ES2220695T3 - Metodo y dispositivo para la distribucion de carga en caminos multiples optimizados. - Google Patents
Metodo y dispositivo para la distribucion de carga en caminos multiples optimizados.Info
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Abstract
Medios de ingeniería de tráfico de un dispositivo de telecomunicación en una red de telecomunicaciones, estando dichos medios de ingeniería de tráfico habilitados para determinar una distribución de tráfico que constituye una cuota de tráfico (TSi) para cada uno de un conjunto de caminos (P1, P2, P3) entre una fuente (S) y un destino (D1, D2) de dicha red de telecomunicaciones, siendo ajustada dicha distribución de tráfico por al menos uno de los siguientes acontecimientos: expira el tiempo de un temporizador, se ha recibido información de carga y pérdidas relacionada con el enlace cargado críticamente, caracterizados porque dichos medios de ingeniería de tráfico comprenden primeros medios (60) de determinación habilitados para determinar para cada camino citado (Pi) una carga equivalente EquivLoadpath en función de la información de carga recibida y de la información de pérdidas recibida de dicho camino (Pi) en relación con la capacidad de transporte del enlace, y para proporcionar de estamanera un conjunto de cargas equivalentes ((EquivLoadpath1), (EquivLoadpath2);...; (EquivLoadpathn)); segundos medios (70) de determinación acoplados a dichos primeros medios de determinación que están habilitados para determinar una carga equivalente máxima MaxEquivLoad de dicho conjunto de cargas equivalentes ((EquivLoadpath1), (EquivLoadpath2);...; (EquivLoadpathn)); y terceros medios (80) de determinación habilitados para determinar para cada camino citado(Pi) un aumento de cuota de tráfico TsiInc proporcional a una diferencia entre dicha carga equivalente máxima MaxEquivLoad y dicha carga equivalente EquivLoadpath de dicho camino I; y medios para disminuir la cuota de tráfico del camino que tiene la carga equivalente máxima MaxEquivLoad.
Description
Método y dispositivo para la distribución de
carga en caminos múltiples optimizados.
El campo técnico de la invención es el
enrutamiento y la ingeniería de tráfico distribuido.
La invención se refiere a los medios de
ingeniería de tráfico de un dispositivo de telecomunicación en una
red de telecomunicaciones, estando dichos medios de ingeniería de
tráfico habilitados para determinar una distribución de tráfico que
constituye una cuota de tráfico para cada uno de un conjunto de
caminos entre una fuente y un destino de dicha red de
telecomunicaciones, siendo ajustada dicha distribución de tráfico
por al menos uno de los siguientes acontecimientos: expira el tiempo
de un temporizador, se ha recibido información de carga y pérdidas
relacionada con el enlace cargado críticamente,
y a un método para generar una distribución de
tráfico que constituye una cuota de tráfico para cada uno de un
conjunto de caminos entre un fuente y un destino de dicha red,
siendo ajustada dicha distribución de tráfico por al menos uno de
los siguientes acontecimientos: ha expirado el tiempo presente, se
ha recibido información de carga y pérdidas relacionada con el
enlace cargado críticamente.
Para el enrutamiento e ingeniería de tráfico de
datos distribuido un método conocido es Abrir Primero el Camino más
Corto (OSPF) Caminos Múltiples Optimizados (OMP), en abreviatura
OSPF-OMP. Esto se describe en un Borrador de
Internet por Curtis Villamizar de fecha 24 de febrero de 1999 con el
título: "OSPF Caminos Múltiples Optimizados
(OSPF-OMP)". Los enrutadores OSPF intercambian
sólo información de topología de la red que describe la topología
de la red. Además de esto, los enrutadores OMP intercambian también
información sobre carga y pérdidas. Calculan diversos caminos a cada
destino y dividen la carga, es decir, la información a transportar
entre estos caminos según la información sobre carga y pérdidas. El
documento de Villamizar y el documento
US-A-5 748 901 están relacionados
con problemas similares a la invención, aunque no describen o hacen
obvia la invención.
El ajuste de carga puede ser desencadenado por
dos acontecimientos: al expirar el tiempo de un temporizador o
cuando se ha recibido información de carga y pérdidas relacionada
con el enlace cargado críticamente. Ambos criterios trabajan en
combinación. El algoritmo de ajuste de carga conocido (como se
describe en el Apéndice "B4 Ajuste de la carga" del borrador
de Villamizar antes mencionado) da lugar a un amplio consumo
informático y es muy complejo. Es difícil de sintonizar, y no
aplicable a otras redes puesto que el algoritmo hace uso de un
conjunto de parámetros adaptados a la red especial. La complejidad
del algoritmo lo hace ser de difícil entendimiento por quienes lo
aplican y/o despliegan. Especialmente, los algoritmos conocidos
comprenden parámetros heurísticos que son resultado de métodos de
aproximaciones sucesivas que consumen tiempo.
Es un objeto proporcionar un método y un
dispositivo de la clase descrita anteriormente que sea
relativamente fácil de adaptar a las diferentes redes, y que pueda
funcionar con un trabajo informático reducido.
Este objeto se logra por la presente invención en
cuanto a los medios de ingeniería porque dichos medios de
ingeniería de tráfico comprenden:
primeros medios de determinación habilitados para
determinar para cada camino citado una carga equivalente
(EquivLoad_{path1}) en función de la información de carga
recibida y de la información de pérdidas recibida de dicho camino en
relación con la capacidad de transporte del enlace, y para
proporcionar de esta manera un conjunto de cargas equivalentes
(EquivLoad_{path1}), (EquivLoad_{path2});...;
(EquivLoad_{pathn});
segundos medios de determinación acoplados a
dichos primeros medios de determinación que están habilitados
para determinar una carga equivalente máxima (MaxEquivLoad) de dicho conjunto de cargas equivalentes
(EquivLoad_{path1}), (EquivLoad_{path2});...; (EquivLoad_{pathn}); y
para determinar una carga equivalente máxima (MaxEquivLoad) de dicho conjunto de cargas equivalentes
(EquivLoad_{path1}), (EquivLoad_{path2});...; (EquivLoad_{pathn}); y
terceros medios de determinación habilitados para
determinar para cada camino citado un aumento de cuota de tráfico
(TsiInc) proporcional a la diferencia entre dicha carga equivalente
máxima (MaxEquivLoad) y dicha carga equivalente
(EquivLoad_{pathI}) de dicho camino I; y medios para disminuir la
cuota de tráfico del camino que tiene la carga equivalente máxima
MaxEquivLoad.
Para el método de acuerdo con la invención, el
objeto se logra porque el método comprende las etapas
siguientes:
determinar para cada camino citado una carga
equivalente (Equiload_{path1}) en función de la información de
carga recibida y de la información de pérdidas recibida de dicho
camino en relación con la capacidad de transporte del enlace, y
proporcionar de esta manera un conjunto de cargas equivalentes
(EquivLoad_{path1}), (EquivLoad_{path2});...;
(EquivLoad_{pathn});
determinar una carga equivalente máxima
(MaxEquiload) de dicho conjunto de cargas equivalentes
(EquivLoad_{path1}), (EquivLoad_{path2});...; (EquivLoad_{pathn});
(EquivLoad_{path1}), (EquivLoad_{path2});...; (EquivLoad_{pathn});
y determinar para cada camino citado un aumento
de cuota de tráfico (TsiInc) proporcional a la diferencia entre
dicha carga equivalente máxima (MaxEquivLoad) y dicha carga
equivalente (EquivLoad_{pathI}) de dicho camino I, y disminuir la
cuota de tráfico del camino que tiene la carga equivalente máxima
MaxEquivLoad.
Los momentos en los que hay que ajustar la
distribución de carga se definen por uno de los dos criterios aquí
citados anteriormente; al expirar el tiempo de un temporizador, o
cuando se ha recibido información de carga y pérdidas relacionada
con el segmento cargado críticamente. Ambos criterios se usan en
forma combinada.
Los medios de comunicación para topología
distribuida se conocen como LSA (Anuncios de Estado de Enlace), los
cuales son ya conocidos del OSPF. Estos LSA "normalizados" no
se usan para carga y pérdidas. Adicionalmente a estos LSA
normalizados, los LSA Opacos son otros tipos conocidos de LSA, los
cuales pueden transportar cualquier tipo de información para fines
específicos. En el caso específico del OSPF.OMP, el concepto
conocido de LSA "Opacos" se vuelve a utilizar para la
distribución de la información de carga y pérdidas. Sólo se usan LSA
Opacos con información de carga y pérdidas por aquellos enrutadores
que entienden su información.
En relación con la invención, se usan las
siguientes definiciones: Cuota de Tráfico (TS): Porcentaje de
tráfico entre un cierto par fuente-destino enviado a
través de un camino del conjunto de caminos hacia ese destino;
Carga Equivalente (EL): una combinación de información de carga y
pérdidas para un camino.
La distribución de tráfico se ajusta de forma
iterativa: si se toma una decisión de ajuste el algoritmo de ajuste
vuelve a calcular nuevos valores de la cuota de tráfico, según la
última información de carga y pérdidas. El algoritmo usa
combinaciones de carga equivalente, temporizadores y algunos
parámetros heurísticos. Converge hacia Cargas Equivalentes iguales
en cada camino de un conjunto de caminos.
Son ventajas de la invención que el algoritmo de
ajuste es sintonizable de forma sencilla y fácil, puede trabajar
automáticamente y es aplicable a cualquier red y no requiere
ninguna operación de sintonización de parámetros para redes
específicas. El algoritmo no necesita ningún parámetro
heurístico.
En una realización de la invención, el algoritmo,
en el caso de una decisión de ajuste, identifica primero la carga
equivalente máxima MaxEquivLoad para el conjunto de caminos. Observa
sucesivamente cada camino y calcula para cada uno de ellos el
aumento Inc_TS_{path} de la cuota de tráfico, cuyo aumento es
proporcional a:
1. La diferencia entre la carga equivalente de
ese camino EquivLoad_{path} y la carga equivalente más elevada
(preferiblemente en este tiempo) MaxEquivLoad entre las cargas
equivalentes de todos los caminos de dicho conjunto de caminos.
Además, preferiblemente el aumento es también
proporcional a:
2. La Cuota de Tráfico actual TS_{path} de
dicho camino.
Cuanto mayor es la diferencia que se acaba de
mencionar, mayor es el aumento de cuota de tráfico para ese camino.
Puesto que el OMP pretende ecualizar la carga equivalente de cada
camino, un camino con una carga equivalente EquivLoad_{path}
menor está más deseoso de recibir tráfico adicional que un camino
con una carga equivalente alta. Si la carga equivalente es igual a
la carga equivalente máxima MaxEquivLoad, este camino es
descargado; es decir, se hace disminuir su cuota de tráfico. La
dependencia de la cuota de tráfico actual TS_{path} evita cambios
demasiado rápidos.
El aumento de la cuota de tráfico de un camino es
un porcentaje de la cuota de tráfico TS_{path} actual. Este
porcentaje, en una realización preferida, es un valor medio entre
la carga equivalente en ese camino y la carga equivalente máxima,
más preferiblemente una media aritmética, como muestra la
fórmula
Inc\_
TS_{path} = 0,5^{\text{*}} \frac{MaxEquivLoad -
EquivLoad_{path}}{MaxEquivLoad +
EquivLoad_{path}}
En la fórmula, el resultado no puede exceder el
valor de 0,5. Para transformarlo en porcentajes, se debe
multiplicar por cien. El algoritmo representado por esta fórmula
no usa ningún parámetro heurístico.
La invención origina menos gastos informáticos.
El algoritmo requiere sólo dos bucles informáticos simples,
mientras que el algoritmo propuesto por Villamizar requiere cuatro
bucles complejos y entremezclados.
El algoritmo converge en una carga equivalente
igual para cada camino. Lejos del punto de convergencia, la
diferencia de carga equivalente es importante, el aumento de cuota
de tráfico TS es elevado y se desvía más tráfico a ese camino. Por
otra parte, cerca del punto de convergencia, la diferencia de carga
equivalente es más pequeña, y el aumento de cuota de tráfico TS
será pequeño.
Otras características y ventajas de la invención
serán obvias a partir de la descripción siguiente de la realización
preferida de la invención en relación con los dibujos que muestran
características esenciales de la invención, y en relación con las
reivindicaciones. Las características individuales se pueden
efectuar en forma individual o en cualquier combinación en la
realización de la invención.
La Fig. 1 es una red que tiene cuatro
enrutadores, una fuente y dos destinos.
La Fig. 2 es un diagrama de bloques de unos
medios de ingeniería de tráfico que controlan parte del
funcionamiento de la red mostrada en la Fig. 1.
En la Fig. 1 una fuente S está conectada a un
enrutador R1, el cual está conectado con un enlace L2 al enrutador
R2, con un enlace L3 al enrutador R3, y con un enlace L4 al
enrutador R4. El enrutador R2 está conectado al enrutador R3 con un
enlace L5 y el enrutador R4 está conectado al enrutador R3 con un
enlace L6. Un primer destino D1 está conectado al enrutador R3, y
un segundo destino D2 está conectado al enrutador R4. La red de la
Fig. 1 puede ser normalmente parte de una red mayor.
Se debe enviar información desde la fuente S al
primer destino D1 por una parte, y desde la fuente S al segundo
destino por otra parte.
El protocolo de enrutamiento descubre los
posibles caminos entre S y D1, y entre S y D2:
- \bullet
- Desde la fuente S al destino D1: Existen 3 posibles caminos:
- \bullet
- el camino P1 a través de los enlaces L2 y L5,
- \bullet
- el camino P2 a través del enlace L3,
- \bullet
- el camino P3 a través de los enlaces L4 y L6.
- \bullet
- Desde la fuente S al destino D2: Existe sólo un camino posible P4 a través del enlace L4.
Existen los siguientes flujos de datos:
- \bullet
- Un flujo de datos de 15 entre la fuente S y el destino D2.
- \bullet
- Un flujo de datos de 45 entre S y D1 (tres caminos posibles).
La unidad para los flujos de datos es, en este
ejemplo, el número de conexiones TCP (Protocolo de Control de
Transporte) establecidas sobre la red IP (Protocolo Internet), con
independencia de la anchura de banda recibida por cada conexión
TCP.
En el ejemplo que se muestra en la Fig. 1, los
enlaces L2, L3, L4, L5, L6 tienen cada uno una capacidad de 10
Mbit/s (megabits por segundo). El enlace entre la fuente S y el
enrutador R1 tiene una capacidad de 30 Mbit/s. A fin de usar en su
máxima extensión la capacidad de transporte de la red, de acuerdo
con la invención, los datos que proceden de la fuente S al
enrutador R1 se distribuyen en el enrutador R1 sobre un conjunto de
posibles caminos P1, P2 y P3. Puesto que sólo existe un camino
posible desde S a D2, es imposible redistribuir el tráfico destinado
a D2.
Inicialmente, el tráfico procedente de S a D1 se
divide igualmente entre los 3 caminos P1, P2 y P3 a D1: cada camino
recibe un tercio del tráfico total (45): un tercio (15) en el
camino P1 (enlaces L2 y L5), un tercio (15) en el camino P2 (enlace
L3), un tercio en el camino P3 (enlaces L4 y L6). Todo el tráfico
desde S a D2 es enviado por el camino único: P4 a través del enlace
L4. El enlace L4 recibe por tanto 15 + 15 = 30; el enlace L4 es el
segmento cargado críticamente.
Se enviarán LSA opacos, que indican que el enlace
L4 está demasiado cargado. El enrutador R1 recibe estos LSA opacos y
evalúa la información de carga y de pérdidas en relación con el
enlace L4 que contienen. Esto inicia el cambio de la distribución
de los flujos de datos. El enrutador R1 reajustará la distribución
de tráfico desde S a D1: se enviará más tráfico por el camino P1 y
el camino P2, y se enviará menos tráfico por el camino P3, que es
el camino críticamente cargado. Puesto que sólo existe un camino
posible de S a D2, la distribución del tráfico de S a D2 sigue sin
cambios: siempre 15 de S a D2 en el enlace L4.
Desviar parte del tráfico a los caminos P1 y P2
permite aumentar la cantidad de información transportada desde la
fuente S a los destinos D1 y D2, puesto que se reducen las pérdidas
generales. Este desvío o redistribución se hace ligeramente a fin
de mantener bajo el sobredesvío. Un sobredesvío demasiado elevado
tendría como consecuencia oscilaciones no deseadas en las cuantías
de los flujos de datos, y por tanto se podría alcanzar un estado
estable con no suficiente rapidez. En un ejemplo específico de una
red "pequeña", una redistribución de este tipo necesitó un
tiempo de unos 15 minutos.
El tiempo de convergencia depende de una
combinación del tamaño de la red, la complejidad de la red, la
topología, el número de enlaces, la cuantía total de tráfico. Así,
el tiempo de convergencia en otra red puede ser mayor (o menor) que
el valor mencionado. Después de ese tiempo de convergencia, se
alcanzó un estado estable, con una distribución prácticamente igual
de la información procedente de S a los tres enlaces L2, L3 y L4, y
así a los caminos de datos P1, P2 y a la combinación de P3 + P4.
La Fig.2 muestra un diagrama de bloques de unos
medios de ingeniería de tráfico, dispuestos en el enrutador R1 para
realizar la recién descrita mejor distribución posible de flujos de
datos en los tres caminos de datos disponibles. Los medios de
ingeniería 50 comprenden primeros medios de determinación 60,
segundos medios de determinación 70 y terceros medios de
determinación 80. Los primeros medios 60 de determinación
determinan para cada enlace una cantidad "carga equivalente",
relacionada con la capacidad de transporte del enlace, que sin
embargo tiene en cuanta las pérdidas, las cuales son inevitables en
cualquier red IP. Se determina la carga equivalente
(EquivLoad_{path1}) para cada enlace L2, L3, L4, L5, L6 en función
de la información de carga recibida (conocida para los medios de
ingeniería de tráfico en base a los LSA y LSA opacos recibidos por
el enrutador R1 anteriormente) y los medios de ingeniería producen
un conjunto de cargas equivalentes para los enlaces
individuales.
Las entradas 63 de la Fig. 2 indican terminales
para la información que los primeros medios de determinación
necesitan para su trabajo.
Los segundos medios 70 de determinación están
acoplados a los primeros medios 60 de determinación y determinan a
partir de las cargas equivalentes individuales de cada enlace la
carga equivalente máxima (MaxEquivLoad).
Los terceros medios 80 de determinación
determinan para cada uno de los caminos P1, P2 y P3 un aumento de
cuota de tráfico (TsiInc) proporcional a una diferencia entre esa
carga equivalente máxima o superior (MaxEquivLoad) y la carga
equivalente (EquivLoad_{pathe}) real de cada camino P1, P2, P3.
Adicionalmente, este incremento de cuota de tráfico es, en términos
aproximados, inversamente proporcional a una cuota de tráfico
presente del camino respectivo. Los medios 70 realizan un cálculo
usando la fórmula Inc_TS_{path} dada anteriormente.
Los medios 80 se conectan a unos medios de
distribución 90 que realizan la distribución y redistribución en
base al aumento de cuota de tráfico calculado por los medios 70.
Para esto, los medios 80 están establecidos para usar una función
fragmentada. La función fragmentada es un mecanismo conocido. Las
cuotas de tráfico se usan para ajustar las imágenes usadas por la
función fragmentada.
En el ejemplo, esto tiene como resultado que al
inicio de la redistribución de flujos de datos aquel enlace que
tiene la carga equivalente más alta (enlace 4), es decir, la carga
equivalente máxima (MaxEquivLoad), no es obligado a aceptar más
información que la que transporta en el momento. La información es
desviada a aquellos caminos que no contienen el enlace cargado
críticamente (se desvía el tráfico del enlace L4, a los caminos P1
y P2 entre S y D1, que no contienen el enlace cargado críticamente
L4). Así, se reduce la cuantía de tráfico transportada por el enlace
L4, y se amplía la de los enlaces L1 y L2 (se amplía la cuantía de
tráfico en el camino P1 y P2). Se hace la redistribución de forma
continua hasta que se ha alcanzado una distribución prácticamente
igual de flujos de datos (más exactamente: una distribución de la
cuantía de flujos de datos que esté tan cerca como sea posible de la
capacidad máxima de los caminos respectivos).
Claims (6)
1. Medios de ingeniería de tráfico de un
dispositivo de telecomunicación en una red de telecomunicaciones,
estando dichos medios de ingeniería de tráfico habilitados para
determinar una distribución de tráfico que constituye una cuota de
tráfico (TSi) para cada uno de un conjunto de caminos (P1, P2, P3)
entre una fuente (S) y un destino (D1, D2) de dicha red de
telecomunicaciones, siendo ajustada dicha distribución de tráfico
por al menos uno de los siguientes acontecimientos: expira el tiempo
de un temporizador, se ha recibido información de carga y pérdidas
relacionada con el enlace cargado críticamente,
caracterizados porque dichos medios de
ingeniería de tráfico comprenden
primeros medios (60) de determinación habilitados
para determinar para cada camino citado (Pi) una carga equivalente
EquivLoad_{path} en función de la información de carga recibida y
de la información de pérdidas recibida de dicho camino (Pi) en
relación con la capacidad de transporte del enlace, y para
proporcionar de esta manera un conjunto de cargas equivalentes
((EquivLoad_{path1}), (EquivLoad_{path2});...;
(EquivLoad_{pathn}));
segundos medios (70) de determinación acoplados a
dichos primeros medios de determinación que están habilitados para
determinar una carga equivalente máxima MaxEquivLoad de dicho
conjunto de cargas equivalentes ((EquivLoad_{path1}),
(EquivLoad_{path2});...; (EquivLoad_{pathn})); y
terceros medios (80) de determinación habilitados
para determinar para cada camino citado(Pi) un aumento de
cuota de tráfico TsiInc proporcional a una diferencia entre dicha
carga equivalente máxima MaxEquivLoad y dicha carga equivalente
EquivLoad_{path} de dicho camino I; y medios para disminuir la
cuota de tráfico del camino que tiene la carga equivalente máxima
MaxEquivLoad.
2. Medios de ingeniería de tráfico de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizados porque el aumento en la
cuota de tráfico TsiInc es también inversamente proporcional a una
cuota de tráfico actual Tsi de dicho camino (Pi).
3. Medios de ingeniería de tráfico de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizados porque el aumento en la
cuota de tráfico TsInc se calcula mediante la fórmula
TSiInc =
0,5^{\text{*}} \frac{MaxEquivLoad - EquivLoad_{path}}{MaxEquivLoad +
EquivLoad_{path}}
4. Método para generar una redistribución de
tráfico en una red de telecomunicaciones que comprende las etapas
siguientes:
determinar una distribución de tráfico que
constituye una cuota de tráfico para cada uno de un conjunto de
caminos (P1, P2, P3) entre una fuente (S) y un destino (D1,
D2)de dicha red de telecomunicaciones, siendo ajustada dicha
distribución de tráfico por al menos uno de los siguientes
acontecimientos: ha expirado un tiempo presente, se ha recibido
información de carga y pérdidas relacionada con el enlace cargado
críticamente,
caracterizado porque el método comprende
las siguientes etapas:
determinar para cada camino citado (Pi) una carga
equivalente Equiload_{path} en función de la información de carga
recibida y de la información de pérdidas recibida de dicho camino
(Pi) en relación a la capacidad de transporte del enlace, y
proporcionar de esta manera un conjunto de cargas equivalentes
((EquivLoad_{path1}), (EquivLoad_{path2});...;
(EquivLoad_{pathn}));
determinar una carga equivalente máxima
MaxEquiload de dicho conjunto de cargas equivalentes
((EquivLoad_{path1}), (EquivLoad_{path2});...;
(EquivLoad_{pathn}));
y determinar para cada camino citado (Pi) un
aumento de cuota de tráfico TsiInc proporcional a una diferencia
entre dicha carga equivalente máxima MaxEquivLoad y dicha carga
equivalente EquivLoad_{pathI} de dicho camino I;
y disminuir la cuota de tráfico del camino que
tiene la carga equivalente máxima MaxEquivLoad.
5. Método de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque el aumento en la cuota de tráfico
TsiInc es también inversamente proporcional a una cuota de tráfico
actual (Tsi de dicho camino (Pi)).
6. Método de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque el aumento en la cuota de tráfico TsInc
se calcula mediante la fórmula:
TSiInc =
0,5^{\text{*}} \frac{MaxEquivLoad - EquivLoad_{path}}{MaxEquivLoad +
EquivLoad_{path}}
Applications Claiming Priority (1)
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2002
- 2002-10-08 US US10/265,667 patent/US7362708B2/en not_active Expired - Fee Related
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