ES2969600T3 - Procedimiento de enrutamiento de un flujo elástico en una red de transporte - Google Patents
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Abstract
Se divulga un método de enrutamiento para enrutar un flujo elástico en una red de transporte. Este método comprende una etapa de establecer (E5) una ruta óptima (Wopt) o una ruta aceptable (Wacc) en la red de transporte (107) de acuerdo con un nivel de prioridad del flujo elástico (fluxelast) recibido, dicha etapa de establecimiento (E5) establecer reglas de flujo de datos sobre cada uno de los enlaces tomados por la ruta óptima (Wopt) o por la ruta aceptable (Wacc). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de enrutamiento de un flujo elástico en una red de transporte
Área técnica
La presente invención se refiere a un procedimiento de enrutamiento para enrutar un flujo elástico en una red de transporte y a un sistema de enrutamiento y arquitectura distribuida asociada. Esta invención pertenece al campo de las telecomunicaciones seguras. Más concretamente, se refiere a los problemas de partición fuerte (integridad y disponibilidad) en entornos de red conocidos como DDIL (por Denied, Degraded, Intermittent & Limited Bandwith Environments, en inglés) o entornos de redad hoc.
Técnica anterior
El enrutamiento de datos es un mecanismo mediante el cual se seleccionan caminos en una red para encaminar flujos de datos desde un emisor a uno o varios destinatarios, optimizando la gestión de recursos. Un flujo de red es una sucesión de paquetes de información de un origen a un destino. Este flujo de paquetes puede ser continuo, como en el caso de un flujo de audio o vídeo, o elástico, como en el caso de la transferencia de un documento digital (página web, archivo, etc.). Un ejemplo se encuentra en el documento US 9794165.
La técnica anterior divulga numerosos procedimientos de enrutamiento y gestión de recursos. Entre los que figuran :
• protocolos de señalización : RSVP (por Protocolo de Reserva de Recursos en inglés), RSVP-TE (por Protocolo de Reserva de Recursos : Traffic Engineering en inglés), CR-LDP (por Constraint-Routing Label Distribution Protocol en inglés);
• protocolos de enrutamiento : OSPF (por Open Shortest Path First en inglés), OSPF multitopología, OSPF-TE (por OSPF Traffic Engineering en inglés), CSPF (por Constrained Shortest Path First en inglés), etc.
Estos diferentes procedimientos no permiten obtener una solución de enrutamiento distribuida y autoadaptativa que proporcione una calidad de servicio (QoS) a los flujos elásticos que utilizan el protocolo IP y que, en caso de escasez de recursos, controle la admisión de flujos en función de la importancia operativa. Entre los requisitos de una solución de este tipo figuran:
• encontrar los caminos óptimos para los flujos de información a través de una red mallada, teniendo en cuenta los recursos ya reservados en cada componente de la red mallada;
• asignar dinámicamente recursos para flujos identificables, teniendo en cuenta los objetivos de flujo que deben cumplirse, la estabilidad suficiente de los protocolos de transporte para flujos elásticos y la importancia operativa de mantener estos objetivos durante la vida del flujo;
• arbitrar el orden de paso de los flujos en caso de escasez de recursos, desviando los flujos existentes de menor importancia hacia rutas menos favorables para el cumplimiento de los objetivos de flujo, liberando así recursos en beneficio de los flujos más importantes;
• reducir o incluso prohibir el flujo de flujos existentes de menor importancia, en caso de escasez general de recursos, actuando sobre la señalización destinada a los puntos de entrada en la red y a las aplicaciones en el origen de los flujos;
• hacer fluir los flujos de información en cada componente de la red mallada de acuerdo con una distribución óptima utilizando los recursos disponibles de todos los caminos posibles.
El documento WO2018125437 divulga un modelo de reserva de ancho de banda en una red de transporte con un procedimiento para calcular un camino óptimo utilizando criterios de nivel de prioridad. Más concretamente, este documento divulga un procedimiento para enrutar flujos de datos en una red de transporte mallada utilizando enrutadores multitopológicos provistos cada uno de un módulo inteligente. Este procedimiento de enrutamiento incluye una etapa de contabilización de las necesidades de recursos para alcanzar los objetivos cuantitativos y cualitativos de los flujos admitidos. La contabilidad se organiza en función de la importancia operativa de los flujos. El procedimiento incluye también una etapa de propagación de enrutador a enrutador de las necesidades expresadas mediante señalización dirigida en una topología y una correspondencia en cada enrutador entre topología e importancia operativa para permitir contabilizar las necesidades admitidas. En este estado de la técnica, tenemos por tanto un enrutamiento distribuido salto a salto (o hop by hop en inglés) entre los distintos enrutadores multitopológicos de la red de transporte y un tratamiento de los flujos continuos en función de su prioridad operativa.
Las operaciones militares se están convirtiendo en operaciones centradas en la información, en las que los sensores proporcionan grandes volúmenes de información que se procesa lo más rápidamente posible para la toma oportuna de decisiones. Estas operaciones militares requieren, por tanto, la garantía de servicios de red de transporte de datos para el encaminamiento de flujos de datos elásticos. Por "flujos de datos elásticos" entendemos los flujos asociados a aplicaciones elásticas, es decir, aplicaciones tolerantes a los retrasos y sus variaciones (transferencia de ficheros, consulta de bases de datos, consulta de páginas web, etc.). Los flujos elásticos son gestionados por el origen y el destino mediante un protocolo de transporte como TCP (por Transmission Control Protocol en inglés) o STCP (por Stream Control Transmission Protocolen inglés), que adapta la velocidad de transmisión a la capacidad de transmisión disponible. Este tipo de flujo no tiene limitaciones de tiempo real siempre que se garantice una transferencia de datos fiable. En otras palabras, los flujos elásticos tienen un volumen intrínseco pero un tiempo de transmisión variable. No se tolera la pérdida de datos y los requisitos de rendimiento son elevados. Los flujos de datos elásticos tienen la particularidad de adaptarse a la velocidad disponible mediante mecanismos situados en la fuente y basados en repeticiones y ventanas de transmisión. La eficacia de estos mecanismos depende de la fluidez del encaminamiento a través de la red de transporte. Pero esta red de transporte tiene capacidades muy variables debido a un grafo que se adapta a la movilidad del teatro de operaciones y a los radioenlaces de velocidad variable que la componen. Esta variabilidad es necesaria para resistir los ataques ciberelectrónicos (como las interferencias selectivas). El procedimiento de enrutamiento del documento WO2018125437 no gestiona de forma óptima el enrutamiento de dichos flujos de datos elásticos. Al reservar de antemano los recursos para los flujos elásticos, los limita a un caudal medio que alarga considerablemente la duración de las transacciones de estos flujos elásticos. Además, el modelo de enrutamiento salto a salto no ofrece suficiente previsibilidad a corto plazo para que los protocolos de transporte de flujo elástico se adapten eficazmente. La eficiencia se define como el volumen de datos útiles para la aplicación en relación con el volumen de datos transmitidos.
Por lo tanto, es necesario proponer un procedimiento de enrutamiento que pueda gestionar de forma óptima y segura el encaminamiento de flujos de datos elásticos en una red de transporte.
Descripción de la invención
La presente invención pretende remediar esta necesidad, al menos en parte.
Más concretamente, la presente invención tiene por objeto mejorar el encaminamiento de un flujo de datos elástico en una red de transporte.
Un primer objeto de la invención se refiere a un procedimiento de encaminamiento para encaminar un flujo elástico en una red de transporte, comprendiendo dicha red de transporte una pluralidad de nodos y enlaces entre dichos nodos. El flujo elástico comprende una pluralidad de paquetes de datos. El flujo elástico tiene un nivel de prioridad seleccionado entre al menos dos niveles de prioridad. El procedimiento de enrutamiento comprende una etapa de detección de primeros paquetes de una pluralidad de paquetes de datos de un flujo elástico recibido, una etapa de puesta en cola de dichos primeros paquetes del flujo elástico recibido, una etapa de determinación del nivel de prioridad de dicho flujo elástico recibido, una etapa de consulta de un grafo, estando dicho grafo adaptado para calcular un camino óptimo para un nivel de prioridad alto de un flujo elástico y al menos un camino aceptable para un nivel de prioridad más bajo de un flujo elástico. El camino óptimo y el camino aceptable se determinan en función de las características de los nodos de la red de transporte y/o en función de los enlaces entre dichos nodos y/o en función de mediciones representativas del flujo de datos en cada enlace de la red de transporte, recogiéndose continuamente dichas mediciones representativas. El procedimiento incluye un paso para establecer el camino óptimo o el camino aceptable en la red de transporte según el nivel de prioridad del flujo elástico recibido. La etapa de establecimiento establece reglas de flujo de datos en cada uno de los enlaces tomados por el camino óptimo o por el camino aceptable. El procedimiento incluye un paso de liberación de los primeros paquetes del flujo elástico recibido para su encaminamiento por la red de transporte a través del camino óptimo o a través del camino aceptable.
Así, el procedimiento de enrutamiento de la invención extiende el principio de un procedimiento de cálculo de rutas que utiliza criterios diferentes para cada nivel de prioridad con la implementación de un mecanismo de distribución de flujos elásticos. Esta distribución de flujos elásticos permite minimizar los retardos de encaminamiento y controlar un servicio de optimización que favorece los flujos críticos con un alto nivel de prioridad, en redes variables y dinámicas. Este procedimiento de enrutamiento concilia la fluidez de los flujos elásticos y la gran variabilidad de las capacidades de encaminamiento.
En una realización particular, el procedimiento comprende una etapa de medición de un retardo introducido por la red de transporte relativo al encaminamiento de los paquetes de datos del flujo elástico recibido y una etapa de determinación de un nuevo camino óptimo o de un nuevo camino aceptable si dicho retardo es superior a un cierto umbral.
En una realización particular, el procedimiento de enrutamiento comprende una etapa de adición de un nivel de congestión al flujo elástico en caso de congestión en la red de transporte y una etapa de descarga de otro flujo de datos de nivel de prioridad inferior para un encaminamiento de calidad del flujo de datos de alta prioridad en dicha red de transporte.
Otro objeto de la invención se refiere a un sistema de enrutamiento para enrutar un flujo elástico en una red de transporte, comprendiendo dicha red de transporte una pluralidad de nodos y enlaces entre dichos nodos. El flujo elástico comprende una pluralidad de paquetes de datos, dicho flujo elástico tiene un nivel de prioridad seleccionado entre al menos dos niveles de prioridad. El sistema de enrutamiento comprende aguas arriba de la red de transporte una sonda aguas arriba adaptada para detectar los primeros paquetes de una pluralidad de paquetes de datos de un flujo elástico recibido. La sonda aguas arriba está adaptada para esperar los primeros paquetes del flujo elástico recibidos. Esta sonda aguas arriba está adaptada para liberar dichos primeros paquetes del flujo elástico recibido para su encaminamiento por la red de transporte a través de un camino óptimo o a través de un camino aceptable. El camino óptimo y el camino aceptable se han determinado previamente en función de las características de los nodos de la red de transporte y/o en función de los enlaces entre dichos nodos y/o en función de medidas representativas del flujo de datos en cada enlace de la red de transporte. Se recogen continuamente mediciones representativas. El sistema de encaminamiento comprende un gestor de recursos aguas arriba adaptado para determinar el nivel de prioridad del flujo elástico de datos recibido e interrogar un grafo para obtener el camino óptimo (Wopt) si el nivel de prioridad de dicho flujo elástico (fluxélast) recibido es el nivel de prioridad alto (N1) o para obtener el camino aceptable (Wacc) si el nivel de prioridad del flujo elástico (fluxélast) recibido es un nivel inferior (N2). El sistema de enrutamiento incluye un grafo adaptado para almacenar el camino óptimo y el camino aceptable. El sistema de encaminamiento comprende un enrutador aguas arriba adaptado para establecer el camino óptimo o el camino aceptable en la red de transporte para dicho flujo elástico recibido. El enrutador aguas arriba establece reglas de flujo de datos en cada uno de los enlaces tomados por el camino óptimo o el camino aceptable.
En una realización particular, el sistema comprende aguas abajo de la red de transporte una sonda aguas abajo adaptada para coordinarse con la sonda aguas arriba con el fin de medir un retardo introducido por la red de transporte relativo al encaminamiento de los paquetes de datos del flujo elástico recibido. Este retardo D se transmite al gestor de recursos aguas arriba y se determina un nuevo camino óptimo o un nuevo camino aceptable si dicho retardo es superior a un determinado umbral.
En una realización particular, la sonda aguas abajo está adaptada para añadir un nivel de congestión al flujo elástico en caso de congestión en la red de transporte.
Otro objeto de la invención se refiere a una arquitectura distribuida que comprende un sistema de encaminamiento según uno de los objetos precedentes, estando dicha arquitectura adaptada para implementar un protocolo Internet del tipo IPv4 o IPv6.
Otro objeto de la invención se refiere a un programa informático que comprende instrucciones de programa que pueden ser utilizadas por un sistema de encaminamiento adaptado para encaminar un flujo elástico según uno de los objetos precedentes y que, cuando son ejecutadas o interpretadas por dicho sistema de encaminamiento, desencadenan la puesta en práctica del procedimiento para encaminar dicho flujo elástico según uno de los objetos precedentes.
La presente invención se comprenderá mejor al leer la descripción detallada de las realizaciones tomadas a título de ejemplo no limitativo e ilustradas por los dibujos anexos en los que :
la figura 1 ilustra un contexto en el que se inscribe la invención;
la figura 2 ilustra una vista esquemática de un sistema de enrutamiento según la invención;
la figura 3 es una línea de tiempo que ilustra la secuencia de las distintas etapas de un procedimiento de enrutamiento implementado por el sistema de enrutamiento de la figura 2.
En las distintas figuras, los componentes idénticos o similares llevan las mismas referencias.
La figura 1 ilustra el contexto de red de la invención. Esta figura 1 revela :
• una primera aplicación fuente 10 ;
• una segunda aplicación fuente 20 ;
• una primera aplicación de destino 11 ;
• una segunda aplicación de destino 21 ;
• una red de transporte 107.
La primera aplicación fuente 10 está adaptada para transmitir paquetes de datos de un primer flujo elástico fluxélast que tiene un nivel de prioridad alto N1.
La primera aplicación de destino 11 está adaptada para recibir el primer flujo elástico fluxélast desde la primera fuente de flujo 10.
La segunda aplicación fuente 20 está adaptada para transmitir paquetes de datos de un segundo flujo elástico flux'élast que tiene un nivel de prioridad N2 inferior al nivel de prioridad N1.
La red de transporte 107 está adaptada para transportar el primer flujo elástico fluxéiast y el segundo flujo elástico flux'éiast, respectivamente, desde la primera aplicación de origen 10 a la primera aplicación de destino 11 o desde la segunda aplicación de origen 20 a la segunda aplicación de destino 21. Se pueden utilizar varios tipos de red de transmisión 107.
Un primer tipo de red de transporte 107 comprende una federación de redes operadas por entidades separadas que implementan asignaciones dinámicas de recursos para proporcionar servicios de extremo a extremo bajo demanda. Dicha red de transporte 107 es, por ejemplo, una red segura del tipo PCN (acrónimo inglés de “Protected Core Networking”), como se ilustra en la figura 1. Una red PCN es una red diseñada para aumentar el intercambio de información entre naciones en el contexto de operaciones militares de coalición. Un PCN especifica la interconexión de redes de transporte nacionales, denominadas segmentos centrales protegidos (PCS), a una red de transporte federada denominada núcleo protegido (Pcore). Pcore está diseñado para ofrecer servicios de transporte de alta disponibilidad a sus usuarios. En la realización mostrada en la Figura 1, la primera aplicación fuente 10 y la segunda aplicación fuente 20 están presentes en diferentes entidades CC (por “Coloured Cloud” en inglés). Del mismo modo, la primera aplicación de destino 11 y la segunda aplicación de destino 21 están presentes en diferentes entidades CC.
Un segundo tipo de red de transporte 107 es una red de radio que implementa asignadores dinámicos de recursos de radio. Dicha red es, por ejemplo, una red SATCOM que enlaza accesos terrestres por satélite y/o un asignador de recursos espectrales y reglas de acceso suministradas a cada acceso terrestre además de las reglas de transmisión.
Un tercer tipo de red de transporte 107 es una red de transporte con garantía de servicio establecida por contrato. Una red de este tipo es, por ejemplo, una red DiffServ (por “Differentiated Services” en inglés), en la que los acuerdos de servicio permiten especificar las características de los flujos identificados por un código DiffServ marcado en la cabecera de cada uno de los paquetes de flujo.
En una realización particular, la red de transporte 107 es una combinación del primer tipo de red de transporte y/o del segundo tipo de red de transporte y/o del tercer tipo de red de transporte.
En la realización mostrada en la figura 1, la red de transporte 107 comprende :
• una pluralidad de nodos 1071 i con i comprendido entre 1 y N ;
• una pluralidad de enlaces Ly entre dos nodos 1071 i y 1071j.
Cada nodo de la pluralidad de nodos 1071 i está presente en un PCS de la red PCN. Por "nodo" entendemos una unidad básica de la red. Por ejemplo, un ordenador, un servidor, un enrutador o cualquier otra unidad conectada a la red mediante una tarjeta o un controlador de red.
Por enlace Lij entre dos nodos 1071 i y 1071j, se entiende una capacidad de transmisión caracterizada por un retardo de transmisión, una tasa de transmisión, una tasa de pérdida de paquetes, etc. En el caso de que el enlace esté completamente cargado, se dice que está congestionado, lo que requiere entonces nuevos cálculos de camino para el paso de flujos elásticos en la red de transporte 107. Si el enlace está completamente cargado, se dice que está congestionado, lo que requiere entonces nuevos cálculos de caminos para el paso de flujos elásticos en la red de transporte 107.
La Figura 1 también ilustra el principio de descarga de flujos no prioritarios cuando uno o más enlaces están congestionados. La figura 1 muestra el primer flujo elástico fluxélasty el segundo flujo elástico flux'élast. A modo de recordatorio, el primer flujo elástico fluxélast se establece entre la primera aplicación de origen 10 y la primera aplicación de destino 11. El segundo flujo elástico flux'élast se establece entre la segunda aplicación de origen 20 y la segunda aplicación de destino 21. Estos dos flujos utilizan un segmento del transporte común Sc. Cuando el sistema de encaminamiento detecta congestión en este segmento de transporte común S<c>, descarga automáticamente el segundo flujo elástico flux'élast, de menor prioridad N2, para dar prioridad a la calidad de encaminamiento del primer flujo elástico fluxélast, de mayor nivel de prioridad N1.
La figura 2 ilustra un sistema de enrutamiento de acuerdo con la invención para implementar el mecanismo de la figura 1.
Este sistema de enrutamiento 10 comprende :
• una sonda aguas arriba 102 ;
• un gestor de recursos aguas arriba 103 ;
• un controlador de red 104 ;
• un grafo 105 ;
• un enrutador aguas arriba 106 ;
• un enrutador aguas abajo 108 ;
• una sonda aguas abajo 109 ;
• un gestor de recursos aguas abajo 110.
La sonda aguas arriba 102 está adaptada para recibir el primer flujo elástico fluxélast(N1) con un nivel de prioridad alto N1 y el segundo flujo elástico flux'élast(N2) con un nivel de prioridad más bajo N2. Estos flujos elásticos proceden de la primera aplicación fuente y de la segunda aplicación fuente. La sonda aguas arriba 102 detecta los primeros paquetes de estos diferentes flujos y los pone en espera. La sonda aguas arriba 102 está entonces adaptada para enviar un conjunto Reqsa de dos peticiones (una petición por flujo) al gestor de recursos aguas arriba 103 para conocer la estrategia de encaminamiento del dispositivo de encaminamiento 10 con respecto a estos flujos elásticos fluxélast(N1), flux'élast(N2). En respuesta, la sonda aguas arriba 102 recibe del gestor de recursos aguas arriba 103 un acuerdo OK o un desacuerdo<k>O para la liberación de los flujos elásticos fluxélast(N1), flux'élast(N2) en la red de transporte 107. Un desacuerdo KO significa que el flujo no está encaminado. La sonda no libera el flujo, sino que lo suprime (función DROP) y congela su detección durante un tiempo predefinido. Una vez transcurrido el tiempo, si se vuelve a detectar el flujo, se envía una nueva solicitud Reqsa al gestor de recursos aguas arriba 103. En el caso de un acuerdo OK, la sonda aguas arriba 102 está adaptada para transmitir todo o parte de los flujos elásticos fluxélast(N1), flux'élast(N2) al enrutador aguas arriba 106. Más concretamente, la sonda recibe una respuesta de flujo del gestor de recursos. Son posibles diferentes combinaciones de respuestas (OK para N1 y KO para N2 o KO para N1 y KO para N2 o OK para N1 y OK para N2). La respuesta KO para N1 y OK para N2 no es posible debido a los grados de prioridad entre los flujos. Si la respuesta es OK para todos los flujos, entonces se transmitirán (liberación de paquetes en espera y transmisión de futuros paquetes). Por ejemplo, la sonda aguas arriba 102 puede transmitir los dos flujos elásticos fluxélast(N1), flux'élast(N2). Alternativamente, la sonda aguas arriba 102 puede transmitir sólo uno de los dos flujos elásticos, es decir, el primer flujo elástico, fluxélast(N1), que tiene el nivel de prioridad más alto.
El gestor de recursos aguas arriba 103 está adaptado para recibir el conjunto de peticiones Reqsa de la sonda aguas arriba 102. Este conjunto de peticiones Reqsa contiene, en particular, información de cabecera de paquetes que permite al gestor de recursos deducir los niveles de prioridad N1 y N2 de los flujos elásticos, fluxélasty flux'élast. Por ejemplo, un código DiffServ leído en las cabeceras puede, mediante una regla del sistema aplicada por todos los gestores, establecer el nivel de prioridad... A continuación, el gestor de recursos aguas arriba 103 intenta determinar, en función de estos niveles de prioridad, el mejor camino para encaminar los flujos elásticos en función de la disponibilidad de la red de transporte 107. Los caminos posibles incluyen un camino óptimo Wopt para un flujo elástico con un nivel de prioridad alto N1 y uno o más caminos aceptables Wacc para uno o más flujos elásticos con un nivel de prioridad bajo N2. Para determinar estas rutas, el gestor de recursos aguas arriba 103 interroga al grafo 105 con un conjunto Reqgr de dos peticiones. A cambio, el grafo 105 le proporciona información sobre el camino óptimo y lo(s) posible(s) camino(s) aceptable(s). Más concretamente, en el caso del flujo N1 se devolverá un camino óptimo y en el caso del flujo N2 se devolverá un camino aceptable. Una vez recibida esta información sobre la ruta, el gestor de recursos aguas arriba 103 realiza una petición Reqch al controlador de red 104 para establecer el camino óptimo Wopt y uno o más caminos aceptables Wacc en la red de transporte 107. Obsérvese que en el caso de un tercer flujo elástico N3 de nivel superior a N1, se calcula un camino óptimo para N3 y se adelanta el camino preestablecido para N1. En este caso, el gestor de recursos aguas arriba 103 realiza un nuevo cálculo del camino para el flujo N1 y, si la capacidad de la red de transporte lo permite, se calcula un camino aceptable.
El grafo 105 está adaptado para determinar y almacenar el camino óptimo Wopt para flujos elásticos de alta prioridad N1 y uno o más caminos aceptables Wacc para flujos elásticos de menor prioridad. De este modo, el grafo 105 está adaptado para modelar la red de transporte 107 en forma de modelos abstractos de diseño de red. Estos modelos están formados por nodos (también llamados vértices) y enlaces (o aristas) entre estos nodos. El grafo 105 dispone de un algoritmo de cálculo de rutas para determinar el mejor camino para encaminar el flujo, en función de los criterios de prioridad del flujo elástico y de la disponibilidad de la red de transporte 107. Para ello, el grafo 105 está adaptado para recibir el conjunto de solicitudes Reqgr del gestor de recursos aguas arriba 103. Este conjunto Reqgr de peticiones incluye los niveles de prioridad N1, N2 de los flujos elásticos que se pretende transmitir en la red de transporte 107. Basándose en estos niveles de prioridad, el grafo 105 proporciona el camino óptimo Wopt y lo(s) posible(s) camino(s) aceptable(s) Wacc. Estos posibles caminos Wopt y Wacc se almacenan en una base de datos en el grafo 105. Esta base de datos se actualiza dinámicamente en función del estado de la red de transporte 107 (ancho de banda mínimo, retardo, carga del enlace, etc.). Para esta actualización, el grafo 105 recibe regularmente una solicitud de actualización Reqmajdel controlador de red 104. Esta solicitud de actualización Reqmaj contiene información sobre las características de los nodos de la red de transporte 107, sobre los enlaces entre dichos nodos y sobre medidas representativas del flujo de datos en cada enlace de la red de transporte 107. La petición Reqmaj envía métricas como la latencia de vuelta al controlador de red 104 desde los nodos de la red de transporte, que se introducen en el grafo 105. Más concretamente, las características de los nodos de la red de transporte 107 y/o los enlaces entre dichos nodos y/o las mediciones representativas del flujo de datos permiten determinar el camino óptimo Wopt y el camino o caminos aceptables Wacc. Se recogen continuamente mediciones representativas del flujo de datos.
El controlador de red 104 está adaptado para recibir la petición de establecimiento de camino Reqch y transmitir esta petición al enrutador aguas arriba 106. El controlador de red 104 también está adaptado para recibir actualizaciones sobre el estado de la red de transporte 107 (características de los nodos, enlaces) y transmitirlas al grafo 105 a través de la solicitud de actualización Reqmaj.
El enrutador aguas arriba 106 está adaptado para establecer el camino óptimo Wopt o el camino aceptable Wacc en la red de transporte 107 para los diferentes flujos elásticos flux¿last, flux'élast. Más concretamente, el enrutador aguas arriba 106 transmite estas solicitudes de camino al enrutador aguas abajo 108. Además, el enrutador aguas arriba 106 establece reglas de flujo de datos en cada uno de los enlaces tomados por los distintos caminos Wopt, Wacc. Por ejemplo, el enrutador aguas arriba 106 utilizará tecnologías MPLS-TE (por Multiprotocol Label Switching Traffic Engineering en inglés) o SR-TE (por Segment Routing Traffic Engineering en inglés). Una vez establecidas las rutas, el enrutador aguas arriba 106 informa al gestor de recursos aguas arriba 103 a través del controlador de red 104. A continuación, se envía una señal OK a la sonda aguas arriba 102, que libera los flujos elásticos. Estos son recibidos por el enrutador aguas arriba 106 e inyectados en la red de transporte 107. Si no pueden establecerse uno o varios caminos, se informa a la sonda aguas arriba 102 y sólo se liberan el flujo o los flujos que tienen un camino establecido. La sonda aguas arriba 102 está adaptada para medir el flujo aguas arriba hacia la red de transmisión 107 en tiempo real y enviar estas mediciones al gestor de recursos aguas arriba 103, que las almacena en una memoria. También debe tenerse en cuenta que el enrutador aguas arriba 106 está adaptado para recopilar métricas de enlace de la red de transporte 107 a través de protocolos de propagación de métricas. Estas métricas se actualizan cada vez que se produce un cambio en el estado del enlace o en la reserva de flujo en la red de transporte 107. Estas métricas de enlace se transmiten al controlador de red 104 y luego al grafo 105 a través de la solicitud de actualización Reqmaj. A continuación, el grafo 105 se optimiza para el cálculo de rutas CSPF (por Contraint Short Path First en inglés). El enrutador aguas arriba 106 incluye funciones diseñadas para insertarse en las rutas de datos. Estas funciones se inicializan con reglas del sistema conocidas por todos los nodos (prioridad, procedimiento de marcado, algoritmos de cálculo de camino) y se basan en protocolos de propagación de métricas (métricas estáticas y dinámicas).
El enrutador aguas abajo 108 está adaptado para recibir el flujo o los flujos elásticos, flux¿last, flux'élast, que han atravesado la red de transporte 108. Este o estos flujos elásticos flux¿last, flux'élast se transmiten a la sonda aguas abajo 109 y luego a una primera aplicación de destino y a una segunda aplicación externa al sistema de encaminamiento 10. La sonda aguas abajo 109 observa el caudal aguas abajo en tiempo real. Estas observaciones de flujo se transmiten al gestor de recursos 110. Cabe señalar que para poder observar el flujo aguas arriba mediante la sonda aguas arriba 102 y para poder observar el flujo aguas abajo mediante la sonda aguas abajo 109, los paquetes de datos de flujo incluyen una firma de paquete IP basada en la suma de comprobación de la cabecera y el contenido del paquete IP, así como un sello de tiempo en el momento actual. El enrutador aguas abajo 108 incluye funciones diseñadas para insertarse en las rutas de datos. Estas funciones se inicializan con reglas del sistema conocidas por todos los nodos (prioridad, procedimiento de marcado, algoritmos de cálculo de rutas) y se basan en protocolos de propagación de métricas (métricas estáticas y dinámicas).
Cabe señalar que el flujo aguas arriba y el flujo aguas abajo son observaciones que permiten medir las características de extremo a extremo del flujo, de modo que el gestor de recursos 103 pueda tomar la decisión de cambiar el camino. El gestor de recursos de flujo aguas abajo 110 está adaptado para comprimir las observaciones de flujo aguas abajo y transmitirlas al gestor de recursos de flujo aguas arriba 103. El procedimiento de compresión de datos para intercambiar observaciones entre el gestor de recursos aguas abajo 109 y el gestor de recursos aguas arriba 103 puede ser de la forma :
• primera línea: firma del paquete y marca de tiempo completa ;
• segunda línea: firma del paquete y delta de tiempo con respecto a la marca de tiempo de la primera línea ;
• tercera línea: firma del paquete y delta de tiempo comparado con la marca de tiempo de la primera línea.
En una realización particular, las observaciones aguas arriba y aguas abajo permiten medir continuamente el Retardo D introducido por la red de transporte 107. Si este retardo es superior a un determinado umbral, el gestor de recursos aguas arriba 103 determina un nuevo camino óptimo w'opto un nuevo camino aceptable W'acc en función del flujo elástico sondeado.
En una realización particular, la sonda aguas abajo 109 está adaptada para añadir un nivel de congestión N<c>al flujo elástico fluxélast en caso de congestión en dicha red de transporte. Para ello, la sonda aguas abajo 109 coloca una marca ECN (por Explicit Congestion Notification en inglés) en el campo DSCP (por Differentiated Services en inglés) del paquete IP del flujo elástico afectado por la congestión. Por ejemplo, este nivel de congestión N<c>se transmite a la aplicación de destino a través de un encriptador (no se muestra en la Figura 2). El codificador permite el paso del marcado ECN, lo que permite a la aplicación de destino averiguar el nivel de congestión y enviar un mensaje a la aplicación de origen para que tome medidas para regular los flujos.
Cabe señalar que el gestor de recursos 103 puede analizar las observaciones continuamente para determinar tendencias con el fin de detectar el inicio de la congestión.
En la realización mostrada en la Figura 2, el dispositivo de enriam iento 10 forma parte de una arquitectura distribuida. Esta arquitectura es adecuada para implementar un protocolo de tipo IPv4 o IPv6.
La Figura 3 ilustra las diversas etapas de un procedimiento de enriam iento implementado por el sistema de enriam iento de la Figura 2.
El procedimiento de encaminamiento comprende una etapa E1 de detección de primeros paquetes de una pluralidad de paquetes de datos del primer flujo elástico fluxélast(N1) y una etapa E2 de puesta en cola de dichos primeros paquetes. Esta etapa de detección E1 y esta etapa de espera E2 son ejecutadas por la sonda aguas arriba 102. El procedimiento de enrutamiento también incluye una etapa E3 de determinar el nivel de prioridad del flujo elástico fluxélast y una etapa E4 de interrogar el grafo 105 enviando el conjunto Reqgr de solicitudes.. Esta etapa de determinación E3 y esta etapa de interrogación E4 son realizadas por el gestor de recursos aguas arriba 103. El procedimiento comprende una etapa E5 de establecimiento del camino óptimo Wopt para el primer flujo elástico fluxélast(N1). Esta etapa de establecimiento E5 fija las reglas de flujo de datos en cada uno de los enlaces tomados por el camino óptimo Wopt. Este paso de configuración E5 lo realiza el enrutador aguas arriba 106.
El procedimiento de enrutamiento también incluye un paso E6 de liberación de los primeros paquetes del flujo elástico fluxélast para su enrutamiento por la red de transporte 107 a través del camino óptimo Wopt. Esta etapa de liberación E6 la realiza la sonda aguas arriba 102.
Cabe señalar que las etapas E1 a E6 también pueden realizarse para encaminar el segundo flujo elástico flux'élast (N2) de menor prioridad. En este caso, se determina el camino Wacc aceptable.
El procedimiento de enrutamiento también incluye un paso E7 para medir el retardo D. Como ya se ha descrito, este retardo D es introducido por la red de transporte 107. Si este retraso es superior al umbral S, el procedimiento incluye una etapa E8 para determinar un nuevo recorrido óptimo W 0pt o un nuevo recorrido aceptable W'acc.
Por último, el procedimiento comprende una etapa E9 de adición de un nivel de congestión Nc al primer flujo elástico fluxélast(N1) en caso de congestión en la red de transporte 107 y una etapa E10 de descarga del segundo flujo de datos flux'élast(N2) para un encaminamiento de calidad del primer flujo elástico fluxélast(N1).
El sistema de enrutamiento 10 permite :
• una detección de flujos seguros y su prioridad, desencadenando un cálculo de ruta;
• una variación del cálculo del camino en directivas de encaminamiento transportadas por el flujo;
• una gestión de filas de puesta en cola en cada nodo de enrutamiento, teniendo en cuenta la prioridad;
• mediciones en tiempo real mediante metrología entre el enrutador aguas arriba 106 y el enrutador aguas abajo 108: retardos, fluctuaciones, pérdidas, estimación de la velocidad por el número de flujos por enlace;
• información de medición condensada y luego intercambiada entre el enrutador aguas abajo 108 y el enrutador aguas arriba 106 ;
• anuncios de métricas por parte de los nodos de la red de transporte que permiten mantener una base de datos de topología en el grafo 105 utilizada para calcular los caminos, estas métricas incluyen métricas de retardo y de carga de enlace;
• supervisión en tiempo real de las características de encaminamiento del caudal en función de las mediciones reales del caudal;
• un reajuste del surco desencadenado por la detección de un deterioro del flujo de tráfico proporcionado por el contrato de servicios, comprendiendo el reajuste el cálculo de un nuevo surco según criterios que dependen de la prioridad.
El procedimiento de enrutamiento ofrece las siguientes ventajas:
• permite distribuir los flujos elásticos de la manera más uniforme posible entre los recursos disponibles de la red de transporte;
• proporciona un servicio de tiempo crítico para el encaminamiento de flujos elásticos críticos en redes variables y dinámicas;
• este procedimiento se aplica a una red oscura formada por una federación de redes;
• el procedimiento permite mantener menos estado en la red de transporte suprimiendo los protocolos de reserva de tipo RSVP-TE;
• el procedimiento permite aliviar automáticamente los caminos congestionados para favorecer el encaminamiento de los flujos críticos; este alivio se organiza sin una instancia central de decisión;
• el procedimiento es fácil de usar;
• el procedimiento proporciona una garantía de servicio para los flujos elásticos.
La invención también se refiere a un producto de programa de ordenador que comprende instrucciones de programa utilizables por el sistema de encaminamiento que, cuando son ejecutadas o interpretadas por dicho sistema, desencadenan la implementación del procedimiento de encaminamiento de flujos elásticos.
La invención no se limita a las realizaciones y variantes mostradas, y otras realizaciones y variantes estarán claras para el experto en la materia.
De este modo, el procedimiento de enrutamiento y el sistema de enrutamiento asociado están adaptados para gestionar flujos elásticos con un número de prioridades de flujo superior a dos.
Claims (8)
1. Procedimiento de enrutamiento para enrutar un flujo elástico (fluxéiast) en una red de transporte (107), teniendo dicha red de transporte (107) una pluralidad de nodos y enlaces entre dichos nodos, comprendiendo dicho flujo elástico (fluxélast) una pluralidad de paquetes de datos, teniendo dicho flujo elástico un nivel de prioridad seleccionado entre al menos dos niveles de prioridad (N1, N2), en el que dicho procedimiento de enrutamiento comprende:
- una etapa (E1) de detección de los primeros paquetes de una pluralidad de paquetes de datos de un flujo elástico recibido (fluxélast);
- una etapa de poner en cola (E2) dichos primeros paquetes del flujo elástico recibido;
- una etapa (E3) de determinación del nivel de prioridad de dicho flujo elástico (fluxélast) recibido;
- una etapa de interrogación (E4) de un grafo (105), estando dicho grafo (105) adaptado para almacenar un camino óptimo (Wopt) para un nivel de prioridad alto (N1) de un flujo elástico (fluxélast) y al menos un camino aceptable (Wacc) para un nivel de prioridad inferior (N2) de un flujo elástico (fluxélast), habiendo sido dicho camino óptimo (Wopt) y dicho camino aceptable (Wacc) previamente determinados en función de las características de los nodos de la red de transporte (107) y/o en función de los enlaces entre dichos nodos y/o en función de mediciones representativas del flujo de datos en cada enlace de la red de transporte (107), recogiéndose dichas mediciones representativas de forma continua;
- una etapa (E5) de establecimiento del camino óptimo (Wopt) o del camino aceptable (Wacc) en la red de transporte (107) en función del nivel de prioridad del flujo elástico (fluxélast) recibido, fijando dicha etapa de establecimiento (E5) reglas de flujo de datos en cada uno de los enlaces tomados por el camino óptimo (Wopt) o por el camino aceptable (Wacc);
- una etapa (E6) de liberación de los primeros paquetes del flujo elástico (fluxélast) recibidos para que puedan ser encaminados por la red de transporte (107) a través del camino óptimo (Wopt) o a través del camino aceptable (Wacc).
2. Procedimiento de enrutamiento según la reivindicación 1, en el que dicho procedimiento comprende una etapa (E7) de medición de un retardo (D) introducido por la red de transporte (107) relativo al encaminamiento de paquetes de datos del flujo elástico recibido (fluxélast) y una etapa (E8) de determinación de un nuevo camino óptimo (W'opt) o de un nuevo camino aceptable (Wacc) si dicho retardo (D) es superior a un cierto umbral (S).
3. Procedimiento de enrutamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicho procedimiento de enrutamiento comprende una etapa (E9) de adición de un nivel de congestión (N<c>) al flujo elástico (flowélast) en caso de congestión en la red de transporte (107) y una etapa (E10) de descarga de otro flujo de datos (flow'élast) de nivel de prioridad inferior (N2) para un encaminamiento de calidad del flujo de datos de alta prioridad (N1) en dicha red de transporte (107).
4. Sistema de enrutamiento para enrutar un flujo elástico (fluxélast) en una red de transporte (107), comprendiendo dicha red de transporte una pluralidad de nodos y enlaces entre dichos nodos, comprendiendo dicho flujo elástico (fluxélast) una pluralidad de paquetes de datos, comprendiendo dicho flujo elástico (fluxélast) un nivel de prioridad seleccionado entre al menos dos niveles de prioridad (N1, N2), comprendiendo dicho sistema de enrutamiento (10) aguas arriba de la red de transporte (107):
- una sonda aguas arriba (102) adaptada para detectar primeros paquetes de una pluralidad de paquetes de datos de un flujo elástico (fluxélast) recibido, estando dicha sonda aguas arriba (102) adaptada para poner en cola dichos primeros paquetes del flujo elástico recibido (fluxélast), y estando dicha sonda aguas arriba (102) adaptada para liberar dichos primeros paquetes del flujo elástico recibido (fluxélast) para su encaminamiento por la red de transporte (107) a través de un camino óptimo (Wopt) o a través de un camino aceptable (Wacc), habiendo sido dicho camino óptimo (Wopt) y dicho camino aceptable (Wacc) previamente determinados como una función de características de nodos de la red de transporte (107) y/o funciones de enlaces entre dichos nodos y/o como una función de mediciones representativas de flujo de datos en cada enlace de la red de transporte (107), siendo dichas mediciones representativas recogidas de forma continua;
- un gestor de recursos aguas arriba (103) adaptado para determinar el nivel de prioridad (N) de dicho flujo elástico de datos recibido (fluxélast) y para consultar un grafo (105) con el fin de obtener el camino óptimo (Wopt) si el nivel de prioridad de dicho flujo elástico recibido (fluxélast) es el nivel de prioridad alto (N1) o de obtener el camino aceptable (Wacc) si el nivel de prioridad del flujo elástico recibido (fluxélast) es un nivel inferior (N2); - un grafo (105) adaptado para almacenar el camino óptimo (Wopt) y al menos el camino aceptable (Wacc); - un enrutador aguas arriba (106) adaptado para establecer el camino óptimo (Wopt) o el camino aceptable (Wacc) en la red de transporte (107) para dicho flujo elástico (fluxélast) recibido, fijando dicho enrutador aguas arriba (106) las reglas de flujo de datos en cada uno de los enlaces tomados por el camino óptimo (Wopt) o por el camino aceptable (Wacc).
5. Sistema de enrutamiento según la reivindicación 4, en el que dicho sistema (10) comprende aguas abajo de la red de transporte (107):
- una sonda aguas abajo (109) adaptada para coordinarse con la sonda aguas arriba (102) con el fin de medir un retardo (D) introducido por la red de transporte (107) relativo al encaminamiento de los paquetes de datos del flujo elástico recibido (fluxéiast), siendo dicho retardo (D) transmitido al gestor de recursos aguas arriba (103) y determinándose un nuevo camino óptimo (w'opt) o un nuevo camino aceptable (W'acc) si dicho retardo (D) es superior a un cierto umbral (S).
6. Sistema de enrutamiento según la reivindicación 5, en el que la sonda aguas abajo (109) está adaptada para añadir un nivel de congestión (Nc) al flujo elástico (fluxélast) en caso de congestión en dicha red de transporte (107) para descargar otro flujo elástico (flux'élast) de nivel de prioridad inferior (N2) con vistas a un encaminamiento de calidad del flujo elástico (fluxélast) de nivel de prioridad alto (N1).
7. Arquitectura distribuida que comprende un sistema de enrutamiento (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, estando dicha arquitectura adaptada para implementar un protocolo Internet del tipo IPv4 o IPv6.
8. Producto de programa de ordenador que comprende instrucciones de programa que pueden ser utilizadas por un sistema de enrutamiento (10) adaptado para enrutar un flujo elástico (fluxélast) según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, las cuales, cuando son ejecutadas o interpretadas por dicho sistema de enrutamiento (10), desencadenan la implementación del procedimiento para enrutar dicho flujo elástico (fluxélast) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
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