ES2235343T3 - Procedimiento para optimizar el grado de carga en tramos de enlace enel trafico abr. - Google Patents
Procedimiento para optimizar el grado de carga en tramos de enlace enel trafico abr.Info
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Abstract
Según la invención, las células de control se introducen dentro del flujo de células ATM en enlaces ABR. Las células de control se redireccionan hacia el dispositivo transmisor. Para llevar a cabo un control eficiente, el flujo de células ATM que pertenecen a los enlaces ABR se mide y se pasa a un procedimiento de control. La salida de este procedimiento de control se introduce opcionalmente dentro del segmento de información de las células de control redireccionadas.
Description
Procedimiento para optimizar el grado de carga en
tramos de enlace en el tráfico ABR.
La invención se refiere a un procedimiento según
el concepto general de la reivindicación 1.
En enlaces sobre los que se transmiten las
informaciones según un modo de trasferencia asíncrono (ATM), se
definen múltiples tipos de enlace. Así por un lado se distinguen
enlaces a través de los cuales se transmiten informaciones con una
velocidad de bits constante (Constant Bit Rate, CBR) de enlaces por
los que se transmiten informaciones con una velocidad de bits
variable (Variable Bit Rate, VBR).
Como otro tipo de enlace han de mencionarse
enlaces mediante los cuales se transmiten informaciones con una
velocidad de bits variable (Available Bit Rate, ABR). Aquí se trata
de enlaces sobre los que se transmiten informaciones con prioridad
baja entre un equipo emisor y un equipo receptor.
Para este fin se intercalan en el flujo que parte
del equipo emisor de células ATM correspondientes a un enlace, en
una retícula de tiempos, células de control. Por lo general, es este
el caso aproximadamente en cada célula ATM que hace el número 32.
Las células ATM se llevan a continuación juntamente con las células
de control al equipo receptor correspondiente. Éste toma del flujo
de células las células ATM que portan las informaciones útiles.
Adicionalmente a ello, se toman las células de control y se
devuelven al equipo emisor con datos referidos al enlace, así como
datos que describen el estado actual de los tramos de enlace. Allí
se toman de las células de control las informaciones referidas al
enlace y dado el caso se adaptan a la velocidad de transmisión.
Para el control de estos procesos, se prevé en la
parte de información de las células de control un campo ER (Explicit
Rate Feld), que se describe con informaciones, que son averiguadas
por un procedimiento de control especial.
En la propuesta relativa al Forum ATM
96-1172 se propone controlar las células ATM
correspondientes a tráfico ABR en función de un procedimiento de
control allí dado a conocer (ERICA). Al respecto se parte aquí de
una velocidad de células mínima MCR = 0. Esto significa que la cuota
ER explícita calculada por el procedimiento de control (ERICA) es
independiente de la velocidad mínima de células MCR, lo cual no
obstante es un caso especial en la gran variedad de
transmisiones.
Por el folleto "Control del flujo de servicios
ABR en redes ATM basado en la medición, Nasir Ghani, John W. Mark,
Department of Electrical and Computer Engineering, Universidad de
Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1-Canadá, vol. 8,
nº 1, enero-febrero 1997" se conoce un método
para un mejor grado de carga de la red mediante mediciones de
células ATM. Al respecto, se intenta una equitatividad que desde
luego no es proporcional a la velocidad mínima de células MCR. De
ello resulta no obstante un cierto tipo de equitatividad que no
siempre es eficiente para las circunstancias prácticas.
Por el folleto "Asignando velocidades
equitativas para servicio con la velocidad de bits disponible en
redes ATM, Ambalavanar Arulambalam y Xiaoquiang Chen, Bell
Laboratories Nirwan Ansari, New Yersey Institute of Technology; IEEE
Communications Magazine, noviembre 1996", se conoce igualmente un
método para la asignación de la anchura de banda. También aquí se
trata el conocido algoritmo de Erika, que sólo puede utilizarse en
ciertas condiciones para situaciones de sobrecarga.
La invención tiene como tarea básica mostrar un
camino para controlar células ATM correspondientes al tráfico ABR de
manera eficiente teniendo en cuenta la velocidad mínima de las
células.
La invención se resuelve partiendo de las
particularidades indicadas en el concepto general de la
reivindicación 1, mediante las particularidades de la parte
característica.
Es en particular ventajosa en la invención la
averiguación de condiciones de carga a corto plazo y a más largo
plazo en los tramos de enlace. Al respecto, se representan las
condiciones de carga a más largo plazo mediante una magnitud
ER_{fair}, que es independiente de la carga momentánea en el
enlace. Mediante la magnitud ER_{fair} se da un valor estadístico
que también puede ser asignado al enlace cuando el grado de carga es
elevado. Las condiciones a corto plazo se representan mediante una
magnitud ER_{estimate}. Al respecto, se trata de una magnitud que
se estima en base a una medición del grado de carga sobre el
enlace.
La invención se describirá a continuación más en
detalle, en base a un ejemplo de ejecución.
Se muestra en:
Fig. 1 un dispositivo sobre el que corre el
procedimiento de control correspondiente a la invención,
Fig. 2 el procedimiento de control
correspondiente a la invención.
En la figura 1 se muestra un dispositivo sobre el
que corre el procedimiento de control correspondiente a la
invención. En función del mismo, se memorizan transitoriamente a
corto plazo en un equipo de control ERST las células ABR que llegan,
primeramente en una cola de espera configurada como memoria Q.
Mientras esto sucede, se toma de la cabecera de la célula el número
virtual de canal VCI o bien el número virtual de ruta VPI. Puesto
que al comienzo del establecimiento del enlace se generó una
asociación entre los valores VCI/VPI y el tipo del enlace, puede
calcularse ahora en base a los números virtuales VCI/VPI a qué tipo
de enlace pertenece el enlace actual. En particular pueden
verificarse así células ATM correspondientes a enlaces ABR. Esto es
un punto de vista esencial, por cuanto las células ATM de todos los
tipos de enlace, por lo tanto también células ATM de tráfico CBR o
VBR, recorren el conmutador.
Al llegar células ATM pertenecientes a un enlace
ABR i, se averigua dado el caso la velocidad de llegada
ABR_rate_{i}. Adicionalmente se miden otros parámetros
directamente referidos al enlace. A los mismos pertenecen el grado
actual de llenado de la cola de espera Q_{fill} (referida al
enlace), el grado actual de llenado del bloque planificador
SB_{fill}, así como el grado actual de llenado de los parámetros
Bu_{fill} calculados como suma del bloque planificador. Al
respecto, se entiende bajo el concepto de bloque planificador un
grupo de enlaces a través de los cuales se llevan las
correspondientes células ATM y se multiplexan sobre un único tramo
de enlace o ruta virtual con una velocidad en bits de punta
predeterminada. Una vez que se ha realizado una medición así, se
llevan los parámetros medidos a una cola de espera de entrada del
dispositivo ERCALC.
Estos parámetros se utilizan como magnitudes de
entrada para el procedimiento de control SERA, que se controla en el
equipo ERCALC. Tras el proceso de medida, se libera de nuevo la
célula ATM perteneciente a un enlace ABR en función de un algoritmo
estadístico de multiplexado (por ejemplo Weighted Fair Queing
(Sistema de cola equitativo ponderado), y se lleva a otro equipo B,
que está configurado como memoria tampón (buffer). Allí se calcula
una magnitud BW_utilised, que reproduce el grado de carga no
específico del enlace sobre el tramo del enlace. Esta es la
velocidad momentánea que el bloque planificador ha utilizado para
todos los enlaces ABR del correspondiente bloque planificador.
Además, se averigua aquí una magnitud BW_available que indica la
cuota (velocidad) momentánea que quedaría libre para la suma de
todos los enlaces ABR del correspondiente bloque planificador. Estas
mediciones se activan mediante un impulso a la salida cíclicamente
mediante eventos referidos al bloque planificador, mientras las
mediciones a la entrada se activan mediante impulsos por medio de
eventos referidos al enlace. Los valores medidos (en el lado de
salida) se memorizan en otra cola de espera de entrada - no mostrada
en la figura 1 - y se llevan igualmente como parámetro de entrada al
procedimiento de control SERA que corre en el equipo
ERCALC.
ERCALC.
A continuación se describe más en detalle el
procedimiento de control SERA en base al diagrama de flujo mostrado
en la figura 2:
En general hay que observar que el procedimiento
de control SERA se realiza una vez por cada grupo de enlaces. Para
ello se utilizan únicamente enlaces ABR. Cada enlace ABR puede
clasificarse entonces exactamente en un grupo de enlaces. Por
ejemplo, un grupo de enlaces está compuesto por un grupo de todos
los enlaces que están asignados al mismo enlace de salida y cuya
velocidad-suma es al menos igual a la velocidad de
los enlaces de salida. Además, la misma puede estar compuesta por un
grupo de todos los enlaces que están asignados a la misma ruta
virtual y cuya cuota (velocidad)-suma es como máximo
igual a la cuota (velocidad) de la ruta virtual.
El procedimiento de control SERA utiliza una
velocidad mínima de células MCR_{i} por enlace, que es
estrictamente mayor que 0. De esta manera, la magnitud calculada
mediante el procedimiento de control (Explicit Cell Rate) ER se hace
para un enlace ABR superior o igual a la velocidad mínima de células
MCR_{i} del enlace i.
El procedimiento de control SERA calcula el
estado de un enlace. Un enlace ABR es inactivo o idle cuando el
valor ABR_rate_{i} último medido del enlace i es inferior a alfa x
MCR_{i}. Caso contrario, se le asigna a este enlace el valor
activo. Al respecto se ha de considerar que alfa se encuentra
estrictamente entre 0 y 1.
El procedimiento de control SERA contiene dos
parámetros por cada grupo de enlaces. Este define por un lado el
parámetro MCR_idle_sum, que define la suma de todos los MCRs de
todos los enlaces ABR momentáneamente inactivos de un grupo. El
segundo parámetro es el parámetro MCR_active_sum, que define la suma
de todos los MCRs de los enlaces ABR activos de un grupo de
enlaces. Cuando un enlace ABR se establece con una determinada cuota
mínima de células MCR, se considera el mismo como inactivo (idle) y
el parámetro MCR_idle_sum se aumenta en el valor MCR. Cuando se
desconecta un enlace ABR, se reduce el parámetro MCR_idle_sum en el
valor MCR, cuando el enlace estaba inactivo y el parámetro
MCR_active_sum se reduce en el valor MCR, cuando el enlace estaba
activo. El estado de un enlace puede estar así activo o inactivo
(idle), llevándose la correspondiente información en un bit de
estado.
El procedimiento de control SERA determina un
nuevo valor de ER_{i}, siempre que esté disponible una medición
del parámetro ABR_rate_i. Un cálculo de ER_{i} puede no obstante
realizarse también por otras razones, por ejemplo cuando transcurre
un tiempo ajustado.
El procedimiento de control SERA determina
primeramente el nuevo estado de un enlace ABR, en el que el valor
ABR_rate_i se compara con el valor MCR_{i}. El enlace tiene un
nuevo estado inactivo (idle) cuando el parámetro ABR_rate_i es
inferior a alfa x MCR_{i}. Caso contrario, se le asigna a este
enlace el nuevo estado activo.
Cuando el estado del enlace cambia de inactivo a
activo, se reduce el parámetro MCR_idle_sum para el grupo de enlaces
en el valor MCR_{i} y el parámetro MCR_active_sum aumenta en el
valor MCR_{i}. Cuando el estado del enlace cambia de activo a
inactivo, se reduce el parámetro MCR_active_sum en el valor
MCR_{i} y el parámetro MCR_idle_sum aumenta en el valor
MCR_{i}.
El procedimiento de control SERA utiliza para
cada enlace ABR el valor de una cuota de células explícita (Explizit
Cell Rate) IER_{i}, calculada al principio, que es mayor que el
valor MCR_{i}. Además se mantiene aquí para cadaenlace ABR un
valor ER_last_{i} del valor ER_{i} último calculado. El valor
calculado al principio o el valor ER lasti es IER_{i}.
Cuando el nuevo estado es inactivo, se coloca el
valor ER_{i} en el menor de los valores ER_last_{i} e IER_{i},
así como el valor ER_last_{i} en el valor ER_{i} recién
calculado.
Cuando el nuevo estado es activo, calcula el
procedimiento de control SERA los valores ER_{fair} y
ER_{estimate}. El valor ER_{i} a utilizar entonces se activa
mediante el valor ER_{fair} y bajo el máximo de los valores
ER_{fair} y ER_{estimate}.
Para el cálculo del valor ER_{fair}, mantiene
disponible el procedimiento de control SERA para un grupo de enlaces
una anchura de banda estátíca BW_ABR. Ésta está disponible para
todos los enlaces ABR en el grupo de enlaces. El valor BW_ABR cambia
solamente al establecerse o interrumpirse un enlace que no es ABR en
el grupo de enlaces. Cuando un grupo de enlaces utiliza
exclusivamente un tramo de enlace y el grupo contiene únicamente
enlaces ABR, entonces sería el valor de BW_ABR igual a la velocidad
sobre el tramo de enlace. De la misma manera la suma de los
MCR_{i} de todos los enlaces ABR en el grupo es siempre inferior
al valor BW_ABR.
Para el cálculo del valor ER_{fair} se coloca
la anchura de banda que está reservada para los enlaces activos en
BW_ABR menos MCR_idle_sum. Esta cuota (velocidad) se multiplica por
un factor1 constante, que presenta valores entre 0 y 1. De esta
manera se reduce la cuota (velocidad) disponible para los enlaces
activos. La cuota (velocidad) restante se reparte entre los enlaces
ABR activos del grupo de enlaces, sumando ponderaciones
multiplicativas MCR_{i}/MCR_active_sum en un grupo de enlaces.
Esto significa que la proporción equitativa de la cuota (velocidad)
ER_{fair} se mantiene para el enlace activo i, multiplicando el
factor1 constante por (BW_ABR-MCR_idle_sum) con
MCR_{i}/MCR_active_sum.
Para el cálculo del parámetro ER_{estimate},
contiene el procedimiento de control SERA los últimos valores
medidos del parámetro BW_utilised, que precisamente es utilizado por
los enlaces ABR del grupo de enlaces. Además, se mantiene aquí la
velocidad última medida del parámetro BW_Available, que precisamente
está disponible para los enlaces ABR dentro del grupo de enlaces. El
factor momentáneo de carga del grupo LF se forma entonces a partir
de la relación entre los parámetros BW_utilised/BW_available. Para
aprovechar óptimamente el tramo de enlace, pueden aumentar todos los
enlaces ABR su velocidad en un factor 1/LF. Para evitar un aumento
de grandes velocidades, se elige el factor como min(2, 1/LF)
=
min(2,BW_available/BW_utilised)=BW_available/max(BW_utilised,
BW_available/2). Incluso cuando el valor ER_{estimate} es superior
a BW_ABR, el valor se hace BW_available.
Para el cálculo del parámetro ER_{estimate},
multiplica el procedimiento de control SERA los valores medidos
ABR_
rate_i por un factor factor2 y por un factor que se forma a partir de min(2, BW_available/BW_utilised) = BW_available/
max(BW_utilised, BW_available/2). El factor factor2 es un valor constante que se mueve entre 0 y 1. A continuación se toma el mínimo entre los valores calculados ER_{estimate} y BW_ABR para un grupo de enlaces y este valor sustituye entonces al valor de ER_{estimate}.
rate_i por un factor factor2 y por un factor que se forma a partir de min(2, BW_available/BW_utilised) = BW_available/
max(BW_utilised, BW_available/2). El factor factor2 es un valor constante que se mueve entre 0 y 1. A continuación se toma el mínimo entre los valores calculados ER_{estimate} y BW_ABR para un grupo de enlaces y este valor sustituye entonces al valor de ER_{estimate}.
Cuando el valor ER_{estimate} es inferior o
igual al valor ER_{fair}, entonces se coloca ER_{i} a partir de
ER_{fair}.
Cuando el valor ER_{estimate} es superior a
ER_{fair}, entonces se coloca ER_{i} en ER_{fair}+ factor3 x
(ER_{estimate}- ER_{fair}) = ER_{fair}+ factor3 x delta. El
factor factor3 se describe posteriormente. El mismo es superior o
igual a 0 e inferior o igual a 1. Cuando el factor3 es 1, entonces
ER_{i} pasa a ser ER_{estimate}.
Para la determinación del factor factor3,
multiplica el procedimiento de control SERA los valores Qu_factor y
group_factor así como Bu_factor. Para la determinación del valor
Qu_factor, mantiene el procedimiento de control la última cantidad
medida de las células N_{i} que se encuentran para un enlace i y
una constante N_large en una cola de espera. El valor Qu_factor es
una función lineal continua, que aumenta de manera monótona, lineal
por tramos, de N_{i}. La misma es 0 para N_{i} mayor o igual que
N_large.La misma es igual a (N_large- N_{i})/N_large cuando
N_{i} es inferior a N_large. La misma es 1 para N_{i} = 0.
En cuanto al valor Group_factor, mantiene el
procedimiento de control SERA la cantidad última medida de células
Ngroup, que se encuentran para el grupo de enlaces en cuestión en
una cola de espera y que incluyen el enlace i y una constante
N_group_large. Group_factor es una función continua, que aumenta de
manera monótona, lineal por tramos, de Ngroup. La misma es 0 para
Ngroup mayor o igual a N_group_large.La misma es igual a
(N_group_large - Ngroup)/ N_group_large cuando Ngroup es inferior o
igual a N_group_large. La misma es 1 para Ngroup = 0.
En cuanto al valor Bu_factor, mantiene el
procedimiento de control SERA la cantidad última medida de células
N_buffer, que se encuentran en la memoria tampón (buffer) en una
cola de espera y que son repartidas por el grupo de enlaces y un
valor constante N_buffer_large. Bu_factor es una función continua,
que aumenta de manera monótona, lineal por tramos, de N_buffer. La
misma es 0 para N_buffer mayor o igual a N_buffer_large.La misma es
igual a (N_buffer_large - Nbuffer)/ N_buffer_large, cuando N_buffer
es inferior o igual a N_buffer_large. La misma es uno para 1 para
N_buffer = 0.
El factor3 se caracteriza porque el mismo toma
valor 0 cuando la cantidad de células en todo el buffer se encuentra
por encima del valor N_buffer, o cuando la cantidad de células en el
buffer está asignada para el grupo de enlaces a un enlace i, que es
superior al número N_group, o cuando el número de células en el
buffer por cada enlace i es superior al N_large. El factor3 es 1
cuando el buffer está vacío. El factor3 se encuentra en la
proximidad de 1 para un grado de llenado de la memoria bajo por cada
enlace y grupo de enlaces y buffer. El mismo se encuentra en las
proximidades de cero para un alto grado de llenado de la memoria por
enlace o grupo de enlaces o buffer.
Una vez se ha calculado el valor ER_{i},
aumenta ER_{i} a MCR_{i}, cuando ER_{i} es inferior a
MCR_{i}. Igualmente se coloca el valor ER_last_{i} en el valor
ER_{i} recién calculado.
Como resultado del procedimiento de control, se
calcula un número ER_{i} (Explizit Cell Rate) referido al enlace,
que reproduce la velocidad que el conmutador ha asignado para este
enlace. La misma se expresa en células por segundo. La misma es
superior o igual a la mínima velocidad de células prescrita
MCR_{i} del enlace i y se memoriza en el equipo ERCALC, así como
en una cola de espera QU, siendo la velocidad de células prescrita
MCR_{i} siempre mayor o igual que 1 células/seg. La memorización
puede realizarse entonces en forma de una lista encadenada.
Para transferir un valor calculado de esta manera
a una de las células de control transmitidas de retorno, se precisa
aún de una conversión en un formato exponente/mantisas. Esto tiene
lugar en el equipo ERCONV. En el equipo ERUP, se inscribe entonces
el correspondiente valor en la parte de información de las células
de control transmitidas de retorno, en función de las
necesidades.
Finalmente, reseñemos que la división por el
factor2 para el cálculo del parámetro (ER_{estimate}) ha de
considerarse como una forma constructiva especial. Otras formas
constructivas son no obstante también imaginables aquí, ya que la
división por 2 no es forzosamente necesaria.
Claims (5)
1. Procedimiento para optimizar el grado de carga
sobre tramos de enlace en tráfico ABR con
células ATM correspondientes al tráfico ABR, que
se transmiten entre al menos un equipo emisor y al menos un equipo
receptor a través de tramos de enlace comunes, en los que está
incluido un conmutador, y cuya frecuencia se mide individualmente
para cada enlace mediante el grado de llenado de una memoria (Qu)
dispuesta en el conmutador,
caracterizado porque una Explicit Cell
Rate (ER_{i}) se calcula individualmente para cada enlace mediante
un procedimiento de control (SERA), calculándose un primer valor
(ER_{fair}), que no depende de la carga momentánea sobre el tramo
de enlace y que también cuando el grado de carga es elevado se
asigna en el conmutador a un enlace y
se calcula un segundo valor (ER_{estimate}),
que se estima en base al grado de carga de la línea medido, y
porque la Explicit Cell Rate (ER_{i}) es
superior o igual al primer valor (ER_{fair}) e inferior o igual al
máximo de ambos valores (ER_{fair} ER_{estimate}), encontrándose
la Explicit Cell Rate (ER_{i}), cuando el grado de llenado de la
memoria es elevado, más próximo al primer valor (ER_{fair}), y
para un grado de llenado de la memoria bajo, más próximo al mayor
de ambos valores (ER_{fair}, ER_{estimate}), en el caso de que
el primer valor(ER_{fair}) sea distinto del mayor de ambos
valores (ER_{fair}, ER_{estimate}).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los enlaces ABR se
dividen en clases de enlaces activos o inactivos (idle),
calculándose si la frecuencia (ABR_rate_{i}) medida es inferior a
las anchuras de banda (MCR_{i}) individuales de cada enlace,
multiplicadas por un factor alfa, encontrándose este último
estrictamente entre 0 y 1.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
2,
caracterizado porque se calcula el primer
valor (ER_{fair}) sustrayéndose de la anchura de banda (BW_ABR)
disponible la suma de las anchuras de banda (MCR_{i}) individuales
de cada enlace a través de los enlaces inactivos, y la anchura de
banda que queda se reparte entre los enlaces activos de forma
proporcional a la anchura de banda (MCR_{i}) individual del
correspondiente enlace activo.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque para enlaces
inactivos la Explicit Cell Rate (ER_{i}) se iguala al mínimo de
entre la Explicit Cell Rate (ER_{i}) última calculada para el
enlace y un valor (IER_{i}) específico del enlace.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque para un tramo de
enlace con bajo grado de carga el segundo valor (ER_{estimate}) es
igual a un factor constante (factor2) multiplicado por la frecuencia
medida (ABR_rate_{i}).
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