal que se puedan
satisfacer sus necesidades de tráfico de máxima prioridad a nivel
2.
La invención se refiere a un nuevo mecanismo
para asignar el ancho de banda disponible en el canal de retorno
entre los distintos terminales del sistema.
El estándar DVB-RCS definido por
el ETSI (European Telecommunications Standards Institute)
describe el canal interactivo en las redes de satélite. El sistema
de canal de retorno, que se presenta en la Figura 1, está compuesto
por los siguientes elementos:
\newpage
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
La capacidad del canal de retorno se segmenta en
supertramas, consideradas como una porción de tiempo y de
frecuencia del canal. Cada supertrama está compuesta por una ó
varias tramas.
En el estándar DVB-RCS se
definen cuatro categorías de tráfico/peticiones:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
Con el fin de aprovechar las capacidades que
proporciona DVB-RCS a nivel 2 de la capa OSI
(Open Systems Interconnection), es necesario integrarlas con
una arquitectura de calidad de servicio extremo a extremo definida
a nivel 3. Para esta provisión de calidad e servicio a nivel se
considera DiffServ (Differentiated Services). DiffServ se
basa en la definición de comportamientos distintos para cada clase
de tráfico, denominando a cada una de las categorías definidas como
PHB (Per Hop Behaviour). Para integrar DiffServ en un
sistema DVB-RCS es necesario que las categorías de
peticiones sean mapeadas con los PHBs definidos en DiffServ y las
clases definidas a nivel DVB-RCS. Un RCST (según el
estándar DVB-RCS) maneja tres categorías de tráfico:
Tiempo Real (TR), Datos Críticos (DC) y Best Effort (BE).
Cada categoría de tráfico puede utilizar peticiones de tipo RBDC o
VBDC. De tal forma que cada categoría de tráfico se puede mapear con
PHBs de la siguiente forma:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\newpage
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
El mapeo final entre los PHBs, las categorías de
tráfico y las peticiones se presenta en la siguiente Tabla:
Para la gestión de los recursos de frecuencia se
propone la utilización del mecanismo DAMA. En este mecanismo se
identifican básicamente dos entidades lógicas: agente DAMA (ubicado
en el RCST) y un controlador DAMA (ubicado en la CCR). Básicamente,
el agente DAMA realiza peticiones de capacidad y el controlador DAMA
es el encargado de realizar la asignación de capacidades, a través
del reparto de las frecuencias.
Haciendo referencia a la Figura 2, se muestra el
flujo básico del sistema de petición-respuesta del
protocolo DAMA:
- 1.
- (9) El RCST genera las peticiones de acuerdo con las medidas realizadas en el terminal (tamaño de la cola y tasa de entrada de datos).
- 2.
- (10) El RCST envía las peticiones al controlador.
- 3.
- (11) El controlador recopila las peticiones de los distintos terminales y aplica el mecanismo de asignación de recursos.
- 4.
- (12) A través de una trama TBTP (Terminal Burst Time Plan) definida en el estándar DVB-RCS se envía el resultado a todos los terminales.
- 5.
- (13) El RCST envía los datos de acuerdo con la asignación descrita en el TBTP.
\vskip1.000000\baselineskip
El control dinámico de recursos consiste en la
asignación de slots a los terminales, en base a sus peticiones y a
los límites negociados durante el proceso de login en el sistema.
Este proceso es responsabilidad del planificador, que implementará
un protocolo DAMA (Demand-Assignment Multiple
Access). El estándar DVB-RCS no define ningún
protocolo DAMA, pero deja la puerta abierta a que los proveedores
sí lo hagan.
El planificador (o controlador DAMA) está
ubicado en el CCR, y a partir de este momento será referido como
Controlador DAMA. Su función es asignar, de forma justa, el ancho de
banda disponible entre las conexiones activas.
La planificación del canal de subida consiste en
varios procesos que tienen lugar en el Controlador DAMA, pero
también en los RCSTs (que incorporan un agente DAMA). Las
principales funciones asociadas a la planificación de los recursos
será descrita a continuación:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\newpage
El agente DAMA envía las peticiones al
controlador usando el canal de retorno. Se encuentra ubicado en el
RCST. Las peticiones se calculan de forma proporcional a:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
La petición se calcula corno la tasa estimada de
entrada al cual se le añade una cantidad proporcional al tamaño de
la cola. La proporcionalidad dependerá de la implementación del
sistema (si se desea que no se tenga en cuenta no se añadirá el
valor asociado a la cola).
Las funciones desempeñadas por el controlador
DAMA son:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
El controlador DAMA mantiene una tabla con toda
la información relativa a la asignación de recursos.Cuando una
petición llega al CCR, ésta espera a ser servida en una cola FIFO
(First In First Out). El controlador trabaja con las
peticiones que provienen de la cola FIFO y actualiza la información
almacenada en la tabla, donde se indica el RCST y todos los datos
relativos a las peticiones de capacidad. Cuando han llegado todas
las peticiones se aplica el mecanismo de asignación. El resultado
se envía a través de una trama TBTP hacia el RCST.
En la Figura 3 se desglosa el diagrama temporal
de la asignación dinámica de recursos, en el que se describen los
siguientes tiempos:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
El proceso de asignación de recursos se divide
en dos etapas:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
Para cada una de las supertramas, el controlador
DAMA da respuesta a las peticiones CRA, luego a las peticiones RBDC
y después a las VBDC. Una vez servidas todas, la capacidad sobrante
se distribuye en forma de categoría CRA.
Cada una de las clases de petición se identifica
a través del identificador de canal en la comunicación entre el CCR
y el RCST. Por lo tanto, varias peticiones de una misma categoría
pueden ser generadas por un RCST, una por clase de petición. De
acuerdo con las categorías de tráfico DVB-RCS y las
definidas a nivel IP, se tienen: CRA, RBDC (RT), RBDC (CD), A/VBDC
(RT), A/VBDC (CD) y A/VBDC (BE).
El controlador DAMA mantiene una tabla con la
información relativa a todos los RCSTs que se encuentran
registrados. Cada entrada de la lista para cada RCST contiene:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\newpage
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
A la hora de realizar la asignación de recursos,
el controlador utiliza dos algoritmos. El primero actualiza la
lista de RCST y el segundo es el que realiza la asignación de
recursos. Estos algoritmos son invocados periódicamente en cada
supertrama. Como las peticiones de capacidad pueden llegar en
cualquier instante de la supertrama, éstas se almacenan en una cola
y se procesan al principio de la siguiente supertrama. Las
características de los dos algoritmos se presentan a
continuación:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- o
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
1
Presenta el sistema de satélites DVB definido
por la ETSI donde se pueden encontrar los siguientes elementos:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\newpage
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
2
Describe el intercambio de tramas dentro del
protocolo petición-respuesta entre el RCST y el
CRR.
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
3
Presenta un diagrama temporal sobre la
asignación dinámica de recursos. Los dos extremos del diagrama son
el RCST y el CCR, y cada uno de los elementos que componen la figura
son:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
Claims (1)
1. Proceso de asignación y optimización de
recursos con garantías de calidad de servicio en sistemas de
satélite basados en el estándar DVB-RCS,
caracterizado por que comprende un satélite (1), uno o más
terminales satélite RCST (2), un Gateway 5 (3), un Alimentador (3) y
un Centro de Control de la Red CCR (4) en el que cada uno de los
RCST dados de alta en el sistema está definido por los parámetros
CRA, MaximumRBDC, MaximumVBDC, VBDCmaxBacklog:
y VBDCtimeout que se negocian entre el operador del sistema
cliente y el usuario final; y que comprende un mecanismo DAMA,
formado por un agente DAMA y un controlador DAMA, ubicados en los
RCST (2) y en la CCR (4) respectivamente, en el que la asignación
de recursos se realiza periódicamente y es enviada en una tabla TBTP
desde el CCR (4) al RCST (2), siendo realizada dicha asignación
limitada por los parámetros que se definen en la fase de
establecimiento de conexión, de modo que:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
y siendo la asignación proporcional
a las peticiones que realizan los RCST, y siendo definido el
mecanismo DAMA por las siguientes
etapas:
- a.
- Cálculo de peticiones de capacidad por parte de los agentes DAMA.
- b.
- Asignación periódica, una vez por cada supertrama, de los recursos por parte del controlador DAMA. Para proporcionar calidad de servicio se sigue el siguiente esquema:
- i.
- En el proceso de registro del terminal, se le asigna la capacidad CRA, la cuál se mantiene fija en el periodo de vida del terminal.
- ii.
- Se realiza la asignación de las peticiones RT (Real Time).
- iii.
- Se realiza la asignación de las peticiones CD (Critical Data).
- iv.
- Se realiza la asignación de las peticiones BE (Best Effort).
- v.
- Si hay capacidad libre se reparte entre los terminales en forma de tráfico FCA. El reparto se realiza de forma proporcional a la capacidad peticionada VBDC de cada categoría de tráfico, RT, CD y BE.
- \quad
- Un RCST (según el estándar DVB-RCS) maneja tres categorías de tráfico: Tiempo Real (TR), Datos Críticos (DC) y Best Effort (BE). La asignación de recursos dentro de cada categoría se realiza la asignación en función del tipo de petición, RBDC o VBDC.
- i.
- Primero se asigna la capacidad RBDC. En caso de congestión en la asignación RBDC, la capacidad asignada a cada terminal es proporcional a la petición con respecto a la suma total de las peticiones.
- ii.
- Luego, se asigna la capacidad VBDC. En caso de congestión en la asignación VBDC, la capacidad que se asigna a cada terminal es proporcional al tiempo que lleva en congestión cada terminal.
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ES2330179A1 ES2330179A1 (es) | 2009-12-04 |
ES2330179B1 true ES2330179B1 (es) | 2010-08-30 |
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ID=41328838
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ES200701798A Active ES2330179B1 (es) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | Proceso de asignacion y optimizacion de recursos con garantias de calidad de servicio en sistemas de satelite basados en el estandar dvb-rcs. |
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CA2320734A1 (en) * | 2000-03-20 | 2001-09-20 | Spacebridge Networks Corporation | Method and system for resource allocation in broadband wireless networks |
FR2825208B1 (fr) * | 2001-05-22 | 2004-07-09 | Cit Alcatel | Procede d'attribution de ressources en communication dans un systeme de telecommunications du type mf-tdma |
-
2007
- 2007-06-22 ES ES200701798A patent/ES2330179B1/es active Active
Non-Patent Citations (3)
Title |
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