ES2220957T3 - Metodo para controlar la tasa de flujo de datos, nodo de red de encolado y red de conmutacion de paquetes. - Google Patents

Abstract

MIENTRAS UN NODO DE LA RED DE COLA DE ESPERA (Q) NO ESTE CONGESTIONADO, DEVUELVE A LOS TERMINALES FUENTE (S1, S2, S3, S4) PAQUETES DE DATOS DE TRANSMISION A TRAVES DE ESTE NODO (Q), ASI COMO LOS VALORES SUPERIORES DE TRANSFERENCIA DE PAQUETES (ER), QUE SON PROPORCIONALES A LOS VALORES REALES DE TRANSFERENCIA DE PAQUETES (CCR). LA VELOCIDAD DE TRANSMISION DE UN TERMINAL FUENTE (S1, S2, S3, S4), CUANDO SE RECIBE EL VALOR SUPERIOR DE TRANSFERENCIA DE PAQUETES (ER), SE CONTROLA DE FORMA QUE PERMANEZCA POR DEBAJO DE ESE VALOR. DE ESA MANERA, EL NODO DE LA RED DE COLA DE ESPERA (Q) PERMITE QUE SU VELOCIDAD AGREGADA DE ENTRADA PUEDA INCREMENTARSE DE UNA FORMA SUAVE Y CONTROLADA, Y NO TIENE QUE APOYARSE EN LAS FUENTES (S1, S2, S3, S4). CUANDO EL NODO DE COLA DE ESPERA (Q) SE CONGESTIONA, SE UTILIZA UN ALGORITMO DE REPARTO EQUITATIVO PARA DETERMINAR QUE TERMINALES FUENTES DEBEN DE REDUCIR SU VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA Y A CUALES SE LES PERMITE INCREMENTARLA.

Description

Método para controlar la tasa de flujo de datos, nodo de red de encolado y red de conmutación de paquetes.

La presente invención se refiere a un método para controlar la tasa de flujo de datos como se describe en la parte precaracterizante de la reivindicación 1, un nodo de red de encolado puesta en cola en el que se utiliza el método como se describe en la parte precaracterizante de la reivindicación 9, y una red de conmutación de paquetes que incluye un nodo de red de encolado como se describe en la parte precaracterizante de la reivindicación 10.

Un método, nodo de red de encolado y red de conmutación de paquetes como éstos ya son conocidos en la técnica, por ejemplo, de la solicitud internacional publicada bajo el Tratado de Cooperación de Patentes (PCT) con número de referencia WO 93/2063 y con el título "Control de congestión para redes de celdas". En ella se describe una red de conmutación de paquetes llamada red de comunicación de conmutación de paquetes en la que los llamados nodos de origen transmiten paquetes de datos a los llamados nodos de destino a través de nodos de red y líneas de red. Un nodo de línea como este puede estar provisto de un búfer, en cuyo caso realiza el papel de un punto de encolado para tráfico a ráfagas que sea bastante insensible a los retrasos. En un punto de encolado como éste, el estado de la congestión se determina monitorizando el nivel de llenado del búfer y, cuando se espera congestión, una realimentación de paquetes de control de flujo de datos que constituyen una llamada realimentación de señal de control de tasa, son enviados desde el punto de encolado a los nodos de origen. Cuando son recibidos allí, un nodo de origen adapta su tasa de transmisión. Más específicamente, los puntos de encolado en la red conocida devuelven palabras de código de dos bits a los nodos de origen cuando se espera congestión para hacer que esos nodos de origen disminuyan, disminuyan rápidamente, mantengan constantes o aumenten sus tasas de transmisión. Como no se comprueba en ningún lugar de la red cómo un nodo de origen ha adaptado su tasa de transmisión, la red conocida depende de un comportamiento justo de los nodos de origen. Sin embargo, estos nodos de origen pueden aumentar sus tasas de transmisión de una manera fraudulenta aumentando así la probabilidad de desbordamiento del búfer y pérdida de datos en la red de conmutación de paquetes. En una clase de transmisión como la clase Tasa de Bits Disponible (ABR) definida por el Forum ATM en el borrador estándar con referencia Forum ATM /95-0013R10, se supone que los nodos de origen aumentan sus tasas de transmisión exponencialmente. Sin embargo, si algunos de los nodos de origen aumentan sus tasas de transmisión escalonadamente en lugar de exponencialmente, los puntos de encolado en la red pueden quedar desbordados y consecuentemente la red puede fracasar en el cumplimiento de los contratos de tráfico hechos entre los suscriptores de ABR y el operador de la red.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método, un nodo de red de encolado y una red de conmutación de paquetes de los tipos arriba conocidos, pero en los que los inconvenientes arriba mencionados sean superados.

Según la invención, este objetivo es alcanzado por el método como se describe en la reivindicación 1, en un nodo de red de encolado como se describe en la reivindicación 9 y en una red de conmutación de paquetes como se describe en la reivindicación 10.

De esta forma, devolviendo a un terminal de origen un valor superior de tasa de paquetes que es proporcional a la tasa real de paquetes medida y manteniendo la tasa de transmisión por debajo de este valor superior de tasa de paquetes devuelto, por ejemplo, a través de ecualizadores de salida como se describe en la reivindicación 2, el aumento en la tasa de transmisión para ese terminal de origen está limitado por la red. Ciertamente, como el valor superior de tasa de paquetes es proporcional a la tasa real de paquetes del terminal de origen, el origen puede aumentar su tasa de transmisión por ejemplo en un 10 por ciento si el factor de proporcionalidad es igual a 1.1. Durante una pluralidad de intervalos de tiempo, la tasa de transmisión del origen aumenta a escalones que crecen exponencialmente. Si la tasa de paquetes real de un origen ya no aumenta más sino que, debido a falta de datos para transmitir, por ejemplo, disminuye, el valor superior de tasa de paquetes también disminuirá. Esto implica que capacidad de ancho de banda automáticamente queda libre en la red de conmutación de paquetes según la presente invención, lo que es una ventaja adicional con respecto al método y nodo conocidos en los que un valor de tasa explícito es determinado y devuelto a un origen y en los que se permite al origen aumentar su tasa de transmisión exponencialmente hasta este valor de tasa explícito. Tenga o no este origen datos suficientes para ser transmitidos, el ancho de banda asignado, que es igual al valor de tasa explícito, se mantiene reservado en el método conocido. En el presente método, mientras un nodo de red de encolado no esté congestionado, un terminal de origen que transmita paquetes de datos a través de este nodo de red de encolado puede aumentar su tasa de transmisión a escalones que crecen exponencialmente, pero ya no tiene la posibilidad de aumentar fraudulentamente su tasa de transmisión más rápido, e inmediatamente libera ancho de banda que ya no está usado.

Es necesario remarcar que la Solicitud de Patente Europea EP 0538220 titulada "Control de Flujo de Datos" también describe un método para controlar el flujo de datos en una red de conmutación de paquetes en el que los nodos de origen aumentan sus frecuencias de envío en proporción a las frecuencias de envío reales. En esta solicitud, sin embargo, los orígenes no están controlados por la red para que aumenten sus frecuencias de envío de esta manera. La red confía en los orígenes, devuelve órdenes de reducción a los orígenes en caso de que se detecte congestión en uno de los nodos de la red, pero no proporciona ninguna realimentación proporcional durante el estado no congestionado como se hace en el presente método.

La Solicitud de Patente Europea EP 0576122 describe una red basada en un paquete de tasa de bits variable en la que el origen aumenta su tasa de transmisión de paquetes hasta una tasa de transferencia de paquetes máxima. Mientras no se prediga congestión, el nodo de origen no recibe información de control de flujo realimentada desde los nodos intermedios o de destino, y por tanto aumenta de forma autónoma su tasa de transmisión de paquetes. El aumento de la tasa de transmisión puede tener comportamiento exponencial si se siguen los límites superiores de una cierta tabla preestablecida, pero el origen también puede alcanzar aumentos mayores que los exponenciales si se mantiene en reposo, por ejemplo durante un cierto intervalo de tiempo, y luego recupera la actividad. En particular para ABR, aumentos de tasa tan elevados pueden conducir a explosiones de tráfico que no pueden ser soportadas por los nodos intermedios o de destino. En los nodos intermedios y de destino de EP 0576122, la tasa real de transferencia de paquetes se mide para predecir la congestión. Para la predicción de la congestión, los nodos intermedios y de destino usan una aceleración de tasa máxima (un límite superior preestablecido para el aumento de la tasa de bit) además de la tasa real de transferencia de paquetes medida. Tan pronto como se predice la congestión, el nodo intermedio o de destino que ha predicho la congestión comienza a enviar hacia atrás una señal de predicción de la congestión. Al recibir esta señal de predicción de congestión, el nodo de origen reduce su tasa de transmisión de paquetes.

Un rasgo característico adicional de la presente invención es que, cuando el nodo de red de encolado está congestionado, el flujo de entrada agregado del nodo de red de encolado es forzado a converger hacia un flujo de entrada agregado objetivo que es compartido por las diferentes conexiones, en concordancia con un mecanismo de reparto justo como se describe en la reivindicación 3.

Por tanto a los terminales de origen que, en el momento de entrar en el estado congestionado transmitan a bajas tasa de transmisión porque empezaron a transmitir más tarde que los otros terminales de origen, les será asignado un ancho de banda adicional. Los terminales de origen que, por el contrario, comenzaron a transmitir antes y durante intervalos de tiempo sucesivos tuvieron la oportunidad de aumentar sus tasas de transmisión hasta una tasa alta de paquetes, tendrán que reducir esas tasas de transmisión. Como se llega a un estado congestionado, la tasa de entrada de paquetes agregada del nodo de red de encolado tiene que disminuir. En el estado congestionado, el flujo de entrada agregado objetivo se divide, mientras que en el estado no congestionado, la entrada agregada y consecuentemente la capacidad utilizada aumenta de una manera suave y controlada.

Es necesario remarcar que el objetivo de guiar las tasas de transmisión de los orígenes de una forma controlada por la red hacia la ocupación completa de la capacidad disponible, evitando de ese modo el riesgo de desbordamiento del búfer y pérdida de datos, se consigue mediante la técnica aplicada en el estado no congestionado independientemente de la técnica utilizada en el estado congestionado. Los pasos descritos en la reivindicación 3 para el estado congestionado permiten refinar la asignación de recursos una vez que un nodo de red está congestionado, pero no son esenciales para superar el problema arriba mencionado. Sin la técnica descrita por la reivindicación 3, se pueden evitar el desbordamiento y la pérdida de datos pero entonces algunos de los terminales de origen permanecerían transmitiendo a una tasa que está por debajo de su tasa de reparto justa.

En una realización particular del presente método, descrita en la reivindicación 4, el valor superior de tasa de paquetes de terminales de origen de tasa baja se aumenta de una manera similar en el segundo estado y en el primer estado.

Una implementación de esta realización particular se describe en la reivindicación 5. En ella se supone que la suma de todos los valores de reparto justos de las diferentes conexiones que pasan a través del nodo de red de encolado es igual a la entrada agregada, es decir, a la suma de todas las tasas de paquetes reales de las diferentes conexiones en el momento de entrada al segundo estado. A través de las fórmulas descritas en la reivindicación 5, la tasa de entrada agregada se mantiene constante, aunque a los terminales de origen de tasa baja se les permite aumentar su tasa de transmisión en proporción a la tasa de paquetes real.

También una característica del presente método es que los intervalos de tiempo entre sucesivos paquetes de control de flujo de datos son iguales al tiempo de ida y vuelta de un paquete de control de flujo de datos como se describe en la reivindicación 6.

Por consiguiente, la tasa de paquetes real es medida una vez más en el nodo de red de encolado después de que el terminal de origen ha tenido la posibilidad de aumentar su tasa de transmisión hasta el valor superior de la tasa de paquetes devuelta.

Una característica más de la presente invención es que, para definir el primer y segundo estado de un nodo de encolado, su entrada agregada puede ser comparada con su salida agregada, como se describe en las reivindicaciones 7 y 8.

Evidentemente, esta no es una característica esencial de la presente invención, puesto que se puede usar cualquier otro criterio para detectar la congestión, por ejemplo, monitorizando la longitud de llenado del búfer y determinando el momento en el que se ha alcanzado un nivel predeterminado de llenado, como se hace en la anteriormente citada solicitud internacional WO 93/2063.

Los mencionados arriba y otros objetivos y características de la invención se volverán más evidentes y la propia invención será mejor comprendida mediante la referencia a la siguiente descripción de una realización tomada en unión de los dibujos que se acompañan, en los que:

La Fig. 1 es un diagrama de bloques de una red de conmutación de paquetes según la presente invención;

La Fig. 2A es un gráfico que ilustra una implementación del método conocido; y

La Fig. 2B es un gráfico que ilustra una implementación del método según la presente invención.

La red dibujada en la Fig. 1 es una red de conmutación de celdas en Modo de Transferencia Asíncrono (ATM) que incluye cuatro nodos de origen S1, S2, S3 y S4 con Tasa de Bits Disponible (ABR) con ecualizadores de salida asociados SH1, SH2, SH3 y SH4, tres nodos de destino D1, D2 y D3 con Tasa de Bits Disponible (ABR), un primer nodo de conmutación N1, un punto de encolado Q y un segundo nodo de conmutación N2.

Los orígenes ABR S1, S2, S3 y S4 están acoplados al primer nodo de conmutación N1 a través de respectivos ecualizadores de salida SH1, SH2, SH3 y SH4 y respectivos enlaces de acceso. Una salida del primer nodo de conmutación N1 está conectada a una entrada del punto de encolado Q y una salida del punto de encolado Q está acoplada a una entrada del segundo nodo de conmutación N2. A través de respectivos enlaces de acceso el nodo de conmutación N2 está acoplado a cada uno de los nodos de destino D1, D2 y D3.

La red en Modo de Transferencia Asíncrono (ATM) de la Fig. 1 soporta múltiples clases de servicio como se define en el Forum ATM. La Tasa de Bits Disponible (ABR) es una clase de servicio tal que explota el exceso de capacidad de la red o, en otras palabras, ancho de banda que no está todavía ocupado por la Tasa de Bits Constante, o servicios de Tasa de Bits Variable. ABR es una clase de servicio con un mecanismo de realimentación que permite al punto de encolado Q y a los nodos de destino D1, D2 y D3 de la red avisar de congestión en la red a los nodos de origen S1, S2, S3 y S4. Los nodos de origen S1, S2, S3 y S4 a continuación pueden reducir sus tasas de transmisión de forma que el punto de encolado Q de la red no se desborde. ABR está dedicado a la transmisión de tráfico a ráfagas e impredecible a través de la red ATM. Una visión general de las diferentes clases de servicio definidas por el Forum ATM y de los parámetros especificados en los contratos de tráfico ABR se da en el artículo "ABR: Realizando la promesa de ATM", del autor Neil Rickard. Este artículo fue publicado en la revista "Telecomunicaciones", Vol. 29, Nº 4, Abril 1995.

Según el ABR Estándar Forum ATM /95-0013R10, un origen ABR comienza enviando a una tasa inicial IR y aumenta su tasa de transmisión exponencialmente hasta que se alcanza un límite superior ER, llamado valor de tasa explícito. A intervalos de tiempo regulares, un origen ABR inserta las llamadas celdas de gestión de recursos en el flujo de celdas transmitido. Estas celdas de gestión de recursos son reflejadas en la red ATM después de ser modificadas por nodos a lo largo del camino de comunicación entre el nodo de origen y el nodo de destino. De esta manera, se constituye el lazo de realimentación, permitiendo a la red ATM controlar la tasa de transmisión del origen.

En los párrafos siguientes, se describe una situación particular para la red dibujada en la Fig. 1, permitiendo explicar cómo las celdas de gestión de recursos de arriba deben ser usadas respecto a la presente invención.

Se supone que en el instante de tiempo 0, se establecen tres conexiones a través del punto de encolado Q. Una primera conexión se establece entre el origen S1 y el destino D1, una segunda conexión se establece entre el origen S3 y el destino D3, y una tercera conexión se establece entre el nodo de origen S4 y el nodo de destino D2. Además, se supone que una cuarta conexión se establece entre el nodo de origen S2 y el nodo de destino D3 10 milisegundos después del tiempo de referencia 0. En su salida, es decir, en el enlace entre el punto de encolado Q y el segundo nodo de conmutación N2, el punto de encolado tiene una capacidad de 100 Mbit/s disponible en el instante de tiempo 0. Para simplificar la situación descrita se supone que esta capacidad disponible en el enlace de salida del punto de encolado Q permanece constante. Cada uno de los orígenes ABR S1, S3 y S4 de acuerdo con el Estándar ABR comienza transmitiendo en el instante de tiempo 0 a la tasa inicial de transmisión IR que se supone de 20 Mbit/s. Por tanto, desde el instante de tiempo 0 en adelante, los orígenes S1, S3 y S4 envían celdas ATM hacia el punto de encolado Q a una tasa de 20 Mbit/s cada una. En un tiempo igual a la mitad del tiempo de ida y vuelta RTT que permite a las celdas de gestión de recursos viajar a y desde el punto de encolado Q, el punto de encolado Q mide las tasas de transmisión de todas las conexiones que la atraviesan. En el ejemplo descrito, el tiempo de ida y vuelta RTT se supone 2 milisegundos. Por lo tanto, después de 1 milisegundo, la tasa de celdas actual CCR medida por el punto de encolado Q para las conexiones entre S1 y D1, S3 y D3, y S4 y D2 es igual a 20 Mbit/s cada una. El flujo de entrada agregado en el punto de encolado Q en ese momento es 60 Mbit/s. El punto de encolado Q a continuación genera valores de tasa explícitos ER para las tres conexiones y devuelve estos valores de tasa explícitos ER a los respectivos orígenes S1, S3 y S4 a través del canal hacia atrás para las celdas de gestión de recursos. El valor de tasa explícito ER o tasa máxima a la que los orígenes S1, S3 y S4 tienen permiso para transmitir en el futuro se calcula mediante la fórmula:

(1)ER = CCR * (1.1)

La fórmula (1) implica que a cada origen, S1, S3 y S4, le será permitido enviar datos a una tasa de datos que se incrementa en un 10% en comparación con la presente tasa de transmisión CCR. Aplicado a las tres conexiones que pasan a través del punto de encolado Q, una celda de gestión de recursos cuyo campo de tasa explícito se hace igual a 20 * (1.1) = 22 Mbits/s es transmitida a los nodos de origen S1, S3 y S4 y de ese modo es recibida en el instante de tiempo 2 milisegundos. A partir de este momento, los orígenes S1, S3 y S4 aumentan sus tasas de transmisión hasta 22 Mbit/s. Más precisamente, los respectivos ecualizadores de salida SH1, SH3, y SH4 de los nodos de origen S1, S3 y S4 reciben las celdas de gestión de recursos devueltas por el punto de encolado Q y obligan a la tasa de transmisión de los orígenes S1, S3 y S4 a permanecer por debajo del nuevo valor de tasa explícito ER recibido, es decir, 22 Mbit/s. De la Fig. 2B uno puede ver que cuando se alcanza la mitad del tiempo de ida y vuelta RTT, el valor de tasa explícito ER determinado por el punto de encolado Q aumenta. En un tiempo RTT, la tasa de transmisión SR del origen ABR S1 se adapta al nuevo valor de tasa explícito ER.

Mientras el flujo de entrada agregado del punto de encolado Q se mantenga por debajo de la capacidad de salida disponible de 100 Mbit/s y bajo la condición de que ningún otro origen comience a transmitir datos a través de las conexiones que atraviesan el punto de encolado Q, se repite el procedimiento descrito arriba. Por consiguiente, en el tiempo 3 milisegundos, el punto de encolado Q mide la tasa de celdas actual CCR y calcula un nuevo valor de tasa explícito ER para cada conexión. Este valor de tasa explícito ER es un 10% más alto que el valor de tasa explícito ER precedente si se supone que cada uno de los orígenes S1, S3 y S4 tiene suficientes datos para transmitir y consecuentemente ha aumentado su tasa de transmisión cuando le fue permitido. En el tiempo de 4 milisegundos, las celdas de gestión de recursos que contienen los nuevos valores de tasa explícitos ER llegan a los ecualizadores de salida SH1, SH2 y SH4 respectivamente, y se aumentan las tasas de transmisión de los orígenes ABR S1, S3 y S4. Mediante el uso de la fórmula (1), se puede verificar que los orígenes S1, S3 y S4 a partir del tiempo de 4 milisegundos, transmiten a 24.2 Mbit/s. De una forma similar, las tasas de transmisión aumentan hasta 26.62 Mbit/s, hasta 29.282 Mbit/s y hasta 32.2102 Mbit/s en los tiempos de 6 milisegundos, 8 milisegundos y 10 milisegundos respectivamente. La gráfica de la Fig. 2B da una visión general de la evolución del valor de tasa explícito ER calculado por el punto de encolado Q para la conexión entre el origen S1 y el destino D1 y de la tasa de transmisión SR del origen S1. En esta figura, se observa que el escalón entre sucesivos valores de tasa explícitos ER y consecuentemente también la evolución de la tasa de transmisión SR crece exponencialmente.

Como ya se mencionó anteriormente, a partir del tiempo de 10 milisegundos, se establece una conexión entre el nodo de origen S2 y el nodo de destino D3. Como consecuencia, el origen S2 comienza a transmitir a la tasa inicial de 20 Mbit/s en el tiempo de 10 milisegundos. A partir de este momento, el flujo de entrada agregado del punto de encolado Q, 32.2102 * 3 + 20 = 116.6306 Mbit/s, excede la capacidad de salida disponible de 100 Mbit/s. Esto es detectado por el punto de encolado Q cuando mide las tasas de celda actuales CCR de las diferentes conexiones en el tiempo de 11 milisegundos. Como resultado, el punto de encolado Q entra en un segundo estado de operación, llamado estado congestionado. El punto de encolado Q en el estado congestionado ya no permite que su entrada agregada aumente. Sin embargo, se llevan a cabo otras acciones para compartir la capacidad de salida disponible de 100 Mbit/s de una forma justa entre las cuatro conexiones. El punto de encolado Q en primer lugar calcula un valor de reparto justo FS para cada una de las conexiones. En el supuesto más simple, el punto de encolado Q divide el flujo de entrada agregado objetivo de 100 Mbit/s entre el número de conexiones, es decir, 4, y asocia valores de reparto justos FS iguales a cada conexión. En la situación descrita, las cuatro conexiones reciben el valor de reparto justo FS de 25 Mbit/s. Además las conexiones se clasifican en dos grupos: un grupo de conexiones de tasa alta cuya tasa de celdas actual CCR es mayor que el valor de reparto justo FS, y un grupo de conexiones de tasa baja cuya tasa de celdas actual CCR es menor o igual que el valor de reparto justo FS. En el ejemplo de arriba, el grupo de tasa alta contiene las conexiones entre S1 y D1, S3 y D3 y S4 y D2, mientras que el grupo de tasa baja sólo contiene la conexión establecida posteriormente entre S2 y D3. El punto de encolado Q sólo permite que conexiones que pertenezcan al grupo de tasa baja aumenten más sus tasas de transmisión. El flujo de entrada agregado del punto de encolado Q en el estado congestionado tiene que converger hacia el flujo de entrada agregado objetivo que, en esta realización particular, se elige igual a la capacidad disponible en la salida del punto de encolado Q, siendo 100 Mbit/s. Como la conexión entre el origen S2 y el destino D3 se estableció posteriormente, todavía no tuvo la posibilidad de aumentar su tasa de transmisión exponencialmente. Por tanto, a esta conexión, incluso en el estado congestionado, le será permitido aumentar su tasa. Las tres conexiones establecidas anteriormente deberán devolver parte de la capacidad que fue ocupada de ese modo. Para determinar un nuevo grupo de valores de tasa explícitos ER en el instante de tiempo 11 milisegundos, el punto de encolado Q utiliza las siguientes fórmulas:

(2)para el grupo de tasa baja: \hskip1cm ER = CCR + (FS - CCR) * 0.1

(3)para el grupo de tasa alta: \hskip1cm ER = CCR - (CCR - FS) * 0.1

Como la suma de todos los valores de reparto justos FS es igual al flujo de entrada agregado objetivo del punto de encolado Q y la suma de todos los valores de tasa de celda actuales CCR es igual a la futura entrada agregada máxima, las fórmulas (2) y (3) cumplen la especificación de disminuir la entrada agregada del punto de encolado Q hacia el flujo de entrada agregado objetivo mediante el aumento de los valores de tasa explícitos ER para las conexiones de tasa baja y la disminución de los valores de tasa explícitos ER para las conexiones de tasa alta. En referencia al ejemplo de arriba, los valores de tasa explícita ER devueltos por el punto de encolado Q a los nodos de origen S1, S3, S4 y S2 para las conexiones entre S1 y D1, S3 y D3, S4 y D2, y S2 y D3 se convierten en 32 - 0.1 * (32-25) = 31.3 Mbit/s, 31.3 Mbit/s, 31.3 Mbit/s y 20 + 0.1 * (25-20) = 20.5 Mbit/s respectivamente. Como consecuencia, el flujo de entrada agregado en el tiempo de 12 milisegundos es igual a 31.3 * 3 + 20.5 = 114.4 Mbit/s.

El cálculo de reparto justo y el cálculo de tasa explícita basado en las fórmulas (2) y (3) se repite hasta que se sale del estado congestionado. Esto ocurre, por ejemplo, cuando queda disponible capacidad adicional en el enlace de salida del punto de encolado Q o cuando una de las conexiones existentes es quitada. Esto también puede ocurrir cuando la tasa de celdas actual CCR en una de las conexiones existentes, por ejemplo, debido a falta de datos para transmitir en el nodo de origen, cae bruscamente. Ciertamente, una ventaja de la presente invención es que la capacidad que ya no está siendo usada por una conexión casi inmediatamente queda libre y puede ser asignada a otras conexiones. Esto se observa en las fórmulas (1), (2) y (3) en las que está claro que en caso de que la tasa de celdas actual CCR de una conexión, debido a falta de datos para transmitir, disminuya, también el valor de tasa explícito ER devuelto por el punto de encolado Q disminuye. La presente invención difiere mucho del método conocido, ilustrado por la Fig. 2A, en el que un valor de tasa explícito ER es determinado y devuelto a un origen y donde al origen se le permite aumentar su tasa de transmisión exponencialmente hasta el valor de tasa explícito ER. Tenga o no este origen datos suficientes para transmitir, el ancho de banda ER asignado permanece reservado.

Es necesario hacer notar que en el ejemplo de arriba se suponía que el tiempo de ida y vuelta RTT era igual a 2 milisegundos para todos los orígenes S1, S2, S3 y S4. Obviamente, esta suposición se hizo para simplificar los cálculos. Como es evidente para una persona experta en el campo que la técnica descrita también es aplicable a redes en las que orígenes diferentes tienen tiempos de ida y vuelta diferentes, la recién mencionada suposición no debe ser vista como una restricción de la invención.

Además, es de hacer notar también que para obtener la tasa de celdas actual CCR, el nodo encolado Q puede también confiar en los valores de tasa de celda actuales que son insertados por los propios orígenes ABR en las celdas de gestión de recursos en transmisión. Por tanto, una medida de tasa de celdas puede convertirse en innecesaria. Ciertamente, según el anteriormente citado ABR Estándar, se supone que los nodos de origen S1, S2, S3 y S4 insertan sus valores de tasa de envío de celdas real en el campo de tasa de celdas actual de las celdas de gestión de recursos. Confiar en esta información generada por orígenes, sin embargo, puede implicar peligro por el uso fraudulento de esos valores por parte de los orígenes ABR S1, S2, S3 y S4 para obtener una capacidad mayor del punto de encolado Q.

También hay que remarcar que, en el estado congestionado, cualquier algoritmo justo puede ser utilizado para calcular los valores de reparto justo para las diferentes conexiones. Como el objetivo de la presente invención es controlar las tasas de los orígenes durante el estado no congestionado para conducir a los orígenes de una manera controlada por la red a una ocupación plena de la capacidad disponible, no tiene importancia qué algoritmo es usado en el estado congestionado para compartir los recursos entre las diferentes conexiones. Una visión global de algoritmos justos y parámetros usados de ese modo para compartir recursos entre un grupo de conexiones se da en el artículo: "Una Taxonomía de Algoritmos de Control de Congestión en Redes de Conmutación de Paquetes", de los autores Cui-Qing Yang y Alapti V. S. Reddy. Este artículo fue publicado en la revista "Redes IEEE", Julio/Agosto 1995.

Aún más, será obvio para una persona experta en la materia que el criterio para determinar la congestión de un punto de encolado Q puede ser diferente del usado en la realización arriba descrita. En vez de comparar el flujo de entrada agregado con la capacidad de salida disponible en el punto de encolado Q, se puede determinar la congestión monitorizando el nivel de llenado de un búfer en el punto de encolado Q. Una vez se ha superado un nivel umbral predeterminado, el punto de la congestión Q puede entrar en el estado congestionado. Por tanto, el criterio para la congestión tampoco debe ser visto como una restricción de la presente invención.

Todavía un apunte más es que la presente invención no está restringida a ninguno de los valores numéricos asignados en el ejemplo de arriba, por ejemplo, la tasa inicial IR, los factores de proporcionalidad entre la tasa explícita ER y la tasa de celdas actual CCR, etc.

Aún un apunte es que los ecualizadores de salida que en la realización descrita mantienen las tasas de transmisión de los orígenes por debajo de los valores de tasa explícitos devueltos pueden ser sustituidos por cualquier otro medio, que esté acoplado a la salida de un terminal de origen o integrado en los propios terminales de origen, y que sea capaz de interpretar la información de control de tasa de flujo realimentada y a partir de ese momento controlar la tasa de envío del terminal de origen.

Además es necesario hacer notar que, aunque la red arriba descrita es una red ATM con orígenes ABR y destinos ABR, la aplicación de la presente invención no está reducida al campo de ABR o ATM. Pequeñas modificaciones, evidentes para una persona experta en el campo, se pueden aplicar a la realización arriba descrita para adaptarla para ser integrada en otras redes en las que paquetes de datos a ráfagas, bastante insensibles a los retrasos, son transmitidos desde nodos de origen a nodos de destino a través de medios de encolado y en las que un bucle de realimentación permite a los nodos de la red controlar la tasa de transmisión de los nodos de origen. Por ejemplo en una LAN (Red de Área Local) o redes de ordenadores o en una red ATM que dé soporte a clases de servicio como la clase VBR+ (Tasa de Bits Variable Plus) descrita en el ya citado artículo "ABR: Realizando la Promesa de ATM", es aplicable la presente invención.

Aunque los principios de la invención han sido descritos arriba en conexión con un aparato específico, se comprende claramente que esta descripción está hecha sólo a modo de ejemplo y no como una limitación en el alcance de la invención.

Claims (10)

1. Un método para controlar la tasa de flujo de datos transmitidos a través de una conexión, establecida entre un terminal de origen (S1, S2, S3, S4) y un terminal de destino (D1, D2, D3) a través de una pluralidad de enlaces de red y nodos de red (N1, Q, N2), de los cuales al menos uno (Q) constituye un nodo de red de encolado capaz de devolver paquetes de control de flujo de datos a dicho terminal de origen (S1, S2, S3, S4), conteniendo dichos paquetes de control de flujo de datos información basándose en la cual dicha tasa de flujo de datos debe ser controlada en dicho terminal de origen (S1, S2, S3, S4), caracterizado porque, en un primer estado en el que dicho nodo de red de encolado (Q) no está congestionado, dicho nodo de red de encolado (Q) antes de que un paquete de control de flujo de datos citado sea devuelto, lleva a cabo los pasos de:

a. obtener una tasa de paquetes real (CCR) de datos transmitidos a través de dicha conexión;

b. calcular un valor superior de tasa de paquetes (ER) en proporción a dicha tasa de paquetes real (CCR);

c. insertar dicho valor superior de tasa de paquetes (ER) en dicho paquete de control de flujo de datos; y

d. mantener en dicho terminal de origen (S1, S2, S3, S4) dicha tasa de flujo de datos bajo dicho valor superior de tasa de paquetes (ER).

2. Un método según la reivindicación 1 caracterizado porque para realizar dicho paso de un dispositivo ecualizador de salida (SH1, SH2, SH3, SH4) en la salida de dicho terminal de origen (S1, S2, S3, S4), tras recibir dicho paquete de control de flujo de datos, mantiene dicha tasa de flujo de datos por debajo de dicho valor superior de tasa de paquetes (ER).

3. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque, en un segundo estado en el que dicho nodo de red de encolado (Q) está congestionado, dicho nodo de red de encolado (Q), antes de que dicho paquete de control de flujo de datos sea devuelto, lleva a cabo los pasos de:

e. calcular, basándose en un algoritmo justo, un valor de reparto justo (FS) para cada conexión que pasa a través de dicho nodo de red de encolado (Q);

f. aumentar para cada una de dichas conexiones que pasan a través de dicho nodo de red de encolado (Q) y cuya tasa de paquetes real (CCR) es menor que dicho valor de reparto justo (FS), dicho valor superior de tasa de paquetes (ER); y

g. disminuir para todas las demás conexiones que pasan a través de dicho nodo de red de encolado (Q) dicho valor superior de tasa de paquetes (ER), de forma tal que un flujo de entrada agregado de dicho nodo de red de encolado (Q) converja hacia un flujo de entrada agregado objetivo.

4. Un método según la reivindicación 3, caracterizado porque, en dicho paso f, dicho valor superior de tasa de paquetes es calculado en proporción a dicha tasa de paquetes real (CCR).

5. Un método según la reivindicación 4, caracterizado porque en dicho paso f, dicho valor superior de tasa de paquetes aumenta en una cantidad (FS-CCR) * k, y en dicho paso g dicha tasa superior de paquetes disminuye en una cantidad (CCR-FS) * k, donde FS representa dicho valor de reparto justo (FS), CCR representa dicha tasa de paquetes real (CCR) y k representa un factor de proporcionalidad.

6. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos paquetes de control de flujo de datos sucesivos son transmitidos a intervalos de tiempo regulares que dependen de la conexión y son iguales a un tiempo de ida y vuelta (RTT) de un paquete de control de flujo de datos citado.

7. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicho primer estado, un flujo de entrada agregado de dicho nodo de red de encolado (Q) es menor o igual que su flujo de salida agregado.

8. Un método según la reivindicación 3, caracterizado porque, en dicho segundo estado, un flujo de entrada agregado de dicho nodo de red de encolado (Q) excede su flujo de salida agregado.

9. Un nodo de red de encolado (Q), por ejemplo para uso en una red de conmutación de paquetes que incluye una pluralidad de terminales de origen (S1, S2, S3, S4) y una pluralidad de terminales de destino (D1, D2, D3) acoplados a dichos terminales de origen (S1, S2, S3, S4) a través de enlaces de red y nodos de red (N1, Q, N2), incluyendo dicho nodo de red de encolado (Q):

a. medios búfer adaptados para almacenar temporalmente paquetes de datos de una pluralidad de conexiones establecidas entre dichos terminales de origen (S1, S2, S3, S4) y dichos terminales de destino (D1, D2, D3), pasando dichas conexiones a través de dicho nodo de red de encolado (Q);

b. medios de filtrado de paquetes de control adaptados para filtrar paquetes de control de flujo de datos de una secuencia de paquetes de datos transmitida por un terminal de origen (S1, S2, S3, S4); y

c. medios de procesado de paquetes de control adaptados para procesar dichos paquetes de control de flujo de datos;

caracterizado porque los medios de procesado de paquetes de control están equipados con:

d. medios adaptados para obtener una tasa de paquetes real (CCR) para cada una de dichas conexiones que pasan a través de dicho nodo de red de encolado (Q);

e. medios de cálculo adaptados para calcular para cada una de dichas conexiones un valor superior de tasa de paquetes (ER) proporcional a dicha tasa de paquetes real (CCR); y

f. medios para insertar dicha tasa superior de paquetes (ER) en un paquete de control de flujo de datos citado que ha de ser devuelto a dicho terminal origen (S1, S2, S3, S4).

10. Una red de conmutación de paquetes que incluye una pluralidad de terminales de origen (S1, S2, S3, S4) y una pluralidad de terminales de destino (D1, D2, D3) acoplados a dichos terminales de origen (S1, S2, S3, S4) a través de enlaces de red y nodos de red (N1, Q, N2), al menos uno de los cuales (Q) constituye un nodo de red de encolado que incluye:

a. medios búfer adaptados para almacenar temporalmente paquetes de datos de una pluralidad de conexiones establecidas entre dichos terminales de origen (S1, S2, S3, S4) y dichos terminales de destino (D1, D2, D3) y pasando a través del llamado nodo de red de encolado (Q);

b. medios de filtrado de paquetes de control adaptados para filtrar paquetes de control de flujo de datos de una secuencia de paquetes de datos transmitida por uno de dichos terminales de origen (S1, S2, S3, S4); y

c. medios de procesado de paquetes de control adaptados para procesar dichos paquetes de control de flujo de datos;

caracterizada porque los medios de procesado de paquetes de control están equipados con:

d. medios adaptados para obtener una tasa de paquetes real (CCR) para cada una de dichas conexiones que atraviesan dicho nodo de red de encolado (Q);

e. medios de cálculo adaptados para calcular para cada una de dichas conexiones un valor superior de tasa de paquetes (ER) proporcional a dicha tasa de paquetes real (CCR); y

f. medios para insertar dicha tasa superior de paquetes (ER) en un paquete de control de flujo de datos citado que ha de ser devuelto a dicho terminal de origen (S1, S2, S3, S4).