BRPI0418497B1

BRPI0418497B1 - Método de provisão, arranjo de provisão de rede e ferramenta de projeto para uma rede de comunicação, e, controlador de admissão para operação em uma rede de comunicação

Info

Publication number: BRPI0418497B1
Application number: BRPI0418497-1A
Authority: BR
Inventors: Lars Westberg; Csaba Antal; János Harmatos; Alpár Jüttner
Original assignee: Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ)
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2018-06-26
Also published as: BRPI0418497A; EP1712046B1; US7577091B2; HK1100810A1; CN1914861B; WO2005076551A1; PL1712046T3; JP4589342B2; US20050169179A1; EP1712046A1; CN1914861A; ATE546922T1; JP2007520972A

Abstract

método de provisão, arranjo de provisão de rede e ferramenta de porjeto para uma rede de comunicação, e , controlador de admissão para operação eum uma rede de comunicação na área de provisão de rede há um problema de selecionar um modelo de provisão de tráfego adequado para grandes redes devido à alta complexidade de administração do medelo em tronco de recurso efíciente e a pobre eficiência de largura de banda do medelo em mangueira fácil de configurar. a invenção é baseada na idéia de dividir (s1) pelo menos parte da rede em agrupamentos de múltiplos nós, e definir (s2) limitações de tráfego em pelo menos dois níveis, incluindo o nível de intra-agrupamento e o nível de inter-agrupamento, onde as limitações de tráfego incluem uma ou mais limitações de tráfego de nó para agrupamento para tráfego inter-agrupamento. subsequentemente, provisão baseada em agrupamento (s3) da rede é executada baseado nas limitações de tráfego. as modernas limitações de nó para agrupamento propostas pela invenção são preferivelmente aplicadas em modelo em tronco ou mangueira baseado em agrupamento no nível de inter-agrupamento. em outras palavras, para a descrição dos medelos em tronco ou mangueira baseados em agrupamento de tráfego inter-agrupamento (tráfego entre os agrupamentos) podem ser usados preferivelmente dependendo da informação disponível sobre o tráfego. a provisão baseada em agrupamento torna possível achar um compromisso entre complexidade de administração e sobre-provisão.

Description

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É um objetivo geral da invenção prover uma estratégia de provisão de rede melhorada.

É um objetivo da invenção prover uma nova estratégia de controle de admissão eficiente, como também um mecanismo de dimensionamento de rede correspondente.

É um objetivo particular prover uma estratégia de e controle dimensionamento de admissão de recurso graduável (em termos de complexidade de administração) e ao mesmo tempo eficiente.

É um objetivo específico prover um método e arranjo melhorados para prover redes de comunicação.

É outro objetivo específico prover uma ferramenta de projeto e/ou suporte, que entre outras coisas pode ser usada para propósitos de dimensionamento de rede.

Ainda outro objeto específico da invenção é prover um controlador de admissão moderno para operação em uma rede de comunicação.

Na técnica anterior, como foi visto, há um problema geral de selecionar um modelo de provisão de tráfego adequado para redes grandes devido à alta complexidade de administração do modelo em tronco de recurso eficiente e à eficiência de largura da banda pobre do modelo em mangueira fácil de configurar.

A invenção é baseada na idéia de dividir pelo menos parte da rede em agrupamentos, onde cada agrupamento tem dois nós pelo menos, e definir limitações de tráfego em pelo menos dois níveis, incluindo o nível intra-agrupamento e o nível inter-agrupamento, onde as limitações de tráfego incluem uma ou mais modernas limitações de tráfego de nó para agrupamento

_Λ para ο tráfego inter-agrupamento. Finalmente, provisão baseada em * agrupamento da rede é executada baseado nas limitações de tráfego definidas.

Usar provisão baseada em agrupamento deste modo toma possível achar um equilíbrio ótimo ou compromisso entre complexidade de administração e sobre-provisão.

No modelo em tronco tradicional há limitações de tráfego de nó para nó, enquanto no modelo em mangueira tradicional, há só limitações de tráfego de nó para qualquer lugar. No modelo proposto pela invenção, o tráfego pode (também) ser sujeito a uma ou mais limitações de nó para íO agrupamento. Deveria ser entendido que a expressão limitação de nó para agrupamento normalmente significa uma limitação, para um dado nó em um dado agrupamento, da quantidade de tráfego em relação a pelo menos um outro agrupamento. Em geral, as limitações podes ser relacionadas a tráfego na direção de chegada e/ou de partida.

A moderna limitação ou limitações de nó para agrupamento propostas pela invenção são preferivelmente aplicadas em um denominado modelo em tronco baseado em agrupamento ou em mangueira baseado em agrupamento no nível inter-agrupamento. Em outras palavras, para a φ descrição do tráfego inter-agrupamento (tráfego entre os agrupamentos), um modelo em tronco baseado em agrupamento ou em mangueira pode ser usado, preferivelmente dependendo da informação disponível sobre o tráfego. Também é possível agrupar os agrupamentos e selecionar independentemente denominada provisão inter-mangueira ou inter-tronco para cada grupo de agrupamentos.

O tráfego intra-agrupamento (tráfego entre os nós que pertencem a um agrupamento comum) pode ser descrito pelos modelos em tronco ou mangueira tradicionais, independentemente de agrupamento por agrupamento, se desejado. Isto implica que um modelo de descrição de tráfego ou modelo alocação de largura da banda pode ser selecionado

independentemente para cada agrupamento na rede, provendo um grau mais alto de flexibilidade comparado à provisão de rede da técnica anterior.

Selecionar entre modelos em tronco e mangueira para provisão intra-agrupamento e entre modelos em tronco e mangueira baseado em agrupamento para provisão inter-agrupamento dá as combinações básicas seguintes:

• intra-tronco, inter-tronco;

• intra-mangueira, inter-tronco;

• intra-tronco, inter-mangueira; e • intra-mangueira, inter-mangueira.

Também há outro compromisso entre os modelos em tronco e mangueira tradicionais. O modelo em tronco é bastante sensível a mudanças na estrutura do tráfego, enquanto o modelo em mangueira é muito robusto e assim menos sensível a tais mudanças. A estratégia de provisão proposta pela invenção também é capaz de controlar este compromisso.

Pesquisa e simulações extensas mostraram que a provisão intra-mangueira, inter-tronco provê o melhor desempenho global em muitas aplicações e cenários de tráfego.

O modelo de serviço proposto assim nos permite estabelecer definições de níveis de serviço tais como Acordos de Nível de Serviço (SLAs) - baseados no conceito de agrupamentos de local/nó - de um modo mais flexível do que os modelos puros em mangueira e tronco. Definindo um agrupamento como um conjunto de locais/nós de rede, é possível diferenciar entre provisão intra-agrupamento e provisão inter-agrupamento na definição de nível de serviço.

A provisão baseada em agrupamento geralmente relaciona-se a gerenciamento de alocação de recurso e/ou rede, e preferivelmente inclui controle de admissão e/ou dimensionamento de rede.

Para controle de admissão baseado em agrupamento, a

limitação ou limitações de tráfego de nó para agrupamento na definição de nível de serviço ou SLA são preferivelmente aplicadas para controle de admissão no nível inter-agrupamento. Nos nível intra-agrupamento, limitações intra-tráfego suplementares definidas no SLA podem ser aplicadas como e quando desejado.

Para dimensionamento baseado em agrupamento, a capacidade de várias ligações na rede é preferivelmente dimensionada baseada pelo menos parcialmente nas limitações de tráfego de nó para agrupamento no nível inter-agrupamento. Tipicamente, a tarefa de dimensionamento também é baseada em pelo menos uma limitação de tráfego suplementar no nível intraagrupamento.

A tarefa de dimensionamento é executada preferivelmente por uma ferramenta de projeto ou suporte de rede que calcula as capacidades de ligação requeridas baseado em pelo menos um subconjunto das limitações de tráfego dadas na definição de nível de serviço baseada em agrupamento ou SLA. Integrar uma tal ferramenta de projeto em um módulo de administração de rede tendo funcionalidade de controle de admissão baseada em agrupamento operando baseado nas mesmas limitações de tráfego no SLA assegura que os recursos de rede e as configurações de CAC estejam alinhadas de fato.

Algumas vantagens da invenção • Implementação simples - só poucas mudanças são requeridas nos nós;

• Complexidade de administração graduável;

Compromisso próximo a ótimo entre capacidade de graduação e eficiência de largura de banda;

• O modelo de provisão proposto é aplicável efetivamente até mesmo se o operador não tiver nenhuma informação exata sobre a distribuição de tráfego na rede.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A invenção, junto com os objetivos e vantagens adicionais dela, será entendida melhor por referência à descrição seguinte tomada junto com os desenhos acompanhantes, em que:

Figura 1 é uma ilustração esquemática do modelo em tronco tradicional;

Figura 2 é uma ilustração esquemática do modelo em mangueira tradicional;

Figura 3 é um fluxograma esquemático de um método de provisão exemplar de acordo com uma concretização da invenção;

Figura 4 é um diagrama esquemático mostrando um exemplo simples de uma rede dividida em agrupamentos;

Figura 5 é um diagrama de bloco esquemático de ferramenta de projeto de rede de acordo com uma concretização exemplar da invenção;

Figura 6 é um diagrama de bloco simplificado esquemático de um controlador de admissão de acordo com uma concretização exemplar da invenção;

Figura 7 ilustra uma definição de agrupamento exemplar para uma rede de transporte de núcleo ilustrativa;

Figura 8 ilustra o número de entradas de CAC médias como uma função de número de agrupamentos para uma rede exemplar;

Figura 9 ilustra uma comparação dos modelos de provisão propostos na base da capacidade adicionada para uma rede exemplar;

Figura 10 ilustra a sobre-provisão quando provisão intramangueira, inter-tronco é usada sem proteção, como também com proteção de ligação e nó, para uma rede exemplar;

Figura 11 ilustra o fator de sobre-provisão como uma função do número de agrupamentos com variantes de dimensionamento diferentes, para uma grande rede de referência de rede principal;

Figura 12 ilustra a complexidade de administração como uma função do número de agrupamentos com variantes de dimensionamento diferentes, para uma grande rede de referência de rede principal;

Figura 13 ilustra a complexidade de administração como uma função do fator de sobre-provisão com variantes de dimensionamento diferentes, para uma grande rede de referência de rede principal;

Figura 14 ilustra o fator de sobre-provisão como uma função do número de agrupamentos para estratégias de roteamento diferentes com o modelo intra-mangueira, inter-tronco para uma grande rede de referência de rede principal;

Figura 15 ilustra a complexidade de administração realizável mínima como uma função de densidade de ligação com variantes de dimensionamento diferentes; e

Figura 16 ilustra a complexidade de administração realizável mínima para redes de escala diferentes.

DESCRIÇÃO DE CONCRETIZAÇÕES DA INVENÇÃO

A invenção propõe provisão baseada em agrupamento, que em implementações preferidas requer basicamente só modificação secundária ao projeto de nó de rede e preferivelmente nenhuma nova funcionalidade nos roteadores.

Uma idéia básica é dividir a rede ou pelo menos parte da rede em agrupamentos de múltiplos nós ou domínios de recurso lógicos. Cada tal agrupamento conseqüentemente inclui pelo menos dois nós. Ao nível de fundo, tem-se os nós de rede, que são divididos em agrupamentos básicos, que por sua vez podem ser divididos em denominados super-agrupamentos se desejado, e assim sucessivamente para qualquer número de níveis mais altos. Em um cenário básico, porém, a estrutura hierárquica inclui nós de rede divididos em agrupamentos básicos, com super-agrupamentos opcionais.

A idéia então é executar provisão baseada em agrupamento da rede, incluindo pelo menos o nível intra-agrupamento e os níveis interagrupamento, com a configuração e aplicação de uma ou mais modernas limitações de tráfego de nó para agrupamento no nível inter-agrupamento. Esta estratégia de provisão se aplica bem a redes de grande escala, e o agrupamento toma possível definir as limitações de nó para agrupamento e achar um equilíbrio apropriado entre complexidade de administração e sobreprovisão.

O modelo de serviço proposto nos permite configurar definições de nível de serviço tais como os SLAs no contexto de VPN baseado no conceito de agrupamentos de local/nó - de um modo mais flexível do que os modelos puros em mangueira e tronco. Definindo um agrupamento como um conjunto de locais/nó de rede, é possível diferenciar entre tráfego intra-agrupamento e tráfego inter-agrupamento na definição de nível de serviço (por exemplo, SLAs).

A seleção de modelo de provisão de tráfego, também geralmente referida como alocação de largura de banda ou modelo de controle de admissão, é preferivelmente baseada na informação disponível sobre a distribuição de tráfego. Como uma regra simples, para tráfego conhecido, pode ser benéfico usar um modelo em tronco ou como tronco, enquanto para tráfego desconhecido, um modelo em mangueira ou como mangueira pode ser aplicado.

Pode-se usar modelos em tronco e mangueira para provisão intra-agrupamento. Provisão de tronco dentro de um agrupamento normalmente significa que as definições de nível de serviço (por exemplo, SLAs) incluem limitações de ponto a ponto entre cada par de nós no agrupamento. Provisão de mangueira para tráfego intra-agrupamento normalmente significa que o tráfego total para quaisquer outros nós/locais no mesmo agrupamento é limitado em cada nó/local.

Se agrupamentos externos forem considerados como se eles fossem uma única entidade, então seria possível usar a denominada modelagem de tronco ou mangueira baseada em agrupamento para provisão inter-agrupamento. Provisão de tronco no contexto de tráfego inter-agrupamento pode por exemplo ser aplicada tal que a largura de banda para tráfego se agregue a cada agrupamento de cada local/nó e/ou de cada agrupamento para cada local/nó esteja sendo limitado. Provisão de mangueira para provisão inter-agrupamento pode por exemplo ser aplicada para impor limitações de largura de banda para o tráfego inter-agrupamento total.

Um dos benefícios de provisão baseada em agrupamento é que a definição de nível de serviço tal como o SLA pode ser ajustada à informação de tráfego disponível.

Como indicado no fluxograma exemplar esquemático da Figura 3, a rede é conseqüentemente dividida ou fracionada em agrupamentos (Sl). Na próxima etapa (S2), limitações de tráfego incluindo a moderna limitação ou limitações de nó para agrupamento propostas pela invenção são configuradas ou definidas. Baseado no agrupamento e nas limitações de tráfego associadas, provisão baseada em agrupamento da rede é executada (S3).

Como mencionado acima, a moderna estratégia de provisão de acordo com a invenção tipicamente gradua bem a grandes redes com respeito a ambas eficiência de largura de banda e complexidade de configuração. A estratégia de provisão também é capaz de achar um equilíbrio entre sensibilidade a mudanças na estrutura do tráfego e robustez.

Em cada agrupamento considerado, isto é, para tráfego intraagrupamento, modelo de provisão de tráfego em mangueira, tronco ou qualquer outro adequado pode ser usado. Isto implica que um modelo de provisão de tráfego, às vezes referido como um modelo de controle de • admissão, pode ser selecionado independentemente para cada agrupamento na ^M rede se desejado, assim provendo um grau mais alto de flexibilidade comparado à provisão de rede da técnica anterior. Isto normalmente é executado em uma fase de configuração inicial. Preferivelmente, caracterização de tipo de tronco ou mangueira é definida dentro da extensão de um agrupamento para tráfego intra-agrupamento. Caracterização de tipo de tronco de tráfego intra- agrupamento tipicamente significa que demandas de tráfego de nó para nó são dadas entre cada par de nós no agrupamento. Caracterização de tipo em mangueira de tráfego intra-agrupamento tipicamente significa que a demanda de tráfego total de (para) o nó para (de) qualquer outro nó no mesmo agrupamento é especificada.

Semelhantemente, para a descrição do tráfego interagrupamento (o tráfego entre os agrupamentos), um denominado modelo de provisão de tráfego em mangueira baseada em agrupamento, tronco ou outro pode ser usado na rede (ou para cada grupo de agrupamentos), preferivelmente dependendo da informação disponível sobre o tráfego. Isto significa que caracterização de tipo de tronco ou mangueira baseado em agrupamento pode ser aplicada para tráfego inter-agrupamento. φ Caracterização de tipo de tronco de tráfego inter-agrupamento tipicamente significa que o tráfego total de (para) um nó para (de) outro agrupamento é especificado, enquanto caracterização de tipo em mangueira de tráfego interagrupamento especifica tipicamente o tráfego inter-agrupamento total de (para) um dado nó. Preferivelmente, a estratégia de provisão global da invenção habilita a seleção de um modelo de provisão apropriado para ambas provisão intra-agrupamento e provisão inter-agrupamento. Principalmente, modelos de provisão de tráfego estáticos são considerados. Por exemplo, aplicar o conceito de modelos em tronco e/ou mangueira para tráfego intraagrupamento e inter-agrupamento toma possível simplificar a caracterização de tráfego e administração sem degradar significativamente a eficiência de

largura de banda da rede.

• Intra-tronco, inter-tronco: Neste caso, o modelo em tronco é usado ambos dentro dos agrupamentos e entre os agrupamentos.

• Intra-mangueira, inter-tronco: Dentro de agrupamentos, provisão baseada em mangueira é usada, e entre agrupamentos, o modelo em tronco baseado em agrupamento é usado.

• Intra-tronco, inter-mangueira: Dentro de agrupamentos, o modelo em tronco é usado, e para tráfego inter-agrupamento, o modelo em mangueira baseado em agrupamento é usado.

• Intra-mangueira, inter-mangueira: Neste caso, provisão baseado em modelo em mangueira é usada ambos dentro dos agrupamentos e entre os agrupamentos.

Como previamente mencionado, a moderna estratégia de provisão é preferivelmente baseada em uma divisão lógica da rede em agrupamentos, e uma diferenciação entre tráfego inter-agrupamento e intraagrupamento.

Tráfego Intra-agrupamento

Considere um dado agrupamento Cr e um nó u estando nesse agrupamento. Então é possível dar o tráfego intra-agrupamento deste nó, por exemplo nos seguintes dois modos exemplares.

Intra-tronco: Neste caso foi limitada exatamente a quantidade de tráfego de u para/de cada nó em Cr.

Intra-mangueira: Neste caso, foi limitada só a soma do tráfego de partida de nó u que vai para os outros nós no mesmo agrupamento, e a soma do tráfego de chegada de nó

Inter-tronco:

Inter-mangueira:

* u que vem dos outros nós no mesmo agrupamento.

** Tráfego inter-agrupamento *

Considere novamente o nó u estando em agrupamento C_k. Aqui, também é possível introduzir dois modos exemplares para descrever o 5 tráfego de u fora de seu agrupamento C_k, como segue.

Neste caso, foi limitada preferivelmente a quantidade de tráfego de nó u para/de cada um dos outros agrupamentos. Note, que esta é geralmente uma descrição mais fraca do que os troncos de ponto a ponto tradicionais.

Neste caso, para cada nó foi limitada só a soma do tráfego de partida que vai para (qualquer nó) qualquer outro agrupamento, e a soma do tráfego de chegada que vem de (qualquer nó) qualquer outro agrupamento diferente de C_k.

Pode haver unidade entre as limitações para tráfego de chegada e tráfego de partida, que basicamente implica que tem-se uma limitação bidirecional na prática.

Para o propósito de ilustrar como blocos de uma definição 20 de nível de serviço baseada em agrupamento (por exemplo, SLA) podem ser construídos, referência é feita agora à Figura 4, que mostra um exemplo simples de uma rede dividida em agrupamentos. Figura 4 mostra uma rede exemplar, que é dividida em três agrupamentos, denotados 10.0.1.0, 10.0.2.0 e 10.0.3.0, respectivamente. Os quadrados representam nós tais como roteadores de rede principal, e perto deles os endereços de IP são indicados. As tabelas abaixo listam parâmetros intraagrupamento e inter-agrupamento exemplares, que podem ser usados para especificar uma definição de nível de serviço (por exemplo, SLA) no nó específico levando o endereço de IP 10.0.2.1 (indicado como um quadrado cinza na Figura 4). Configurações semelhantes são feitas em cada nó interessado.

Parâmetros de mangueira intra-agrupamento
Sub-rede visada	Fora	Dentro
10.0.2.0	220	210

Parâmetros de tronco intra-agrupamento
Sub-rede visada	Fora \|	Dentro
10.0.2.2	120	110
10.0.2.3	íoo 1	lio \|

Parâmetros de mangueira inter-agrupamento
Sub-rede visada	Fora	Dentro
10.0.1.0 ou 10.0.3.0	580	650

Parâmetros de tronco inter-agrupamento
Sub-rede visada	Fora	Dentro
10.0.1.0	350	390
10.0.3.0	230	260

Um dos benefícios de provisão baseada em agrupamento é que a informação de tráfego requerida na definição de nível de serviço tal como o

SLA pode ser ajustada à informação de tráfego disponível. Em uma rede com um número N de nós, o número de elementos de largura de banda a ser especificado em um nó é 2 para o modelo em mangueira tradicional e 2(N-1) para o modelo em tronco tradicional, assumindo que pode haver limitações para ambos tráfego de chegada e de saída. Naturalmente, o número de limitações será reduzido por um fator 2 se uma única entrada for empregada para ambas as direções. No moderno método de provisão baseado em agrupamento, o número de limitações de largura de banda varia entre este dois extremos. Dado que há M agrupamentos (N > M > 1) e cada um deles tem o mesmo tamanho (N/M > 1), o número de limitações de tráfego para tráfego intra-agrupamento em um nó é 2(N/M-1) para o modelo em tronco e 2 para o modelo em mangueira e o número de limitações para tráfego interagrupamento é 2(M-1), para o modelo em tronco e 2 para o modelo em mangueira. Assim, para as quatro combinações da provisão intra e interagrupamento, o número total de limitações de tráfego é como segue:

• intra-tronco e inter-tronco: 2M + 2N/M-4.

• intra-mangueira e inter-tronco: 2M.

• intra-tronco e inter-mangueira: 2N/M.

• intra-mangueira e inter-mangueira: 4.

Para o exemplo específico de N = 9 nós e M = 3 agrupamentos, o tamanho de cada agrupamento é N/M = 3 nós, e o número total de limitações de tráfego é então igual a 8 para o caso intra-tronco e intertronco, 6 para o caso intra-mangueira e inter-tronco, 6 para o caso intra-tronco e inter-mangueira, e finalmente 4 para o caso intra-mangueira e intermangueira,

Se agrupamentos forem identificados baseado em prefixos de IP, a entrada de configuração para uma limitação de largura de banda normalmente inclui uma lista de prefixos de endereço de IP e um valor de largura de banda. Em tal caso, a complexidade de configuração não só depende do número de valores de largura de banda, mas também do número de prefixos de endereço de IP. Quando um agrupamento é mapeado a um único prefixo de IP, a configuração é claramente menos incômoda do que em casos quando um agrupamento é definido por vários prefixos de IP separados.

Definição de agrupamentos pode seguir por exemplo as regras abaixo:

• Um agrupamento é definido preferivelmente por um conjunto de endereços de IP. Este conjunto pode ser uma única sub-rede de IP ou um conjunto de sub-redes de IP. Naturalmente, outras redes sem conexão diferentes de redes baseadas em IP podem ser usadas, com uma definição de agrupamento correspondente.

• Poderia haver múltiplas camadas sobrepostas de agrupamentos. Em outras palavras, um nó pode fazer parte de múltiplos agrupamentos.

• Um agrupamento de recurso normalmente não é restrito a ser mapeado a uma única parte da rede. Pode conter múltiplas, partes de rede. Na maioria dos casos, um agrupamento inclui nós em proximidade, mas casos quando um agrupamento inclui partes de rede separadas não estão excluídos.

• Recursos são preferivelmente providos estaticamente.

A provisão baseada em agrupamento geralmente relaciona-se a gerenciamento de alocação de recurso e/ou rede, e preferivelmente inclui controle de admissão e/ou dimensionamento de capacidade.

A seleção ótima de agrupamentos e o dimensionamento correspondente é uma tarefa complexa, que faz a aplicação de uma ferramenta de suporte vantajosa. Por exemplo, a seleção/configuração dos agrupamentos pode ser definida como uma tarefa de otimização, na qual a função objetiva tem dois componentes: a) minimizar o número de entradas/parâmetros de CAC e b) maximizar a eficiência de largura de banda. Altemativamente, a seleção de agrupamentos é preferivelmente escolhida tal que eficiência de largura de banda seja melhor do que um valor predefinido e o número de parâmetros de configuração de CAC seja menos que um valor crítico predefinido. Note que então assume-se normalmente que a utilização realizável aumenta se o número de parâmetros de configuração aumentar. Note que não apenas o número de entradas/parâmetros de CAC, mas também o número de sub-redes na definição de agrupamentos afeta a complexidade de administração.

Por exemplo, o número de parâmetros de configuração pode ser minimizado tal que a sobre-provisão resultante comparada à provisão de tronco pura esteja abaixo de uma certa porcentagem de limiar (digamos 50%). Outra alternativa é minimizar a sobre-provisão com um número fixo de parâmetros de configuração (digamos 4 parâmetros em cada nó).

A ferramenta então preferivelmente inclui um algoritmo que executa esta tarefa de otimização dado que os requisitos sobre definições de

agrupamento, tais como número de agrupamentos, níveis de hierarquia, número máximo de entradas/parâmetros de CAC e eficiência de largura de banda mínima, são especificados.

O procedimento de seleção de agrupamento pode considerar um ou vários critérios de seleção. Alguns exemplos de tais critérios são listados abaixo:

• Tráfego:

Seleção de agrupamento na base da distribuição de tráfego entre nós.

• Plano de endereço de sub-rede de IP:

Seleção de agrupamento na base do plano de endereço de sub-rede de IP.

• Topologia:

Seleção de agrupamento na base da topologia de rede.

• Número de entradas de CAC:

Seleção de agrupamento para minimizar o número de entradas/parâmetros de CAC nos nós.

• Eficiência de largura de banda:

Seleção de agrupamento para maximizar eficiência de largura de banda.

A ferramenta de projeto preferivelmente suporta qualquer combinação das possibilidades anteriores.

Dimensionamento é preferivelmente baseado em uma ferramenta de engenharia de tráfego fora de linha para dimensionar a rede de acordo com o modelo de provisão proposto. Como mencionado acima, o procedimento de seleção de agrupamento acha o dado número de agrupamentos e divide os nós entre eles, por exemplo com respeito a uma tarefa de otimização bem definida tal como minimizar o número de entradas/parâmetros de CAC. Altemativamente, agrupamentos são

S°\ configurados mais ou menos diretamente de acordo com topologia de rede ou outros fatores semelhantes.

No caso de modelagem de mangueira, o dimensionamento deveria preferivelmente ser baseado em otimização global levando em conta toda a informação de topologia e roteamento ao mesmo tempo para prover a melhor eficiência de largura de banda. No caso de modelo em mangueira e tronco, roteamento de trajeto mais curto pode ser usado.

Em uma concretização preferida, o algoritmo de dimensionamento calcula as capacidades de ligação requeridas baseado nas limitações/configurações de tráfego inter-agrupamento e intra-agrupamento determinadas, e é preferivelmente executado por uma ferramenta de dimensionamento que otimiza valores de tráfego requeridos através de programação linear.

A tarefa de dimensionamento baseada em modelos de provisão intra e inter-agrupamento requer os modernos constrangimentos/limitações de nó para agrupamento para computar as capacidades requeridas. Tipicamente, o dimensionamento de rede não assume o conhecimento da matriz de tráfego atual, mas só assume alguns constrangimentos laterais na matriz de tráfego e objetiva em projetar uma rede que seja capaz de levar qualquer tráfego que satisfaça os dados constrangimentos laterais.

Os constrangimentos laterais tipicamente expressam o que conheceu-se com antecedência sobre o tráfego ou o que é possível medir. Além das limitações de mangueira e tronco tradicionais, também é possível limitar o tráfego entre um nó em um dado agrupamento e um conjunto arbitrário de nós em outro agrupamento ou um conjunto de outros agrupamentos. Semelhantemente ao caso tradicional, dois valores são normalmente usados para descrever o tráfego, um para o tráfego de partida e outro para o tráfego de chegada.

No seguinte, um mero exemplo ilustrativo de como as capacidades de ligação requeridas pelo método de reserva de largura de banda baseado em agrupamento podem ser computadas será descrito. O algoritmo proposto é uma extensão do método proposto em [7].

É dada uma rede representada por um gráfico dirigido G = (V, Ε). O conjunto V de vértices denota o conjunto de nós da rede, enquanto as ligações físicas são representadas pelo conjunto E de bordas. Neste exemplo, também é assumido que dá-se o roteamento atual entre qualquer par de nós. Isto seria feito basicamente dando um trajeto p_uv para cada par de nós u e v.

Porém, é usado um modo mais geral para dar o roteamento. Para cada par de nós u e v é introduzida a função de fluxo r_uv: E -» [0,1], onde r_uv(e) denota a porção do tráfego entre u e v que vai na ligação e. Deste modo, pode-se operar o único trajeto roteando (fixando r_uv(e) a 1 nas bordas do trajeto entre u e v e a 0 nas outras bordas) e o roteamento compartilhado igualmente. Uma vez que o roteamento seja dado, uma dada matriz de tráfego determina a carga nas ligações. Se t_uv denotar a quantidade do tráfego de u para v, então o tráfego de uma certa ligação e é:

ir(e) = . 0)

A abordagem sugerida pela invenção não assume conhecimento da matriz de tráfego atual, mas só assume um conjunto de constrangimentos laterais, e a rede é preferivelmente dimensionada de tal modo que a capacidade será suficiente para qualquer matriz de tráfego que satisfaça os constrangimentos laterais. A invenção preferivelmente emprega constrangimentos laterais baseados em agrupamentos para descrever o tráfego real de uma maneira mais exata para evitar o sobre-dimensiomamento desnecessário.

Os constrangimentos laterais podem ser classificados como segue.

Parâmetro de tronco.

Aqui, sabe-se a quantidade máxima do tráfego de um certo dado nó u para outro v. Denotou-se o valor máximo com T_u^_v. Este constrangimento pode ser formalizado como segue.

t«v £ TtMV · (2)

Parâmetro de mangueira.

No caso da descrição de tráfego em mangueira tradicional foi limitado o tráfego originado de e dirigido para um certo nó u, denotado por T_u__>v e T_v__>u, respectivamente. Em fórmulas matemáticas significa:

Σ<.^^ (^3a>

e

Σ^⁵^. <^3b>

Parâmetro baseado em Agrupamento.

Limitou-se o tráfego entre um nó u e um conjunto arbitrário S de nós (considerado como um ou mais outros agrupamentos). Semelhantemente ao caso prévio, dois valores usados para descrever o tráfego, um para o tráfego de partida e outro para o trafego de chegada, T_u_»_s e T_s_>u, respectivamente. Em fórmulas matemáticas:

	(4a)
e
	(4b)

Note que todos os constrangimentos anteriores são lineares tomando possível resolver efícientemente os problemas de otimização que usam estes constrangimentos. Nosso método de reserva de capacidade está baseado em um agrupamento dos nós. Assim, o conjunto dos nós é preferivelmente dividido em k subconjuntos separados chamados agrupamentos, isto é. V = Cj u C₂u ... u C_k. eCj nG = 0 sempre que i # j.

A idéia é diferenciar entre o tráfego intra-agrupamento e interagrupamento. Como previamente esboçado, em ambos os casos há duas possibilidades naturais.

Tráfego Intra-agrupamento

Considere um dado agrupamento Ck e um nó u que estando nesse agrupamento. Então, é possível dar o tráfego intra-agrupamento deste nó nos seguintes dois modos exemplares.

Intra-tronco: Neste caso, foi preferivelmente limitada a quantidade de tráfego de u para/de cada nó em C_k, usando o parâmetro Ί0_ν para cada v e C_k, u v.

Intra-mangueira: Neste caso, só foi limitada a soma do tráfego de partida de nó u que vai aos outros nós no mesmo agrupamento, e a soma do tráfego de chegada de nó u que vem dos outros nós no mesmo agrupamento, usando os parâmetros T_u__>Ck e T_ck__>u.

Tráfego inter-agrupamento

Considere novamente o nó u estando em agrupamento CkAqui, também é possível introduzir dois modos exemplares para descrever o tráfego de u fora de seu agrupamento Cr, como segue.

Inter-tronco: Neste caso, foi limitada a quantidade de tráfego de nó u para cada um de um primeiro conjunto de outros agrupamentos e a quantidade de tráfego de nó u de cada um de um segundo conjunto de outros agrupamentos, por exemplo usando os parâmetros T_u^Cj e Tq-^u para cada j Ψ k. Note que é geralmente uma descrição mais fraca do que os troncos de ponto a ponto tradicionais. O primeiro conjunto de outros agrupamentos e o segundo conjunto de outros agrupamentos são tipicamente iguais um ao outro, mas podem diferir um do outro.

Inter-mangueira: Neste caso, para cada nó u, foi limitada só a soma do tráfego de partida que vai para (qualquer nó) qualquer outro agrupamento, e a soma do tráfego de chegada que vem de (qualquer nó) qualquer outro agmpamento diferente de C_k, usando os parâmetros T_u->v-ck e Tv-ck-^u, respectivamente.

As limitações inter-tronco normalmente correspondem ao que é chamado um modelo em tronco baseado em agrupamento, e as limitações inter-mangueira normalmente correspondem ao que é chamado um modelo em mangueira baseado em agrupamento.

Como já mencionado, nosso objetivo é dimensionar a rede de tal modo que seja capaz de levar qualquer possível cenário de tráfego que satisfaça nossas condições prévias. Assim, é possível dimensionar cada ligação individual considerando o cenário de pior caso. Para computar este tráfego máximo de uma ligação e, a matriz de tráfego t_uv que satisfaz nossas condições prévias e maximiza o valor de tráfego (1) deveria ser achada. Como a função objetiva (1) e os constrangimentos (2), (3) e (4) são funções lineares, o valor de (1) pode ser maximizado eficientemente por qualquer método de programação linear, por exemplo o pacote de software de resolução simples lp [18]. Certamente, deve-se repetir este processo para cada borda e e E a fim de obter a largura de banda necessária total.

Note, que r_uv(e) é zero para a maioria dos pares u, v, assim o tamanho do programa linear real para resolver pode ser reduzido grandemente ou omitindo cada variável t_uv cuja rota correspondente não usa a borda e. Também é possível omitir os constrangimentos que não afetam quaisquer variáveis restantes.

Como um exemplo, nos deixe ver o programa linear quando é usada a descrição de tráfego intra-tronco/inter-mangueira.

tnax^rje)^, (5a) sujeito a

		(5b)
/„2 0		(5c)
t <T UV — W-+P	Vk,VtÍ,veC_kíu & v	(5d)
Συ	Vk.VueC*	(5c)
EU		(5f)

wP/Ck

Foi mostrado que a escolha de roteamento pode ter um efeito significante sobre a eficiência de largura de banda, ambos em dimensionamento de tronco e mangueira. Para dimensionamento de tronco puro, a melhor escolha é quando o tráfego é roteado por pelo menos um trajeto de salto, enquanto roteamento em árvore (isto é, quando o tráfego é roteado por uma árvore atravessada) dá o melhor desempenho para dimensionamento em mangueira. Na provisão baseada em agrupamento da invenção, o agrupamento divide a rede em dois níveis, que motiva a investigação do efeito de soluções de roteamento de multi-nível. Aplicar por exemplo, roteamento de trajeto mais curto e em árvore, dá os cenários de roteamento adicionais seguintes:

• Trajeto mais curto intra-agrupamento/Trajeto mais curto interagrupamento.

• Trajeto mais curto inter-agrupamento/Inter-agrupamento em árvore.

• Intra-agrupamento em árvore/Trajeto mais curto inter-agrupamento.

• Intra-agrupamento em árvore/Inter-agrupamento em árvore.

Experiências e simulações mostraram que eficiência de largura de banda pode ser aumentada se roteamento for ajustado ao método de provisão selecionado. Portanto, otimização de roteamento com relação a cálculo e configuração de rotas explícitas também pode ser uma função de uma ferramenta de projeto. Mais detalhes sobre otimização de roteamento serão dados mais tarde com relação ao contexto de VPN.

Figura 5 é um diagrama de bloco esquemático da ferramenta de projeto de rede de acordo com uma concretização exemplar da invenção. A ferramenta de projeto de rede 100 exemplar é preferivelmente uma ferramenta de projeto ou suporte interativa, e basicamente inclui uma interface de usuário 110, um módulo de configurações 120 e preferivelmente também um módulo de dimensionamento 130. O módulo de configurações 120 tipicamente inclui uma unidade de seleção de agrupamento 122, uma unidade de seleção de modelo de provisão 124, uma unidade de definição de nível de serviço 126 e uma unidade de seleção de esquema de roteamento 128 opcional. O operador pode entrar com informação de entrada e/ou colocações de configuração pela interface de usuário 110, e informação também pode ser entrada da rede, incluindo os roteadores de borda. Seleção de agrupamento é executada por unidade de seleção de agrupamento 122 em resposta à informação de entrada pertinente, por exemplo, como descrito acima. Modelos de provisão adequados tais como modelos em mangueira (baseado em agrupamento) e/ou tronco são configurados em unidade de seleção 124. Ambas as definições de nível de serviço inter-agrupamento e intra-agrupamento são tipicamente configuradas (introduzidas) na unidade de definição de nível de serviço 126. No seletor de esquema de roteamento 128 opcional, roteamento pode ser ajustado aos modelos de provisão selecionados para aumentar eficiência de | largura de banda. A ferramenta de projeto pode então incluir funcionalidade 20 para otimização de roteamento com relação a cálculo e configuração de rotas explícitas. Baseado nas colocações de configuração e na definição de nível de serviço baseada em agrupamento, o módulo de dimensionamento 130 preferivelmente executa dimensionamento de capacidade de ligação constrangido. Isto tipicamente significa que as ligações são dimensionadas baseadas pelo menos parcialmente em uma ou mais limitações de tráfego de nó para agrupamento no nível inter-agrupamento, e preferivelmente também baseadas em uma ou mais limitações de tráfego suplementares no nível intraagrupamento. Como mencionado acima, o módulo de dimensionamento pode ser configurado para otimizar valores de tráfego requeridos através de programação linear. A funcionalidade de ferramenta de projeto é implementada tipicamente em software e executada em um computador de administração de rede, mas não há nada que impeça a ferramenta de projeto de ser implementada em hardware ou firmware.

Figura 6 é um diagrama de bloco simplificado esquemático de um controlador de admissão de acordo com uma concretização exemplar da invenção. O controlador de admissão exemplar 200 inclui um módulo de configurações 210 e uma função de controle de admissão 220. O módulo de

Í configurações inclui meio 212 para definir modelos de provisão adequados, e um módulo de definição de nível de serviço baseado em agrupamento 214. A definição de agrupamento é feita normalmente manualmente nó por nó ou centralmente por algum mecanismo remoto. A função de controle de admissão é assumida refletir a estrutura das definições de nível de serviço, tais como os SLAs no contexto de VPN. Em outras palavras, a função de 15 controle de admissão normalmente inclui ou opera baseada nas mesmas limitações de largura de banda para os mesmos agregados de tráfego como a parte da definição de nível de serviço que está relacionada a tráfego em tempo real. Para controle de admissão, um novo pedido de conexão é processado } identificando a limitação de largura de banda apropriada, e então aplicando a limitação de largura de banda para determinar se a conexão pode ser aceita ou deveria ser rejeitada. A funcionalidade de CAC é normalmente arranjada em cada nó de borda interessada ou roteador de borda.

No seguinte, a invenção será descrita com referência a uma implementação exemplar para denominados nós de portal de mídia em uma rede de transporte de núcleo móvel. Deveria ser entendido porém que a invenção não está limitada a isso, mas em lugar disso é aplicável a redes de comunicação gerais incluindo redes fixas e móveis, rede de VPN como também outros tipos de redes.

Implementação exemplar no contexto de uma rede de

núcleo móvel

Em uma concretização exemplar da invenção, que é especialmente adaptada para uma rede de núcleo móvel, uma combinação integrada de provisão de rede em tronco, mangueira e baseada em MBAC é explorada. O controle de admissão é dividido preferivelmente em:

• Admissão durante condições normais e eventos de falha únicos: Provisão estática com provisão de agrupamentos.

• Congestão inesperada em múltiplas condições de falha: Preferivelmente, MBAC é empregado a fim de bloquear chamadas se relação de perda medida exceder o nível configurado.

Provisão estática de agrupamentos

Da mesma maneira como previamente descrito, a rede de núcleo com seus nós de portal de mídia (MGWs) é dividida em agrupamentos ou domínios de recurso lógicos para limitar o número de parâmetros de configuração nos MGWs em uma topologia de larga escala. A configuração do controle de admissão inclui preferivelmente entradas do formato seguinte:

<definição de agrupamento> <limites de largura de banda> onde a definição de agrupamento pode ser uma lista de subredes de IP, e um agrupamento é definido como um conjunto de MGWs.

Rede de exemplo

Uma possível definição de agrupamento para uma rede de transporte de núcleo ilustrativa é mostrada na Figura 7. Deveria ser entendido que mais de dois níveis, isto é, os nós subjacentes e os agrupamentos, podem ser incluídos na representação de rede lógica. No exemplo da Figura 7, tem-se super-agrupamentos opcionais indicados por elipses. Note que locais também podem ser considerados como agrupamentos,

Um possível conjunto de entradas de controle de admissão em MGW 6 (em Local 6) é como segue:

Modelo em tronco inter-agrupamento/intra-agrupamento

Inter:

< Agrupamento B 1> <BW> <Agrupamento B2> <BW> Intra:

Neste exemplo, Agrupamento C deveria ser dimensionado de

Ί0 acordo com modelo em tronco. O tráfego entre agrupamentos A, Bl, B2 e C também é dimensionado de acordo com o modelo em tronco.

Se a eficiência de largura de banda de dimensionamento em mangueira for suficiente para o tráfego de Agrupamento C, então a lista acima pode ser substituída por:

Modelo em tronco inter-agrupamento/de mangueira intraagrupamento

Inter:

<Agrupamento A> <BW> <Agrupamento BI> <BW> <Agrupamento B2> <BW> Intra:

Exemplos de outros modelos de provisão incluem:

Modelo em mangueira inter-agrupamento/em tronco intra25 agrupamento

Inter:

<Agrupamento A, Bl, B2> <BW> (parâmetros de mangueira comuns)

Intra:

Modelo em mangueira inter-agrupamento/mangueira intra-agrupamento

Inter:

Intra:

Muitas outras combinações de agrupamentos poderíam ser configuradas nos MGWs que inerentemente implica dimensionamento diferente das ligações.

Requisitos sobre os MGWs

O critério básico para usar o modelo de rede anterior é distinguir agrupamentos no controle de admissão de MGWs. Esta diferenciação pode por exemplo ser feita usando endereços de sub-redes de IP, ou baseada em quaisquer outros critérios adequados.

O plano de endereçamento da rede de núcleo pode ser tal que seja impossível definir uma única sub-rede de IP para um agrupamento inteiro. Portanto, os MGWs deveríam permitir a configuração de múltiplas sub-redes de IP para uma única entrada de CAC.

Para usar controle de admissão estático, limites de largura de banda deveríam ser configurados para cada entrada de CAC.

Se desejado, controle de admissão poderia levar em conta estatística de supressão de pacote e limite de largura de banda para os agrupamentos configurados no MGW. Portanto, estatística de supressão ainda pode ser agregada para os agmpamentos configurados no CAC. Uma conexão pode ser admitida se a relação de perda medida for menor do que o limite configurado E se a largura de banda de conexões admitidas não exceder o

limite configurado.

Do ponto de vista de tolerância à falha, três soluções de redundância podem ser consideradas;

1. Sem redundância;

2. Única falha de ligação;

3. Única falha de nó

Resultados em uma rede exemplar

No seguinte, uma breve análise de desempenho do modelo de provisão proposto é apresentada no caso de uma rede de núcleo móvel realista, onde os parâmetros de tráfego são conhecidos.

Do ponto de vista dos MG Ws, é muito importante quantas entradas/parâmetros de CAC deveríam ser configuradas no caso dos modelos de provisão diferentes e números de agrupamento. Na Figura 8, o número de entradas de CAC médias pode ser visto como uma função de número de agrupamentos.

Na base da Figura 8, pode ser notado que três agrupamentos provêem o número médio mais baixo de entradas de CAC por MGW. Do ponto de vista de entradas de CAC, o método de provisão mais vantajoso é o intra-mangueira, inter-mangueira, mas a intra-mangueira e inter-tronco também é muito adequado, especialmente no intervalo de 2-4 agrupamentos na rede.

Na Figura 9, os modelos de provisão propostos são comparados na base da capacidade somada.

Do ponto de vista de largura de banda requerida, o modelo intra-tronco, inter-tronco é o melhor, mas o modelo intra-mangueira, intertronco também provê resultados muito atraentes. É importante notar que do ponto de vista de capacidade somada, o número adequado de agrupamentos é três, se o fator de sobre-provisão visado estiver ao redor de 20%.

Baseado nos resultados das Figuras 8 e 9, pode ser concluído

que com respeito a um compromisso entre o número de entradas de CAC e eficiência de largura de banda, o modelo de intra-mangueira, inter-tronco provê o melhor desempenho global.

O impacto de diferentes estratégias de roteamento foi investigado. Nesta consideração, o modelo de provisão de intra-mangueira, inter-tronco pode ser combinado vantajosamente com roteamento em árvore no nível intra-agrupamento e roteamento de trajeto mais curto no nível interagrupamento, como será apreciado das simulações em otimização de roteamento a ser descrita mais tarde.

Proteção para falhas de ligação e/ou nó também pode ser provida, por exemplo re-roteando ou usando trajetos de reserva. O impacto de proteção de ligação e nó também foi investigado.

Figura 10 mostra a sobre-provisão quando provisão intramangueira, inter-tronco é usada sem proteção, como também com proteção de ligação e nó. Uma descrição complementar da invenção para o contexto específico de uma Rede Privada Virtual (VPN) será descrita agora.

Implementação exemplar no contexto de VPN

Em geral, Redes Privadas Virtuais (VPNs) desempenham um papel importante no negócio de empreendimento principalmente porque elas provêem grande flexibilidade para clientes ao operar suas redes. Soluções também são desenvolvidas para atrair clientes com recursos e infra-estrutura limitados para administração de rede. Oferecer modelos de administração de largura de banda simples e flexíveis para clientes também é considerado como uma meta importante de provedores de VPN. Simplicidade para o cliente, porém, freqüentemente significa esforço de administração aumentado e menos utilização de rede eficiente para o operador de rede. Por outro lado, eficiência de rede reduzida e mais tarefas de administração, aumenta os custos operacionais e produz serviços mais caros.

Como previamente mencionado, modelos de provisão de

recurso de mangueira e tronco são dois exemplos de resoluções do conflito entre operação de rede principal eficiente e modelo de largura de banda flexível. No modelo de cliente-tubo, que também é conhecido como modelo em tronco, demandas de tráfego de ponto a ponto são especificadas entre cada par de locais de VPN, permitindo ao operador reservar independentemente largura de banda entre cada par de locais. Este modelo habilita ao provedor de VPN utilizar a rede do melhor modo, desde que a matriz de tráfego conhecida determina exatamente as capacidades de ligação requeridas se informação de roteamento também for conhecida. A parte crítica deste modelo é que o padrão de comunicação entre os pontos finais é muito difícil de estimar. Clientes podem ser incapazes de predizer exatamente e definir cargas de tráfego entre os locais, que toma difícil especificar a matriz de tráfego de local para local completa para o Acordo de Nível de Serviço (SLA). Até mesmo se a estimação da matriz de tráfego for suportada por ferramentas, é difícil especificar o requisito de largura de banda correto devido a flutuações de tráfego.

Outra desvantagem do modelo de cliente-tubo é a complexidade da administração de troncos. Reservas de recurso precisam ser configuradas em cada nó de fonte para cada nó recebedor, incluindo configuração de policiamento para o provedor e configuração de controle de formação/admissão para o cliente. Se uma rede lógica de malha completa for assumida, entre os locais do cliente, então a soma de parâmetros a serem configurados é proporcional ao quadrado do número de nós na VPN. Portanto, complexidade de configuração pode se tomar a desvantagem principal do modelo em tronco no caso de redes de grande escala.

O modelo em mangueira é uma abordagem mais pragmática só requerendo a especificação dos volumes de tráfego de chegada agregados e de partida agregados em cada nó. Estes parâmetros de tráfego podem ser especificados tanto de acordo com a capacidade física da ligação à rede do provedor ou baseado em medições. Seja qual for a abordagem usada, a estimação de demanda de tráfego é mais fácil e mais precisa comparada ao modelo de cliente-tubo. Configurar parâmetros de mangueira requer muito menos esforço de ambos clientes e provedores do que configuração de troncos. Só um parâmetro de mangueira de chegada e de partida deveria ser configurado em cada nó de fonte. Assim, o número de parâmetros de configuração é proporcional ao número de locais de VPN. Estas propriedades fazem o modelo em mangueira definitivamente atraente para clientes. Por outro lado, a aplicação do modelo em mangueira tem um grande impacto em provisão de recurso na rede principal de VPN. Dimensionamento de rede baseado em informação parcial sobre as demandas de tráfego produz sobredimensionamento comparado a modelo em tronco, se o mesmo desempenho de serviço for requerido em ambos os casos. Além disso, a sobre-provisão requerida aumenta significativamente com o tamanho da rede, relativo ambos ao número de nós e ao número de ligações.

Conseqüentemente, pode ser visto que os métodos de provisão de recursos convencionais não graduam bem para grandes redes de VPN.

Dividindo a rede em agrupamentos de múltiplos nós, executando provisão baseada em agrupamento da rede em pelo menos dois níveis e usando descrição de tráfego baseada em agrupamento, é possível achar um equilíbrio apropriado entre complexidade de administração e sobreprovisão da mesma ou semelhante maneira como previamente descrito. Tal uma estratégia de provisão se aplica bem a redes de grande escala, e o agrupamento toma possível caracterizar o tráfego de VPN por demandas de ponto para agrupamento, em vez de simplesmente as demandas de ponto a ponto do modelo em tronco tradicional e as demandas de ponto para todos os lugares do modelo em mangueira tradicional. Estas novas denominadas limitações de tráfego de nó para agrupamento são tipicamente aplicadas no nível inter-agrupamento, e servem como a chave para desempenho melhorado nas redes de VPN.

Por exemplo, considere uma VPN habilitada em QoS com acordo de nível de serviço estático entre o provedor de VPN e cliente. O provedor de VPN tipicamente tem uma função de policiamento que controla o tráfego de ingresso/egresso de acordo com o SLA. O cliente de VPN também pode ter um formador nas bordas de rede para o mesmo propósito. Além disso, o cliente pode operar uma função de controle de admissão para serviços em tempo real para evitar degradação de QoS devido a exceder as limitações de tráfego especificadas no SLA. A função de controle de admissão também é assumida refletir a estrutura do SLA, isto é, inclui as mesmas limitações de largura de banda para os mesmos agregados de tráfego como a parte do SLA que está relacionada a tráfego em tempo real.

A administração de uma arquitetura de VPN geralmente inclui tarefas para o cliente de VPN como também para o provedor de VPN. É ffeqüentemente responsabilidade do cliente de VPN medir tráfego na rede e renegociar SLAs quando o tráfego excede um dado limite. Configurar o controle de admissão e formação de acordo com o SLA também é normalmente a tarefa do cliente de VPN. Por outro lado, normalmente é a responsabilidade do provedor de VPN assegurar que a largura de banda especificada no SLA sempre esteja disponível na rede principal. No caso de re-negociação, o provedor tem que verificar se ele pode enfrentar o tráfego aumentado ou algumas das ligações precisam ser atualizadas. Também é responsabilidade do provedor configurar a função de policiamento de acordo com os SLAs.

O interesse principal dos provedores de VPN é facilitar as tarefas de seus clientes oferecendo SLAs simples. Porém, descrições de tráfego sub- especificadas produzem sobre-provisão que faz as ofertas mais caras. Portanto, um equilíbrio razoável entre complexidade de administração de VPN e sobre-provisão na rede principal é requerido.

O modelo de serviço proposto nos permite configurar os SLAs no contexto de VPN baseado no conceito de agrupamentos de local - de um modo mais flexível do que os modelos em mangueira e tronco puros. Definindo um agrupamento como um conjunto de locais/nós de VPN, é possível diferenciar entre provisão intra-agrupamento e provisão interagrupamento nos SLAs. Isto permite ao operador de VPN personalizar o serviço oferecendo aos requisitos do cliente de VPN específico. Assim, caracterização e administração de tráfego poderíam ser simplificadas sem degradar significativamente a eficiência de largura de banda da rede principal de VPN.

A primeira tarefa, que é afetada pela provisão baseada em agrupamento é medição de tráfego e re-negociação de SLA. Quanto maior os agregados que são o assunto do SLA, mais fácil identificar que o SLA precisa ser renegociado. Como previamente indicado, um dos benefícios de provisão baseada em agrupamento é que a informação de tráfego requerida no SLA pode ser ajustada à informação de tráfego disponível para o cliente.

A outra tarefa mencionada para o cliente de VPN é a configuração de controle de admissão para tráfego em tempo real ou | formação para tráfego de melhor esforço, brevemente complexidade de 20 administração. Neste contexto, outra vantagem de provisão baseada em agrupamento é sua complexidade de administração graduável.

A forma de SLA afeta consideravelmente a complexidade de administração. Um SLA para provisão baseada em agrupamento pode incluir elementos de ponto a ponto, elementos de ponto para único agrupamento e elementos de ponto para múltiplos agrupamentos. Em outras palavras, limitações de largura de banda podem ser configuradas para um conjunto de locais, que podem ser um único local, um agrupamento ou até mesmo múltiplos agrupamentos. Como formação e controle de admissão no cliente íreqüentemente identificam agrupamentos baseados nos prefixos de IP, a entrada de configuração para uma limitação de largura de banda em quaisquer destas funções tipicamente inclui uma lista de prefixos de endereço de IP e um ou mais valores de largura de banda. Assim, a complexidade de configuração não só depende do número de valores de largura de banda, mas também podem depender do número de prefixos de endereço de IP, como já indicado antes. Quando um agrupamento é mapeado a um único prefixo de IP, então a configuração é claramente menos incômoda do que no caso quando inclui vários prefixos separados. Portanto, se agrupamentos já estiverem definidos na iniciação da VPN, então o plano de endereçamento deveria lO preferivelmente levá-los em conta.

VPNs são normalmente implementadas com algum tipo de técnica de canalização, que normalmente também assume que o endereçamento de IP da VPN é independente do endereçamento da rede principal de IP. Formação e controle de admissão são assumidos estarem colocados no cliente, de forma que eles são baseados no endereçamento da VPN. A independência de endereços de rede principal e VPN toma possível definir um plano de endereçamento ótimo adaptado à VPN atual independentemente de outras VPNs. Assim, definições de agrupamento podem ser locais à VPN,

Se endereçamento de IP for fixo na VPN, então definições de agrupamento preferivelmente deveríam considerar o plano de endereçamento. Por exemplo, pode ser uma escolha melhor requerer sobre-provisão ligeiramente mais na rede principal para permitir mapeamento de um para um entre prefixos de endereço de IP e agrupamentos que definir agrupamentos baseados em topologia física de vários prefixos de IP separados. De qualquer maneira, está claro que há um compromisso entre eficiência de largura de banda, número de parâmetros de SLA a serem estimados e complexidade de configuração.

Retomando às responsabilidades do provedor de VPN. Além da configuração de policiamento, cuja complexidade de administração é semelhante àquela de formação e controle de admissão no cliente, o provedor de VPN tem que verificar se as ligações de rede principal podem enfrentar o tráfego limitado por policiais de ingresso. Neste respeito, o método baseado em agrupamento é algo semelhante à provisão de mangueira visto que cálculos mais complexos são precisados para cumprir esta tarefa devido à falta atual de um protocolo de reserva de recurso suportando reservas baseadas em mangueira e baseadas em agrupamento. Verificar recursos de rede contra pedidos de recurso baseado em tronco é normalmente mais fácil desde que todos os protocolos de reserva de recurso, tais como protocolo de RSVP agregado ou NSIS futuro para VPNs de IP roteadas e RSVP-TE para VPNs de MPLS, suportam reservas em tronco. O provedor também pode administrar a tarefa de otimizar roteamento, como previamente descrito, de forma que os recursos de rede realmente usados sejam minimizados. Assim, é desejável para o provedor de VPN tentar resolver a tarefa de otimização com requisitos ou restrições sobre eficiência de largura de banda mínima, número máximo de limitações de largura de banda e número máximo de prefixos de IP. Preferivelmente, o algoritmo de capacidade de ligação básico descrito acima é implementado em uma ferramenta de projeto de rede pelo provedor de VPN para calcular as capacidades de ligação necessárias para tráfego dado pela descrição baseada em agrupamento selecionada, tomando possível projetar redes livres de congestão.

A aplicabilidade e limitações da metodologia proposta e o efeito de estratégias de roteamento diferentes e tolerância a falha foram examinadas simulando vários cenários de teste para redes de VPN. No seguinte, será apresentada brevemente uma seleção limitada, mas ainda ilustrativa destas simulações.

Estudo de desempenho

Nas simulações, a rede de rede principal de referência AT&T

com sua topologia publicamente disponível foi usada como uma base para a análise de desempenho. Considera-se principalmente só a parte da rede composta dos nós de portal, nós de rede principal conectados com ligações de N OC48 e N OC192, para obter nossa rede de teste incluindo 25 locais conectados com 44 ligações.

Primeiro, foi comparada a provisão baseada em agrupamento proposta para as variantes diferentes sem considerar métodos de otimização de roteamento e proteção. Foi estudado como otimização e roteamento pode ser usada para melhorar a eficiência de largura de banda. Finalmente, foi mencionado o efeito de métodos de proteção sobre os resultados.

Figura 11 ilustra o fator de sobre-provisão como uma função do número de agrupamentos com variantes de dimensionamento diferentes. A comparação das variantes de provisão é aqui baseada em roteamento de trajeto mais curto e assume que nenhum método de proteção é aplicado. A capacidade de ligações requeridas e a complexidade de administração são as medidas fundamentais caracterizando o desempenho dos métodos, assim calculou-se para a avaliação. O cenário de rede estudado é baseado na rede AT&T de 25 nós, como mencionado, e uma matriz de tráfego pré-calculada. Executou-se dimensionamento para cada possível número de agrupamentos (de 1 a 25). De agora em diante, foram usados os nomes seguintes para as variantes de provisão baseada em agrupamento para referência breve:

• 'tf: Tráfego em tronco para intra-agrupamento e inter-agrupamento.

• 'th': Tráfego em tronco para intra-agrupamento e tráfego em mangueira para inter-agrupamento.

• 'hf: Tráfego em mangueira para intra-agrupamento e tráfego em tronco para inter-agrupamento.

• ’hh': Tráfego em mangueira para intra-agrupamento e interagrupamento.

Figura 11 mostra o fator de sobre-provisão comparado ao modelo em tronco, isto é, a diferença relativa entre a capacidade precisada para a variante de provisão avaliada e o modelo em tronco puro.

Figura 12 apresenta o número médio de limitações de largura de banda por local, que está relacionado de perto à complexidade de administração. Note que embora a provisão de mangueira e tronco pura não seja exibida explicitamente, seus resultados podem ser vistos nas figuras, como eles são equivalentes a casos específicos dos métodos baseados em agrupamento: Se houver um agrupamento, então o método 'hf e 'hh' é equivalente a modelo em mangueira e métodos 'tf e 'th' correspondem a lO modelo em tronco. Se cada local estiver em um agrupamento separado (isto é, quando há 25 agrupamentos na rede AT&T), então 'hh' e 'th' correspondem a modelo em mangueira e ’tf e 'hf é o modelo em tronco.

Resultados para todas as quatro variantes do método baseado em agrupamento estão entre os resultados de provisão de mangueira e tronco, relativos ambos capacidade de ligação e complexidade de administração. As figuras também realçam o compromisso entre eficiência de largura de banda e complexidade de administração. Para comparar as variantes, a questão real é a complexidade de administração necessária usando um agrupamento que provê uma certa sobre-provisão visada. O gráfico de complexidade de administração

- sobre- provisão na Figura 13 compara a variante deste ponto de vista. Os pontos representam a complexidade de administração e valores de sobreprovisão para as configurações de agmpamento anteriores. Pode ser visto que o método *hf é o melhor neste sentido na rede AT&T: requer a mínima complexidade de administração para qualquer sobre-provisão fixa. Por exemplo, permitindo 40% de largura de banda extra na rede principal através do requisito do modelo em tronco, os parâmetros de configuração precisados em um local diminui de 25 para 5. Note que o modelo em mangueira requerería 160% de largura de banda extra com um único parâmetro em cada local.

A razão por que provisão de mangueira é melhor do que provisão de tronco no nível intra-agrupamento é que capacidades de ligação dentro do agrupamento não são muito sensíveis ao método de provisão, mas modelo em tronco precisa de muitos mais parâmetros de configuração do que mangueira. A pequena diferença em capacidades é porque a topologia de um agrupamento está tipicamente perto de uma árvore, que é o cenário ótimo para o modelo em mangueira, devido à topologia escassa da rede de rede principal AT&T de exemplo.

Para provisão inter-agrupamento, provisão de tronco sobreexecuta significativamente o método de mangueira porque tráfego para agrupamentos diferentes tipicamente vai por trajetos diferentes. Assim, ignorar os agrupamentos de destino nos SLAs (isto é, usando provisão de mangueira para tráfego inter-agrupamento) significa que o tráfego de pior caso para cada agrupamento é a soma de todo o tráfego inter-agrupamento ao invés do modelo em tronco, onde só o tráfego do agrupamento de destino específico precisa ser considerado.

No seguinte, o foco principal será sobre o desempenho desta variante intra-mangueira, inter-tronco de aspectos diferentes.

Como mencionado previamente, roteamento de múltiplos níveis parece ser um modo promissor de melhorar desempenho de rede. No caso de roteamento de múltiplos níveis, o mecanismo de nível de agrupamento normalmente tem precedência sobre o algoritmo de nível de nó, que significa o seguinte: Se roteamento de trajeto mais curto for usado ambos no nível intra-agrupamento e inter-agrupamento, então trajetos de roteamento são geralmente escolhidos de tal modo que eles cruzem tão poucas ligações inter-agrupamento quanto possível, e entre estes trajetos o salto mínimo seja selecionado. Este princípio é aplicado aos outros três cenários de roteamento igualmente.

De agora em diante, os nomes seguintes são usados para as « variantes de roteamento baseadas em agrupamento para referência breve:

• ’ss’: Trajeto mais curto intra-agrupamento/Trajeto mais curto interagrupamento.

• 'st': Trajeto mais curto intra-agrupamento/Inter-agrupamento em árvore.

• 'ts': Intra-agrupamento em árvore/Trajeto mais curto interagrupamento.

• 'tf: Intra-agrupamento em árvore/Inter-agrupamento em árvore.

Note que cada um dos quatro esquemas de roteamento

TO mencionados acima pode ser implementado como um roteamento de trajeto mais curto puro designando pesos administrativos apropriados às ligações.

Figura 14 mostra o fator de sobre-provisão de método 'ht' no roteamento investigado cinco (simples mais curto mais as quatro estratégias de roteamento descritas acima). Uma conclusão básica que pode ser tirada baseado na Figura 14 é que usando roteamento em árvore no nível interagrupamento resulta em desempenho pior do que roteamento de trajeto mais curto. A razão para o desempenho relativamente ruim da árvore interagrupamento é que desabilita conexão direta entre muitos agrupamentos, φ resultando em grandes desvios. Alguém também pode observar que usando roteamento de trajeto mais curto ou árvore no nível intra-agrupamento não faz uma diferença significante. Isto é porque a rede analisada é relativamente escassa, assim os trajetos de roteamento no caso de roteamento em árvore mais curto são muito semelhante. No caso de redes mais densas, o roteamento em árvore no nível intra-agrupamento deveria executar melhor do que o roteamento de trajeto mais curto.

Testes semelhantes foram feitos para os outros métodos igualmente, e os resultados confirmaram a expectativa que usando roteamento em árvore, onde dimensionamento em mangueira é aplicado e encurta roteamento de trajeto em segmentos de rede dimensionados baseado em

modelo em tronco é a melhor escolha relativa ao roteamento. Assim, há um tipo de roteamento melhor para cada um de nossos métodos baseados em agrupamento, como segue:

• roteamento 'tt' para método 'hh';

• roteamento 'ts' para método 'ht';

• roteamento 'st' para método 'th';

• roteamento 'ss' para método 'tt'.

Isto confirmado, a noção que desempenho tal como eficiência de largura de banda podem ser aumentados se roteamento for ajustado ao método de provisão selecionado.

Também foi investigado como os quatro métodos executam com seu melhor roteamento. Com respeito à complexidade de administração como a função de sobre-provisão em métodos de dimensionamento diferentes com roteamento ótimo, a situação é muito semelhante àquela de usar roteamento de trajeto mais curto para cada método. A diferença mais importante é que alguém pode não declarar que método 'ht' é o melhor global, porque foi achado que se o fator de sobre-provisão for 50% ou mais alto, algumas configurações de 'th' e 'hh' requerem menos complexidade de administração para alcançar a mesma sobre-provisão, embora a diferença seja quase desprezível.

Alguém pode suspeitar que a eficiência de estratégias de roteamento é sensível à topologia subjacente. Para investigar isto, os métodos propostos foram testados também em topologias de rede geradas aleatoriamente. Primeiro, topologias aleatórias com o mesmo número de nós e ligações como a rede AT&T foram analisadas. As capacidades de ligação médias de 10 gráficos aleatórios diferentes foram computadas para cada um dos quatro métodos com seu melhor roteamento, e foi achado que não há nenhuma diferença significante entre o caso aleatório e a rede AT&T, o método 'ht' executa aparentemente bem em uma topologia genérica » igualmente.

O efeito de densidade de ligação da rede também foi investigado gerando topologias com o mesmo número de nós (era 25 em nosso caso exemplar) enquanto variando o grau médio dos nós (ou variando equivalentemente o número de ligações na rede). As capacidades de ligação médias de 10 gráficos aleatórios diferentes para 11 graus de nó médio diferentes de 2,5 a 7,5 em etapas de 0,5 foram computadas. Então, a complexidade de administração mínima provendo um fator de sobredimensionamento menos que 50% foi determinada. Figura 15 mostra que método 'hf ainda executa o melhor indiferente de densidade de ligação, mas seu desempenho fica pior e se aproxima da curva de hf quando o número de ligação na rede aumenta. Note que a curva de método 'hh' está perdendo porque não há nenhuma configuração desse método que podería cumprir os 50% visados de sobre-provisão a qualquer densidade de rede.

Outra questão importante é como os métodos de provisão graduam com o tamanho de rede. Assim, esta é a próxima etapa na avaliação dos métodos de provisão baseados em agrupamento. As redes estudadas foram geradas aleatoriamente como mencionado previamente. Como o φ número de interfaces em um roteador é limitado e redes normalmente consistem em roteadores com capacidades semelhantes, foram comparadas tais redes em que o grau médio dos nós era mantido constante - em nosso caso era 4 - ao mudar o número de nós. Durante o teste, foram investigadas redes consistindo em 10 a 50 nós em etapas de 10. Foram investigadas 10 topologias diferentes e calculamos a média das capacidades de rede para cada cenário. Foram examinados todos os quatro métodos de provisão baseados em agrupamento com sua melhor estratégia de roteamento a todo possível número de agrupamentos de 1 ao número de nós. Então foi observada a complexidade de administração mínima entre aquelas configurações onde o fator de sobre-provisão resultado estava abaixo de 50%. Figura 16 mostra o ♦ número mínimo de parâmetros a serem configurados na rede inteira. A curva do método 'hh' está perdendo novamente, que significa que não pode cumprir os 50% visados de sobre-provisão nem em redes pequenas nem grandes. As curvas de métodos 'ht' e ’tt’ são lineares que indica que o número de parâmetros a serem configurados aumenta proporcionalmente ao número de nós, a diferença é que o método 'ht' provê complexidade menor. Em contraste a eles, a curva do método 'th' aumenta rapidamente a número mais alto de nós de rede sugerindo que o método tipicamente não deveria ser usado em redes grandes.

Em redes de rede principal, um dos requisitos mais importantes é tolerância a falhas. Este fato motivou alguns testes para examinar quanta sobre-provisão é precisada para prover certa tolerância a falhas usando métodos de dimensionamento tradicionais e os esquemas baseados em agrupamento propostos. Técnicas de canalização usadas para

VPNs podem ser diferentes. A diferença principal relativa a métodos de proteção é se a rede principal é uma rede de IP roteada ou uma rede baseada em MPLS.

Se a rede principal de VPN for uma rede de IP roteada, então a φ rota de pacotes normalmente é determinada baseado no conteúdo atual das tabelas de roteamento. Como um resultado de uma falha de ligação, as tabelas de roteamento dos roteadores afetados então serão atualizadas por protocolos de roteamento. Quando todas as tabelas de roteamento estão atualizadas baseadas na informação de estado de ligação mudada, os pacotes são roteados pelo trajeto mais curto considerando só as ligações restantes. Este processo pode levar alguns minutos. Também significa que o trajeto de proteção de um dado fluxo depende da ligação falhada.

Se a rede principal de VPN for uma rede de MPLS, então as características de operação de falha avançadas de MPLS podem ser usadas.

Uma das técnicas para proteção em MPLS é usar trajetos comutados por rótulo de reserva. Em outras palavras, dois LSPs são normalmente estabelecidos entre cada par de locais, um primário e um secundário. Quando todas as ligações são estabelecidas, então o LSP primário é usado para comunicação. Sempre que uma ligação ao longo do trajeto do LSP primário falha, tráfego é re-roteado ao LSP secundário. Para assegurar que o LSP secundário possa ser usado no caso de qualquer falha ao longo do trajeto do LSP primário, os dois LSPs devem estar separados. Como LSPs são estabelecidos antes da falha de ligação atual, o trajeto de proteção de um dado fluxo é independente de qual ligação está falhada. Uma vantagem desta técnica é o tempo de falha muito mais rápido que roteamento de IP. Note que re-rota rápida é outra possibilidade para proteção em redes de MPLS, que é freqüentemente usado em combinação com LSPs de reserva. Tem até mesmo tempo de falha mais rápido que comutar ao LSP de reserva criando um desvio local entre os nós conectados pela ligação falhada.

O efeito de métodos de proteção em redes de IP roteadas e em MPLS com LSPs de reserva também foi examinado, assumindo proteção compartilhada para falhas de ligação única e nó único. Em outras palavras, dimensionamento de rede foi executado de tal modo que ligações suportarão o tráfego re-roteado no caso de qualquer falha de ligação ou qualquer nó, mas só uma de cada vez. No caso de uma falha de ligação, a topologia da rede e a rota de fluxos mudam. Quando um nó falha, então todas de suas ligações são removidas da topologia e seu tráfego também é removido da matriz de tráfego.

O efeito de métodos de proteção no caso de uma rede principal de IP nativa roteada foi examinado, e os resultados indicam que aplicar proteção não influencia o desempenho relativo das quatro variantes de provisão baseado em agrupamento. Com respeito ao efeito de estratégias de roteamento para método 'ht', os resultados sugerem que a melhor estratégia de roteamento entre as investigadas é roteamento de trajeto mais curto simples, onde pesos administrativos na rede principal são independentes de agrupamento.

O efeito de um mecanismo de redundância protetor de trajeto sobre o desempenho de provisão baseada em agrupamento também foi investigado. Com respeito a sobre-provisão como uma função do número de agrupamentos, a eficiência dos métodos de proteção é semelhante para VPNs de IP nativas e VPNs baseadas em MPLS. O efeito de estratégias de roteamento sobre a sobre-provisão requerida para os métodos baseados em agrupamento também foi estudado, e aqui alguém pode ver que usar estratégias de roteamento diferentes não faz diferença significante no resultado. A razão para isto é que as estratégias de roteamento aplicadas só determinam como os pesos administrativos são fixados nas ligações na rede. Pesos são configurados para forçar a rota primária ao trajeto visado em uma rede de IP roteada. Ao contrário, proteção de trajeto é baseada no algoritmo de Edmonds, que escolhe os trajetos primário e secundário tal que os custos somados dos dois trajetos serão mínimos, assim o trajeto mais curto e o trajeto primário poderíam ser diferentes.

Em resumo, o método de provisão baseado em agrupamento toma possível definir SLAs de ponto para multiponto (agrupamento) entre provedores e clientes de VPN. O algoritmo de dimensionamento proposto calcula, preferivelmente usando programação linear, capacidades de ligação tal que nenhuma das ligações poderia ficar congestionada até mesmo em distribuição de tráfego de pior caso constrangido por limitações de tráfego de ponto para agrupamento em bordas de rede e assumindo que roteamento é conhecido com antecedência. O projeto de rede livre de congestão permite ao cliente de VPN usar serviços em tempo real não adaptáveis através da VPN, que seriam degradados no caso de congestão. O algoritmo de dimensionamento é claramente uma ferramenta inevitável para o provedor de VPN oferecendo SLAs baseados em agrupamento e garantias de QoS, porque * a tarefa de verificar a disponibilidade de recursos de rede manualmente é complexa e nenhum protocolo de reserva de recurso baseado em IP a suporta.

Baseado nos exemplos de rede estudados, pode ser concluído que a melhor entre as quatro variantes da provisão baseado em agrupamento, que precisa do número mínimo de parâmetros de configuração para alcançar o mesmo alvo de sobre-provisão, foi o que usava limitações como mangueira para tráfego intra-agrupamento e limitações como tronco para tráfego interagrupamento. Esta variante permaneceu a melhor independentemente do cenário de rede, com e sem proteção e para roteamento otimizado também.

Claims

Provou ser o melhor compromisso entre modelo em mangueira e tronco. Na rede de 25 nós estudada, usando cinco agrupamentos diminuiu o número de limitações de largura de banda por nó de 24 para 5, e aumentou a largura de banda de ligação requerida por 40% sem otimização de rota comparada a modelo em tronco. Na mesma rede, a capacidade extra precisada pelo modelo em mangueira era 160%. Otimização de rota ademais diminuiu o sobredimensionamento da provisão baseada em agrupamento, no exemplo anterior de cinco agrupamentos de 40% para 25%. Uma estratégia de roteamento de φ dois níveis era a melhor para o modelo intra-agrupamento-mangueira, inter20 agrupamento-tronco selecionado, que aplicava roteamento em árvore dentro de cada agrupamento e roteamento de trajeto mais curto entre agrupamentos. Tolerância para falhas únicas em uma rede de IP roteada requereu 135% de capacidade extra para o modelo em tronco. Usando provisão baseada em agrupamento com cinco agrupamentos, a capacidade de ligação total aumentou com outros 35% (com 170% comparados a tronco sem proteção). Roteamento de trajeto mais curto simples, que é independente de definições de agrupamento e assim o mesmo para todas as VPNs, era geralmente a melhor estratégia de roteamento. Foi assumido durante as simulações que os agrupamentos são selecionados com uma heurística perto de ótima, que é seguida por alocação de endereço de IP para locais de VPNs. Se definição de agrupamento e alocação de endereço tiver a ordem anterior, então cada agrupamento pode ser mapeado a um único prefixo de IP, que significa que cada limitação de largura de banda no SLA pode ser designada a um único prefixo de IP. Porém, se endereçamento de IP da VPN for rígido, então qualquer dos agrupamentos precisa ser definido baseado no endereçamento de IP, que resulta em menos ganho em eficiência de largura de banda, ou definições de agrupamento incluem uma lista de endereços de IP, que aumenta complexidade de administração. Assim, os benefícios do método baseado em agrupamento podem ser explorados completamente quando endereçamento de IP pode ser ajustado para agrupamentos. As concretizações descritas acima são meramente dadas como exemplos, e deveria ser entendido que a presente invenção não está limitada a isso. Modificações, mudanças e melhorias adicionais que retêm os princípios subjacentes básicos expostos aqui também estão dentro da extensão da invenção. ABREVIAÇÕES ATM Modo de Transferência Assíncrono BW Largura de banda CAC Controle de Admissão de Conexão CSPF Constrangimento baseado em Trajeto mais Curto Primeiro GGSN Nó de Suporte de GPRS de Portal HLR Registrador de Local Doméstico LSP Trajeto Comutado por Rótulo MBAC Controle de Admissão de Conexão baseado em Medição MGW Portal de Mídia MPLS Comutação de Rótulo de Protocolo Múltiplo O&M Operação e Manutenção tf # QoS Qualidade de Serviço - RNC Controlador de Rede de Rádio RTP Protocolo de Transferência em Tempo Real SGSN Nó de Suporte de GPRS de Serviço 5 TIPI Infra-estrutura de IP de Transporte UMTS Sistema de Telecomunicações Móveis Universais VC/VF * Circuito Virtual/Trajeto Virtual REFERÊNCIAS [1] I. Szabó, On call Admission Control for IP Telephony in Best Effort Networks, Computer Communications, 26 (2003) pp. 304-313. [2] I. Szabó, Performance Evaluation of a New End-to-end Measurement Based Call Admission Control Scheme for Supporting IP Telephony, SCS, Simpósio Internacional sobre 15 Avaliação de Desempenho de Sistemas de Computador e Telecomunicação, Orlando, Flórida, julho de 2001. [3] J. A. Fingerhut, S. Suri, J. S. Tumer, Designing least-cost nonblocking broadband networks, Journal of Algorithms, Vol. 24, • n° 2, pp. 287-309, agosto de 1997. 20 [4] N. G. Duffield e P. Goyal e A. Greenberg e P. Mishra e K. K. Ramakrishnan e J. E. Van der Merwe, A Flexible Model for Resource Management in Virtual Private Networks, ACM Sigcomm, San Diego, Califórnia, E.U.A., agosto de 1999. [5] A. Kumar e R. Rastogi e A. Silberschatz e B. Yener, Algorithms 25 for Provisioning Virtual Private Networks in the Hose Model, ACM Sigcomm, Cambridge, Massachusetts, E.U.A., agosto de 2001. [6] G. Italiano e R. Rastogi e B. Yener, Restoration Algorithms for Virtual Private Networks in the Hose Model, IEEE Infocom, Nova Iorque, EUA, junho de 2002.

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1. Método de provisão para uma rede de comunicação, caracterizado pelo fato de ter um conjunto de nós de rede, compreendendo as etapas de:

- dividir (Sl) vários de ditos nós de rede em agrupamentos (A, B, C), cada agrupamento tendo pelo menos dois nós;

definir (S2) limitações de tráfego em pelo menos dois níveis, incluindo nível de intra-agrupamento e nível de inter-agrupamento, ditas limitações de tráfego incluindo pelo menos uma limitação de tráfego de nó para agrupamento para tráfego inter-agrupamento; e

- executar (S3) provisão baseada em agrupamento baseado em ditas limitações de tráfego.

2/16

Fzg. 2

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de executar (S3) provisão baseada em agrupamento compreende a etapa de aplicar um de um modelo em tronco baseado em agrupamento e um modelo em mangueira baseado em agrupamento envolvendo dita pelo menos uma limitação de tráfego de nó para agrupamento no nível de inter-agrupamento.

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Fig. 3

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de executar (S3) provisão baseada em agrupamento ademais inclui a etapa de aplicar pelo menos um de um modelo em tronco e um modelo em mangueira envolvendo pelo menos uma limitação de tráfego suplementar no nível de intra-agrupamento.

4/16

Fig. 4

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de executar (S3) provisão baseada em agrupamento inclui as etapas de:

- aplicar um modelo em tronco baseado em agrupamento envolvendo dita pelo menos uma limitação de tráfego de nó para agrupamento no nível de inter-agrupamento; e tf

- aplicar um modelo em mangueira envolvendo pelo menos uma limitação de tráfego suplementar em pelo menos um agrupamento no nível de intra-agrupamento.

5/16

FERRAMENTA DE PROJETO DE REDE

Fig. 5

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma limitação de tráfego de nó para agrupamento é definida para limitar, para pelo menos um dado nó em um dado agrupamento, a quantidade de tráfego em relação a pelo menos um outro agrupamento.

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Q

Fig- 6

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma limitação de tráfego de nó para agrupamento inclui:

pelo menos uma limitação definida para limitar, para um dado nó em um dado agrupamento, a quantidade de tráfego para pelo menos um outro agrupamento; e

- pelo menos uma limitação definida para limitar, para dito dado nó em dito dado agrupamento, a quantidade de tráfego de pelo menos um outro agrupamento.

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7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a um modelo em mangueira baseado em agrupamento é aplicado no nível de inter-agrupamento e dita pelo menos uma limitação de nó para agrupamento inclui:

- uma primeira limitação definida para limitar, para um dado nó em um dado agrupamento, a soma de tráfego de partida que vai para qualquer outro agrupamento; e

- uma segunda limitação definida para limitar, para dito dado nó em dito dado agrupamento, a soma de tráfego de chegada que vem de qualquer outro agrupamento.

[7] Alpár Jüttner, István Szabó e, e Áron Szentesi, On bandwidth effíciency of the hose resource management model in virtual private networks, IEEE Infocom, abril de 2003.

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Fzg. 8

8. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que um modelo em tronco baseado em agrupamento é aplicado no nível de inter-agrupamento e dita pelo menos uma limitação de nó para agrupamento inclui:

- um primeiro conjunto de limitações definido para limitar, para um dado nó em um dado agrupamento, a quantidade de tráfego para cada um de um primeiro conjunto de outros agrupamentos; e

- um segundo conjunto de limitações definido para limitar, para dito dado nó em dito dado agrupamento, a quantidade de tráfego de cada um de um segundo conjunto de outros agrupamentos.

[8] M. Minoux, Network synthesis and optimum network design problems: Models, solution methods and applications, Networks, vol. 13, pp. 313-360, 1989.

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9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita provisão baseada em agrupamento compreende controle de admissão baseado em agrupamento.

[9] M. Pióro, A. Jüttner, J. Harmatos, Á. Szentesi, P. Gajowniczek, e A. Myslek, Topological design of telecommunication networks: Nodes and links localization under demand constraints, no 17° Congresso de Teletráfego Internacional, Salvador, Bahia, setembro de 2001.

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Fig. 10

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita provisão baseada em agrupamento compreende dimensionamento baseado em agrupamento.

[10] M. Pióro, A. Myslek, A. Jüttner, J. Harmatos, e Á. Szentesi, Topological design of MPLS networks, na Conferência de Comunicação Global (GLOBECOM 2001), San Antonio, Texas, E.U.A., novembro de 2001.

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Fig. 11

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir a etapa de selecionar modelo de provisão de tráfego individualmente para cada agrupamento no nível de intra-agrupamento.

[11] M. Pióro e P. Gajowniczek, Solving multicommodity integral flow problems by simulated allocation, Telecommunication Systems, vol. 1, n° 13, pp. 17 - 28,1997.

12/16 χ: j= £ £2 mt oeÓBJisiuiujpe ep epepixe|duioQ

Fig. 12 oj)

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir a etapa de executar roteamento baseado em agrupamento em pelo menos dois níveis, incluindo roteamento intra-agrupamento e roteamento inter-agrupamento.

[12] T. Cinkler, T. Henk, e G. Gordos, Stochastic algorithms for design of thrifty single-fail-protected networks, DRCN 2000, 2000.

13/16 o ιο ο ιο ο ιο ο co cj >—

Fig 13 oeÔej)siuiiupe ep θρεριχθίάιιιοο

13. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de executar (S3) provisão baseada em agrupamento compreende as etapas de:

- aplicar um modelo em tronco baseado em agrupamento no nível de inter-agrupamento; e

- aplicar um modelo em mangueira no nível de intraagrupamento; e em que dita etapa de executar roteamento baseado em agrupamento inclui as etapas de:

- aplicar roteamento de trajeto mais curto no nível de interagrupamento; e

- aplicar roteamento em árvore no nível de intra5 agrupamento.

[13] M. Maliosz e T. Cinkler, Methods for Optical VPN Design over Multifiber Wavelength Routing Networks, em Proc. ONDM, Budapeste, Hungria, fevereiro de 2003.

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Fig. 14

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de dividir vários de ditos nós de rede em agrupamentos compreende a etapa de definir ditos agrupamentos baseado em pelo menos um de:

Io - distribuição de tráfego entre nós;

- planejamento de endereço de sub-rede;

- topologia de rede;

- minimização do número de parâmetros de controle de admissão nos nós; e

- maximização de eficiência de largura de banda.

[14] M. Maliosz e T. Cinkler, Optimizing Configuration of Virtual Private Networks, em Seminário de Proc. polonês-tchecohúngaro, setembro de 2001, pp, 241 - 247.

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Fig. 15 euiiuiLu |OAeõueo|B oeôausiuiiupe ep epepixaiduioo

15. Arranjo de provisão de rede para uma rede de comunicação tendo um conjunto de nós de rede, caracterizado pelo fato de incluir:

- meio (122) para dividir vários de ditos nós de rede em agrupamentos (A, B, C), cada agrupamento tendo pelo menos dois nós;

- meio (126; 214) para definir limitações de tráfego em pelo menos dois níveis, incluindo nível de intra-agrupamento e nível de interagrupamento, ditas limitações de tráfego incluindo pelo menos uma limitação de tráfego de nó para agrupamento para tráfego inter-agrupamento; e

- meio (130; 220) para executar provisão baseada em agrupamento baseado em ditas limitações de tráfego.

16. Arranjo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o dito meio (130; 220) para executar provisão baseada em agrupamento compreende meio para aplicar um de um modelo em tronco baseado em agrupamento e um modelo em mangueira baseado em «Ο (0 agrupamento envolvendo dita pelo menos uma limitação de tráfego de nó para agrupamento no nível de inter-agrupamento.

17. Arranjo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o dito meio (130; 220) para executar provisão baseado em agrupamento compreende meio para dimensionamento baseado em agrupamento.

18. Arranjo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o dito meio (130) para executar provisão baseada em agrupamento compreende meio para dimensionar ligações entre ditos nós de rede baseado pelo menos parcialmente em dita pelo menos uma limitação de tráfego de nó para agrupamento no nível de inter-agrupamento.

19. Ferramenta de projeto (100) para uma rede de comunicação tendo um conjunto de nós de rede interconectados por ligações, dita ferramenta de projeto (100), caracterizada pelo fato de incluir:

- meio (122) para dividir logicamente vários de ditos nós de rede em agrupamentos (A, B, C), cada agrupamento tendo pelo menos dois nós;

- meio (126) para definir uma definição de nível de serviço baseado em agrupamento incluindo pelo menos uma limitação para tráfego intra-agrupamento e pelo menos uma limitação de nó para agrupamento para tráfego inter-agrupamento; e meio (130) para dimensionar a capacidade de várias ditas ligações baseado nas limitações de tráfego em dita definição de nível de serviço baseado em agrupamento.

20. Ferramenta de projeto de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de incluir meio (124) para selecionar a) um de um modelo em tronco baseado em agrupamento e um modelo em mangueira baseado em agrupamento para descrição de tráfego inter-agrupamento, e b) um de um modelo em tronco e um modelo em mangueira para descrição de p\ tráfego intra-agrupamento, para uso junto com as limitações de tráfego correspondentes em dita definição de nível de serviço.

21. Ferramenta de projeto de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que o dito meio de dimensionamento (130) compreende meio para calcular valores de tráfego máximos das ligações sujeitas a constrangimentos definidos por ditas limitações de tráfego.

22. Ferramenta de projeto de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que o dito meio (122) para dividir vários de ditos nós de rede em agrupamentos compreende meio para selecionar os ^0 agrupamentos baseado em uma dada ponderação entre minimização do número de parâmetros de controle de admissão e maximização de eficiência de largura de banda.

23. Ferramenta de projeto de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de que o dito meio (128) para selecionar esquema de roteamento compreende meio para selecionar a) um de roteamento de trajeto mais curto e roteamento em árvore no nível de intra-agrupamento, e b) um de roteamento de trajeto mais curto e roteamento em árvore no nível de interagrupamento.

24. Ferramenta de projeto de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma limitação de nó para agrupamento baseada em tronco é definida no nível de inter-agrupamento, e pelo menos uma limitação de tráfego baseada em mangueira é definida no nível de intra-agrupamento.

25. Controlador de admissão (200) para operação em uma rede de comunicação tendo um conjunto de nós de rede interconectados por ligações, vários de ditos nós de rede sendo divididos logicamente em agrupamentos e cada agrupamento tendo pelo menos dois nós, em que dito controlador de admissão (200), caracterizado pelo fato de compreender:

- meio (214) para definir uma definição de nível de serviço baseado em agrupamento incluindo pelo menos uma limitação para tráfego intra-agrupamento e pelo menos uma limitação de nó para agrupamento para tráfego inter-agrupamento; e

- meio (220) para exercer controle de admissão baseado em agrupamento em pelo menos dois níveis, incluindo controle de admissão de intra-agrupamento e controle de admissão de inter-agrupamento, baseado nas limitações de tráfego em dita definição de nível de serviço baseado em agrupamento.

26. Controlador de admissão de acordo com a reivindicação

25, caracterizado pelo fato de que o dito meio (220) para exercer controle de admissão baseado em agrupamento é configurado para operar de acordo com um de um modelo em tronco baseado em agrupamento e um modelo em mangueira baseado em agrupamento no nível de controle de admissão de inter-agrupamento.

27. Controlador de admissão de acordo com a reivindicação

26, caracterizado pelo fato de que o dito meio (220) para exercer controle de admissão baseado em agrupamento é configurado para aplicar um de um modelo em tronco e um modelo em mangueira no nível de controle de admissão de intra-agrupamento.

28. Controlador de admissão de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o dito meio (220) para exercer controle de admissão baseado em agrupamento é configurado para aplicar um modelo em tronco baseado em agrupamento envolvendo dita pelo menos uma limitação de nó para agrupamento para controle de admissão de inter-agrupamento e um modelo em mangueira envolvendo dita pelo menos uma limitação de tráfego de intra-agrupamento para controle de admissão de intra-agrupamento.

[15] T. Cinkler e M. Maliosz, Configuration of Protected Virtual

Private Networks, em Proc. Terceiro Seminário Internacional sobre PROJETO DE REDES DE COMUNICAÇÃO SEGURAS, outubro de 2001.

[16] K. G. Ramakrishnan, D. Mitra, e J. A. Morrison, VPN

DESIGNER: A Tool for Design of Multiservice Virtual Private

Networks, em Proc. 8° Simpósio de Planejamento de Rede de Telecom. Internacional, NETWORKS 98, Sorrento, Itália, 1998, pp. 153-158.

[17] Chen-Nee Chuah, A Scalable Framework for IP-Network

Resource Provisioning Through Aggregation and Hierarchical

Control, Universidade da Califórnia, Berkeley, 2001.

[18] M. Berkelaar e J. Dirks, lp_solve 4.0, a ser achado no servidor ftp ftp://ftp.es.ele.tue.nl/pub/lp__solve.

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REIVINljrCAiíÔE^V tf

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Fig. 16