EP2617169A1 - Dispositif d'adaptation de debit de donnees à une couche physique, circuit integre comportant un tel dispositif et procede, programme d'ordinateur et moyens de stockage correspondants - Google Patents

Dispositif d'adaptation de debit de donnees à une couche physique, circuit integre comportant un tel dispositif et procede, programme d'ordinateur et moyens de stockage correspondants

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Publication number
EP2617169A1
EP2617169A1 EP11754883.4A EP11754883A EP2617169A1 EP 2617169 A1 EP2617169 A1 EP 2617169A1 EP 11754883 A EP11754883 A EP 11754883A EP 2617169 A1 EP2617169 A1 EP 2617169A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frames
source device
memory buffer
filling
adaptation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11754883.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Cyril Chiollaz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sagemcom Energy and Telecom SAS
Original Assignee
Sagemcom Energy and Telecom SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sagemcom Energy and Telecom SAS filed Critical Sagemcom Energy and Telecom SAS
Publication of EP2617169A1 publication Critical patent/EP2617169A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/25—Flow control; Congestion control with rate being modified by the source upon detecting a change of network conditions
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    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/30—Flow control; Congestion control in combination with information about buffer occupancy at either end or at transit nodes
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    • H04L49/90—Buffering arrangements
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/43—Assembling or disassembling of packets, e.g. segmentation and reassembly [SAR]
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    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/43—Assembling or disassembling of packets, e.g. segmentation and reassembly [SAR]
    • H04L47/431—Assembling or disassembling of packets, e.g. segmentation and reassembly [SAR] using padding or de-padding

Definitions

  • Device for adapting the data rate to a physical layer integrated circuit comprising such a device and method, computer program and corresponding storage means
  • the present invention relates to a device for adapting data to a physical layer, the adaptation device being intended to be placed between a source device and a communication link.
  • the present invention also relates to a method implemented by this adaptation device.
  • the present invention also relates to a computer program for implementing the method and storage means storing such a computer program.
  • the present invention also relates to an integrated circuit comprising such an adaptation device.
  • Traffic shaping mechanisms provide means of controlling the volume of traffic that is sent by a communication device during a given period of time (bandwidth throttling in English or strangling of bandwidth in French) and control the flow maximum to which this traffic can be sent (rate limiting in English). This makes it possible to limit congestions on the communication networks and thus to limit the phenomena of data loss.
  • Such traffic shaping mechanisms are implemented in equipment operating at level 2 in the Open Systems Interconnection (OSI) model, that is to say at the level of the network. link layer in English. This controls the rate of the frames transmitted by the equipment, a frame being a protocol information block corresponding to level 2 in the OSI model.
  • OSI Open Systems Interconnection
  • the frames being coming from a source device of frames such as for example a switch operating at level 2 in the OSI model
  • a processing on these frames by to adapt them to the physical layer used.
  • a data adaptation device is then placed between the source device of frames and the communication link.
  • the applied treatment adapting the frames for transmission on the communication link, alters the frames by changing their respective sizes.
  • processing may for example consist of deleting parity data contained in the frames transmitted by the frame source device.
  • Such processing may also include adding a header to the frames transmitted by the frame source device. The impact of this processing in terms of the volume of data to be transmitted therefore depends on the size of the frames transmitted by the frame source device.
  • the processing has a proportionally greater impact on the frames, transmitted by the source device of frames, which are of reduced size, than on those of larger size.
  • This processing may also be dependent on the quality of service associated with each frame transmitted by the frame source device. The impact of this processing therefore depends more generally on the characteristics of the frames transmitted by the source device of frames.
  • Such processing therefore has an impact on the bandwidth consumed for the transmission of these frames on the communication link.
  • the rate observed on the communication link therefore does not correspond to the bit rate of the frames transmitted by the source device of frames.
  • this observed rate may be variable even when the frame rate transmitted by the frame source device is constant.
  • it is the bit rate of the frames transmitted by the source device of frames that is regulated by the mechanism of formatting of the traffic and the throughput on the communication link may then be unsuited to the capabilities of the communication link.
  • the commonly adopted solution is to apply a rate limitation considering the worst case, that is when the frames are minimum size - 64 bytes in the case of Ethernet frames, as defined in the IEEE 802.3 standard.
  • the bandwidth of the communication link is then underused for larger frames.
  • a High Implementation of Adaptive Shaping for Dynamic Bandwidth Allocation (by Cameron Braun, Vinai Sirkay, Hugo Uriona, Srini Seetharam, Esmaell Yousefi David Petr, Niehaus Douglas, Victor Frost, Joseph Evans, Gary Minden - Telecommunications & Information Sciences Laboratory, Department of Electrical Engineering and Computer Science, Lawrence, Kansas, USA) describes a mechanism for dynamically adapting the bandwidth allocated to devices over time, so as to share the bandwidth of a communication link between these devices.
  • a bandwidth allocation for the traffic of a device differs from a bandwidth reservation for the traffic of that device in that the allocated but unused bandwidth is usable for the other traffic. devices.
  • the disclosed mechanism measures average flow rate and burst size (bursts) characteristics of the data stream transmitted by each device. By thus determining the behavior of the traffic coming from the devices, it is possible to allocate to each device a bandwidth adapted to the traffic that it generates. However, in the case where the bandwidth is reserved for the traffic transmitted by a device, or in the case where this traffic can occupy the entire bandwidth of a communication link, this mechanism has no effect. The use of the bandwidth for transmitting the traffic generated by the device is then not optimized.
  • the invention relates to a device for adaptation to a physical layer of data to be transmitted over a communication link, said adaptation device being intended to be placed between a source device and the communication link, said adaptation device comprising:
  • a processing for applying to the received frames, a processing, the implementation of which has the effect of changing variably the rate of data to be transmitted according to at least one characteristic of the received frames.
  • the adaptation device further comprises:
  • the use of the bandwidth of the communication link is improved.
  • the data adaptation device being the particularized element to achieve this objective, an equipment or component available on the shelf can be used as a frame source device, without having to modify it.
  • Such equipment or component is for example an Ethernet frame switch.
  • said means for applying the processing comprise any means among the following group of means:
  • the processing applied by the data adaptation device and consisting in deleting parity data contained in the received frames, has the consequence of modifying the size of the frames received from the source device of frames, and this in order to minimize the bandwidth used on the communication link and thus allow to transmit a larger volume of useful data.
  • the processing applied by the data adaptation device, and of adding a header to the received frames has the effect of modifying the size of the frames received from the frame source device, in order to transmit additional information. to a receiver device connected to the communication link.
  • the processing applied by the data adaptation device, and of fragmenting received frames into a plurality of frame fragments has the consequence of modifying the size of the frames received from the frame source device, in order to to allow for example their transmission on a logical communication link consisting of a plurality of physical links.
  • the adaptation device comprises said memory buffer.
  • the means for controlling the bit rate of the received frames comprise:
  • the information relating to the filling of the memory buffer being a comparison information between the filling level of the memory buffer and at least two filling thresholds of said buffer
  • the means for controlling the bit rate of the received frames comprise:
  • the invention can be implemented simply and at low cost.
  • the information relating to the filling of the memory buffer being a comparison information between the filling level of the memory buffer and a filling threshold of said buffer
  • the means for controlling the bit rate of the frames received include means for transmitting a frame burst request to the source device, said means for transmitting the frame burst request being activated according to said comparison information.
  • the invention can be implemented in a simple manner and at a low cost by using for example a flow limitation mechanism based on a bucket of chips.
  • the source device is a frame switching device.
  • the invention also relates to an integrated circuit comprising such an adaptation device.
  • the invention also relates to a method implemented by a device for adaptation to a physical layer of data to be transmitted over a communication link, said adaptation device being intended to be placed between a source device and the communication link, said method comprising steps of:
  • the method further comprising the steps of:
  • the invention also relates to a computer program, which can be stored on a medium and / or downloaded from a communication network, in order to be read by a computer system or a processor.
  • This computer program includes instructions for implementing the method mentioned above, when said program is executed by a computer system or a processor.
  • the invention also relates to storage means comprising such a computer program.
  • FIG. 1 illustrates a communication system in which a device for adapting data to a physical layer, according to an embodiment of the present invention, is inscribed;
  • FIG. 2 illustrates a first algorithm implemented by the data matching device of FIG. 1, according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 illustrates a second algorithm implemented by a data matching device of FIG. 1, according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 illustrates a first example of obtaining information relating to the filling of a memory buffer, according to one embodiment of the invention
  • FIG. 5 illustrates a second example of obtaining information relating to the filling of a memory buffer, according to one embodiment of the invention
  • FIG. 6 illustrates a third example of obtaining information relating to the filling of a memory buffer, according to one embodiment of the invention.
  • Fig. 1 illustrates a communication system in which a data adaptation device according to an embodiment of the present invention is inscribed.
  • the communication system of FIG. 1 comprises a transmitting device
  • the objective of the invention is not to adapt the bit rate of the data transmitted on the communication link 1.50 to variations in transmission conditions on this link, for example linked to interference.
  • the adaptation of the data rate transmitted on the communication link 1.50 to these variations in transmission conditions would be managed by a device outside the scope of the present invention and is therefore not described here.
  • the communication link 1.50 can be wired or wireless.
  • the communication link 1.50 may be a subset of a communication link of greater capacity.
  • the transmitter device 1.51 comprises, connected by a communication bus
  • processors a processor, microprocessor, microcontroller (denoted ⁇ ) or CPU (Central Processing Unit in English) 1.7;
  • RAM Random Access Memory in English
  • a medium storage drive 1.6 such as a CD-ROM drive (for
  • the device 1.2 for adapting data to a physical layer is simply called an adaptation device 1.2.
  • the transmission module 1.5 is interconnected with the encapsulation module
  • the encapsulation module 1.4 is interconnected with the memory buffer 1.3 through a link 1.12.
  • the memory buffer 1.3 is interconnected with the adaptation device 1.2 through a link 1.11.
  • the adaptation device 1.2 is interconnected with the source device of 1.1 frames through a link 1.10.
  • the frame source device 1.1 is optionally interconnected with one or more communication devices (not shown) via a link, a bus or a communication network 1.20.
  • the microcontroller 1.7 is capable of executing instructions loaded in the RAM 1.8 from the ROM 1.9, an external memory (not shown), a storage medium, such as a hard disk or a CD-ROM, or a communication network.
  • the microcontroller 1.7 is able to read RAM 1.8 instructions and execute them. These instructions form at least one computer program.
  • This (these) computer program (s) cause (s) the implementation by the microcontroller 1.7, all or part of the algorithms described below in relation to Figs. 2 and 3.
  • All or part of the algorithms described below in relation to FIGS. 2 and 3 can be implemented in software form by executing a set of instructions by a programmable machine, such as a DSP (Digital Signal Processor in English or a Digital Signal Processing Unit in French) or a microcontroller, or be implemented in hardware form by a machine or a dedicated component, such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) to an Application in French).
  • a programmable machine such as a DSP (Digital Signal Processor in English or a Digital Signal Processing Unit in French) or a microcontroller
  • a machine or a dedicated component such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) to an Application in French).
  • the adaptation device 1.2 is included in an integrated circuit 1.53.
  • the memory buffer 1.3 may also be included in the integrated circuit 1.53, as shown in FIG. 1. It should be noted that the memory buffer 1.3 can also be included in the adaptation device 1.2.
  • the source device of 1.1 frames may not be included in the transmitting device 1.51.
  • the frame source device 1.1 is connected to the transmitting device 1.51 via the link 1.10.
  • the source device of 1.1 frames is a subnetwork interconnection device, such as a bridge (English bridge) or a switch (switch in English).
  • the frame source device 1.1 is then in charge of relaying, to the receiving device 1.52 or communication devices for which the receiver device 1.52 serves as a relay, frames received from communication devices via the link 1.20.
  • the source device of 1.1 frames acts at level 2 in the OSI model, that is to say that it operates at the level of the link layer.
  • the frame source device 1.1 is a frame generating device.
  • the frame source device 1.1 then generates frames to be transmitted to the receiver device 1.52 or to communication devices for which the receiver device 1.52 serves as a relay.
  • the source device of 1.1 frames generates Ethernet type frames.
  • the frame source device 1.1 is a level 2 switch in the OSI model. More particularly, the source device of 1.1 frames is an Ethernet frame switch.
  • the source device of 1.1 frames provides frames, for example of the type
  • 1.1 is source of frames from the point of view of the adaptation device 1.2.
  • the size of the frames transmitted by the source device of 1.1 frames is variable from one frame to another and is unpredictable.
  • the adaptation device 1.2 receives the frames transmitted by the frame source device 1.1 via the link 1.10.
  • the adaptation device 1.2 uses the link 1.10 to control the bit rate of the frames transmitted by the frame source device 1.1 to the adaptation device 1.2.
  • the source device of 1.1 frames comprises a control module of the shaping controller (English shaping controller) which makes it possible to configure the rate of the frames at the output of the source device of 1.1 frames.
  • the interactions between the adaptation device 1.2 and the frame source device 1.1 are more fully described below in relation to FIGS. 2 and 3.
  • the adaptation device 1.2 applies a processing on the frames received from the source device of 1.1 frames.
  • the processing applied by the adaptation device 1.2 has the effect of varying in a variable manner the data rate to be transmitted as a function of at least one characteristic of the received frames.
  • This processing may consist of deleting parity data included in the received frames.
  • the adaptation device 1.2 deletes the CRC field (Cyclic Redundancy Code in English) contained in the Ethernet frames.
  • the receiving device 1.52 recalculates the data of this field and reincorporates them into the received frame. This makes it possible to reduce the bandwidth consumption on the link 1.50 for the transmission of the frames thus processed.
  • this processing consists in adding a header to the frames received from the source device 1.1.
  • This header is for example used to communicate additional information, the transmitter device 1.51 to the receiving device 1.52. This header is then deleted by the receiving device 1.52.
  • this processing consists of fragmenting frames received from the source device 1.1.
  • the frames transmitted on the communication link 1.50 have a predetermined maximum size. If frames received from the source device 1.1 have a size greater than a threshold determined according to this predetermined maximum size, they are fragmented into a plurality of frame fragments. Each of these frame fragments makes it possible to obtain a frame, to be transmitted on the communication link 1.50, of size less than or equal to the predetermined maximum size.
  • Such fragmentation can also be used, when the communication link 1.50 is a logical link consisting of several physical links, to transmit the fragments obtained in a distributed manner on the physical links.
  • This processing may also be dependent on the quality of service associated with each frame transmitted by the source device of 1.1 frames.
  • the predetermined treatments mentioned above can be combined with one another.
  • the processing applied by the adaptation device 1.2 therefore has the effect of modifying, in a variable manner, the bit rate of the data to be transmitted as a function of at least one characteristic of the received frames, this characteristic being for example linked to their size or to the quality service they are associated with.
  • the adaptation device 1.2 then transmits the processed frames to the memory buffer 1.3 via the link 1.11, so that they are stored there.
  • the memory buffer 1.3 makes it possible to store frames of data for transmission on the communication link 1.50.
  • the memory buffer 1.3 is of the FIFO type (First-In First Out or English First In First Out).
  • the memory buffer 1.3 has a memory access control, which makes it possible to compare the number of data transmitted, or written, by the adaptation device 1.2, and the number of data retrieved, or read, by the data module. encapsulation 1.4.
  • the memory buffer 1.3 provides the adaptation device 1.2, through this comparison, information relating to the filling of the memory buffer 1.3.
  • This information is then used by the adaptation device 1.2 to control the bit rate of the frames transmitted to it by the source device 1.1.
  • the processing, by the adaptation device 1.2, of this information relating to the filling of the memory buffer 1.3 is more fully described below in relation to FIGS. 4-6.
  • the encapsulation module 1.4 formats the frames processed and stored in the memory buffer 1.3 for transmission, by the transmission module 1.5 on the communication link 1.50.
  • the encapsulation module 1.4 retrieves, or reads, the frames processed from the memory buffer 1.3, at a rate depending on the transmission capacity on the communication link 1.50.
  • the transmission module 1.5 informs the encapsulation module 1.4 which retrieves at least one frame processed and stored in the memory buffer 1.3 and which encapsulates the frame or frame (s) recovered.
  • This encapsulation consists of placing each frame in a container intended to facilitate, or allow, its transport on the communication link 1.50.
  • this encapsulation consists of the addition of a header GFP (Generic Framing Procedure in English or Generic Framing Procedure in French).
  • This encapsulation may further consist of the addition of an FCS field (Frame Check Sequence) to enable the receiving device to verify that the frame in question has been received without error.
  • GFP Generic Framing Procedure in English or Generic Framing Procedure in French.
  • FCS field Fra Check Sequence
  • Each frame thus encapsulated is then transmitted by the encapsulation module 1.4 to the transmission module 1.5 via the link 1.13.
  • Each frame is then transmitted on the communication link 1.50 by the transmission module 1.5.
  • the encapsulation module 1.4 may include a module for modulating the data to be transmitted via the communication link 1.50.
  • the receiver device 1.52 comprises, connected by a communication bus
  • processors a processor, microprocessor, microcontroller (denoted ⁇ ) or CPU (Central Processing Unit in English) 1.27;
  • RAM Random Access Memory in English or Memory
  • adaptation device 1.22 the physical layer output data adaptation device 1.22 is simply called adaptation device 1.22.
  • the receiving module 1.25 is interconnected with the decapsulation module 1.24 via a link 1.33.
  • the de-encapsulation module 1.24 is interconnected with the adaptation device 1.22 through a link 1.31.
  • the adaptation device 1.22 is interconnected with the destination device of frames 1.21 through a link 1.30.
  • the frame receiving device 1.21 is optionally interconnected with one or more communication devices (not shown) by means of a link, a bus or a communication network 1.40.
  • Microcontroller 1.27 is capable of executing instructions loaded into RAM 1.28 from ROM 1.29. When the receiving device 1.52 is turned on, the microcontroller 1.27 is able to read instructions RAM 1.28 and execute them. These instructions form at least one computer program. This computer program (s) causes (s) the implementation, by the microcontroller 1.27, of configuration steps of the adaptation device 1.22, the decapsulation module 1.24 and the reception module 1.25 .
  • the frame receiving device 1.21 may not be included in the receiving device 1.52, in the same way that the frame source device 1.1 may not be included in the transmitting device 1.51. In this case, the frame receiving device 1.21 is connected to the receiving device 1.52 via link 1.30.
  • the frame receiving device 1.21 is an Ethernet frame switch.
  • the receiving module 1.25 receives frames from the transmitting device 1.51 via the communication link 1.50. The receiving module 1.25 then provides these frames to the de-encapsulation module 1.24 via link 1.33.
  • the de-encapsulation module 1.24 removes the data that has been added by the encapsulation module 1.4 of the transmitting device 1.51. This withdrawn data can be processed by the de-encapsulation module 1.24 or by the microcontroller 1.27, such as for example to verify that the frame in question has been received without error.
  • the de-encapsulation module 1.24 may comprise a module for demodulating the data received via the communication link 1.50.
  • the de-encapsulated frames are then transmitted by the encapsulation module 1.24 to the adaptation device 1.22 via the link 1.31.
  • the adaptation device 1.22 of the receiving device 1.52 performs the inverse operation of the processing performed by the adaptation device 1.2 of the transmitting device 1.51.
  • the adaptation device 1.22 recalculates the deleted parity data and reincorporates them in the frame, in order to reform the original frame, that is to say the frame as it was transmitted by the source device of 1.1 frames.
  • the adaptation device 1.22 deletes this header, in order to reform the original frame, and retrieves the information it contains. This recovered data can then be processed by the microcontroller 1.27.
  • the adaptation device 1.22 reassembles the fragments, in order to reform the original frame.
  • the adaptation device 1.22 then comprises an internal buffer memory which makes it possible to store frame fragments while waiting for all the fragments of the same original frame to have been received.
  • the adaptation device 1.22 then transmits the processed frames to the destination device of frames 1.21.
  • Fig. 2 illustrates a first algorithm implemented by the adaptation device 1.2 according to an embodiment of the present invention.
  • the adaptation device 1.2 receives frames from the frame source device 1.1.
  • the adaptation device 1.2 applies a processing on the received frames, as already described above in relation with FIG. 1.
  • the adaptation device 1.2 transmits the processed frames to the memory buffer 1.3.
  • Fig. 3 illustrates a second algorithm implemented by the adaptation device 1.2 according to one embodiment of the present invention. This second algorithm proceeds in parallel with the first algorithm described in relation to FIG. 2. However, the steps of these first and second algorithms could be adapted to be executed sequentially.
  • the adaptation device 1.2 is configured. This configuration is for example performed by the microcontroller 1.7.
  • the configuration of the source device of 1.1 frames may for example be performed through the adaptation device 1.2, or directly by the microcontroller 1.7.
  • the adaptation device 1.2 is preferably informed of the initial configuration of the source device of 1.1 frames with respect to the bit rate of the frames that it transmits via the link 1.10. This initial configuration of the source device of 1.1 frames can then be taken into account by the adaptation device 1.2 to control the bit rate of the frames transmitted via the link 1.10.
  • Ethernet frames For example, transmission of Ethernet frames by the transmitting device 1.2.
  • the adaptation device 1.2 applies a treatment to the frames received from the frame source device 1.1, which consists of removing the CRC field of these Ethernet frames. Four bytes are thus removed by the adaptation device 1.2, for each Ethernet frame.
  • encapsulation module 1.4 performs GFP encapsulation of processed frames, which adds 8 bytes to each processed frame.
  • the rate D applicable at the output of the source device of frames 1.1 is then, for a frame of size T (in bytes):
  • the minimum rate is obtained for Ethernet frames of minimum size. Since the minimum size of the Ethernet frames is 64 bytes, the minimum bit rate D m i n at the output of the source device of frames 1.1 is then:
  • the bit rate of the frames transmitted by the source device of 1.1 frames is then initially fixed at this value, which corresponds to the most unfavorable case of use of the bandwidth, that is to say the case where the overhead (overhead in English) related to the processing applied by the adaptation device 1.2 and ⁇ encapsulation performed by the encapsulation module 1.4 is maximum.
  • the quantity of frames stored waiting for transmission on the communication link 1.50 is stable if the Ethernet frames transmitted by the device source of 1.1 frames are of size equal to 64 bytes. If the Ethernet frames are larger, the memory buffer 1.3 tends to empty.
  • the bandwidth on the communication link 1.50 is in this case under-occupied.
  • the encapsulation module may then be required to insert padding data in order to maintain an activity on the communication link 1.50.
  • the adaptation device 1.2 optionally carries out a waiting step that a predefined duration has elapsed.
  • This waiting step allows the value of the rate of the frames transmitted by the source device of 1.1 frames has its effects on the filling, before being possibly updated.
  • the adaptation device 1.2 obtains information relating to the filling of the memory buffer 1.3.
  • This information is for example the filling level of the memory buffer 1.3, that is to say the volume of data contained in the memory buffer 1.3.
  • This information can also be a filling rate of the memory buffer 1.3, that is to say a percentage of occupation of the memory buffer 1.3.
  • This information can also be a comparison information between the filling level of the memory buffer 1.3 and a filling threshold.
  • This information can also be a comparison information between the filling level of the memory buffer 1.3 and at least two filling thresholds.
  • step 3.4 the adaptation device 1.2 determines, according to the information obtained in step 3.3, whether an adaptation of the frame rate transmitted by the frame source device 1.1 is required. If such an adaptation is required, a step 3.5 is performed; otherwise step 3.2 is repeated.
  • step 3.5 the adaptation device 1.2 determines a flow control information of the frames transmitted by the source device of 1.1 frames, depending on the information obtained in step 3.3.
  • This control information is intended to compensate for variations in the bit rate of the data to be transmitted introduced by the processing applied in step 2.2, as well as those possibly introduced by the encapsulation module 1.4.
  • the adaptation device 1.2 then transmits this rate control information to the frame source device 1.1.
  • the adaptation device 1.2 controls the bit rate of the frames transmitted by the source device of frames 1.1, in order to compensate for the variations in flow introduced by the treatment he has applied. Step 3.2 is then repeated.
  • Fig. 4 illustrates a first example of obtaining information relating to the filling of the memory buffer 1.3, according to one embodiment of the invention.
  • Two thresholds for filling the memory buffer 1.3 are defined: a high threshold
  • the filling level 4.3 of the memory buffer 1.3 is compared with these two thresholds.
  • the rate of the frames transmitted by the source device of the frames 1.1 must be increased.
  • the adaptation device 1.2 must transmit to the source device of the frames 1.1 flow control information accordingly.
  • the frame rate transmitted by the frame source device 1.1 must be decreased.
  • the adaptation device 1.2 must transmit to the source device of the frames 1.1 flow control information accordingly.
  • the filling level 4.3 of the memory buffer 1.3 is greater than or equal to the low threshold 4.2 and less than or equal to the high threshold 4.1, the frame rate transmitted by the frame source device 1.1 is maintained.
  • the adaptation device 1.2 thus compares the filling level 4.3 of the memory buffer 1.3 with the high threshold 4.1 and the low threshold 4.2, converts the information resulting from the comparison into a flow control information and transmits this flow control information. to the frame source device 1.1.
  • Fig. 5 illustrates a second example of obtaining information relating to the filling of the memory buffer 1.3, according to one embodiment of the invention.
  • the rate of the frames transmitted by the source device of 1.1 frames is adjusted proportionally to the level of filling 5.1 of the memory buffer 1.3.
  • the adaptation device 1.2 converts the filling level 5.1 of the memory buffer 1.3 into a flow control information aimed at substantially obtaining a predetermined filling level of the memory buffer 1.3 and transmits this flow control information to the frame source device 1.1. .
  • Such a method requires that the waiting step 3.2 be of short duration, so as to increase the frequency of the rate checks of the frames transmitted by the source device of 1.1 frames, so as not to cause an overflow of the capabilities of the memory buffer 1.3, from the top (overflow in English) or from the bottom (underflow in English).
  • Fig. 6 illustrates a third example of obtaining information relating to the filling of the memory buffer 1.3, according to one embodiment of the invention.
  • a threshold 6.3 for filling the memory buffer 1.3 is defined.
  • the rate of the frames transmitted by the source device of 1.1 frames is maintained.
  • the rate of the frames transmitted by the source device of the frames 1.1 must be temporarily increased.
  • the adaptation device 1.2 requires from the source device of the frames 1.1 that a burst of frames is transmitted.
  • the size of the required burst must not exceed the size of the space available in the memory buffer 1.3, so as not to cause an overflow of the capacities of the memory buffer 1.3.
  • the adaptation device 1.2 therefore decides to transmit this frame burst request to the frame source device 1.1, as a function of a comparison information between the filling level 6.2 of the memory buffer 1.3 and the threshold 6.3.
  • Such a method is particularly suitable for formatting the output traffic of the source device 1.1 frames with a bucket of chips (Token Bucket in English), because the burst of frames can be created by filling the bucket with additional tokens corresponding to the length of the desired burst.

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Abstract

Un dispositif d'adaptation de données à une couche physique est placé entre un dispositif source de trames et un lien de communication. Le dispositif d'adaptation de données reçoit des trames transmises par le dispositif source de trames. Le dispositif d'adaptation de données applique, sur les trames reçues, un traitement qui a pour conséquence de modifier de manière variable le débit des données à transmettre en fonction d'au moins une caractéristique des trames reçues. Le dispositif d'adaptation de données obtient (3.3) une information relative au remplissage d'un tampon mémoire dans lequel les trames traitées sont stockées avant transmission sur le lien de communication, détermine (3.4) en fonction de l'information obtenue si le débit des trames transmises par le dispositif source de trames doit être adapté et contrôle (3.5) ce débit en conséquence.

Description

Dispositif d'adaptation de débit de données à une couche physique, circuit intégré comportant un tel dispositif et procédé, programme d'ordinateur et moyens de stockage correspondants
La présente invention concerne un dispositif d'adaptation de données à une couche physique, le dispositif d'adaptation étant destiné à être placé entre un dispositif source et un lien de communication. La présente invention concerne également un procédé mis en œuvre par ce dispositif d'adaptation. La présente invention concerne également un programme d'ordinateur permettant la mise en œuvre du procédé et des moyens de stockage stockant un tel programme d'ordinateur. La présente invention concerne également un circuit intégré comportant un tel dispositif d'adaptation.
La diversité des applications utilisant les services de réseaux de communication entraîne, pour assurer un niveau de qualité de service (QoS ou Quality of Service en anglais) adapté à chacune de ces applications, la mise en place d'un contrôle du trafic sur ces réseaux. Des mécanismes de mise en forme du trafic (trafic shaping en anglais) offrent des moyens de contrôler le volume de trafic qui est envoyé par un dispositif de communication pendant une période donnée (bandwidth throttling en anglais ou étranglement de bande passante en français) et de contrôler le débit maximum auquel ce trafic peut être envoyé (rate limiting en anglais ou limitation de débit en français). Cela permet de limiter les congestions sur les réseaux de communication et ainsi de limiter les phénomènes de perte de données. De tels mécanismes de mise en forme du trafic sont mis en œuvre dans des équipements intervenant au niveau 2 dans le modèle OSI (Open Systems Interconnection en anglais ou Interconnexion de Systèmes Ouverte en français), c'est-à-dire au niveau de la couche liaison (link layer en anglais). On contrôle ainsi le débit des trames transmises par l'équipement, une trame étant un bloc d'information protocolaire correspondant au niveau 2 dans le modèle OSI.
Pour transmettre des trames sur un lien de communication, les trames étant en provenance d'un dispositif source de trames, tel que par exemple un commutateur opérant au niveau 2 dans le modèle OSI, il est usuel de procéder à un traitement sur ces trames en vue de les adapter à la couche physique utilisée. On place alors un dispositif d'adaptation de données entre le dispositif source de trames et le lien de communication. Le traitement appliqué, adaptant les trames en vue de leur transmission sur le lien de communication, altère les trames en modifiant notamment leurs tailles respectives. Un tel traitement peut par exemple consister à supprimer des données de parité contenues dans les trames transmises par le dispositif source de trames. Un tel traitement peut aussi consister à ajouter un entête aux trames transmises par le dispositif source de trames. L'impact de ce traitement en termes de volume de données à transmettre dépend donc de la taille des trames transmises par le dispositif source de trames. Le traitement a un impact proportionnellement plus grand sur les trames, transmises par le dispositif source de trames, qui sont de taille réduite, que sur celles de taille plus conséquente. Ce traitement peut aussi être dépendant de la qualité de service associée à chaque trame transmise par le dispositif source de trames. L'impact de ce traitement dépend donc, de manière plus générale, des caractéristiques des trames transmises par le dispositif source de trames.
Un tel traitement a donc un impact sur la bande passante consommée pour la transmission de ces trames sur le lien de communication. Le débit observé sur le lien de communication ne correspond donc pas au débit des trames émises par le dispositif source de trames. De plus, ce débit observé peut être variable même quand le débit des trames émises par le dispositif source de trames est constant. Or, c'est le débit des trames émises par le dispositif source de trames qui est régulé par le mécanisme de mise en forme du trafic et le débit sur le lien de communication peut alors être inadapté aux capacités du lien de communication.
La solution communément adoptée consiste à appliquer une limitation de débit en considérant le pire cas, c'est-à-dire quand les trames sont de taille minimum - 64 octets dans le cas de trames Ethernet, telle que définie dans le standard IEEE 802.3. La bande passante du lien de communication est alors sous-utilisée pour les trames de taille supérieure.
Le document A High Implementation of Adaptive Shaping for Dynamic Bandwidth Allocation (par Cameron Braun, Vinai Sirkay, Hugo Uriona, Srini Seetharam, Esmaell Yousefi David Petr, Douglas Niehaus, Victor Frost, Joseph Evans, Gary Minden - Télécommunications & Information Sciences Laboratory, Department of Electrical Engineering & Computer Science, Lawrence, Kansas, USA) décrit un mécanisme d'adaptation dynamique de la bande passante allouée à des dispositifs au fil du temps, de manière à partager la bande passante d'un lien de communication entre ces dispositifs. Comme le précise ce document, une allocation de bande passante pour le trafic d'un dispositif diffère d'une réservation de bande passante pour le trafic de ce dispositif en ce que la bande passante allouée mais non utilisée est utilisable pour le trafic d'autres dispositifs. Le mécanisme décrit mesure des caractéristiques de débit moyen et taille de rafales (bursts en anglais) du flot de données transmises par chaque dispositif. En déterminant ainsi le comportement du trafic issu des dispositifs, il est possible d'allouer à chaque dispositif une bande passante adaptée au trafic qu'il génère. Or, dans le cas où la bande passante est réservée au trafic transmis par un dispositif, ou dans le cas où ce trafic peut occuper l'intégralité de la bande passante d'un lien de communication, ce mécanisme est sans effet. L'utilisation de la bande passante pour la transmission du trafic généré par le dispositif n'est alors pas optimisée.
Il est souhaitable de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique. Il est notamment souhaitable de fournir une solution qui permette d'améliorer l'utilisation de la bande passante d'un lien de communication lors de la transmission de trames transmises par un dispositif source de trames, ces trames étant traitées par un dispositif d'adaptation de données à une couche physique, avant leur transmission effective sur le lien de communication. Il est notamment souhaitable de fournir une solution qui permette d'utiliser, dans ce cadre, en tant que dispositif source de trames, un équipement ou composant disponible sur étagère sans avoir à le modifier.
Il est notamment souhaitable de fournir une solution qui soit simple à mettre en œuvre et à faible coût.
L'invention concerne un dispositif d'adaptation à une couche physique de données à transmettre sur un lien de communication, ledit dispositif d'adaptation étant destiné à être placé entre un dispositif source et le lien de communication, ledit dispositif d'adaptation comportant :
- des moyens pour recevoir des trames transmises par le dispositif source ;
- des moyens pour appliquer, sur les trames reçues, un traitement dont la mise en œuvre a pour conséquence de modifier de manière variable le débit des données à transmettre en fonction d'au moins une caractéristique des trames reçues.
Le dispositif d'adaptation comporte en outre :
- des moyens pour obtenir une information relative au remplissage d'un tampon mémoire dans lequel les trames traitées sont stockées avant transmission sur le lien de communication ; et
- des moyens pour contrôler le débit desdites trames transmises par le dispositif source en fonction de l'information obtenue, de façon à compenser des variations de débit introduites par ledit traitement.
Ainsi, l'utilisation de la bande passante du lien de communication est améliorée. De plus, le dispositif d'adaptation de données étant l'élément particularisé pour atteindre cet objectif, un équipement ou composant disponible sur étagère peut être utilisé en tant que dispositif source de trames, sans avoir à le modifier. Un tel équipement ou composant est par exemple un commutateur de trames Ethernet.
Selon un mode de réalisation particulier, lesdits moyens pour appliquer le traitement comprennent des moyens quelconques parmi le groupe de moyens suivant :
- des moyens pour supprimer des données de parité contenues dans les trames reçues ;
- des moyens pour ajouter un entête aux trames reçues ;
- des moyens pour fragmenter des trames reçues en une pluralité de fragments de trame.
- des moyens pour compresser des données contenues dans les trames reçues. Ainsi, le traitement appliqué par le dispositif d'adaptation de données, et consistant à supprimer des données de parité contenues dans les trames reçues, a pour conséquence de modifier la taille des trames reçues en provenance du dispositif source de trames, et ce afin de minimiser la bande passante utilisée sur le lien de communication et permettre ainsi de transmettre un plus grand volume de données utiles.
Ainsi, le traitement appliqué par le dispositif d'adaptation de données, et consistant à ajouter un entête aux trames reçues, a pour conséquence de modifier la taille des trames reçues en provenance du dispositif source de trames, et ce afin de transmettre des informations supplémentaires à un dispositif récepteur connecté au lien de communication.
Ainsi, le traitement appliqué par le dispositif d'adaptation de données, et consistant à fragmenter des trames reçues en une pluralité de fragments de trame, a pour conséquence de modifier la taille des trames reçues en provenance du dispositif source de trames, et ce afin de permettre par exemple leur transmission sur un lien de communication logique constitué d'une pluralité de liens physiques.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif d'adaptation comprend ledit tampon mémoire.
Selon un mode de réalisation particulier, l'information relative au remplissage du tampon mémoire étant le niveau de remplissage du tampon mémoire, les moyens pour contrôler le débit des trames reçues comprennent :
- des moyens pour convertir ledit niveau de remplissage en une information de contrôle de débit visant à substantiellement obtenir un niveau de remplissage prédéterminé du tampon mémoire, et
- des moyens pour transmettre l'information de contrôle de débit au dispositif source.
Selon un mode de réalisation particulier, l'information relative au remplissage du tampon mémoire étant une information de comparaison entre le niveau de remplissage du tampon mémoire et au moins deux seuils de remplissage dudit tampon, les moyens pour contrôler le débit des trames reçues comprennent :
- des moyens pour convertir ladite information de comparaison en une information de contrôle de débit, et
- des moyens pour transmettre l'information de contrôle de débit au dispositif source. Ainsi, par une surveillance du remplissage du tampon mémoire en comparaison avec un seuil haut et un seuil bas, l'invention peut être mise en œuvre de manière simple et à faible coût.
Selon un mode de réalisation particulier, l'information relative au remplissage du tampon mémoire étant une information de comparaison entre le niveau de remplissage du tampon mémoire et un seuil de remplissage dudit tampon, les moyens pour contrôler le débit des trames reçues comprennent des moyens pour transmettre une requête de rafale de trames au dispositif source, lesdits moyens pour transmettre la requête de rafale de trames étant activés en fonction de ladite information de comparaison.
Ainsi, par une surveillance du remplissage du tampon mémoire en comparaison avec un unique seuil, l'invention peut être mise en œuvre de manière simple et à faible coût en utilisant par exemple un mécanisme de limitation de débit basé sur un seau de jetons.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif source est un dispositif de commutation de trames.
L'invention concerne également un circuit intégré comportant un tel dispositif d'adaptation.
L'invention concerne également un procédé mis en œuvre par un dispositif d'adaptation à une couche physique de données à transmettre sur un lien de communication, ledit dispositif d'adaptation étant destiné à être placé entre un dispositif source et le lien de communication, ledit procédé comportant des étapes de :
- réception de trames transmises par le dispositif source ;
- application, sur les trames reçues, d'un traitement modifiant de manière variable le débit des données à transmettre en fonction d'au moins une caractéristique des trames reçues ;
le procédé comportant en outre les étapes suivantes :
- obtention d'une information relative au remplissage d'un tampon mémoire dans lequel les trames traitées sont stockées avant transmission sur le lien de communication ;
- contrôle du débit desdites trames transmises par le dispositif source en fonction de l'information obtenue, de façon à compenser des variations de débit introduites par ledit traitement. L'invention concerne également un programme d'ordinateur, qui peut être stocké sur un support et/ou téléchargé d'un réseau de communication, afin d'être lu par un système informatique ou un processeur. Ce programme d'ordinateur comprend des instructions pour implémenter le procédé mentionné ci-dessus, lorsque ledit programme est exécuté par un système informatique ou un processeur. L'invention concerne également des moyens de stockage comprenant un tel programme d'ordinateur.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
- la Fig. 1 illustre un système de communication dans lequel s'inscrit un dispositif d'adaptation de données à une couche physique, selon un mode de réalisation de la présente invention ;
- la Fig. 2 illustre un premier algorithme mis en œuvre par le dispositif d'adaptation de données de la Fig. 1, selon un mode de réalisation de la présente invention ;
- la Fig. 3 illustre un second algorithme mis en œuvre par un dispositif d'adaptation de données de la Fig. 1, selon un mode de réalisation de la présente invention ;
- la Fig. 4 illustre un premier exemple d'obtention d'une information relative au remplissage d'un tampon mémoire, selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la Fig. 5 illustre un second exemple d'obtention d'une information relative au remplissage d'un tampon mémoire, selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la Fig. 6 illustre un troisième exemple d'obtention d'une information relative au remplissage d'un tampon mémoire, selon un mode de réalisation de l'invention.
La Fig. 1 illustre un système de communication dans lequel s'inscrit un dispositif d'adaptation de données selon un mode de réalisation de la présente invention.
Le système de communication de la Fig. 1 comprend un dispositif transmetteur
1.51 et un dispositif récepteur 1.52, interconnecté par un lien de communication 1.50. Il est à noter que l'objectif de l'invention n'est pas d'adapter le débit des données transmises sur le lien de communication 1.50 à des variations de conditions de transmission sur ce lien, par exemple liées à des interférences. Le cas échéant, l'adaptation du débit des données transmises sur le lien de communication 1.50 à ces variations de conditions de transmission serait gérée par un dispositif hors du cadre de la présente invention et est, de ce fait, non décrite ici.
Le lien de communication 1.50 peut être filaire ou sans-fil.
Le lien de communication 1.50 peut être un sous-ensemble d'un lien de communication de plus grande capacité.
Le dispositif transmetteur 1.51 comprend, reliés par un bus de communication
1.14 :
- un processeur, micro-processeur, microcontrôleur (noté μο) ou CPU (Central Processing Unit en anglais ou Unité Centrale de Traitement en français) 1.7 ;
- une mémoire vive RAM (Random Access Memory en anglais ou Mémoire à Accès Aléatoire en français) 1.8 ;
- une mémoire morte ROM (Read Only Memory en anglais ou Mémoire à Lecture Seule en français) 1.9 ;
- un lecteur 1.6 de médium de stockage, tel qu'un lecteur de CD-ROM (pour
Compact Disk Read Only Memory en anglais ou Disque Compact Mémoire à Lecture Seule en français) ;
- un dispositif source de trames 1.1 ;
- un dispositif 1.2 d'adaptation de données à une couche physique ;
- un tampon mémoire 1.3 ;
- un module d'encapsulation 1.4 ; et
- un module de transmission 1.5.
Par souci de simplification, le dispositif 1.2 d'adaptation de données à une couche physique est simplement appelé dispositif d'adaptation 1.2.
Le module de transmission 1.5 est interconnecté avec le module d'encapsulation
1.4 grâce à un lien 1.13. Le module d'encapsulation 1.4 est interconnecté avec le tampon mémoire 1.3 grâce à un lien 1.12. Le tampon mémoire 1.3 est interconnecté avec le dispositif d'adaptation 1.2 grâce à un lien 1.11. Le dispositif d'adaptation 1.2 est interconnecté avec le dispositif source de trames 1.1 grâce à un lien 1.10. Le dispositif source de trames 1.1 est éventuellement interconnecté avec un ou plusieurs dispositifs de communication (non représentés) grâce à un lien, un bus ou un réseau de communication 1.20.
Le microcontrôleur 1.7 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la RAM 1.8 à partir de la ROM 1.9, d'une mémoire externe (non représentée), d'un support de stockage, tel qu'un disque dur ou un CD-ROM, ou d'un réseau de communication. Lorsque le dispositif transmetteur 1.51 est mis sous tension, le microcontrôleur 1.7 est capable de lire de la RAM 1.8 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment au moins un programme d'ordinateur. Ce(s) programme(s) d'ordinateur cause(nt) la mise en œuvre, par le microcontrôleur 1.7, de tout ou partie des algorithmes décrits ci-après en relation avec les Figs. 2 et 3.
Tout ou partie des algorithmes décrits ci-après en relation avec les Fig. 2 et 3 peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d'un ensemble d'instructions par une machine programmable, tel qu'un DSP (Digital Signal Processor en anglais ou Unité de Traitement de Signal Numérique en français) ou un microcontrôleur, ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (Field-Programmable Gâte Array en anglais ou Matrice de Portes Programmable sur Champ en français) ou un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit en anglais ou Circuit Intégré Spécifique à une Application en français).
Dans un mode de réalisation préféré le dispositif d'adaptation 1.2 est compris dans un circuit intégré 1.53. Le tampon mémoire 1.3 peut aussi être compris dans le circuit intégré 1.53, comme représenté sur la Fig. 1. Il est à noter que le tampon mémoire 1.3 peut aussi être compris dans le dispositif d'adaptation 1.2.
Il est aussi à noter que le dispositif source de trames 1.1 peut ne pas être compris dans le dispositif transmetteur 1.51. Dans ce cas, le dispositif source de trames 1.1 est connecté au dispositif transmetteur 1.51 par le biais du lien 1.10.
Dans un premier mode de réalisation, le dispositif source de trames 1.1 est un dispositif d'interconnexion de sous-réseaux, tel qu'un pont (bridge en anglais) ou un commutateur (switch en anglais). Le dispositif source de trames 1.1 est alors en charge de relayer, à destination du dispositif récepteur 1.52 ou de dispositifs de communication pour lesquels le dispositif récepteur 1.52 sert de relais, des trames reçues de dispositifs de communication via le lien 1.20. Le dispositif source de trames 1.1 agit au niveau 2 dans le modèle OSI, c'est-à-dire qu'il opère au niveau de la couche liaison.
Dans un second mode de réalisation, le dispositif source de trames 1.1 est un dispositif générateur de trames. Le dispositif source de trames 1.1 génère alors des trames à transmettre au dispositif récepteur 1.52 ou de dispositifs de communication pour lesquels le dispositif récepteur 1.52 sert de relais. Par exemple, le dispositif source de trames 1.1 génère des trames de type Ethernet. Dans la suite de la description, on considère à titre illustratif que le dispositif source de trames 1.1 est un commutateur de niveau 2 dans le modèle OSI. Plus particulièrement le dispositif source de trames 1.1 est un commutateur de trames Ethernet.
Le dispositif source de trames 1.1 fournit des trames, par exemple de type
Ethernet, au dispositif d'adaptation 1.2 via le lien 1.10. On dit ainsi que le dispositif
1.1 est source de trames du point de vue du dispositif d'adaptation 1.2. De manière préférentielle, la taille des trames transmises par le dispositif source de trames 1.1 est variable d'une trame à l'autre et est non prédictible.
Le dispositif d'adaptation 1.2 reçoit les trames transmises par le dispositif source de trames 1.1 via le lien 1.10. Le dispositif d'adaptation 1.2 utilise le lien 1.10 pour contrôler le débit des trames transmises par le dispositif source de trames 1.1 au dispositif d'adaptation 1.2.
Le dispositif source de trames 1.1 comporte un module de contrôle de la mise en forme des trames (shaping controller en anglais) qui permet de configurer le débit des trames en sortie du dispositif source de trames 1.1. Les interactions entre le dispositif d'adaptation 1.2 et le dispositif source de trames 1.1 sont plus amplement décrites ci- après en relation avec les Figs. 2 et 3.
Le dispositif d'adaptation 1.2 applique un traitement sur les trames reçues du dispositif source de trames 1.1. Le traitement appliqué par le dispositif d'adaptation
1.2 entraîne une modification de la taille d'au moins une partie des trames reçues. Ainsi, le traitement appliqué par le dispositif d'adaptation 1.2 a pour conséquence de modifier de manière variable le débit des données à transmettre en fonction d'au moins une caractéristique des trames reçues.
Ce traitement peut consister à supprimer des données de parité comprises dans les trames reçues. Par exemple, le dispositif d'adaptation 1.2 supprime le champ CRC (Cyclic Redundancy Code en anglais ou Code de Redondance Cyclique en français) contenu dans les trames Ethernet. Lorsqu'il reçoit une trame dont le champ CRC a été supprimé, le dispositif récepteur 1.52 recalcule les données de ce champ et les réincorpore dans la trame reçue. Cela permet de réduire la consommation de bande passante sur le lien 1.50 pour la transmission des trames ainsi traitées.
Dans une première variante de réalisation, ce traitement consiste à ajouter un entête aux trames reçues du dispositif source 1.1. Cet entête est par exemple utilisé pour communiquer des informations supplémentaires, du dispositif transmetteur 1.51 au dispositif récepteur 1.52. Cet entête est alors supprimé par le dispositif récepteur 1.52.
Dans une seconde variante de réalisation, ce traitement consiste à fragmenter des trames reçues du dispositif source 1.1. Par exemple, les trames transmises sur le lien de communication 1.50 ont une taille maximale prédéterminée. Si des trames reçues du dispositif source 1.1 ont une taille supérieure à un seuil déterminée en fonction de cette taille maximale prédéterminée, elles sont fragmentées en une pluralité de fragments de trame. Chacun de ces fragments de trame permet d'obtenir une trame, à transmettre sur le lien de communication 1.50, de taille inférieure ou égale à la taille maximale prédéterminée. Une telle fragmentation peut aussi être utilisée, quand le lien de communication 1.50 est un lien logique constitué de plusieurs liens physiques, pour transmettre les fragments obtenus de manière répartie sur les liens physiques.
Ce traitement peut aussi être dépendant de la qualité de service associée à chaque trame transmise par le dispositif source de trames 1.1.
Les traitements prédéterminés mentionnés ci-dessus peuvent être combinés entre eux.
D'autres traitements peuvent aussi être mis en œuvre, seuls ou en combinaison, tels que par exemple une compression de données appliquée sur au moins une partie de chaque trame transmise par le dispositif source de trames 1.1.
Le traitement appliqué par le dispositif d'adaptation 1.2 a donc pour conséquence de modifier de manière variable le débit des données à transmettre en fonction d'au moins une caractéristique des trames reçues, cette caractéristique étant par exemple liée à leurs tailles ou à la qualité de service à laquelle elles sont associées.
Le dispositif d'adaptation 1.2 transmet alors les trames traitées au tampon mémoire 1.3 via le lien 1.11, afin qu'elles y soient stockées. Le tampon mémoire 1.3 permet de stocker des trames de données en vue de leur transmission sur le lien de communication 1.50. Le tampon mémoire 1.3 est de type FIFO (First- In First Out en anglais ou Premier Entré Premier Sorti en français). Le tampon mémoire 1.3 dispose d'un contrôle d'accès mémoire, qui permet de comparer le nombre de données transmises, ou écrites, par le dispositif d'adaptation 1.2, et le nombre de données récupérées, ou lues, par le module d'encapsulation 1.4. Le tampon mémoire 1.3 fournit au dispositif d'adaptation 1.2, grâce à cette comparaison, une information relative au remplissage du tampon mémoire 1.3. Cette information est alors utilisée par le dispositif d'adaptation 1.2 pour contrôler le débit des trames qui lui sont transmises par le dispositif source 1.1. Le traitement, par le dispositif d'adaptation 1.2, de cette information relative au remplissage du tampon mémoire 1.3 est plus amplement décrit ci-après en relation avec les Figs. 4 à 6.
Le module d'encapsulation 1.4 met en forme les trames traitées et stockées dans le tampon mémoire 1.3 en vue de leur transmission, par le module de transmission 1.5 sur le lien de communication 1.50. Le module d'encapsulation 1.4 récupère, ou lit, les trames traitées à partir du tampon mémoire 1.3, à un rythme fonction des capacités de transmission sur le lien de communication 1.50. Lorsque de la bande passante est disponible sur le lien de communication 1.50, le module de transmission 1.5 informe le module d'encapsulation 1.4 qui récupère au moins une trame traitée et stockée dans le tampon mémoire 1.3 et qui effectue une encapsulation de la ou des trame(s) récupérée(s). Cette encapsulation consiste à placer chaque trame dans un conteneur destiné à faciliter, ou permettre, son transport sur le lien de communication 1.50. Par exemple, cette encapsulation consiste en l'adjonction d'un entête GFP (Generic Framing Procédure en anglais ou Procédure de Construction Générique de Trame en français). Cette encapsulation peut en outre consister en l'adjonction d'un champ FCS (Frame Check Séquence en anglais ou Séquence de Vérification de Trame en français) pour permettre au dispositif récepteur de vérifier que la trame considérée a été reçue sans erreur.
Chaque trame ainsi encapsulée est ensuite transmise par le module d'encapsulation 1.4 au module de transmission 1.5 via le lien 1.13. Chaque trame est alors transmise sur le lien de communication 1.50 par le module de transmission 1.5.
Le module d'encapsulation 1.4 peut comporter un module de modulation des données à transmettre via le lien de communication 1.50.
Le dispositif récepteur 1.52 comprend, reliés par un bus de communication
1.34 :
- un processeur, micro-processeur, microcontrôleur (noté μο) ou CPU (Central Processing Unit en anglais ou Unité Centrale de Traitement en français) 1.27 ;
- une mémoire vive RAM (Random Access Memory en anglais ou Mémoire à
Accès Aléatoire en français) 1.28 ;
- une mémoire morte ROM (Read Only Memory en anglais ou Mémoire à Lecture Seule en français) 1.29 ;
- un dispositif destinataire de trames 1.21 ; - un dispositif 1.22 d'adaptation de données en sortie de couche physique ;
- un module de dés-encapsulation 1.24 ; et
- un module de réception 1.25.
Par souci de simplification, le dispositif 1.22 d'adaptation de données en sortie de couche physique est simplement appelé dispositif d'adaptation 1.22.
Le module de réception 1.25 est interconnecté avec le module de dés- encapsulation 1.24 grâce à un lien 1.33. Le module de dés-encapsulation 1.24 est interconnecté avec le dispositif d'adaptation 1.22 grâce à un lien 1.31. Le dispositif d'adaptation 1.22 est interconnecté avec le dispositif destinataire de trames 1.21 grâce à un lien 1.30. Le dispositif destinataire de trames 1.21 est éventuellement interconnecté avec un ou plusieurs dispositifs de communication (non représenté(s)) grâce à un lien, un bus ou un réseau de communication 1.40.
Le microcontrôleur 1.27 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la RAM 1.28 à partir de la ROM 1.29. Lorsque le dispositif récepteur 1.52 est mis sous tension, le microcontrôleur 1.27 est capable de lire de la RAM 1.28 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment au moins un programme d'ordinateur. Ce(s) programme(s) d'ordinateur cause(nt) la mise en œuvre, par le microcontrôleur 1.27, d'étapes de configuration du dispositif d'adaptation 1.22, du module de dés- encapsulation 1.24 et du module de réception 1.25.
II est à noter que le dispositif destinataire de trames 1.21 peut ne pas être compris dans le dispositif récepteur 1.52, de la même manière que le dispositif source de trames 1.1 peut ne pas être compris dans le dispositif transmetteur 1.51. Dans ce cas, le dispositif destinataire de trames 1.21 est connecté au dispositif récepteur 1.52 par le biais du lien 1.30.
Dans la suite de la description, on considère à titre illustratif que le dispositif destinataire de trames 1.21 est un commutateur de trames Ethernet.
Le module de réception 1.25 reçoit des trames en provenance du dispositif transmetteur 1.51 via le lien de communication 1.50. Le module de réception 1.25 fournit alors ces trames au module de dés-encapsulation 1.24 via lien 1.33.
Le module de dés-encapsulation 1.24 retire les données qui ont été ajoutées par le module d' encapsulation 1.4 du dispositif transmetteur 1.51. Ces données retirées peuvent faire l'objet d'un traitement par le module de dés-encapsulation 1.24 ou par le microcontrôleur 1.27, comme par exemple pour vérifier que la trame considérée a été reçue sans erreur. Le module de dés-encapsulation 1.24 peut comporter un module de démodulation des données reçues via le lien de communication 1.50.
Les trames dé-encapsulées sont ensuite transmises par le module de dés- encapsulation 1.24 au dispositif d'adaptation 1.22 via le lien 1.31. Le dispositif d'adaptation 1.22 du dispositif récepteur 1.52 effectue l'opération inverse du traitement effectué par le dispositif d'adaptation 1.2 du dispositif transmetteur 1.51.
Dans le cas où le dispositif d'adaptation 1.2 a supprimé des données de parité de chaque trame qu'il a reçue du dispositif source de trames 1.1, le dispositif d'adaptation 1.22 recalcule les données de parité supprimées et les réincorpore dans la trame, afin de reformer la trame d'origine, c'est-à-dire la trame telle qu'elle a été transmise par le dispositif source de trames 1.1.
Dans le cas où le dispositif d'adaptation 1.2 a ajouté un entête à chaque trame qu'il a reçue du dispositif source de trames 1.1, le dispositif d'adaptation 1.22 supprime cet entête, afin de reformer la trame d'origine, et récupère les informations qu'il contient. Ces données récupérées peuvent alors faire l'objet d'un traitement par le microcontrôleur 1.27.
Dans le cas où le dispositif d'adaptation 1.2 a fragmenté des trames qu'il a reçues du dispositif source de trames 1.1, le dispositif d'adaptation 1.22 réassemble les fragments, afin de reformer la trame d'origine. Le dispositif d'adaptation 1.22 comporte alors une mémoire tampon interne qui permet de stocker des fragments de trame dans l'attente que tous les fragments d'une même trame d'origine aient été reçus.
Le dispositif d'adaptation 1.22 transmet alors les trames traitées au dispositif destinataire de trames 1.21.
La Fig. 2 illustre un premier algorithme mis en œuvre par le dispositif d'adaptation 1.2 selon un mode de réalisation de la présente invention.
Dans une étape 2.1, le dispositif d'adaptation 1.2 reçoit des trames en provenance du dispositif source de trames 1.1.
Dans une étape 2.2 suivante, le dispositif d'adaptation 1.2 applique un traitement sur les trames reçues, tel que déjà décrit ci-dessus en relation avec la Fig. 1.
Dans une étape 2.3 suivante, le dispositif d'adaptation 1.2 transmet les trames traitées au tampon mémoire 1.3.
La Fig. 3 illustre un second algorithme mis en œuvre par le dispositif d'adaptation 1.2 selon un mode de réalisation de la présente invention. Ce second algorithme se déroule en parallèle du premier algorithme décrit en relation avec la Fig. 2. Cependant, les étapes de ces premier et second algorithmes pourraient être adaptées pour être exécutées séquentiellement.
Dans une étape 3.1, le dispositif d'adaptation 1.2 est configuré. Cette configuration est par exemple effectuée par le microcontrôleur 1.7.
La configuration du dispositif source de trames 1.1 peut par exemple être effectuée par le biais du dispositif d'adaptation 1.2, ou directement par le microcontrôleur 1.7. Le dispositif d'adaptation 1.2 est préférentiellement informé de la configuration initiale du dispositif source de trames 1.1 en ce qui concerne le débit des trames qu'il transmet via le lien 1.10. Cette configuration initiale du dispositif source de trames 1.1 peut alors être prise en compte par le dispositif d'adaptation 1.2 pour contrôler le débit des trames transmises via le lien 1.10.
Considérons par exemple une transmission de trames Ethernet par le dispositif transmetteur 1.2. Considérons en outre que le dispositif d'adaptation 1.2 applique un traitement, aux trames reçues du dispositif source de trames 1.1, qui consiste à supprimer le champ CRC de ces trames Ethernet. Quatre octets sont ainsi supprimés par le dispositif d'adaptation 1.2, pour chaque trame Ethernet. Considérons aussi que le module d'encapsulation 1.4 effectue une encapsulation GFP des trames traitées, qui ajoute 8 octets à chaque trame traitée.
Soit Dt la valeur fixe de bande passante disponible sur lien de communication
1.50. Le débit D applicable en sortie du dispositif source de trames 1.1 est alors, pour une trame de taille T (en octets) :
D = Dt * T / (T - 4 + 8) = Dt * T / (T + 4)
Le débit minimum est obtenu pour des trames Ethernet de taille minimale. La taille minimale des trames Ethernet étant de 64 octets, le débit minimal Dmin en sortie du dispositif source de trames 1.1 est alors :
Dmin = Dt * 64 / 68
Le débit des trames transmises par le dispositif source de trames 1.1 est alors initialement fixé à cette valeur, ce qui correspond au cas le plus défavorable d'utilisation de la bande passante, c'est-à-dire le cas où la surcharge (overhead en anglais) liée au traitement appliqué par le dispositif d'adaptation 1.2 et Γ encapsulation effectuée par le module d'encapsulation 1.4 est maximale. Du point de vue du tampon mémoire 1.3, la quantité de trames stockée en attente de transmission sur le lien de communication 1.50 est stable si les trames Ethernet transmises par le dispositif source de trames 1.1 sont de taille égale à 64 octets. Si les trames Ethernet sont de taille plus grande, le tampon mémoire 1.3 tend à se vider. La bande passante sur le lien de communication 1.50 est dans ce cas sous-occupée. Le module d'encapsulation peut alors être amené à insérer des données de bourrage (padding data en anglais) pour maintenir une activité sur le lien de communication 1.50.
Dans une étape 3.2 suivante, le dispositif d'adaptation 1.2 effectue éventuellement une étape d'attente qu'une durée prédéfinie soit écoulée. Cette étape d'attente permet que la valeur du débit des trames transmises par le dispositif source de trames 1.1 produise ses effets sur le remplissage, avant d'être éventuellement mise à jour.
Dans une étape 3.3 suivante, le dispositif d'adaptation 1.2 obtient une information relative au remplissage du tampon mémoire 1.3. Cette information est par exemple le niveau de remplissage du tampon mémoire 1.3, c'est-à-dire le volume de données que contient le tampon mémoire 1.3. Cette information peut aussi être un taux de remplissage du tampon mémoire 1.3, c'est-à-dire un pourcentage d'occupation du tampon mémoire 1.3. Cette information peut aussi être une information de comparaison entre le niveau de remplissage du tampon mémoire 1.3 et un seuil de remplissage. Cette information peut aussi être une information de comparaison entre le niveau de remplissage du tampon mémoire 1.3 et au moins deux seuils de remplissage. Chacun de ces exemples d'information relative au remplissage du tampon mémoire 1.3 est décrit ci-après en relation avec les Figs. 4 à 6.
Dans une étape 3.4 suivante, le dispositif d'adaptation 1.2 détermine, en fonction de l'information obtenue à l'étape 3.3, si une adaptation du débit des trames émises par le dispositif source de trames 1.1 est requise. Si une telle adaptation est requise, une étape 3.5 est effectuée ; sinon l'étape 3.2 est réitérée.
Lors de l'étape 3.5, le dispositif d'adaptation 1.2 détermine une information de contrôle du débit des trames transmises par le dispositif source de trames 1.1, en fonction de l'information obtenue à l'étape 3.3. Cette information de contrôle vise à compenser des variations de débit des données à transmettre introduites par le traitement appliqué à l'étape 2.2, ainsi que celles éventuellement introduites par le module d'encapsulation 1.4. Le dispositif d'adaptation 1.2 transmet alors cette information de contrôle de débit au dispositif source de trames 1.1. Ainsi, le dispositif d'adaptation 1.2 contrôle le débit des trames transmises par le dispositif source de trames 1.1, afin de compenser les variations de débit introduites par le traitement qu'il a appliqué. L'étape 3.2 est alors réitérée.
La Fig. 4 illustre un premier exemple d'obtention d'une information relative au remplissage du tampon mémoire 1.3, selon un mode de réalisation de l'invention.
Deux seuils de remplissage du tampon mémoire 1.3 sont définis : un seuil haut
4.1 et un seuil bas 4.2. Le niveau de remplissage 4.3 du tampon mémoire 1.3 est comparé avec ces deux seuils.
Si le niveau de remplissage 4.3 du tampon mémoire 1.3 est inférieur au seuil bas 4.2, le débit des trames émises par le dispositif source de trames 1.1 doit être augmenté. Le dispositif d'adaptation 1.2 doit transmettre au dispositif source de trames 1.1 une information de contrôle de débit en conséquence.
Si le niveau de remplissage 4.3 du tampon mémoire 1.3 est supérieur au seuil haut 4.1, le débit des trames émises par le dispositif source de trames 1.1 doit être diminué. Le dispositif d'adaptation 1.2 doit transmettre au dispositif source de trames 1.1 une information de contrôle de débit en conséquence.
Si le niveau de remplissage 4.3 du tampon mémoire 1.3 est supérieur ou égal au seuil bas 4.2 et inférieur ou égal au seuil haut 4.1, le débit des trames émises par le dispositif source de trames 1.1 est maintenu.
Le dispositif d'adaptation 1.2 compare donc le niveau de remplissage 4.3 du tampon mémoire 1.3 au seuil haut 4.1 et au seuil bas 4.2, convertit l'information issue de la comparaison en une information de contrôle de débit et transmet cette information de contrôle de débit au dispositif source de trames 1.1.
La Fig. 5 illustre un second exemple d'obtention d'une information relative au remplissage du tampon mémoire 1.3, selon un mode de réalisation de l'invention.
Le débit des trames émises par le dispositif source de trames 1.1 est ajusté proportionnellement au niveau de remplissage 5.1 du tampon mémoire 1.3.
Le dispositif d'adaptation 1.2 convertit le niveau de remplissage 5.1 du tampon mémoire 1.3 en une information de contrôle de débit visant à substantiellement obtenir un niveau de remplissage prédéterminé du tampon mémoire 1.3 et transmet cette information de contrôle de débit au dispositif source de trames 1.1.
Un tel procédé requiert que l'étape 3.2 d'attente soit de courte durée, de manière à augmenter la fréquence des contrôles de débit des trames transmises par le dispositif source de trames 1.1, afin de ne pas provoquer un dépassement des capacités du tampon mémoire 1.3, par le haut (overflow en anglais) ou par le bas (underflow en anglais).
La Fig. 6 illustre un troisième exemple d'obtention d'une information relative au remplissage du tampon mémoire 1.3, selon un mode de réalisation de l'invention.
Un seuil 6.3 de remplissage du tampon mémoire 1.3 est défini.
Si le niveau de remplissage 6.2 du tampon mémoire 1.3 est supérieur au seuil 6.3, le débit des trames émises par le dispositif source de trames 1.1 est maintenu.
Si le niveau de remplissage 6.2 du tampon mémoire 1.3 est inférieur ou égal au seuil 6.3, le débit des trames émises par le dispositif source de trames 1.1 doit être temporairement augmenté.
Cette augmentation temporaire peut être réalisée au moyen d'une requête de rafale de trames. Le dispositif d'adaptation 1.2 requiert auprès du dispositif source de trames 1.1 qu'une rafale de trames soit transmise. La taille de la rafale requise ne doit toutefois pas excéder la taille de la place disponible dans le tampon mémoire 1.3, afin de ne pas provoquer un dépassement par le haut des capacités du tampon mémoire 1.3.
Le dispositif d'adaptation 1.2 décide donc de transmettre cette requête de rafale de trames au dispositif source de trames 1.1, en fonction d'une information de comparaison entre le niveau de remplissage 6.2 du tampon mémoire 1.3 et le seuil 6.3.
Un tel procédé est particulièrement adapté à une mise en forme de trafic en sortie du dispositif source de trames 1.1 avec un seau de jetons (Token Bucket en anglais), car la rafale de trames peut être créée en remplissant le seau avec des jetons supplémentaires correspondant à la longueur de la rafale souhaitée.
Il est aussi possible d'utiliser une mise en forme de trafic en sortie du dispositif source de trames 1.1 avec un seau de jetons pour les autres modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus. Il s'agit alors de modifier la fréquence de remplissage du seau de jetons pour contrôler le débit des trames transmises par le dispositif source de trames 1.1, ou le nombre de jetons ajoutés à chaque période de remplissage du seau.
Il est à noter que d'autres mécanismes contrôlant le débit des trames en sortie du dispositif source de trames 1.1 peuvent être utilisés par le dispositif source de trames 1.1, comme par exemple un seau percé (Leaky Bucket en anglais).

Claims

REVENDICATIONS
1) Dispositif (1.2) d'adaptation à une couche physique de données à transmettre sur un lien de communication (1.50), ledit dispositif d'adaptation étant destiné à être placé entre un dispositif source (1.1) et le lien de communication, ledit dispositif d'adaptation comportant :
- des moyens pour recevoir des trames transmises par le dispositif source ;
- des moyens pour appliquer, sur les trames reçues, un traitement dont la mise en œuvre a pour conséquence de modifier de manière variable le débit des données à transmettre en fonction d'au moins une caractéristique des trames reçues ;
caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
- des moyens pour obtenir une information relative au remplissage d'un tampon mémoire (1.3) dans lequel les trames traitées sont stockées avant transmission sur le lien de communication ; et
- des moyens pour contrôler le débit desdites trames transmises par le dispositif source en fonction de l'information obtenue, de façon à compenser des variations de débit introduites par ledit traitement.
2) Dispositif d'adaptation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour appliquer le traitement comprennent des moyens quelconques parmi le groupe de moyens suivant :
- des moyens pour supprimer des données de parité contenues dans les trames reçues ;
- des moyens pour ajouter un entête aux trames reçues ;
- des moyens pour fragmenter des trames reçues en une pluralité de fragments de trame.
- des moyens pour compresser des données contenues dans les trames reçues.
3) Dispositif d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend ledit tampon mémoire.
4) Dispositif d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, l'information relative au remplissage du tampon mémoire étant le niveau (5.1) de remplissage du tampon mémoire, les moyens pour contrôler le débit des trames reçues comprennent :
- des moyens pour convertir ledit niveau de remplissage en une information de contrôle de débit visant à substantiellement obtenir un niveau de remplissage prédéterminé du tampon mémoire, et
- des moyens pour transmettre l'information de contrôle de débit au dispositif source.
5) Dispositif d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, l'information relative au remplissage du tampon mémoire étant une information de comparaison entre le niveau (4.3) de remplissage du tampon mémoire et au moins deux seuils (4.1, 4.2) de remplissage dudit tampon, les moyens pour contrôler le débit des trames reçues comprennent :
- des moyens pour convertir ladite information de comparaison en une information de contrôle de débit, et
- des moyens pour transmettre l'information de contrôle de débit au dispositif source.
6) Dispositif d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, l'information relative au remplissage du tampon mémoire étant une information de comparaison entre le niveau (6.2) de remplissage du tampon mémoire et un seuil (6.3) de remplissage dudit tampon, les moyens pour contrôler le débit des trames reçues comprennent des moyens pour transmettre une requête de rafale de trames au dispositif source, lesdits moyens pour transmettre la requête de rafale de trames étant activés en fonction de ladite information de comparaison.
7) Dispositif d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif source est un dispositif de commutation de trames. 8) Circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9) Procédé mis en œuvre par un dispositif (1.2) d'adaptation à une couche physique de données à transmettre sur un lien de communication (1.50), ledit dispositif d'adaptation étant destiné à être placé entre un dispositif source (1.1) et le lien de communication, ledit procédé comportant des étapes de :
- réception (2.1) de trames transmises par le dispositif source ;
- application (2.2), sur les trames reçues, d'un traitement modifiant de manière variable le débit des données à transmettre en fonction d'au moins une caractéristique des trames reçues ;
caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes :
- obtention (3.3) d'une information relative au remplissage d'un tampon mémoire dans lequel les trames traitées sont stockées avant transmission sur le lien de communication ;
- contrôle (3.5) du débit desdites trames transmises par le dispositif source en fonction de l'information obtenue, de façon à compenser des variations de débit introduites par ledit traitement. 10) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions pour mettre en œuvre, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur, le procédé selon la revendication 9.
11) Moyens de stockage, caractérisés en ce qu'ils stockent un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur, le procédé selon la revendication 9.
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