ES2333748T3 - Procedimiento y dispositivo de control a distancia de la congestion de flujos de mallas en una red de telecomunicacion en modo paquete. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de control remoto de la congestión de flujos de mallas intercambiados en una red de telecomunicación en modo paquete entre un número N de sitios centrales Ci (12) provistos de equipos activos de gestión de flujos y un número M de sitios remotos Dm (14) desprovistos de tales equipos, intercambiando dichos sitios centrales (12) entre ellos información destinada específicamente a la gestión de los flujos intercambiados entre cada uno de los sitios centrales (12) y cada uno de los sitios remotos (14), procedimiento caracterizado porque comprende las siguientes etapas: - asociar dinámicamente cada sitio remoto (14) a un subconjunto de sitios centrales (12) en función del tráfico realmente comprobado, - establecer una matriz de tráfico dinámico que indique, para cada sitio remoto (14), el grupo de sitios centrales (12) que intercambia datos con este sitio remoto (14) durante un periodo de observación dado, - intercambiar entre los diferentes sitios centrales (12) de cada grupo información mínima sobre el tráfico en tiempo real con cada uno de dichos sitios remotos (14), - definir a partir de la información intercambiada en la etapa anterior una imagen local que indique el estado de precongestión para el tráfico de cada sitio remoto (14), - calcular reglas de gestión del tráfico de (respectivamente hacia) cada sitio remoto (14) en función de la imagen definida en la etapa anterior.
Description
Procedimiento y dispositivo de control a
distancia de la congestión de flujos de mallas en una red de
telecomunicación en modo paquete.
La invención se sitúa en el campo de las
telecomunicaciones y se refiere más específicamente a un
procedimiento de control remoto de la congestión de flujos de
mallas intercambiados en una red de telecomunicación en modo
paquete entre un número N de sitios centrales C_{i} provistos de
equipos de gestión de flujos y un número M de sitios remotos
D_{m} que no comprenden tales equipos.
La invención también se refiere a un dispositivo
destinado a poner en práctica este procedimiento.
La invención se aplica sin importar la extensión
geográfica de la red, la velocidad de transmisión de datos enviada
por esta y el número de usuarios de esta red. En particular,
funciona en el caso en el que los usuarios de un mismo sitio remoto
D_{m} se comunican simultáneamente con varios sitios centrales
C_{i}, formando así flujos de mallas.
La invención es independiente de las tecnologías
de red en modo paquete, pero está particularmente adaptada a las
redes que utilizan el protocolo IP (Internet Protocol), como por
ejemplo, la red Internet o redes VPN (Virtual Private Networks o
Redes Privadas Virtuales). Estas últimas ofrecen una interconexión a
nivel IP de manera privativa para un grupo de usuarios dado
(normalmente una empresa u organización con varios
establecimientos), al tiempo que utilizan una infraestructura de
red compartida (por ejemplo, Internet).
Las redes de telecomunicación en modo paquete se
caracterizan porque la información enviada se transmite en grupos
llamados paquetes, constituidos esencialmente por un encabezamiento
que contiene la información para el envío del paquete en la red y
de los datos que se han de transmitir. La información de
direccionamiento contenida en los encabezamientos permite
identificar flujos de información entre las aplicaciones finales.
Estos paquetes se transmiten a través de la red y toman, a
conveniencia de esta red, medios de transmisión y de conmutación
muy variados. La tecnología principalmente utilizada hoy en día para
estas redes de telecomunicación en modo paquete es el protocolo IP
(Internet Protocol). Este protocolo se utiliza de principio a fin y
puede transmitirse por redes de transmisión muy diferentes, como
por ejemplo, redes Ethernet, redes FR (Frame Relay), redes ATM
(Asynchronous Transfer Mode), redes SDH (Synchronous Digital
Hierarchy), redes SONET (Synchronous Optical Network), redes MPLS
(Multiprotocol Label Switching) o incluso redes DWDM (Dense
Wavelength Digital Multiplexing), etc.
Clásicamente los paquetes se emiten por un gran
número de orígenes que funcionan independientemente unos de otros,
hacia un gran número de destinos que también funcionan
independientemente unos de otros.
La figura 1 muestra un ejemplo de una red como
esta:
Los usuarios 2 pueden ser usuarios individuales,
agencias, empresas (que tienen su propia red local interna),
etc.
La red 4 de tránsito representa la parte
central, generalmente de gran capacidad y que cubre un gran
territorio (el mundo entero en el caso de la red Internet). Esta
red la comparten generalmente una multitud de usuarios y/o redes
privadas.
Las redes 6 de acceso tienen generalmente un
flujo de datos medio o lento y las comparten usuarios situados en
una zona geográfica limitada. El "bucle local", vínculo por
cable, óptico, por radio, etc., entre el usuario y el proveedor del
servicio de acceso se considera, por consiguiente, que forma parte
de la red de acceso.
La Calidad de Servicio está constituida por el
conjunto de las características pertinentes que afectan a la
transferencia de información entre dos puntos dados de una red. Se
define especialmente por:
- -
- la calidad del acceso al servicio;
- -
- la disponibilidad del servicio;
- -
- el tiempo de reestablecimiento del servicio en caso de fallo;
- -
- la calidad del servicio de transferencia de información;
- -
- el tiempo de transferencia de información transcurrido entre el origen y el destino;
- -
- la variación del tiempo de transferencia de información transcurrido (la inestabilidad);
- -
- la degradación de la información transmitida (pérdidas, errores);
- -
- la cantidad de información que se puede transmitir de manera efectiva por la red (ancho de banda).
La extensión geográfica, la gran utilización en
común de los equipos de infraestructura entre muchos usuarios, la
variedad de los flujos intercambiados y la complejidad de las
arquitecturas desplegadas hacen muy difícil la predicción y la
garantía de la Calidad del Servicio en tales redes.
La velocidad de transmisión de datos que se
puede transmitir entre dos usuarios dados, el tiempo de
transferencia de información transcurrido, la variación en el
tiempo de este tiempo transcurrido (la inestabilidad) y la tasa de
pérdida asociada son elementos fundamentales de esta Calidad del
Servicio. Su control es lo único que permite desplegar servicios
profesionales críticos (transporte de la voz, de las imágenes, de
las transacciones, de los datos críticos, comercio electrónico,
etc.).
Una forma normal de mejorar la calidad del
servicio consiste en aumentar la capacidad de la red. Sin embargo,
dado el gran coste de inversión y de utilización de estas redes, se
desea utilizarlas al máximo y por lo tanto, una solución muy cara
como esta tiene un uso limitado.
Dispositivos (protocolos, equipos de
transmisión, de conmutación, de enrutamiento, etc.), dependientes de
la naturaleza de las diferentes redes pueden ponerse en práctica
para gestionar estos elementos de Calidad del Servicio. Se basan
generalmente en mecanismos de prioridad y de reserva de recursos
para la solicitud (AATM, RSVP sobre IP...) o para la configuración
(ATM, DiffServ sobre IP...). Estos dispositivos tienen en general
un alcance limitado solamente a una parte de la red. Al estar en
constante mutación, interactúan difícilmente.
En todos los casos, el resultado depende en gran
medida del comportamiento de los usuarios origen: velocidad de
transmisión de datos de emisión, regularidad del tráfico, matriz de
tráfico, etc.. Este comportamiento es muy difícil de prever, debido
a la gran variedad de las aplicaciones que utilizan las redes
(transporte de la voz, de imágenes, transferencia de archivos,
consulta de bases de datos, etc.), de la multiplicidad de los
usuarios presentes y de la gran variedad de sus necesidades.
También en todos los casos el resultado depende
en gran medida de las reglas de ingeniería y de la configuración de
los múltiples parámetros de la red. Estas reglas son muy difíciles
de determinar, en particular debido al tamaño de las redes, a la
gran variedad de las tecnologías utilizadas en un momento dado
(parque no homogéneo) y de la multiplicidad de las organizaciones
(operadores de acceso al servicio, operadores de puntos de
presencia, transportadores a larga distancia, etc.) implicados
desde el principio hasta el fin del camino.
La congestión se define como un estado en el que
el uso del recurso alcanza la capacidad máxima que este recurso es
capaz de proporcionar. En el caso de las redes, se trata
esencialmente del ancho de banda: una unión o un elemento de unión
se congestiona cuando la velocidad de transmisión de datos de
información se aproxima, alcanza e incluso intenta sobrepasar la
velocidad de transmisión de datos máxima que esta unión o este
elemento de unión es capaz de transmitir sin degradación (pérdida
de información, retraso...).
La Calidad del Servicio está relacionada
principalmente con la congestión de los diferentes elementos de la
red tomados por la información durante su transferencia. Aunque
existe una infinidad de gradaciones, se puede hacer un esquema de
los casos de funcionamiento a los que se enfrentan estos dos
modos:
- O bien no hay ninguna asignación de recursos y
la red hace lo posible para hacer llegar la información hasta el
destinatario, según la actividad de los orígenes;
- O bien hay un mecanismo de asignación de
recursos y la cantidad de información inyectada a la red por cada
origen está más o menos controlada.
En todos los casos, sistemas de almacenamiento
temporal en cola (memorias), situados en cada punto de
multiplexación, de concentración o de conmutación, permiten tratar
las simultaneidades de llegada de los paquetes. La tasa instantánea
de ocupación de memoria que encuentra un paquete y la política de
gestión (prioridad, números de colas, regla de vaciado, rechazo...)
puesta en práctica a nivel de cada cola determinan el tiempo que ha
pasado un paquete en este dispositivo, así como su eventual
rechazo.
El tiempo de transferencia transcurrido entre
dos puntos de la red se debe:
- a la suma de los tiempos de atravesar las
líneas, cables, fibras ópticas, enlaces satélites, etc., utilizados;
este tiempo transcurrido es por lo general fijo y depende para lo
esencial de los medios y de la distancia recorrida por la
información,
- a la suma de los tiempos de atravesar las
colas en los diferentes equipos; este tiempo transcurrido se debe
globalmente a la carga instantánea que encuentra cada paquete y a
las políticas de gestión de estas colas.
Además, una carga instantánea demasiado grande
provoca un rechazo del paquete de información (pérdida); este
fenómeno es el que explica principalmente la pérdida de los
paquetes.
Se ve, por lo tanto, que el fenómeno de la
congestión implica una gran imprevisibilidad en los intercambios
entre orígenes y destinos, impidiendo así cualquier garantía de buen
funcionamiento para los usuarios de dichas redes.
Se define una situación de mallas cuando, en un
momento dado, varios sitios origen independientes emiten tráfico
hacia un mismo sitio destino o incluso cuando un mismo sitio origen
emite tráfico hacia varios sitios destino o cualquier combinación
de estos dos casos.
Las soluciones conocidas en la técnica anterior
para asignar los recursos y singularmente el ancho de banda en un
entorno punto a punto utilizan, o bien el mecanismo de prioridad,
implementado en cada elemento de la red (router), basado, o bien en
la definición de clases del servicio (Diffserv), o bien el mecanismo
de conformación del tráfico (Traffic shaping) desde un sitio
central hacia uno o varios destinos. Los criterios de conformación
pueden ser más o menos estáticos y más o menos finos en función de
las implementaciones. Los documentos WO2004066567 ("Limitación
del tráfico en redes orientadas a paquetes con la ayuda de valores
límite dependiendo de las uniones para el tráfico que pasa los
límites de la red") y WO0180485 ("Procedimiento de optimización
de una red") describen ejemplos conocidos en este sentido.
Estas soluciones no tienen en cuenta
directamente las mallas de los flujos. Se complementan por reglas
estáticas de ingeniería y de dimensionamiento. Los resultados en
presencia de mallas son muy aproximativos y la falta de control que
les es inherente no proporciona garantía de buen funcionamiento.
También se conoce una solución que permite tener
en cuenta las situaciones de tipo flujo de malla, coordinando en
tiempo real las decisiones tomadas por los equipos instalados en los
diferentes sitios origen y destino. Una solución como esta se
describe en la solicitud de patente francesa "Procedimiento de
Optimización Dinámica de la Calidad del Servicio en una Red de
Transmisión de Datos" nº FR 2.804.808 presentada por la
solicitante.
Esta solución permite en particular reencontrar
una previsibilidad de los rendimientos. No obstante, necesita
equipar al conjunto de los sitios, lo que puede mostrarse como
complejo y/o caro particularmente en el caso en el que un número
reducido de sitios centrales (clásicamente de las sedes
internacionales, nacionales o regionales y de los centros de datos
(data centers) intercambian información con un gran número de sitios
remotos usuarios de datos transmitidos por estos sitios centrales
(clásicamente agencias), estando relacionados cada uno de estos
sitios remotos con uno o varios sitios centrales.
El objeto de la invención consiste en paliar los
inconvenientes de la técnica anterior descritos anteriormente.
La invención preconiza un procedimiento de
control remoto de la congestión de flujos de mallas intercambiados
en una red de telecomunicación en modo paquete entre un número N de
sitios centrales C_{i} provistos de equipos activos de gestión de
flujos y un número M de sitios remotos D_{m} desprovistos de tales
equipos, dichos sitios centrales intercambian entre ellos
información destinada específicamente a la gestión de los flujos
intercambiados entre cada uno de los sitios centrales y cada uno de
los sitios remotos.
El procedimiento según la invención comprende
las siguientes etapas:
- asociar dinámicamente cada sitio remoto a un
subconjunto de sitios centrales en función del tráfico realmente
comprobado,
- establecer una matriz de tráfico dinámico que
indique, para cada sitio remoto, el grupo de sitios centrales que
intercambian datos con este sitio remoto durante un periodo de
observación dado,
- intercambiar entre los diferentes sitios
centrales de cada grupo información mínima sobre el tráfico en
tiempo real con cada uno de dichos sitios remotos,
- definir a partir de la información
intercambiada en la etapa anterior una imagen local que indique el
estado de precongestión para el tráfico de cada sitio remoto
(14),
- calcular reglas de gestión del tráfico de
(respectivamente hacia) cada sitio remoto en función de la imagen
definida en la etapa anterior.
\newpage
\global\parskip0.930000\baselineskip
Preferentemente, la gestión de los flujos
comprende las siguientes etapas previas:
- configurar automáticamente los equipos activos
de los sitios centrales en función de estos reagrupamientos
dinámicos,
- para cada sitio remoto, coordinar los equipos
activos de los sitios centrales de manera que se gestione en tiempo
real el tráfico al destino o procedente de los mismo sitios
centrales hacia/de este sitio remoto.
Según un modo preferido de puesta en práctica,
el procedimiento según la invención comprende las siguientes
etapas:
En este modo de realización, para cada sitio
remoto y para cada sesión de intercambio de datos de
(respectivamente hacia) este sitio remoto, el cálculo de las reglas
de gestión del tráfico se ejecuta localmente en cada sitio central y
comprende las siguientes etapas:
- detectar precongestiones próximas a la
capacidad máxima de intercambio de (respectivamente hacia) este
sitio,
- repartir los recursos de transmisión entre las
diferentes sesiones de intercambio de datos en función de los
estados de precongestión detectada, de la naturaleza y del número de
estas sesiones.
En una variante preferida de realización, la
ejecución de la etapa de establecimiento de una matriz de tráfico
dinámico se distribuye entre los equipos activos de gestión de
flujos de los diferentes sitios centrales de manera que cada sitio
central C_{k}:
- determina una lista de sitios remotos D_{m}
con los que ha intercambiado información durante el periodo de
observación,
- intercambia periódicamente dicha lista con el
resto de sitios centrales,
- constituye una base (M_{im}) de información
que es la matriz en el conjunto de los sitios centrales C_{i} y de
los sitios remotos D_{m},
- deduce, para cada sitio remoto n, los sitios
centrales (C_{kn}) con los que el sitio remoto ha intercambiado
información durante la observación considerada.
En esta variante de realización, el
establecimiento de una matriz de tráfico dinámico se ejecuta
periódicamente durante un primer bucle de tratamiento que tiene una
duración adaptada para establecer una matriz de tráfico asociada,
teniendo en cuenta la superposición de todos los tipos de tráfico
durante dicho periodo, los intercambios de información entre los
sitios centrales y la definición de una imagen local que indica el
estado de precongestión se ejecutan periódicamente durante un
segundo bucle de tratamiento, que tiene una duración corta con
respecto al primer bucle de tratamiento, y se adapta para
establecer una matriz del tráfico en tiempo real de manera que se
detecta en tiempo real los diferentes estados de congestión y el
cálculo de las reglas de gestión del tráfico se ejecuta
periódicamente durante un tercer bucle de tratamiento que tiene una
duración muy corta con respecto a las duraciones de ejecución del
primero y segundo bucle de tratamiento de manera que se regule en
tiempo real el tráfico en función del tipo y de la cantidad de
flujos intercambiados entre los sitios centrales y los sitios
remotos.
En otra variante de realización, la ejecución de
las etapas a) la gestiona un equipo de gestión central de la
siguiente manera:
- cada equipo activo de cada sitio central
efectúa una medición de actividad para el tráfico entre el mismo y
cada sitio remoto, para los dos sentidos de comunicación,
- el equipo de gestión centralizada recoge
periódicamente la información de tráfico en todos los equipos
activos de cada sitio central,
- el equipo de gestión centralizada deduce de
esta para cada sitio remoto la lista de los sitios centrales con los
que intercambia información,
- el equipo de gestión centralizada comunica al
equipo activo de cada sitio central dichas listas.
El procedimiento según la invención está
adaptado particularmente (pero no exclusivamente) a redes privadas
(virtuales o no), compuesto por un gran número M de sitios remotos
(clásicamente de varios cientos a varios miles) y de un número N
más limitado de sitios centrales (típicamente unas decenas) (sedes y
data centers): bancos, compañías de seguros, redes de alquiler de
vehículos, gran distribución, grandes empresas industriales.
La invención también se refiere a un dispositivo
de control remoto de la congestión de flujos de mallas
intercambiados en una red de telecomunicación en modo paquete entre
un número N de sitios centrales C_{i} provistos de equipos de
gestión de flujos y un número M de sitios remotos D_{m}
desprovistos de tales equipos, siendo pequeño el número N de sitios
centrales C_{i} con respecto al número M de sitios remotos
D_{m}.
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El dispositivo según la invención comprende:
- medios para establecer una matriz de tráfico
que indica, para cada sitio remoto, el grupo de sitios centrales
que intercambian datos con este sitio remoto durante un periodo de
observación dado,
- medios para intercambiar entre los diferentes
sitios centrales de cada grupo información mínima sobre el tráfico
en tiempo real con cada uno de dichos sitios remotos,
- medios para definir a partir de la información
intercambiada una imagen local que indica el estado de congestión a
nivel de cada sitio remoto,
- medios para calcular y aplicar reglas de
gestión del tráfico de (respectivamente hacia) cada sitio remoto en
función de la imagen definida.
Dichos medios para establecer una matriz de
tráfico se disponen o bien en cada sitio central o bien en un
equipo de gestión central.
Otras características y ventajas de la invención
surgirán de la descripción que viene a continuación, tomada a
título de ejemplo no limitativo, en referencia a las figuras anejas
en las que:
la figura 1 representa esquemáticamente una
estructura general de una red de telecomunicación,
la figura 2 representa esquemáticamente un
modelo de arquitectura de red en el que se pone en práctica el
procedimiento según la invención,
la figura 3 representa una red conforme al
modelo de la figura 2, comprendiendo sitios centrales y sitios
remotos que ponen en práctica el procedimiento según la
invención,
la figura 4 representa esquemáticamente flujos
de datos intercambiados entre dos sitios centrales y tres sitios
remotos en la red de la figura 3,
la figura 5 representa las etapas esenciales del
procedimiento según la invención,
la figura 6 representa una matriz de tráfico
obtenida por el procedimiento según la invención,
la figura 7 ilustra esquemáticamente la
constitución, según la invención, de grupos de sitios centrales a
partir de la matriz de tráfico de la figura 6.
la figura 8 es un esquema de bloque que ilustra
las etapas de construcción de una imagen local de la actividad de
un sitio remoto según la invención,
la figura 9 es un esquema de bloque que ilustra
las etapas de cálculo del ancho de banda por los sitios centrales
según la invención,
la figura 10 ilustra la detección, según la
invención, de un punto de congestión potencial en la red de la
figura 4,
la figura 11 ilustra esquemáticamente el
encadenamiento del acondicionamiento del tráfico visto desde un
sitio central según la invención.
La descripción que viene a continuación se
refiere a una aplicación del procedimiento en un contexto
representado por la figura 2 que ilustra el caso en el que un
número reducido de sitios centrales 12 como por ejemplo sedes
internacionales, nacionales o regionales y centros de datos (data
centres) intercambian información con un gran número de sitios
usuarios remotos 14 como por ejemplo agencias, estando relacionado
cada uno de estos sitios remotos 14 con un subgrupo de sitios
centrales 12.
En este tipo de arquitectura, hay dos
necesidades importantes que se han de satisfacer
simultáneamente:
- controlar el rendimiento percibido por los
usuarios de los sitios remotos 14, a pesar de la complejidad
generada por las mallas de los flujos (comunicaciones simultáneas
de/hacia varios sitios centrales);
- limitar el número de equipos activos
encargados de la gestión de tráfico, de manera que se simplifica y
obtiene un despliegue con un coste reducido.
\newpage
La figura 3 representa una red 10 de
interconexión, que utiliza el protocolo IP por ejemplo, que
interconecta un conjunto de dos sitios centrales (C_{i}) 12 con un
conjunto de tres sitios remotos (D_{m}) 14. La o las tecnologías
empleadas en esta red de interconexión son cualquiera, por ejemplo:
MPLS, Frame Relay, ATM, ADSL...
Cada sitio central 12 comprende clásicamente uno
o varios servidores 16 de aplicación y una o varias bases de datos
18 comunes a varios usuarios. Los sitios centrales 12 también pueden
comprender puestos de trabajo de usuarios 19. Todos estos elementos
están conectados a un concentrador o conmutador de red local 20. Un
equipo 22 de acceso a la red de interconexión, llamado por lo
general CPE (de Customer Premises Equipment) asegura la interfaz
entre la red 10 y los sitios centrales 12.
Cada uno de los sitios centrales 12 está
provisto de un equipo activo 30 destinado a controlar a distancia
los sitios remotos 14.
Cada sitio remoto 14 comprende clásicamente
puestos de trabajo de usuario 19, pero eventualmente también uno o
varios servidores 16 de aplicación y una o varias bases de datos 18
para los usuarios del sitio. Todos estos elementos están
clásicamente conectados a un concentrador o conmutador de red local
20. Un equipo 22 de acceso a la red de interconexión (CPE) asegura
la interfaz entre la red 10 y el sitio remoto 14.
Para la puesta en práctica del procedimiento
según la invención, se supone que el tráfico principal a través de
la red 10 está constituido por intercambios unidireccionales o
bidireccionales entre los sitios centrales 12 y los sitios remotos
14. Suponiendo que estos últimos están desprovistos de equipos
activos.
El tráfico en la red 10 lo ilustran
esquemáticamente las flechas 32 de la figura 4.
En particular:
- un sitio remoto 14 puede intercambiar un flujo
de manera simultánea con varios sitios centrales 12,
- un sitio central 12 puede intercambiar un
flujo de manera simultánea con varios sitios remotos 14,
- los sitios centrales 12 pueden intercambiar un
flujo de manera simultánea entre ellos,
- los sitios remotos 14 no intercambian un flujo
entre ellos.
También se considera que el tráfico entre los
diferentes sitios centrales 12 y los sitios remotos 14 es dinámico,
es decir, que cambia rápidamente a la misma vez en el espacio
(cambio de los sitios que intercambian entre ellos), en volumen
(cambio de la cantidad de información que se ha de intercambiar) y
en su naturaleza (cambio del tipo de la información que se
intercambia).
Cada equipo activo 30 se instala de manera
que:
- se tiene conocimiento del tráfico entre el
sitio central 12 en el que se instala y los sitios remotos 14;
- se tiene conocimiento del eventual tráfico
de/hacia los otros sitios centrales 12;
- se puede comunicar con los otros equipos
activos, por ejemplo, pero no necesariamente a través de la red
10;
- se puede interceptar el tráfico de usuario del
sitio central 12 de manera que se le reorganiza en caso de
necesidad.
Estos equipos activos 30 están constituidos
clásicamente por:
- una unidad central y la memoria muerta y viva
necesaria para la ejecución del software;
- interfaces de redes para capturar y reinyectar
el tráfico de usuario;
- interfaces de redes para comunicarse entre sí
(estas pueden ser las mismas interfaces que las interfaces de
captura y de reinyección del tráfico de usuario);
- un software integrado que permite comunicarse,
ejecutar algoritmos de cálculo, tomar decisiones y aplicarlas.
En una primera variante de realización, los
equipos activos actúan entre ellos sin recurrir a un dispositivo
central.
En una segunda variante de realización, los
equipos activos interactúan con un software central conectado en un
punto cualquiera de la red 10 y con la que pueden intercambiar
información.
En un modo preferido de realización, el
procedimiento según la invención comprende las siguientes
etapas:
- asociar dinámicamente cada sitio remoto 14 a
un subconjunto de los sitios centrales 12 en función del tráfico
realmente comprobado,
- configurar automáticamente los equipos activos
30 de los sitios centrales 12 en función de estos reagrupamientos
dinámicos,
- coordinar los equipos activos de los sitios
centrales 12 de manera que se gestione en tiempo real el tráfico
con destino o procedente de los mismos sitios remotos 14.
El control a distancia de los flujos de mallas
lo efectúa a continuación el conjunto de los equipos activos que
colaboran en tiempo real.
La figura 5 ilustra las etapas de un ejemplo
particular de puesta en práctica del procedimiento según la
invención.
Estas etapas consisten en:
- determinar la matriz del tráfico entre los
sitios centrales 12 y los sitios remotos 14 a medio/largo plazo
(etapa 50),
- establecer (etapa 52) Grupos de Coordinación
Remotos 40 (véanse las figuras 3 y 4) (RCG: Remote Coordination
Group) que comprenden la identidad del sitio remoto 14 que debe
estar controlado desde los sitios centrales 12, teniendo
regularmente tráfico la lista de los sitios centrales 12 con este
sitio remoto 14 y que debe, por lo tanto, coordinarse para
garantizar la mejor asignación de los recursos,
- intercambiar información sobre el tráfico en
tiempo real entre los equipos activos 30 de los sitios centrales 12
de un mismo grupo 40 (etapa 54),
- constituir en cada equipo activo 30 la imagen
local del tráfico de cada sitio remoto 14 (etapa 56),
- determinar las reglas de gestión del tráfico
por los equipos activos 30 de los sitios centrales 12 (etapa
58),
- acondicionar el tráfico que entra y sale por
los equipos activos 30 de los sitios centrales 12 (etapa 60).
Las etapas descritas anteriormente se ejecutan
en tres bucles, un primer bucle 62 de gestión a medio/largo plazo,
un segundo bucle 64 de gestión a corto plazo y un tercer bucle 66 de
control a muy corto plazo. La asociación de estos tres procesos en
bucle cerrado, combinados con el comportamiento de la red y de las
aplicaciones, es la que asegura el buen funcionamiento del conjunto
y permite el control de los tráficos de mallas.
Esta etapa 50 consiste en determinar, para cada
sitio remoto 14, los sitios centrales 12 con los que dicho sitio
remoto 14 intercambia datos.
Se trata esencialmente de observar el tráfico
procedente y con destino a cada sitio remoto 14 y de clasificarlo
en función del o de los sitios centrales 12.
Observamos que en la mayoría de las situaciones
reales, esta observación puede realizarse en un periodo de tiempo
bastante largo (por ejemplo, un día o una semana). En efecto, se
busca la matriz de tráfico asociada, es decir, la matriz que
refleja la superposición de todos los tráficos en el periodo
considerado.
La determinación de esta matriz de tráfico puede
realizarse de manera centralizada o de manera descentralizada.
En la variante centralizada:
- cada equipo activo 30 de cada sitio central 12
efectúa una medición de actividad para el tráfico entre sí mismo y
cada sitio remoto 14, para los dos sentidos de comunicación,
- un equipo de gestión centralizada recoge
periódicamente la información de tráfico en todos los equipos
activos de cada sitio central 12,
- este equipo de gestión centralizada deduce de
esta para cada sitio remoto 14 la lista de los sitios centrales 12
con los que intercambia información,
- el equipo de gestión centralizada comunica al
equipo activo 30 de cada sitio central 12 dichas listas.
Después de la clasificación y asociación, el
equipo de gestión central es entonces capaz de determinar la matriz
de tráfico que se refiere a cada sitio remoto 14. Esta matriz indica
la lista de los sitios centrales 12 con los que el sitio remoto 14
ha intercambiado información durante el periodo considerado.
La variante centralizada está bien adaptada para
los casos en los que la matriz de tráfico es estable, es decir, que
varía poco en el tiempo, lo que resulta el caso más general en la
medida en que los sitios centrales 12 se identifican bien a menudo
y sufren pocas modificaciones.
En la variante descentralizada, los sitios
centrales C_{i} 12 son los que efectúan los tratamientos descritos
anteriormente:
Cada equipo activo 30 de sitio central C_{i}
12:
- determina la lista de los m (siendo m un
número entero) sitios remotos D_{m} 14 con los que ha
intercambiado información en el período de observación considerado
para los dos sentidos de la comunicación,
- intercambia periódicamente esta lista de
sitios con todos los otros equipos activos 30 de sitios centrales
12, y
- constituye una base de información que es la
matriz en el conjunto de los N sitios centrales 12 y de los M
sitios remotos 14: {M_{NM}},
- deduce, para cada sitio remoto n entre los M
sitios, los sitios centrales k implicados (M_{kn}).
La variante descentralizada presenta la ventaja
de un mecanismo totalmente distribuido, que no necesita función
central, pero que necesita no obstante flujos suplementarios de
señalización entre los sitios centrales 12.
En el caso probable de una evolución lenta de
las correspondencias entre sitios centrales C_{i} y sitios
remotos D_{m}, el periodo T_{1} de emisión de estos flujos puede
mantenerse a un nivel muy bajo (por ejemplo, un intercambio de
infor-
mación cada hora entre los sitios centrales 12), lo que no presentará una carga suplementaria significativa en la red 10.
mación cada hora entre los sitios centrales 12), lo que no presentará una carga suplementaria significativa en la red 10.
La figura 6 ilustra un ejemplo de matriz de
tráfico obtenida por medio del procedimiento según la invención.
Esta matriz comprende una línea que contiene
todos los sitios remotos 14 y una columna que contiene todos los
sitios centrales 12. Las intersecciones de cada línea y de cada
columna contienen un "1" si dichos sitios intercambian datos y
un "0" si no es así.
Un Grupo de Coordinación Remota RCG 40 (para
Remote Coordination Group) se compone de:
- la identidad del sitio remoto 14 que debe
controlarse desde los sitios centrales 12,
- la lista de los sitios centrales 12 que tiene
tráfico regularmente con este sitio remoto 14 y que deben, por lo
tanto, coordinarse para garantizar la mejor asignación de los
recursos.
La figura 7 ilustra esquemáticamente la
constitución de una matriz de tráfico a medio plazo así como los RCG
40 correspondientes.
Observamos que los RCG 40 pueden deducirse
directamente de la matriz de tráfico por los equipos activos (véase
la Figura 6). Evolucionan a la velocidad de esta matriz (a
medio/largo plazo) y su constitución no crea una carga
significativa de tratamiento interno al sistema.
También observamos que el tráfico entre sitios
centrales 12 no regresa a la línea de notificación en esta fase, ya
que se supone que aquí lo tratan mecanismos "clásicos" de
control del tráfico entre sitios centrales.
Esta etapa la realiza cada uno de los equipos
activos de los sitios centrales 12, para cada RCG 40 a los que
pertenecen.
Tiene en cuenta los aspectos en tiempo real del
tráfico que se refiere a la matriz de tráfico instantánea, la
naturaleza de este tráfico y el número de usuarios activos.
Una obligación de esta etapa consiste en
encontrar el mejor equilibrio posible entre las siguientes dos
obligaciones:
- intercambiar flujos tan rápidamente como sea
necesario para, por una parte, ser capaz de detectar los diferentes
estados de congestión y, por otra parte, regular los flujos en
función de su naturaleza y de su importancia;
- intercambiar tanta poca información como sea
posible para limitar la carga de la red y así garantizar la
evolución (aumento) del tamaño del sistema y permitir alcanzar
despliegues muy grandes.
En la continuación de la descripción, el tráfico
se clasificará en "Clases" que se definen en función de la
naturaleza y de la importancia, especialmente económica, de las
aplicaciones. Esta clasificación depende por supuesto de la
actividad y de las aplicaciones de cada organización. Por
ejemplo:
- Clase 1: tráfico de voz - crítico,
- Clase 2: tráfico de vídeo - crítico de nivel
medio,
- Clase 3: tráfico transaccional crítico,
- Clase 4: tráfico transaccional no crítico,
- Clase 5: tráfico Internet - crítico de nivel
medio,
- Clase 6: transferencia de fichero - crítico de
nivel bajo.
Se define una "Sesión" como la asociación
de un puesto de usuario y de un servidor (o de otro puesto de
usuario o entre dos servidores...) a través de la red 10 y que
intercambian información para ejecutar una aplicación dada
(conversación telefónica, transferencia de datos, acceso a un sitio
web...). La localización y/o la identidad del puesto de trabajo y/o
del servidor y/o de la aplicación permite hacer corresponder la
sesión con su clase. También observamos que puede haber muchas
sesiones diferentes entre dos mismos sitios. Además, un mismo
puesto de usuario puede estar implicado simultáneamente en varias
sesiones.
Sea el grupo de coordinación remota RCG_{m},
relativo al sitio remoto m. Los intercambios tienen por lo menos
dos objetos: la detección de las congestiones y la regulación final
de los flujos.
\bulletDetección de las
congestiones:
Cada equipo activo de sitio central C_{i}
miembro de este grupo RCG_{m} emite periódicamente hacia los
otros equipos activos en los sitios centrales del grupo al menos la
siguiente información:
- \bullet
- TC_{i}D_{m}: flujo de datos emitido por el sitio central i hacia el sitio remoto m (bit/s),
- \bullet
- TD_{m}C_{i}: flujo de datos recibido por el sitio central i del sitio remoto m (bit/s).
\bulletRegulación fina de los
flujos:
Cada equipo activo de sitio central C_{i}
miembro del grupo también emite hacia los otros equipos activos de
los sitios centrales del grupo la siguiente información:
- \bullet
- S_{k}C_{i}D_{m}: número de sesiones activas de la clase k del sitio central i hacia el sitio remoto m,
- \bullet
- S_{k}D_{m}C_{i}: número de sesiones activas de la clase k del sitio remoto m hacia el sitio central i.
El periodo T_{3} de emisión de esta
información debe ser relativamente corto, ya que debe permitir
seguir las evoluciones del tráfico en tiempo real. En las redes
actuales, se puede considerar que es conveniente un periodo de
alrededor de uno a varios segundos.
Supongamos un sitio remoto D_{m} de manera
que, en un instante dado:
- esté activo de/hacia C sitios centrales
C_{i} simultáneamente (los miembros del RCG_{m});
- las sesiones sean bidireccionales de/hacia
cada uno de los sitios centrales C_{i};
- tenga K_{i} clases de tráfico activo
de/hacia cada uno de los sitios centrales C_{i};
- cada información TCD y TDC tenga una longitud
de L_{t} bytes;
- cada información SCD y SDC tenga una longitud
de L_{s} bytes;
\newpage
Para el control del RCG_{m}, cada equipo
activo de sitio central C_{i} implicado tendrá que generar con un
periodo T_{3} un mensaje (o un conjunto de mensajes) hacia cada
uno de los (C-1) otros sitios centrales, cuya
longitud total
es:
es:
Flujo de datos
para cada sentido + número de sesiones activas para cada clase y
para cada sentido = 2 * (L_{t} + K_{i} *
L_{s})
En total, el sitio central C_{i} emite, por lo
tanto, [1/T_{3} * (C-1) * 2 * (L_{t} + K_{i} *
L_{s}) * 8] bits/segundo de mensajes que implican al sitio remoto
D_{m}.
Ejemplo de aplicación digital:
T_{3} = 1 segundo
C = 4 sitios centrales miembros del RCG
K_{i} = 4 clases de tráfico activas entre
D_{m} y C_{i}.
L_{t} = 2 bytes
L_{s} = 2 bytes
Flujo de datos
total de los mensajes procedentes de C_{i} = 1 * 3 * 2 * (2 + 4 *
2) * 8 = 480
bit/s
Se observa que este valor es particularmente
modesto con respecto a los flujos de datos disponibles habitualmente
en los sitios centrales (actualmente de varios Mbit/s a varios
Gbit/s).
\vskip1.000000\baselineskip
Cada equipo activo 30 de sitio central 12
constituye una imagen de su propia actividad para los flujos de
datos de/hacia todos los sitios remotos 14 y el resto de sitios
centrales 12.
Esta etapa no necesita ningún intercambio de
información con otros equipos.
Sea un sitio central C_{i}, este sitio va a
construir la imagen IL_{i} de su actividad local que está
constituida al menos por:
- \bullet
- Teg_{i}: Velocidad de transmisión de datos total que va de la red 10 de interconexión hacia el sitio central C_{i},
- \bullet
- Tig_{i}: Velocidad de transmisión de datos total procedente del sitio central C_{i} hacia la red 10 de interconexión,
- \bullet
- Seg_{k ; i;} i: Número total de sesiones activas para cada clase k de tráfico y que va de la red 10 de interconexión hacia el sitio C_{i},
- \bullet
- Sig_{k ; i;} i: Número total de sesiones activas para cada clase k de tráfico y procedente del sitio C_{i} hacia la red 10 de interconexión.
\vskip1.000000\baselineskip
Al numerar las clases de tráfico k de 1 a
k_{max}, se obtiene:
- IL_{i} =
{Teg_{i};
\hskip0.3cm
Tig_{i};\hskip0.3cm
Seg_{1,i};\hskip0.3cm
Seg_{2,i};\hskip0.3cm
... Seg_{kmax,i};\hskip0.3cm
Sig_{1,i}:\hskip0.3cm
Sig_{2,i};\hskip0.3cm
... Sig_{kmax,i}}
\vskip1.000000\baselineskip
En esta etapa, cada equipo activo 30 de sitio
central 12 va a reconstituir una imagen de la actividad global de
cada sitio remoto 14 para el que es miembro del RCG 40. Esta imagen
tiene en cuenta la actividad de los flujos de datos del sitio
remoto 14 de/hacia todos los sitios centrales 12.
Es importante observar que en esta etapa, no hay
intercambio con los otros miembros del RCG 40 y que se utiliza
regularmente la información intercambiada en la etapa 54.
\newpage
Sea el sitio central C_{i}, perteneciente al
RCG_{m} del sitio remoto D_{m}. El sitio C_{i} va a construir
la imagen ID_{im} de la actividad del sitio remoto D_{m} que
está constituida al menos por:
- \bullet
- Teg_{m}: Velocidad de transimisión de datos que va de la red 10 de interconexión hacia el sitio remoto D_{m},
- \bullet
- Tig_{m}: Velocidad de transmisión de datos que viene del sitio remoto D_{m} hacia la red de interconexión,
- \bullet
- Seg_{k,m}: Número de sesiones activas para cada clase k de tráfico y que va de la red 10 de interconexión hacia el sitio D_{m},
- \bullet
- Sig_{k,m}: Número de sesiones activas para cada clase k de tráfico y que viene del sitio D_{m} hacia la red 10 de interconexión.
\vskip1.000000\baselineskip
Al numerar las clases de tráfico k de 1 a
K_{max}, se obtiene:
- ID_{im} =
{Teg_{m};
\hskip0.3cm
Tig_{m};\hskip0.3cm
Seg_{1,m};\hskip0.3cm
Seg_{2,m};\hskip0.3cm
... Seg_{kmax,m};\hskip0.3cm
Sig_{1,m}:\hskip0.3cm
Sig_{2,m};\hskip0.3cm
... Sig_{kmax,m}}
Las diferentes imágenes ID_{im} de la
actividad del sitio remoto D_{m} constituidas localmente en cada
sitio central C_{i} miembro del grupo RCG_{m} deben ser lo más
parecidas posible.
\vskip1.000000\baselineskip
La imagen ID_{im} construida por el equipo
activo 30 del sitio central C_{i} y que representa la actividad
del sitio remoto D_{m} se elabora a partir de las siguientes dos
operaciones:
- Consolidación,
- Filtrado.
La figura 8 ilustra esquemáticamente el
encadenamiento de las operaciones que permiten obtener la imagen
local de la actividad remota.
Este encadenamiento comprende las siguientes
operaciones:
- filtrado de las variables resultantes de los
otros sitios centrales 12 de un grupo RCG 40 (etapa 70). Esta etapa
es optativa.
- consolidación de las variables (flujos de
datos y números de sesiones por clase de tráfico) (etapa 72).
- constitución de la imagen ID de la actividad
del sitio remoto 14 (etapa 74).
- filtrado de los constituyentes de la imagen ID
(etapa 76). Esta etapa también puede ser optativa.
- constitución de la imagen filtrada IDF de la
actividad del sitio remoto 14 (etapa 78).
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet
- Teg_{m}: suma de las velocidades de transimisión de flujos de datos que van hacia D_{m} y medidos por los miembros del RCG_{m} = \Sigma TC_{j}D_{m} para todo C_{j} del RCG_{m}, incluido el propio sitio central C_{i},
- \bullet
- Tig_{m}: suma de las velocidades de los flujos de datos que vienen de D_{m} y medidos por los miembros del RCG_{m} = \Sigma TC_{m}D_{j} para todo C_{j} del RCG_{m}, incluido el propio sitio central C_{i},
- \bullet
- Seg_{k,m}: suma de las sesiones activas para cada clase k de tráfico y que va hacia D_{m}, medidas por los miembros del RCG_{m} = \Sigma S_{k}C_{j}D_{m} para todo C_{j} del RCG_{m}, incluido el propio sitio central C_{i},
- \bullet
- Sig_{k,m}: suma de las sesiones activas para cada clase k de tráfico y que viene de D_{m}, medidas por los miembros del RCG_{m} = \Sigma S_{k}C_{m}D_{j} para todo C_{j} del RCG_{m}, incluido el propio sitio central C_{i}.
\vskip1.000000\baselineskip
Puede que sea necesario realizar un filtrado de
tipo "paso bajo" en las diferentes variables, de manera que se
absorban las irregularidades y asincronías relacionadas con los
periodos de medición y con los tiempos de transmisión de
información transcurridos.
Se pueden utilizar diferentes métodos de
filtrado. Por ejemplo, la media exponencial que permite un filtrado
rápido en cuanto a su cálculo y poco costoso en cuanto a memoria y
que la define la siguiente fórmula:
VF_{n} =
[(Q-1) * VF_{n-1} + V_{n}] *
1/Q,
con las siguientes convenciones de
notación:
VF_{n} = variable V filtrada en el instante
n
VF_{n-1} = variable V filtrada
en el instante n-1
V_{n} = variable V antes del filtrado en el
instante n
Q = coeficiente de filtrado
\vskip1.000000\baselineskip
Observaremos ahora IDF_{im}, la imagen
filtrada de la actividad del sitio remoto D_{m} tal y como la
reconstituye el sitio central C_{i}. Para no sobrecargar las
notaciones, no modificaremos los índices de los diferentes
constituyentes de IDF_{im}.
Observamos que este filtrado también se puede
realizar en cada variable recibida de los otros sitios centrales
12, antes del cálculo de la imagen ID_{im}.
\vskip1.000000\baselineskip
Los tiempos de transmisión de información
intercambiada transcurridos en la etapa 54 y otros orígenes de
incertidumbres (redondeados, etc.) van a ser la causa de ligeras
diferencias entre las diferentes imágenes IDF_{im} de la
actividad del sitio D_{m} constituidas por los diferentes miembros
C_{i} del RCG_{m}.
No obstante, es necesario asegurar que estas
diferencias sean lo más pequeñas posibles. En la práctica, una
desviación relativa de varios tantos por ciento llevará a buenos
resultados.
Por lo tanto, es conveniente buscar el buen
compromiso que une la variabilidad del tráfico, el periodo de
emisión de la información en el RCG 40 y los coeficientes de
filtrado.
\vskip1.000000\baselineskip
En esta etapa, cada sitio central calcula sus
reglas de gestión del tráfico a partir de su imagen filtrada IDF de
la actividad global de los sitios remotos para los que es miembro
del RCG y de la imagen IL de su actividad local.
Observamos que en esta etapa, no hay intercambio
con los otros miembros del RCG. Se utilizan únicamente las imágenes
IL e IDF construidas a partir de la información intercambiada
regularmente en la etapa 54.
Esta etapa está formada por dos operaciones
principales:
- Detección de las precongestiones
- Asignación de los recursos
La figura 9 ilustra esquemáticamente el
encadenamiento de las operaciones que permite obtener el cálculo de
las reglas de asignación del ancho de banda.
Este encadenamiento comprende las siguientes
operaciones:
- medición del tráfico en el punto potencial de
congestión (etapa 80).
- detección del estado de precongestión (etapa
82).
Si se detecta una precongestión, decidir (etapa
84) que deben asignarse recursos en el ancho de banda al punto
potencial de precongestión y generar reglas de gestión de tráfico
(etapa 86).
Si no se detecta ninguna precongestión, decidir
(etapa 88) que no es necesario asignar recursos en el ancho de
banda al punto potencial de precongestión y eliminar las reglas de
gestión de tráfico (etapa 90).
La congestión del sitio D_{m} se define como
un estado en el que la velocidad de transmisión de datos (de
entrada y/o de salida) es igual o muy próximo a la capacidad máxima
permitida por la red 10 de interconexión, lo que introduce una mala
calidad del servicio.
El procedimiento según la invención permite
anticiparse a estos estados de congestión.
Para un sitio dado, se establece un modelo para
las diferentes congestiones llevándolas a las siguientes tres
situaciones en la red de interconexión:
- el acceso de la red hacia el sitio;
- el acceso del sitio hacia la red;
- la capacidad de la red en tránsito entre el
sitio y cada uno de los otros sitios.
\vskip1.000000\baselineskip
Para impedir las congestiones de la red, hay que
detectar, por lo tanto, los estados de precongestión para los que
la velocidad de transmisión de datos se acerca a la capacidad
máxima, pero sin haber alcanzado aún el estado de congestión.
La operación de detección de la precongestión
realizada por el sitio C_{i} consiste en determinar si hay una
precongestión y si es el caso, determinar su tipo entre los tres
anteriores.
Se pueden utilizar varios principios de
detección de la congestión sin salirse del ámbito de la invención.
En particular, se puede realizar la detección a partir de la
medición de la velocidad de transmisión de datos efectiva o a
partir de la medición de la calidad tal y como se describe en la
patente nº 2.804.808 de la solicitante. Además, estos principios se
pueden combinar.
El principio de detección por medio de la
medición de las velocidades de transmisión de datos se va a
describir ahora a título de ejemplo.
Se supone que se conoce con anterioridad por
medio de los medios exteriores (declaración estática, aprendizaje,
etc.) la capacidad efectiva de la red en los diferentes accesos
(sitio central, sitio remoto, entre sitios) para cada sentido de
comunicación.
Sean las siguientes capacidades:
- BW_{eg}, representando la capacidad del
acceso al sitio considerado en el sentido de la red hacia el
sitio,
- BW_{ig}, representando la capacidad del
acceso al sitio considerado en el sentido del sitio hacia la
red,
- BW_{r,s}, representando la capacidad de
transferencia del sitio r hacia el sitio s.
\vskip1.000000\baselineskip
Sean los siguientes márgenes relativos de
seguridad, comprendidos en el intervalo [0%, 100%]:
M_{eg} = margen de seguridad relativo para
prevenir la congestión del acceso de la red hacia el sitio;
M_{ig} = margen de seguridad relativo para
prevenir la congestión del acceso del sitio hacia la red;
M_{r,s} = margen de seguridad relativo para
prevenir la congestión del sitio r hacia el sitio s;
\vskip1.000000\baselineskip
Sean los siguientes estados de precongestión
(booleanos, = VERDADERO si se detecta el estado de precongestión,
FALSO en el caso contrario):
PC_{eg} = precongestión del acceso al sitio
considerado en el sentido de la red hacia el sitio;
PC_{ig} = precongestión del acceso al sitio
considerado en el sentido del sitio hacia la red;
PC_{r,s} = precongestión de la red de tránsito
del sitio r hacia el sitio s.
\newpage
\global\parskip0.950000\baselineskip
Para determinar los diferentes estados de
precongestión, el equipo activo 30 del sistema de control del sitio
C_{i} realiza los siguientes cálculos:
Cálculo de los estados de precongestión del
sitio central C_{i}:
Si (Teg_{i}) <= BW_{eg;i} * (1 -
M_{eg}), entonces
PC_{eg;i} = FALSO; si no PC_{eg;i} =
VERDADERO
Si (Tig_{i}) <= BW_{ig;i} * (1 -
M_{ig}), entonces
PC_{ig;i} = FALSO, si no PC_{ig;i} =
VERDADERO
\vskip1.000000\baselineskip
Cálculo de los estados de precongestión del
sitio remoto D_{m}:
Si (Teg_{m}) <= BW_{eg;m} * (1 -
M_{eg}), entonces
PC_{eg;m} = FALSO; si no PC_{eg;m} =
VERDADERO
Si (Tig_{m}) <= BW_{ig;m} * (1 -
M_{ig}), entonces
PC_{ig;m} = FALSO, si no PC_{ig;m} =
VERDADERO
\vskip1.000000\baselineskip
Cálculo de los estados de precongestión entre
el sitio central C_{i} y el sitio remoto D_{m}:
Si (TC_{i}D_{m}) <= BW_{i;m} * (1 -
M_{i;m}), entonces PC_{i;m} = FALSO;
Si no PC_{i;m} = VERDADERO
Si (TD_{m}C_{i}) <= BW_{m;i} * (1 -
M_{m;i}), entonces PC_{m;i} = FALSO,
Si no PC_{m;i} = VERDADERO
La figura 10 ilustra esquemáticamente los puntos
de congestión potencial detectados.
\vskip1.000000\baselineskip
La asignación de los recursos consiste en
determinar la mejor manera de regular cada una de las sesiones entre
los diferentes sitios en función de los diferentes estados de
precongestión y de la naturaleza y del número de estas
sesiones.
El tráfico que se refiere a cada sitio central
12 que tiene varios lugares potenciales de precongestión, puede,
por lo tanto, tener varios mecanismos de asignación de los recursos
que se superponen para este sitio.
\vskip1.000000\baselineskip
En el caso en que no haya precongestión, no es
necesario asignar los recursos, ya que la petición de tráfico es
inferior a la capacidad de la red.
Para saber si es conveniente asignar los
recursos a las diferentes sesiones de los usuarios, el equipo activo
30 del sistema de control del sitio C_{i} realiza los siguientes
cálculos:
\vskip1.000000\baselineskip
Si (PC_{eg;i} = FALSO), entonces no hay
regulación de los flujos que entran en C_{i}; si no, hace falta
regular.
Si (PC_{ig;i} = FALSO), entonces no hay
regulación de los flujos que salen de C_{i}; si no, hace falta
regular.
\vskip1.000000\baselineskip
Si (PC_{eg;m} = FALSO), entonces no hay
regulación de los flujos que entran en D_{m}; si no, hace falta
regular.
Si (PC_{ig;m} = FALSO), entonces no hay
regulación de los flujos que salen de D_{m}; si no, hace falta
regular.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Si (PC_{i;m} = FALSO), entonces no hay
regulación de los flujos que van de C_{i} a D_{m}; si no, hace
falta regular.
Si (PC_{m;i} = FALSO), entonces no hay
regulación de los flujos que van de D_{m} a C_{i}; si no, hace
falta regular.
\vskip1.000000\baselineskip
Siendo en esta fase el principio de asignación
del recurso idéntico para los seis puntos de congestión potencial
diferentes descritos anteriormente, solo describiremos uno
utilizando los índices generales x e y como:
X, y = ig, eg,
i (sitio central)
\hskip0.2cmo
\hskip0.2cmm (sitio remoto)
Cuando PC_{x,y} = VERDADERO, hay un estado de
precongestión y, por lo tanto, es necesario regular los flujos y
asignar el ancho de banda. Este ancho de banda disponible tiene
valor BW_{x;y} y el margen relativo de seguridad aplicable es
M_{2}. El número de sesiones activas para la clase k es
S_{k;x;y}.
Diferentes políticas de asignación del ancho de
banda son posibles. A título de ejemplo, un dispositivo de
asignación por prioridad relativa atribuirá a cada sesión una parte
BW_{s} del ancho de banda BW_{x;y} disponible (menos el margen)
proporcionalmente a un peso P_{k} atribuido de la clase k y de la
actividad global en el punto de congestión, por ejemplo con la
fórmula:
BW_{s} =
BW_{x;y} * (1 - M_{z}) * P_{k} * 1/\Sigma_{k} (P_{k} *
S_{k;x;y})
En función de la política de asignación de ancho
de banda aceptada, cada equipo activo 30 del sitio central genera
las reglas de gestión (por sesión, por grupo de sesión...)
correspondientes a cada punto de congestión potencial.
Según una característica fundamental de la
invención:
- la detección de los estados de precongestión
en los sitios remotos 14 que no disponen de equipo activo utiliza
una imagen del tráfico de este sitio que está reconstituida de
manera idéntica para equipo activo 30 del sitio central 12;
- la asignación del ancho de banda que se
refiere a estos sitios remotos 14 la calcula cada equipo activo 30
del sitio central 12 partiendo de la imagen de la totalidad del
tráfico, aunque solo una parte de este tráfico resulte o proceda de
este sitio central 12.
Esto permite la realización del bucle de
contrarreacción que comprende las siguientes operaciones: asignación
de ancho de banda, medición de tráfico, detección de precongestión
y asignación de ancho de banda.
Etapa
6
Esta etapa consiste, para cada equipo activo 30
del sitio central 12, en aplicar la asignación del ancho de banda
como se calculó en la etapa anterior, para el tráfico efectivo del
que se encarga, es decir, procedente o con destino a este sitio
central 12.
El mecanismo de acondicionamiento debe tener al
menos las siguientes características:
- ser capaz de regular los flujos resultantes
del sitio central 12 y también los flujos resultantes de los sitios
remotos 14;
- poder funcional en los diferentes niveles de
asignación del ancho de banda (acceso local, sitio remoto 14, sitio
central 12 a sitio remoto 14).
Se pueden contemplar diferentes mecanismos para
acondicionar el tráfico. Entre ellos, se pueden citar el mecanismo
llamado "TCP rate control", utilizable si los flujos de datos
se intercambian por medio del protocolo TCP/IP, la gestión de la
cola, por ejemplo "Class based queuing". Este último mecanismo
funciona para todo tipo de flujo en el sentido del sitio Central 12
hacia el sitio Remoto 14 y para los flujos de tipo TCP/PI en el
sentido del sitio Remoto 14 hacia el sitio Central 12.
La precisión de estos mecanismos diferentes
también es variable.
Preferentemente, el procedimiento según la
invención utiliza una solución de acondicionamiento del tráfico que
permite regular a nivel de la sesión unitaria.
La figura 11 ilustra el encadenamiento del
mecanismo de acondicionamiento del tráfico visto desde un sitio
central 12.
Para un tráfico del central C_{i} hacia la red
10, este encadenamiento comprende las siguientes operaciones:
- acondicionamiento del tráfico del sitio
central C_{i} hacia la red (etapa 100).
- acondicionamiento del tráfico de la red hacia
cada sitio remoto D_{m}; D_{n};... (etapa 102).
- acondicionamiento del tráfico del sitio
central C_{i} hacia cada sitio remoto D_{m}; D_{n};... (etapa
104).
Para un tráfico de la red hacia el central
C_{i} 10, este encadenamiento comprende las siguientes
operaciones:
- acondicionamiento del tráfico de cada sitio
remoto D_{m}; D_{n};... hacia el sitio central C_{i} (etapa
106).
- acondicionamiento del tráfico de cada sitio
remoto D_{m}; D_{n};... hacia la red (etapa 108).
- acondicionamiento de la red hacia el sitio
central C_{i} (etapa 110).
El método y el dispositivo propuesto permiten la
asignación del ancho de banda a partir de un número pequeño de
sitios centrales 12 provistos de equipos activos 30, gestionando al
mismo tiempo sitios remotos 14 (potencialmente en gran número) y
particularmente en caso de flujos de mallas.
La invención permite evitar la necesidad de
instalar un equipo activo 30 en cada sitio remoto 14.
Claims (12)
1. Procedimiento de control remoto de la
congestión de flujos de mallas intercambiados en una red de
telecomunicación en modo paquete entre un número N de sitios
centrales C_{i} (12) provistos de equipos activos de gestión de
flujos y un número M de sitios remotos D_{m} (14) desprovistos de
tales equipos, intercambiando dichos sitios centrales (12) entre
ellos información destinada específicamente a la gestión de los
flujos intercambiados entre cada uno de los sitios centrales (12) y
cada uno de los sitios remotos (14), procedimiento
caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
- asociar dinámicamente cada sitio remoto (14) a
un subconjunto de sitios centrales (12) en función del tráfico
realmente comprobado,
- establecer una matriz de tráfico dinámico que
indique, para cada sitio remoto (14), el grupo de sitios centrales
(12) que intercambia datos con este sitio remoto (14) durante un
periodo de observación dado,
- intercambiar entre los diferentes sitios
centrales (12) de cada grupo información mínima sobre el tráfico en
tiempo real con cada uno de dichos sitios remotos (14),
- definir a partir de la información
intercambiada en la etapa anterior una imagen local que indique el
estado de precongestión para el tráfico de cada sitio remoto
(14),
- calcular reglas de gestión del tráfico de
(respectivamente hacia) cada sitio remoto (14) en función de la
imagen definida en la etapa anterior.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha gestión de los flujos comprende
las siguientes etapas previas:
- configurar automáticamente los equipos activos
de gestión de flujos (30) de los sitios centrales (12) en función de
estos reagrupamientos dinámicos,
- para cada sitio remoto (14), coordinar los
equipos activos (30) de manera que se gestione en tiempo real el
tráfico con destino o procedente de los mismos sitios centrales
hacia/de este sitio remoto (14).
\vskip1.000000\baselineskip
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque, para cada sitio remoto (14) y para cada
sesión de intercambio de datos de (respectivamente hacia) este sitio
remoto (14), el cálculo de las reglas de gestión del tráfico se
ejecuta localmente en cada sitio central (12) y comprende las
siguientes etapas:
- detectar precongestiones próximas a la
capacidad máxima de intercambio de (respectivamente hacia) este
sitio,
- repartir los recursos de transmisión entre las
diferentes sesiones en función de los estados de precongestión
detectada, de la naturaleza y del número de estas sesiones.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la ejecución del establecimiento de una
matriz de tráfico dinámico se distribuye entre los equipos activos
de gestión de flujos (30) de los diferentes sitios centrales (12)
de manera que cada sitio central C_{k}:
- determina una lista de sitios remotos D_{m}
con los que ha intercambiado la información durante el periodo de
observación,
- intercambia periódicamente dicha lista con el
resto de sitios centrales C_{i} (12),
- constituye una base (M_{im}) de información
que es la matriz en el conjunto de los sitios centrales C_{i}
(12) y de los sitios remotos D_{m} (14),
- deduce, para cada sitio remoto n (14), los
sitios centrales (C_{kn}) (12) con los que el sitio remoto n ha
intercambiado información durante la observación considerada.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el establecimiento de la matriz dinámica
de tráfico se ejecuta periódicamente durante un primer bucle de
tratamiento que tiene una duración adaptada para establecer una
matriz de tráfico asociada, teniendo en cuenta la superposición de
todos los tipos de tráfico durante dicho periodo.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los intercambios de información entre
los sitios centrales (12) y la definición de una imagen local que
indica el estado de precongestión se ejecutan periódicamente
durante un segundo bucle de tratamiento que tiene una duración
adaptada para establecer una matriz del tráfico en tiempo real de
manera que se detectan en tiempo real los diferentes estados de
congestión.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cálculo de las reglas de gestión del
tráfico se ejecuta periódicamente durante un tercer bucle de
tratamiento que tiene una duración muy corta con respecto a las
duraciones de ejecución del primer y segundo bucles de tratamiento
de manera que se regula el tráfico en tiempo real, en función del
tipo y de la cantidad de flujos intercambiados entre los sitios
centrales (12) y los sitios remotos (14).
8. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el establecimiento de una matriz de
tráfico dinámico lo gestiona un equipo de gestión central de la
siguiente manera:
- cada equipo activo (30) de cada sitio central
(12) efectúa una medición de actividad para el tráfico entre el
mismo y cada sitio remoto (14), en los dos sentidos de
comunicación,
- el equipo de gestión centralizada recoge
periódicamente la información de tráfico en todos los equipos
activos (30) de cada sitio central (12),
- el equipo de gestión centralizada deduce de
esta para cada sitio remoto (14) la lista de los sitios centrales
(12) con los que intercambia información,
- el equipo de gestión centralizada comunica al
equipo activo (30) de cada sitio central (12) dichas listas.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el número N de
sitios centrales C_{i} (12) es inferior al número M de sitios
remotos D_{m} (14).
10. Dispositivo de control remoto de la
congestión de flujos de mallas intercambiados en una red de
telecomunicación en modo paquete entre un número N de sitios
centrales C_{i} (12) provistos de equipos activos de gestión de
flujos (30) y un número M de sitios remotos D_{m} (14) no
comprendiendo tales equipos, dispositivo caracterizado
porque comprende:
- medios para establecer una matriz de tráfico
que indica, para cada sitio remoto (14), el grupo de sitios
centrales (12) que intercambian datos con este sitio remoto (14)
durante un periodo de observación dado,
- medios para intercambiar entre los diferentes
sitios centrales (12) de cada grupo información mínima sobre el
tráfico en tiempo real con cada uno de dichos sitios remotos
(14),
- medios para definir a partir de la información
intercambiada una imagen local que indica el estado de congestión a
nivel de cada sitio remoto (14),
- medios para calcular y aplicar reglas de
gestión del tráfico de (respectivamente hacia) cada sitio remoto
(14) en función de la imagen definida.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque dichos medios para establecer una matriz
de tráfico se disponen en cada sitio central (12).
12. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque dichos medios para establecer una matriz
de tráfico se disponen en un equipo de gestión central dispuesto en
la red (10).
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