ITU-R M 1741 SPANISH-2006 Methodology for deriving performance objectives and its optimization for IP packet applications in the mobile-satellite service《起源性能目标方法论及其在移动卫星业务中对因特网数据包.pdf

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1、 Rec. UIT-R M.1741 1 RECOMENDACIN UIT-R M.1741*Metodologa para obtener los objetivos de calidad de funcionamiento y su optimizacin para aplicaciones de paquetes IP del servicio mvil por satlite (Cuestiones UIT-R 85/8, UIT-R 87/8, UIT-R 112/8 y UIT-R 233/8) (2006) Cometido En esta Recomendacin se est

2、ipula la metodologa de obtencin de los objetivos de calidad de funcionamiento y su optimizacin para aplicaciones de paquetes IP del servicio mvil por satlite. Los Anexos 1, 2 y 3 de la presente Recomendacin contienen, respectivamente, las directrices para los parmetros de calidad de funcionamiento y

3、 objetivos para las capas fsica y MAC, la metodologa de obtencin de los objetivos de calidad de funcionamiento y las directrices para la optimizacin de la calidad de funcionamiento en TCP de las aplicaciones de datos en paquetes IP del servicio mvil por satlite. La Asamblea de Radiocomunicaciones de

4、 la UIT, considerando a) que la transmisin de paquetes mediante el Protocolo Internet (IP) se ha convertido en una de las aplicaciones ms importantes que funcionan en las redes de comunicaciones modernas, entre ellas los sistemas del servicio mvil por satlite; b) que en varias Recomendaciones se def

5、inen los circuitos ficticios de referencia, las caractersticas tcnicas, los objetivos de calidad de funcionamiento y los requisitos de disponibilidad para los servicios mviles por satlite (SMS) convencionales; c) que las caractersticas tcnicas y de calidad de funcionamiento deben definirse con arreg

6、lo a las capas de paquetes IP, adems de la calidad de funcionamiento de la transmisin digital bsica del enlace portador del SMS; d) que la Recomendacin UIT-R M.1636 define los modelos de referencia y los parmetros de la calidad de funcionamiento como base tcnica de desarrollo de las aplicaciones de

7、paquetes IP del SMS; e) que la directriz para los objetivos de calidad de funcionamiento de las capas fsica y de enlace de los sistemas del SMS que sirven paquetes IP, junto con la metodologa de obtencin de los objetivos de calidad de funcionamiento para la transmisin de paquetes IP del sistema resu

8、ltan imprescindibles para facilitar la utilizacin eficaz de los recursos de espectro por parte del sistema; f) que el protocolo de control de transmisin (TCP) es uno de los protocolos de capa de transporte sobre IP ms utilizados, siendo preciso prestar una atencin especial a la optimizacin de los pa

9、rmetros operativos cuando se aplica a sistemas con un gran retardo de transmisin como los enlaces del SMS, *Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de la Comisin de Estudio 4 de Radiocomunicaciones y a la Comisin de Estudio 13 de Normalizacin de Telecomunicaciones. 2 Rec. UIT-R M.1741 recomiend

10、a 1 que en la transmisin de paquetes IP del SMS se apliquen las directrices para los objetivos de la calidad de funcionamiento del Anexo 1; 2 que se aplique la metodologa del Anexo 2 a la obtencin del objetivo de calidad de funcionamiento para las aplicaciones de paquetes IP del SMS; 3 que se tengan

11、 en cuenta las directrices del Anexo 3 en la determinacin de los parmetros operacionales de la transmisin TCP sobre paquetes IP en el SMS. Anexo 1 Directrices para los objetivos de calidad de funcionamiento de la transferencia de paquetes IP del SMS 1 Introduccin Los terminales del SMS renen una ser

12、ie de requisitos de calidad de funcionamiento relativos a los protocolos empleados para garantizar que las caractersticas del enlace de satlite (tal como su gran retardo, su tasa de errores variable y la disrupcin peridica) se toleran y manejan adecuadamente. Los protocolos a considerar, que funcion

13、an con transmisin de paquetes IP por el enlace de satlite, incluyen la capa de control de acceso fsico (PHY) y la de control de acceso de medios (MAC). En este punto se identifican las caractersticas y la calidad de funcionamiento de las capas PHY y MAC que contribuyen a la calidad de funcionamiento

14、 de la transmisin de paquetes IP por el enlace del SMS. 2 La capa fsica (Capa 1) 2.1 El canal de acceso mltiple basado en paquetes Los canales de radiocomunicaciones y sus recursos suelen ser utilizados por diversos terminales del servicio mvil por satlite para conectarse a pasarelas de acceso a sat

15、lites por medio de enlaces del SMS con transmisin de paquetes IP. Los mecanismos de comparticin de los canales radioelctricos y de sus recursos para el acceso mltiple basado en paquetes suponen la utilizacin de un conjunto de tcnicas combinadas. Uno de los posibles planteamientos de la gestin de rec

16、ursos para que los terminales del servicio mvil por satlite puedan acceder a los canales radioelctricos es la utilizacin de canales en sentido directo multiplexados por divisin en el tiempo (MDT) y en sentido de retorno con acceso mltiple por divisin en el tiempo (AMDT). En este caso, cada cabecera

17、de acceso al satlite gestiona un conjunto de canales directos (al mvil) y de retorno (del mvil). Adems, los terminales del servicio mvil por satlite pueden soportar uno o ms pares transmisor/receptor. El AMDT para la capa fsica requiere ciertos protocolos de planificacin de la transmisin, que se des

18、criben en detalle en el 4.4. Rec. UIT-R M.1741 3 2.2 Funciones de la capa fsica La capa PHY es la encargada de transferir el tren binario de informacin por el enlace de satlite, lo que comprende las siguientes funciones: En el transmisor: codificacin, aleatorizacin e intercalacin; modulacin del tren

19、 binario codificado; transmisin de la seal modulada por un canal multiplexado. En el receptor: recepcin de la seal modulada; modulacin de la seal para formar un tren binario codificado; decodificacin, desaleatorizacin y desintercalacin. La capa PHY transfiere una trama entera junto con la informacin

20、 relativa a las mediciones de los parmetros de la seal del satlite tales como la temporizacin y el nivel de potencia. 3 La capa MAC (Capa 2) La capa MAC se encarga de controlar el acceso a la capa PHY (recursos del canal) por parte de cada conexin, as como del establecimiento y provisin de la conexi

21、n para la entrega de paquetes IP por el enlace del SMS. La capa MAC suele ejecutar las siguientes funciones: direccionamiento de los dispositivos fsicos y de las conexiones lgicas, y planificacin de los recursos para transferir la informacin entre estas entidades, tanto en sentido directo como inver

22、so, por un canal multiplexado basado en paquetes; ensamblaje y descomposicin de los paquetes IP en tramas MAC, incluida la segmentacin y el reensamblaje, en su caso; almacenamiento en memoria intermedia y control del flujo de informacin de la capa superior (o sea de la capa IP); solicitud automtica

23、de repeticin (ARQ, automatic repeat request) (cuando sea necesario para la conexin si sta es sensible a errores). 4 Directrices de diseo del sistema de transmisin de datos de paquetes IP en el SMS que pueden repercutir en la calidad de funcionamiento de la capa de red (Capa 3) y superiores En este p

24、unto se describen los parmetros de calidad de funcionamiento y las directrices para el diseo del sistema de transmisin de paquetes IP del SMS por las capas PHY y MAC, que pueden afectar al rendimiento de la transmisin de los paquetes IP por el enlace del SMS. 4.1 Tasa de errores en los bits La tasa

25、de errores en los bits (BER) del enlace del SMS puede obtenerse de su diseo, que depende de caractersticas de la capa fsica del enlace tales como el sistema de modulacin y de codificacin de errores, la potencia de transmisin y el margen del enlace, la sensibilidad del receptor, etc. El Cuadro 1 es u

26、n ejemplo de calidad de funcionamiento de la BER para un canal portador a 64 kbit/s. 4 Rec. UIT-R M.1741 CUADRO 1 Ejemplo de calidad de funcionamiento de la BER Canal BER del demodulador del terminal del SMS BER del demodulador de la cabecera del SMS Periodo de medicin 64 kbit/s 106 1061 500 s Los v

27、alores del ejemplo del Cuadro 1 se miden una vez establecida la sincronizacin de la seal. Se incluyen todas las causas posibles de degradacin de la BER, tales como el ruido de fase, la prdida del enganche de sincronizacin, y los fallos del reloj y de los ciclos durante la medicin, aunque se excluyen

28、 las degradaciones provocadas por errores de rfagas debidos al desvanecimiento por trayectos mltiples, el bloqueo, el ensombrecimiento y la interferencia del canal adyacente. 4.2 Creacin de la memoria intermedia y control de flujo Los paquetes IP procedentes de la capa superior (es decir de la capa

29、de interconexin de la red IP) se almacenarn en memoria intermedia en la subcapa de conexin de la MAC antes de que las transmita el canal de acceso mltiple basado en paquetes de la capa PHY. El mecanismo de control y el tamao de la memoria intermedia repercutirn en la calidad de funcionamiento de la

30、transmisin de paquetes IP. Por ejemplo, si el tamao de la memoria intermedia es suficientemente grande, se puede reducir la prdida de paquetes provocada por desbordamiento de la memoria intermedia, aunque el retardo de la memoria intermedia puede aumentar considerablemente si el tamao de sta es dema

31、siado grande. As pues, habr que afinar el clculo del mecanismo de control de la memoria intermedia, y especialmente del tamao de sta, teniendo en cuenta el compromiso entre las prdidas y el retardo de transmisin de los paquetes IP. 4.3 ARQ La capa MAC dispone de una facilidad de transmisin fiable, g

32、racias a la cual se entrega la informacin sin errores y en secuencia, a expensas de un aumento del retardo de transmisin de los paquetes. El mecanismo de soporte del ARQ tambin necesita seleccionarse de modo que el compromiso entre errores y la calidad de funcionamiento quede bien resuelto. 4.4 Plan

33、ificacin La planificacin es el proceso de asignacin de recursos del canal de acceso mltiple basado en paquetes a cada conexin, llevado a cabo por la cabecera del satlite. El mtodo sencillo de asignacin de recursos es el de primero en entrar primero en salir (FIFO, first-in first-out), en el que las

34、prioridades de todas las conexiones se consideran iguales. Para distinguir entre la prioridad de cada conexin, el proceso de planificacin puede basarse en los parmetros de servicio de cada conexin. Tambin puede utilizarse el estado de las colas en otras conexiones para determinar la prioridad de tra

35、nsferencia de los datos en el proceso de planificacin. Rec. UIT-R M.1741 5 Anexo 2 Metodologa para obtener los parmetros de calidad de funcionamiento y la transferencia de paquetes IP en el SMS 1 Introduccin Las definiciones genricas de los parmetros de calidad de funcionamiento y de sus objetivos a

36、parecen en las Recomendaciones UIT-T Y.1540 e Y.1541, respectivamente, para las aplicaciones basadas en paquetes IP. En la transmisin de paquetes IP del SMS, los componentes predominantes tales como los parmetros de la calidad de funcionamiento son contribucin de la seccin del SMS del trayecto de la

37、 comunicacin extremo a extremo. A la vista de las propiedades y de los parmetros de calidad de funcionamiento de los enlaces del SMS, definidos en la seccin precedente, la presente resume varias metodologas posibles de obtencin de los parmetros de calidad funcionamiento de la transmisin de paquetes

38、IP por los enlaces del SMS. En este Anexo, la seccin del satlite o enlace del SMS se refiere al enlace de satlite entre los terminales de acceso del satlite tanto en la estacin terrena mvil como en la de cabecera pasando por el satlite, como se representa en las Figs. 1 y 2 de la Recomendacin UIT-R

39、M.1636. 2 Tasa de errores en los paquetes IP La tasa de errores en los paquetes IP (IPER, IP packet error ratio) se define en la Recomendacin UIT-T Y.1540 como la relacin entre el nmero total de paquetes con errores y el nmero total de paquetes con o sin errores. El paquete con errores se define com

40、o aqul en el que el contenido binario del campo de informacin del paquete recibido no coincide exactamente con el del paquete enviado, o bien aqul en el que uno o ms campos de cabecera del paquete recibido est corrupto. En teora se podra obtener la IPER correspondiente a los paquetes con error en la

41、 porcin del enlace del SMS a partir de los parmetros de calidad de funcionamiento de la transmisin digital estipulados para los enlaces SMS. Suponiendo que los errores producidos son aleatorios, la IPER, es decir la probabilidad de que un bit de un paquete como mnimo sea errneo, puede obtenerse esta

42、dsticamente del siguiente modo: 8_)1(1=paqueteTamaoBERIPER (1) siendo: BER: tasa de errores en los bits una vez aplicado el posible esquema de correccin de errores en recepcin (FEC) Tamao_paquete: tamao del paquete IP transferido por el enlace del SMS, en bytes. Por ejemplo, la Recomendacin UIT-R M.

43、1476 estipula que el objetivo de calidad de funcionamiento del SMS que forma parte de la RDSI define una BER inferior a 9 107. Si se supone que el tamao del paquete IP es de 1 500 bytes, la IPER para un sistema que cumpla la Recomendacin UIT-R puede llegar a 1 102. Se suele considerar que hay un com

44、promiso entre la reduccin de errores en los paquetes y el retardo de transferencia. Este compromiso depende del diseo del sistema. Para aplicaciones sensibles a los errores, la Recomendacin UIT-T Y.1541 estipula que el objetivo de calidad de funcionamiento para la IPER es inferior a 1 104 con carcte

45、r provisional. Para cumplir la Recomendacin del UIT-T sobre clases QoS sensibles a los errores, una posible solucin 6 Rec. UIT-R M.1741 es aplicar un esquema ARQ al enlace del SMS a fin de mejorar la IPER a expensas de un aumento del retardo de transferencia de los paquetes IP. No se pueden utilizar

46、 tcnicas de retransmisin tales como ARQ en aplicaciones sensibles al retardo. As pues, la IPER viene nicamente determinada por la calidad de funcionamiento del canal del satlite, es decir, por la BER y por el tamao de cada paquete IP, Tamao_paquete, que debe definirse con la mxima precisin a lo larg

47、o del diseo del sistema. 3 Tasa de prdidas de paquetes IP La tasa de prdidas de paquetes IP (IPLR, IP packet loss ratio) se define en la Recomendacin UIT-T Y.1540 como la relacin del nmero total de paquetes perdidos al nmero total de paquetes transmitidos. Las causas de prdida de paquetes son, por e

48、jemplo, los errores en la direccin de los paquetes IP debidos a la falta de coherencia en la actualizacin de las tablas de direccionamiento, el desbordamiento de las memorias intermedias de los encaminadores o de los equipos de transmisin de paquetes, la sobrecarga de los encaminadores, etc. Si se considera la seccin del enlace del SMS del trayecto de comunicacin de los paquetes IP, la causa principal, o sea el cuello de botella para las prdidas de paquetes IP, es el desbordamiento de los paquetes que salen de la memoria intermedia en la interfaz del equipo de transmisin del satlit