ES2243843T3

ES2243843T3 - Metodo y dispositivo para determinar un parametro de temporizacion.

Info

Publication number: ES2243843T3
Application number: ES03017694T
Authority: ES
Inventors: Reiner Ludwig
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: EP1376956A1; EP1077559A1; WO2001013587A3; DE60021126T2; ATE280461T1; ES2228604T3; AR025314A1; US6901081B1; AU766823B2; EP1203472A2; ATE296511T1; EP1365550A2; NO20020753L; JP4601232B2; KR100717219B1; KR20020029744A; US20050169180A1; CN1370361B; DE60015142D1; CA2381374C

Abstract

Un método para determinar un parámetro (RTO) asociado con una característica de retardo de la retransmisión en un transmisor de unidades de datos que ejecuta un protocolo (TCP) que proporciona una característica de reconocimiento de envío de mensajes de reconocimiento para la correcta recepción de unidades de datos del receptor al remitente de una comunicación, y proporciona dicha característica de retardo de la retransmisión para retransmitir unidades de datos si no llega un reconocimiento al remitente dentro del periodo de retardo, que comprende las operaciones de: medir un valor (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta, siendo el valor de la duración del recorrido de ida y vuelta indicativo del tiempo que transcurre entre el envío de una unidad de datos dada y la recepción del reconocimiento correspondiente a dicha unidad de datos, calcular un nuevo valor de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado (SRTT(new)) basándose al menos en un valor (SRTT(old)) de la duracióndel recorrido de ida y vuelta regularizado almacenado y en dicho valor (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta medido, calcular un nuevo valor (RTTVAR(new)) de la desviación media indicativo de la desviación media de dichos valores (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta en función del tiempo, basándose al menos en un valor (RTTVAR(old)) de la desviación media almacenado, dicho valor (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta y dicho valor (SRTT(old)) de duración del recorrido de ida y vuelta regularizado almacenado, y calcular dicho parámetro (RTO) basándose al menos en dicho nuevo valor (SRTT(new)) de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado y en dicho nuevo valor (RTTVAR(new)) de la desviación media, caracterizado porque dicho parámetro (RTO) se calcula también basándose en un valor (Ô(SPTO)) indicativo del número (SPTO) de falsos retardos que se han producido en dicha comunicación entre dicho remitente y dicho receptor.

Description

Método y dispositivo para determinar un parámetro de temporización.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiera a un método y un dispositivo para determinar un parámetro asociado con una característica de retardo de la retransmisión en un transmisor de unidades de datos.

Generalmente, en el campo de la comunicación se distingue entre conexiones de circuitos conmutados y conexiones conmutadas de unidades de datos. En una conexión conmutada de unidades de datos, una cantidad de datos que ha de ser enviada es dividida en unidades de datos, y estas unidades de datos son enviadas de acuerdo con un protocolo que gobierna la comunicación. Se ha de tener en cuenta que las unidades de datos reciben diferentes nombres en el contexto de diferentes protocolos, tales como paquetes, bloques, etc., en los que la expresión "unidad de datos" se usará genéricamente para el propósito de la descripción siguiente.

Para garantizar la transmisión fiable de datos, muchos protocolos proporcionan la característica de retransmisión de las unidades de datos. Más concretamente, la retransmisión de unidades de datos significa que la recepción correcta de una unidad de datos por el receptor en una comunicación se reconoce con un mensaje de reconocimiento apropiado que el receptor envía al remitente. Una vez recibido el reconocimiento por el remitente, este puede apropiadamente continuar enviando más unidades de datos, o si no hay reconocimiento o se recibe un mensaje de no reconocimiento, entonces la unidad de datos que no ha sido recibida correctamente por el receptor puede ser retransmitida.

Una característica que típicamente acompaña la retransmisión de unidades de datos es la de un retardo de la retransmisión. Esta característica significa que el remitente, en una comunicación, esperará solamente durante un periodo predeterminado de tiempo el mensaje de reconocimiento, es decir el periodo de retardo de la retransmisión. Transcurrido este periodo de tiempo sin recibir un reconocimiento, la correspondiente unidad de datos es retransmitida automáticamente. Este característica garantiza que si una unidad de datos se pierde, la unidad de datos perdida será automáticamente retransmitida después del periodo de retardo anteriormente mencionado.

Un ejemplo de un protocolo que proporciona una retransmisión y una característica de retardo de la retransmisión es el protocolo (TCP) de control de la transmisión, que es parte de la bien conocida serie del protocolo TCP/IP. De un modo general, es evidente que el periodo de retardo debe ser determinado dependiendo de la denominada duración del recorrido de ida y vuelta (RTT), es decir del tiempo que transcurre entre el envío de una unidad de datos y la recepción de un reconocimiento para dicha unidad de datos.

(1)Retardo = f(RTT)

Es decir, si una conexión es "distante" (es decir un largo RTT), entonces el periodo de retardo debe ser más largo que para una conexión "próxima" (es decir un corto RTT). En este contexto, es también evidente que el periodo de retardo debe ser tan largo como sea necesario y tan corto como sea posible, porque un periodo de retardo que se establezca demasiado largo conduce a retardos innecesarios en la transmisión.

Los valores medidos de RTT pueden variar grandemente durante cortos periodos de tiempo, debido a una pluralidad de factores, tales como las condiciones de tráfico en la red que transporta las unidades de datos, los mecanismos de reconocimiento retrasados, etc. Para superar este problema fue sugerida la introducción de un estimador regularizado para la duración del recorrido de ida y vuelta. Esto se explica, por ejemplo en "TCP/IP Ilustrado", Volumen 1, "Los Protocolos" por W. Richard Stevens, Sección 21.3, Addison Weslay, 1994, o en "Características de Rendimiento de los Protocolos de Capa de Transporte sobre LANS (Redes de Área Local) de Radio", Documentos de la conferencia de telecomunicaciones global (GLOBECOM), Houston, 23 Nov - 2 Dic 1993, Nueva York, ICEE, EE.UU. Vol 1, Págs.542-549, Desimone A. y otros. Un primer método para determinar un estimador de RTT que usa la ecuación siguiente:

(2)SRTT \leftarrow \alpha \cdot SRTT + (1 - \alpha) \cdot RTT

donde SRTT representa el estimador regularizado, RTT representa el valor de la duración del recorrido de ida y vuelta medido momentáneamente, y \alpha es un factor de regularización que tiene un valor recomendado de 0,9. El estimador SRTT regularizado se actualiza cada vez que se efectúa una nueva medición de RTT. El valor 0,9 significa que el 90% de cada nueva estimación es de la estimación previa, y el 10% es de la nueva medición. La RFC 793 (RFC = Solicitud de Comentarios) recomendaba establecer el denominado valor RTO de retardo de la retransmisión como

(3)RTO = SRTT \cdot \beta

donde RTO es el término específico usado en relación con TCP para el periodo de retardo descrito anteriormente, y \beta es un factor de ponderación más, denominado también factor de varianza del retardo, con un valor recomendado de 2.

La solución anteriormente descrita para el cálculo de RTO tiene un problema porque no puede ser mantenida con amplias fluctuaciones en la RTT. Esto conduce a retransmisiones innecesarias que deterioran las condiciones en una red. Una mejora se sugirió, por lo tanto, que no solamente tiene en cuenta el valor medio sino que también trata de tener en cuenta la desviación estándar. En el libro citado anteriormente de Stevens se menciona que el cálculo de la desviación estándar sería preferible, pero que este requeriría el cálculo de cuadrados y una raíz cuadrada, que es conveniente evitar. Esto conduce a la solución siguiente:

\Delta = RTT - SRTT: (4)

SRTT \leftarrow SRTT + g \cdot \Delta: (5)

RTTVAR \leftarrow RTTVAR + h \cdot (|\Delta| - RTTVAR): (6)

RTO = SRTT + 4 \cdot RTTVAR: (7)

donde RTT representa de nuevo el valor de la duración del recorrido de ida y vuelta medido, SRTT el estimador de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado, RTTVAR el estimador para la desviación media, RTO el valor del retardo de retransmisión, g un primer factor de ponderación y h un segundo factor de ponderación. Estos factores g y h de ponderación son denominados también ganancias, y el valor de g se establece en 0,125 en tanto que el valor de h se establece en 0,25.

La solución descrita anteriormente de las ecuaciones (4) a (7) se ha utilizado durante diez años.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar un sistema mejorado de transmisión de datos para un transmisor de unidades de datos que utiliza un protocolo que proporciona una característica de retardo de la retransmisión.

Sumario de la invención

Este objeto se consigue efectuando una determinación de un parámetro asociado con la característica de retardo de la retransmisión (por ejemplo RTO) más flexible y más adaptable, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 17. Las realizaciones ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes.

Según un método que por sí mismo no cae dentro de la invención, el cálculo de un valor de la desviación media (por ejemplo, el RTTVAR anterior) se realiza de modo que la contribución del valor de la duración del recorrido de ida y vuelta medida (por ejemplo, el RTT anterior) en dicho valor de la desviación media es diferente si el valor de la duración del recorrido de ida y vuelta medido es menor que un cierto umbral que se determina basándose en otro valor de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado almacenado (SRTT anterior), que si el valor de la duración del recorrido de ida y vuelta medido es mayor que dicho umbral.

Este umbral puede ser igual al valor de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado. En otras palabras, para el ejemplo anterior de las ecuaciones (4) a (7) esta realización preferida significa que RTTVAR se calcula de modo diferente para valores negativos y positivos de \Delta. De este modo, se puede evitar que un valor decreciente de la duración del recorrido de ida y vuelta medido conduzca a un incremento en el parámetro de retardo de la retransmisión. Más concretamente, como se explicará detalladamente más adelante, el hecho de que la ecuación anterior (6) incorpore el valor absoluto de \Delta, significa que un valor decreciente de RTT (RTT < SRTT) tiene el mismo impacto en el valor de RTTVAR que un valor creciente de RTT (RTT > SRTT). Como una consecuencia, un valor decreciente de RTT tiene el efecto de aumentar RTO, si el factor 4\cdotRTTVAR supera el factor de SRTT en la anterior ecuación (7). Este efecto absolutamente indeseable, que fue reconocido por el presente inventor, se puede evitar mediante el método general anteriormente descrito.

De acuerdo con otro método que en sí mismo no cae dentro de la presente invención, los factores de ponderación (por ejemplo g, h y el factor concreto 4 antes de RTTVAR en la ecuación (7)) se hacen variables con el tiempo. Esta característica hace la determinación del parámetro de retardo (por ejemplo el RTO anterior) mucho más flexible con respecto a la situación cambiante del transporte de comunicaciones de la red. Los valores ponderados pueden ser hacen dependientes del número de unidades de datos "en vuelo", es decir, el número de unidades de datos que fue enviado pero que todavía no ha sido reconocido en punto alguno en el tiempo (denominado también número de unidades de datos en circulación).

De acuerdo con la presente invención, la determinación del parámetro de retardo (por ejemplo RTO) se efectúa de modo que este parámetro se calcula también basándose en un valor indicativo del número de falsos retardos que se producen en la comunicación entre un transmisor y un receptor dados. Los falsos retardos son retardos causados por un retraso excesivo en el enlace, y no por una pérdida real de unidades de datos. La ventaja de esto radica en que la implicación dada por los falsos retardos, es decir que el periodo de retardo es demasiado corto, puede ser usada como una base para calcular un periodo de retardo más conservador (es decir más largo).

El concepto de la invención puede ser preferiblemente combinado de cualquier modo apropiado con los métodos anteriormente mencionados. Ese tipo de combinación es denominado también cronomedidor de retransmisiones de Eifel.

Breve descripción de las figuras

Una mejor comprensión de la presente invención puede conseguirse a partir de la descripción detallada siguiente de realizaciones preferidas, que hace referencia a las figuras, en las cuales:

la figura 1 es un gráfico que muestra varios parámetros asociados con la característica de retardo de la retransmisión en el transcurso del tiempo, para un estado uniforme de TCP;

la figura 2 muestra una sección ampliada del gráfico de la figura 1; y

la figura 3 muestra otro gráfico de parámetros de retardo de la retransmisión en función del tiempo.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La siguiente descripción se efectúa en el contexto de una aplicación al protocolo TCP. Se ha de tener en cuenta, no obstante, que este es solamente un ejemplo preferido, y que la presente invención puede ser aplicada a cualquier protocolo de transmisión que proporcione retransmisión y retardo de retransmisión.

Según un método que por sí mismo no cae dentro de la invención, cuando el valor del estimador RTTVAR de la desviación media es actualizado, la contribución del valor RTT de duración del recorrido de ida y vuelta medido, en el valor de la desviación media actualizada RTTVAR, es diferente si el valor RTT de duración del recorrido de ida y vuelta medido es menor que un umbral TH predeterminado que se determina basándose en el valor SRTT(antiguo) de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado almacenado, que si el valor RTT de la duración del recorrido de ida y vuelta medido es mayor que el umbral TH predeterminado.

Según una primera realización del método, el umbral TH es igual al valor almacenado de SRTT y el cálculo o actualización del parámetro RTTVAR como se muestra en la ecuación anterior (6) se modifica de modo que

100

El valor \Delta = 0 puede ser asignado a la alternativa superior o inferior en la ecuación (8.1), pero es preferible que sea asignado a la alternativa superior, para garantizar que RTTVAR disminuye a lo largo del tiempo si RTT se hace constante.

Como puede verse, las variaciones negativas de RTT, es decir cuando RTT es menor que SRTT, son eliminadas. De esta manera, se evita el impacto desventajoso de tomar el valor absoluto de \Delta en la ecuación (6). Esto resultará más claro en relación con la siguiente descripción detallada de la figura 1.

La figura 1 muestra parámetros asociados con el retardo de la retransmisión a lo largo del tiempo. Los parámetros fueron medidos en estado uniforme de TCP, es decir, la conexión entre el remitente y el receptor dados tenía un enlace completo para la misma. El gráfico en la parte inferior de la figura que cambia en escalones, describe los valores medidos de duración RTT del recorrido de ida y vuelta. Los símbolos para el RTO(pa) se refieren al parámetro de retardo de la retransmisión calculado con las ecuaciones (4) a (7) de la técnica anterior. Los valores Rexmt(pa) se refieren al cronomedidor de la retransmisión pues está típicamente instalado. Esto se explicará brevemente.

Teóricamente, el valor RTO de retardo de la retransmisión y el del cronomedidor Rexmt de la retransmisión deben ser idénticos. No obstante, como ha reconocido el presente inventor, las ejecuciones de la técnica anterior de TCP contienen en efecto un error que conduce siempre a una diferencia entre el RTO y Rexmt. Este error se debe al hecho de que el cronomedidor de la retransmisión real es iniciado siempre por la unidad de datos más antigua en circulación (es decir, no reconocida). No obstante, debido a la utilización de reconocimientos acumulados o retardados, no se sabrá típicamente en el instante de enviar una unidad de datos concreta que esta unidad de datos concreta llegará pronto a ser la unidad de datos en circulación más antigua. Solamente después de un reconocimiento de todas las unidades de datos hasta el de dichas unidades de datos concretas que han sido recibidas, se sabe que esta unidad de datos es la más antigua en circulación. Todas las ejecuciones prácticas de TCP inician siempre el cronomedidor de la retransmisión solamente cuando han recibido este reconocimiento para todas las unidades de datos hasta el de dicha unidad de datos concreta. Consecuentemente, hay siempre un retardo \delta entre el envío de la unidad de datos y la recepción del mensaje de reconocimiento para todas las unidades de datos hasta el de dicha unidad de datos, que conduce a que el Rexmt del cronomedidor de la retransmisión sea mayor que el valor RTO de retardo de la retransmisión, es decir Rexmt = RTO + \delta.

La consecuencia de este efecto es que el retardo de la retransmisión es siempre demasiado conservador, es decir demasiado largo.

Volviendo a la figura 1, esta diferencia entre RTO(pa) y Rexmt(pa) es aparente. Además, la figura muestra también los valores de RTO calculados de acuerdo con la anterior ecuación (8.1).

Como puede verse por las flechas gruesas A y B, cuando los valores RTT de duración del recorrido de ida y vuelta medidos disminuyen bruscamente, entonces esto conduce a un incremento abrupto de RTO(pa). Esto es muy indeseable, pues el valor de retardo de la retransmisión debe tener la tendencia a seguir la duración del recorrido de ida y vuelta. Como puede verse, esto se consigue claramente por los valores de RTO calculados basándose en un valor de la desviación media RTTVAR calculado de acuerdo con la ecuación anterior (8.1). Como puede verse, los valores de RTO determinados de esta manera siguen la tendencia de RTT, y siempre se extienden cerca y por encima de RTT, precisamente como esto se desea.

La figura 2 muestra una sección ampliada de la figura 1, en la que solamente se muestran RTT, RTO(pa) y RTO. Como puede verse, el valor de RTO calculado de está manera tiene una gráfica más estable que el RTO(pa) calculado de acuerdo con la técnica anterior.

En la ecuación anterior (8.1), el umbral TH usado para determinar que contribución debe hacer RTT a la desviación media RTTVAR fue el valor SRTT de la duración del recorrido de ida y vuelta almacenado y regularizado. No obstante, el método no está restringido al mismo, pues el umbral TH puede ser en general cualquier valor determinado basado en SRTT, tal como por ejemplo:

TH(SRTT)=SRTT + const

\hskip0,5cm

o

\hskip0,5cm

TH(SRTT)=SRTT - const,

donde const se refiere a cualquier valor constante adecuado, es decir a un umbral que se extienda algo por encima o por debajo del valor almacenado de SRTT. En general, TH puede ser cualquier función adecuada de SRTT.

Esto conduce por lo tanto a una ecuación (8.2) más general:

101

De nuevo, RTT = TH(SRTT) se asigna preferiblemente a la alternativa superior.

Las ecuaciones anteriores (8.1) y (8.2), proporcionan dos respectivas alternativas para calcular RTTVAR. Sin embargo, es igualmente bien posible que sea proporcionado un mayor número de alternativas, que dependan no solamente de los valores de los RTT medidos y del valor almacenado de SRTT, sino también del valor almacenado de RTTVAR. Es decir, una variación preferida de la ecuación (8.1) se da en la siguiente ecuación (8.3) que se escribe en seudocódigo por razones de simplicidad y claridad.

: IF \Delta \geq 0 THEN

: IF \Delta - RTTVAR < 0 THEN

: RTTVAR \leftarrow RTTVAR + h^{2} \cdot (\Delta - RTTVAR)

: ELSE

: RTTVAR \leftarrow RTTVAR + h \cdot (\Delta - RTTVAR)

: ELSE

RTTVAR \leftarrow RTTVAR

\hskip9,8cm

(8.3)

En otras palabras, en el caso en que RTT está por encima del umbral (en este caso TH = SRTT; es decir \Delta = 0), se consideran dos subcasos. Si h es un valor comprendido entre 0 y 1 o una función restringida a este margen (que será generalmente el caso), entonces el efecto de la ecuación anterior (8.3) es un tipo de "absorbedor de choques" característico, es decir el incremento del RTO (siendo RTO calculado de cualquier manera adecuada, como se explicará en esta memoria más adelante) en respuesta a un incremento en RTT es más rápido que la disminución de RTO en respuesta a una disminución de RTT.

\newpage

Finalmente, como ocurrió con la ecuación (8.1), la ecuación (8.3) puede también ser generalizada para valores de umbral distintos a TH = SRTT (\Delta = 0):

: IF RTT \geq TH(SRTT) THEN

: IF \Delta - RTTVAR < 0 THEN

: RTTVAR \leftarrow RTTVAR + h^{2} \cdot (\Delta - RTTVAR)

: ELSE

: RTTVAR \leftarrow RTTVAR + h \cdot (\Delta - RTTVAR)

: ELSE

RTTVAR \leftarrow RTTVAR

\hskip9,8cm

(8.4)

En las ecuaciones anteriores (8.1) a (8.4) el parámetro h de ponderación puede ser escogido como un valor constante (h = const) o un valor variable. Preferiblemente, se escoge como una variable que sea función del tiempo (h = h(t)). Más preferiblemente, se escoge para que esté asociado con el número N de unidades de datos en circulación en un instante dado. El valor h(t) momentáneo puede ser, por ejemplo, escogido igual a 1/N(t), donde N(t) representa el número de unidades de datos que fueron enviadas pero no reconocidas hasta el punto correspondiente al
instante t.

Aunque es posible asociar directamente h con N, es preferible usar un valor medio o regularizado de movimiento de N (similar a SRTT que es un valor medio regularizado de los valores RTT "ruidosos"). En otras palabras, puede ser usado un valor medio SN de movimiento del número N de unidades de datos en circulación, que puede ser, por ejemplo, determinado como

SN \leftarrow SN + m \cdot N

donde m es un factor de ponderación apropiado.

Como otra posibilidad de hallar un valor indicativo del número de unidades de datos en circulación, la ponderación h puede ser asociada con el denominado "ssthresh" (slow start threshold, umbral de inicio lento), por ejemplo, conocido de TCP, véase el libro mencionado de Stevens, Capítulo 21.6, porque el "ssthresh" puede ser en efecto considerado como un valor medio regularizado para el número de unidades de datos en circulación.

El umbral de inicio lento "ssthresh", se usa convenientemente en relación con la evitación de la congestión. La evitación de la congestión se usa con el control de circulación basado en una ventana, y tiene dos parámetros primarios, es decir el umbral de inicio lento y la denominada "cwnd" (congestion window) ventana de congestión. La rutina para evitar la congestión funciona de la siguiente manera:

- la ventana de envío nunca es mayor que el valor mínimo de la ventana de congestión y la ventana anunciada del receptor;

- cuando se produce la congestión (indicada, por ejemplo, por un retardo o la recepción de un reconocimiento duplicado), la mitad (o alguna otra fracción apropiada) del tamaño de la ventana de envío se preserva como "ssthresh", y en el caso de un retardo, la ventana de congestión se restablece con el tamaño de un segmento;

- cuando los nuevos datos son reconocidos, la "cwnd" es aumentada dependiendo de la relación entre la "cwnd" y el "ssthresh", es decir si "cwnd" es menor o igual que el "ssthresh", entonces "cwnd" se incrementa en un segmento cada vez que se recibe un reconocimiento (esta rutina es denominada inicio lento), y si "cwnd" es mayor que el "ssthresh", entonces "cwnd" es incrementada en 1/"cwnd" cada vez que se recibe un reconocimiento (así se evita la congestión real).

El inicio lento conduce a un incremento exponencial en el tamaño de la ventana, mientras que la evitación de la congestión conduce solamente a un incremento lineal.

Volviendo a la determinación de h, en general el factor h de ponderación se escoge como una función del valor indicativo del número de unidades de datos en circulación, es decir como una función de N, SN o "sstresh". Ha de tenerse en cuenta que estos son solamente ejemplos, y cualquier valor indicativo (obtenido directa o indirectamente) del número de unidades de datos en circulación es adecuado. No obstante, es preferible usar el valor del "ssthresh", que típicamente es ya disponible en una ejecución de TCP normal, de modo que no sea necesaria una rutina independiente de determinación.

Según una realización preferida, el factor h de ponderación se escoge entonces como el valor inverso de una función del "ssthresh", es decir, como h = 1/(ssthresh + 1). Aunque el "ssthresh" se define en bytes, el valor del "ssthresh" se usa en términos de segmentos en la presente aplicación, es decir sstresh = 1 significa que el tamaño de "sstresh" es igual a un segmento, "ssthresh" = 2 significa que el tamaño de "ssthresh" es igual a dos segmentos, etc. Preferiblemente el tamaño del "sstresh" se mide en términos de tamaño de segmento máximo MSS, que es un parámetro que se establece o negocia durante la fase de conexión inicial. Alternativamente, puede ser usado un valor fijo arbitrario como una referencia de segmentos, tal como 1024 bytes.

Las ecuaciones anteriores (8.1) a (8.4), junto con las diversas posibilidades para h, pueden ser combinadas con las ecuaciones anteriores (4), (5) y (7) para la determinación del RTO. Preferiblemente, sin embargo, las ecuaciones (8.1) a (8.4) se combinan con las ecuaciones siguientes (9) y (10):

SRTT \leftarrow SRTT + g(t) \cdot \Delta: (9)

RTO = SRTT + w(t) \cdot RTTVAR: (10)

donde g(t) y w(t) representan ponderaciones variables con el tiempo. Según una realización preferida, las tres ponderaciones g(t), h(t) y w(t) están asociadas unas con otras de tal manera que h = g y w = 1/g.

De un modo general, g y/o w pueden ser escogidas como estando asociadas con el número N de unidades de datos en circulación, como se ha explicado anteriormente en relación con la ponderación h, es decir, g y/o w pueden ser también escogidas como funciones de un valor indicativo del número N de unidades de datos en circulación, tal como N, SN o "ssthresh".

Más preferiblemente, las dos características anteriores se combinan, es decir las tres ponderaciones g, h y w se escogen estando asociadas con N de un modo concreto, es decir, con una función que pueda ser seleccionada apropiadamente de F (donde F es una función de N, SN, "sstresh" o cualquier otro valor apropiado indicativo del número de unidades de datos en circulación:

: g = 1/F ; h = 1/F ; w = F

Como un ejemplo, F(N) puede escogerse F(N) = N+1, de modo que

: g = 1/(N+1) ; h = 1/(N+1) ; w = N+1

Igualmente es perfectamente posible escoger las ponderaciones basándose en el valor medio regularizado SN o el "ssthresh" de umbral de inicio lento, de modo que

: g = 1/F(ssthresh) ; h = 1/F(ssthresh) ; w = F(ssthresh)

por ejemplo:

: g = 1/(ssthresh+1) ; h = 1/(ssthresh+1) ; w = ssthresh+1

Naturalmente, las combinaciones pueden ser también tales que solamente una de las ponderaciones g, h y w sea variable con el tiempo, o que dos de estas tres ponderaciones sean variables con el tiempo, siendo siempre las otras respectivamente constantes.

Los efectos positivos de escoger las ponderaciones del modo anterior pueden verse en la figura 3, que muestra de nuevo los valores RTT de duración del recorrido de ida y vuelta medidos, los valores de los retardos de transmisión calculados de la técnica anterior RTO(pa), el cronomedidor de la retransmisión de la técnica anterior Rexmt(pa)
y el valor RTO de retardo de retransmisión calculado de acuerdo con las ecuaciones (8), (9) y (10) usando
g = 1/(ssthresh+1), h = 1/(ssthresh+1) y w = ssthresh+1. Como puede verse, el problema de usar parámetros de ponderación constantes puede conducir a que el valor RTO(pa) de retardo de retransmisión se aproxime demasiado al valor RTT de la duración del recorrido de ida y vuelta, de modo que en efecto no haya efecto de regularización o promedio. Esto conduce a un procedimiento de control de la circulación desestabilizado. Por otra parte, como puede verse en el gráfico que representa el RTO de la invención, el valor del retarde de retransmisión de la invención sigue la tendencia de RTT, pero permanece por encima de RTT. En otras palabras, usando los factores g, h y w de ponderación variables con el tiempo, es posible evitar que el valor RTO "caiga en" el valor de RTT, lo que podría conducir a falsos retardos, que generalmente deben ser evitados.

Aunque la realización anterior se ha descrito en relación con las ecuaciones (8.1) a (8.4), también es posible introducir un factor h(t) de ponderación función del tiempo, tal como, por ejemplo, h = 1/(N(t)+1) o h = 1/(ssthresh+1) en la ecuación (6) de la técnica anterior. Naturalmente también es posible combinar la ecuación (10) usando una ponderación w(t) variable con el tiempo con las ecuaciones (5) y (6) que usan ponderaciones fijas g, h, o combinar la ecuación (9) que usa una ponderación g(t) función del tiempo variable con las ecuaciones (5) y (7) que usan ponderaciones fijas. De un modo general, la idea es escoger al menos una de estas tres ponderaciones como un parámetro función del tiempo, preferiblemente que esté asociado con el número de unidades de datos en circulación o no reconocidas.

Según una realización de la presente invención, la determinación del valor RTO de retardo de la retransmisión se modifica de modo que

(11)RTO \leftarrow (SRTT + w \cdot RTTVAR) \cdot \Phi(SPTO)

donde \Phi(SPTO) representa una función asociada con el número SPTO de falsos retardos. Los falsos retardos son en general los retardos causados por un retraso excesivo a lo largo del enlace entre el remitente y el receptor, y no por la pérdida de una unidad de datos, en otras palabras, si el RTO hubiese sido más largo no se habría producido el retardo, porque el reconocimiento habría sido recibido, si el remitente hubiese solamente esperado suficiente tiempo.

Como un ejemplo, la función \Phi(SPTO) en la ecuación (11) puede ser escogida como

(12)\Phi(SPTO) = 1 + f\cdot(n(SPTO)/n)

donde n(SPTO) representa el número de retransmisiones de unidades de datos falsas originadas por falsos retardos durante un intervalo predeterminado, n representa el número total de transmisiones de unidades de datos durante dicho intervalo predeterminado, y f es un parámetro de multiplicación. Pudiendo ser f escogido de cualquier valor apropiado, pero se ha hallado que un valor de 50 o mayor es especialmente eficaz.

Este intervalo de tiempo predeterminado puede ser establecido de cualquier modo deseado, es decir, en un valor fijo tal como la vida máximo del segmento (MSL) que se define, por ejemplo, como 2 minutos, o en un valor dependiente de la comunicación momentánea, tal como el tiempo de comunicación total para la comunicación momentánea desde el inicio de dicha comunicación hasta el presente.

Ha de tenerse en cuenta que un falso retardo puede conducir a más de una falsa retransmisión. Por ejemplo, si son enviadas 100 unidades de datos, y hay falsos retardos, el primero de los cuales conduce a una retransmisión y el segundo de los cuales conduce a dos retransmisiones, entonces SR asume el valor 3/100.

Según una realización preferida, \Phi(SPTO) se escoge como un valor regularizado SR que se define del modo siguiente (de nuevo se escoge un seudocódigo por simplicidad:

: IF "falso retardo" THEN

: SR \leftarrow MIN(NC, SR + 0,5 \cdot (1-SR))

: ELSE

SR \leftarrow SR \cdot (1 - (K/M))

\hskip9,9cm

(13)

donde MIN(X,Y) es igual al mínimo de x e y, NC es un número entero mayor que 0, es decir, N=1, 2, 3, ..., K es un valor del régimen con 0 \leq K < 1, y M es una variable que es indicativa del número de unidades de datos enviadas en un ciclo. Un ciclo es un periodo de tiempo que corresponde a un conjunto de operaciones de elevación de RTT como se muestra en las figuras, véanse por ejemplo las operaciones de elevación entre alrededor de 69 s y 92 s en la figura 1, o entre 3,9 s y 7,15 s o entre 7,15 s y 10,6 s en la figura 3. Preferiblemente se usa de nuevo un valor medio regularizado de este número, o se determina M basándose en el "sstresh" de umbral de inicio lento como

(14)M = \phi(ssthresh),

representando \phi una función arbitraria, y preferiblemente tal como

(15)M = 1,5 \cdot ssthresh^{2}

NC se escoge preferiblemente como 1 ó 2, y K preferiblemente se extiende entre 0,01 y 0,1, más preferiblemente es alrededor de 0,05.

En otras palabras, cada vez que se recibe un reconocimiento, se determina si este reconocimiento indica un falso retardo, en cuyo caso el valor medio SR regularizado es actualizado como se muestra en la primera alternativa, y si no, entonces SR es actualizado como se muestra en la segunda alternativa.

Como puede verse en la ecuación (11), la multiplicación por el factor \Phi(SPTO) hace progresivamente el RTO (el calculador) más optimista con los falsos retardos que no han ocurrido durante algún tiempo, y viceversa hace el RTO más conservador después de haberse producido un falso retardo.

\newpage

La determinación de falsos retardos puede hacerse de cualquier modo deseado, por ejemplo, como se explica en la Solicitud de Patente Europea copendiente Nº 99100274.2, que se incorpora en esta memoria por su referencia.

Más concretamente, un falso retardo se identifica determinando que después de ser retransmitida una unidad de datos dada, debido a un retardo, el reconocimiento recibido no es en respuesta a la unidad de datos retransmitida, sino en respuesta a la unidad de datos que originó el retardo.

Un método de determinación de falsos retardos puede consistir en que el remitente mantenga un registro del tiempo RTT de ida y vuelta asociado con la conexión entre la pareja remitente y receptor (esto se efectúa típicamente de todas maneras), y especialmente el remitente tiene que mantener un registro de los RTT más cortos hallados durante la comunicación (también denominada sesión) hasta el instante que se considera. Entonces, si una unidad de datos de reconocimiento para una unidad de datos retransmitida es recibida dentro de un periodo de tiempo que es menor que una fracción predeterminada de dicho RTT más corto, entonces el remitente determina que este reconocimiento pertenece a la transmisión original y no a la retransmisión. Esta fracción puede ser establecida en un valor fijo, o puede ser ella misma un parámetro adaptable. Naturalmente, no es necesario que el valor de comparación multiplicado por dicha fracción sea la medida más corta de RTT, por el contrario, es también posible que el remitente mantenga un valor de RTT medio, tal como el anteriormente mencionado SRTT, y que este valor medio sea usado como una base para la determinación de falsos retardos. En este sentido, el valor de comparación que ha de ser multiplicado por dicha función es generalmente una función de uno o más valores de RTT medidos en el transcurso de la conexión (es decir durante la sesión).

Otra posibilidad de determinación falsos retardos consiste en conseguir que el remitente añada una marca a las unidades de datos que envía, cuya marca está definida de tal modo que permite distinguir entre una transmisión original y una retransmisión. Entonces, el receptor puede marcar consecuentemente las unidades de datos de reconocimiento, de modo que el remitente sea capaz de identificar si un reconocimiento se refiere a la transmisión original o la retransmisión. Esta marcación de las unidades de datos puede ser efectuada de cualquier manera deseada. Por ejemplo, en teoría sería posible simplemente designar un único bit en las unidades de datos, en el que un valor 0 indicaría transmisión original y un valor de 1 una retransmisión, o viceversa. En general, puede escogerse una cadena de bits que puede transportar también alguna información más. No obstante, en relación con los protocolos que proporcionan ese tipo de opción, se prefiere usar la opción de estampar la hora. Esta opción es por ejemplo bien conocida por TCP, véase el libro anteriormente mencionado de W.R. Stevens. En otras palabras, se prefiere incluir una estampación de la hora en las unidades de datos enviadas, que indique cuando fue enviada la unidad de datos. El receptor puede entonces simplemente incluir la misma estampación de la hora en los mensajes de reconocimiento, de modo que el remitente tiene un modo único de identificar las unidades de datos a las que se refiere el reconocimiento.

Volviendo a la ecuación (11), se ha de tener en cuenta que el factor \Phi(SPTO) es un medio para controlar de modo adaptable el comportamiento del RTO (el calculador). En otras palabras, se producen más retardos falsos cuando más conservador es RTO y viceversa.

Asimismo, el parámetro w mostrado en la figura (11) puede ser un valor fijo o un valor variable con el tiempo, justamente como con las realizaciones anteriores, y es preferiblemente igual a la función F mencionada anteriormente (por ejemplo, F = ssthresh + 1) que depende de un parámetro apropiado que es indicativo del número de unidades de datos en circulación. Naturalmente, la realización anterior descrita en relación con la ecuación (11) puede ser combinada con una o más ecuaciones (5), (6), (8.1) a (8.4), o (9) de cualquier modo que se desee.

Preferiblemente, la determinación de RTO de acuerdo con la ecuación (11) es complementada mediante el establecimiento de un valor límite máximo y un valor límite mínimo, como se muestra en la ecuación siguiente (16):

\quad: RTO \leftarrow (SRTT + w \cdot RTTVAR) \cdot \Phi(SPTO)

\quad: RTO = MAX(RTO , RTT + n \cdot TICK)

RTO = MIN(RTO , T_{const}): (16)

donde MAX(x,y) proporciona el máximo de x e y, y MIN(x,y) proporciona el mínimo de x e y. TICK representa la granularidad del cronomedidor, es decir la menor cantidad de tiempo que el sistema puede resolver, n es un entero positivo, y T_{const} es un límite de tiempo superior, de modo que RTO no llega a ser excesivamente grande. Por ejemplo, T_{const} puede ser escogido como 64 segundos. El entero n es preferiblemente 1, de modo que la segunda ecuación de (16) significa que RTO se determina siempre siendo al menos un TICK mayor que RTT.

El establecimiento de un límite superior y uno inferior para RTO puede ser utilizado también en relación con cualquiera de las otras realizaciones anteriores.

A continuación se describirá una realización, que el inventor considera actualmente el mejor modo, que es una combinación preferida de los ejemplos anteriores. También es denominada cronomedidor de retransmisiones de Eifel. Más concretamente, este mejor modo consiste en determinar RTO como sigue:

\Delta = RTT - SRTT: (17)

g = h = 1/w = 1/(ssthresh + 1): (18)

SRTT \leftarrow SRTT + g \cdot \Delta: (19)

\vskip1.000000\baselineskip

\vskip1.000000\baselineskip

: IF \Delta \geq 0 THEN

: IF \Delta - RTTVAR < 0 THEN

: RTTVAR \leftarrow RTTVAR + h^{2} \cdot (\Delta - RTTVAR)

: ELSE

: RTTVAR \leftarrow RTTVAR + h \cdot (\Delta - RTTVAR)

: ELSE

RTTVAR \leftarrow RTTVAR

\hskip10cm

(20)

\vskip1.000000\baselineskip

\vskip1.000000\baselineskip

IF "falso retardo" THEN

: SR \leftarrow MIN(NC, SR + 0,5 \cdot (1 - SR))

ELSE

SR \leftarrow SR \cdot (1 - (K/M))

\hskip10,5cm

(21)

\vskip1.000000\baselineskip

\vskip1.000000\baselineskip

\quad: RTO \leftarrow (SRTT + w \cdot RTTVAR) \cdot \Phi(SPTO)

\quad: RTO = MAX(RTO , RTT + n \cdotTICK)

RTO = MIN(RTO , T_{const}): (22)

Los parámetros y valores anteriores han sido definidos todos en los ejemplos precedentes, de modo que no es necesaria una repetición de las definiciones y los valores preferidos.

Esta serie de cálculos (17) a (22) se efectúa cada vez que se mide un valor de RTT. En otras palabras, el valor de RTO es actualizado para cada medición de RTT.

En todas las realizaciones anteriores, los diversos cálculos se basaban en la medición de los valores RTT de la duración del recorrido de ida y vuelta. Preferiblemente, estas mediciones se efectúan para cada unidad de datos que es enviada, a diferencia de conocidas ejecuciones de TCP, que solamente registran una unidad de datos en un instante, de modo que como valor medio hay solamente una medición de RTT por RTT. La cronometración de cada unidad de datos enviada se efectúa preferiblemente utilizando la opción de estampación de la hora, como por ejemplo se define para TCP en RFC 1323.

Como ya se ha mencionado inicialmente, la presente invención puede ser aplicada a cualquier sistema de comunicación de unidades de datos que proporcione retransmisión y retardo, tal como, por ejemplo, TCP o protocolos similares. Una aplicación preferida de la presente invención son los sistemas de comunicación conmutados de unidades de datos de radio, en los que los cambios en la anchura de banda disponible pueden ser significativos, lo cual a su vez conduce a fuertes variaciones en RTT. Ejemplos de tales sistemas son el GPRS (Sistema de Radio conmutado de Paquetes Generales) y el UMTS (Sistema Universal de Telecomunicación de Móviles).

Aunque la presente invención ha sido descrita en el contexto de realizaciones concretas, estas solamente tienen el propósito de explicar la presente invención a una persona experta en la técnica, y no están destinadas a ser restrictivas. Por el contrario, el alcance de la presente invención es definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Un método para determinar un parámetro (RTO) asociado con una característica de retardo de la retransmisión en un transmisor de unidades de datos que ejecuta un protocolo (TCP) que proporciona una característica de reconocimiento de envío de mensajes de reconocimiento para la correcta recepción de unidades de datos del receptor al remitente de una comunicación, y proporciona dicha característica de retardo de la retransmisión para retransmitir unidades de datos si no llega un reconocimiento al remitente dentro del periodo de retardo, que comprende las operaciones de:

medir un valor (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta, siendo el valor de la duración del recorrido de ida y vuelta indicativo del tiempo que transcurre entre el envío de una unidad de datos dada y la recepción del reconocimiento correspondiente a dicha unidad de datos,

calcular un nuevo valor de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado (SRTT(new)) basándose al menos en un valor (SRTT(old)) de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado almacenado y en dicho valor (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta medido,

calcular un nuevo valor (RTTVAR(new)) de la desviación media indicativo de la desviación media de dichos valores (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta en función del tiempo, basándose al menos en un valor (RTTVAR(old)) de la desviación media almacenado, dicho valor (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta y dicho valor (SRTT(old)) de duración del recorrido de ida y vuelta regularizado almacenado, y

calcular dicho parámetro (RTO) basándose al menos en dicho nuevo valor (SRTT(new)) de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado y en dicho nuevo valor (RTTVAR(new)) de la desviación media,

caracterizado porque dicho parámetro (RTO) se calcula también basándose en un valor (\Phi(SPTO)) indicativo del número (SPTO) de falsos retardos que se han producido en dicha comunicación entre dicho remitente y dicho receptor.

2. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque dicho parámetro (RTO) se calcula como un producto de un primer factor que depende de dicho nuevo valor (SRTT(new)) de la duración del recorrido ida y vuelta regularizado y dicho nuevo valor (RTTVAR(new)) de la desviación media, y un segundo factor que depende de dicho valor (\Phi(SPTO)) indicativo del número de falsos retardos.

3. El método de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicho valor (\Phi(SPTO)) indicativo del número de falsos retardos es la suma de uno y el producto de la fracción del número (n(SPTO)) de retransmisiones de unidades de datos originado por los falsos retardos dividido por el número total (n) de unidades de datos transmitidas durante un periodo predeterminado de tiempo y un factor (f) de multiplicación.

4. El método de la reivindicación 3, caracterizado porque dicho factor (f) de multiplicación es igual o mayor que cincuenta.

5. El método de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicho valor (\Phi(SPTO)) indicativo del número de falsos retardos es un valor medio regularizado (SR) determinado basándose en el número de falsos retardos.

6. El método de la reivindicación 5, caracterizado porque dicho valor medio regularizado (SR) se determina de modo que cuando se recibe un reconocimiento, se determina si dicho reconocimiento indica un falso retardo, en cuyo caso un valor almacenado de dicho valor medio regularizado (SR) se actualiza como el valor mínimo de una constante entera (N) y

SR + war \cdot (1 - SR)

donde SR representa el valor almacenado de dicho valor medio regularizado, y "war" representa un factor de ponderación, y si dicho retardo no es un falso retardo, dicho valor medio regularizado se actualiza como el producto de dicho valor almacenado de dicho valor medio regularizado y un factor predeterminado.

7. El método de la reivindicación 6, caracterizado porque dicho factor (war) de ponderación es igual a 0,5.

8. El método de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque dicho factor predeterminado está asociado con un valor (M) indicativo del número de unidades de datos enviado por ciclo.

9. El método de la reivindicación 8, caracterizado porque dicho valor (M) indicativo del número de unidades de datos por ciclo se determina basándose en el umbral de inicio lento (ssthresh).

10. El método de la reivindicación 9, caracterizado porque dicho valor (M) se determina como:

M = 1,5 \cdot ssthresh^{2}

donde M representa dicho valor y ssthrest representa el umbral de inicio lento.

11. El método de una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque dicho factor predeterminado es igual a:

(1 - (K/M))

donde M representa dicho valor (M) indicativo del número de unidades de datos enviado por ciclo, y K es un valor con 0 \leq K < 1

12. El método de una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se establecen dichos valores límite superior e inferior para dicho parámetro (RTO).

13. El método de la reivindicación 12, caracterizado porque dicho valor límite inferior es al menos la suma del valor (RTT) de la duración del recorrido de ida y vuelta medido y el tamaño del (TICK), donde el tamaño TICK es el periodo más corto de tiempo que un sistema de regulación puede resolver en dicho transmisor de unidades de datos.

14. El método de una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la duración (RTT) del recorrido de ida y vuelta se mide para cada unidad de datos enviada por dicho remitente.

15. El método de la reivindicación 14, caracterizado porque dicho parámetro (RTO) se calcula cada vez que se mide un valor (RTT) de la duración del recorrido de ida y vuelta.

16. Un producto de programa de ordenador que se puede cargar directamente en la memoria interna de un ordenador digital, que comprende porciones codificadas de software para poner en práctica el método de una de las reivindicaciones 1 a 15 cuando dicho producto se ejecuta en un ordenador digital.

17. Un transmisor de unidades de datos dispuesto para ejecutar un protocolo (TCP) que proporciona una característica de reconocimiento que se envía por la correcta recepción de unidades de datos del receptor al remitente de una comunicación, y proporciona una característica de retardo de retransmisión de las unidades de datos que se retransmiten si no llega un reconocimiento al remitente dentro de un periodo de retardo, y está dispuesto para determinar un parámetro (RTO) asociado con dicha característica de retardo de retransmisión, que comprende:

unos medios de medición dispuestos para medir un valor (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta, siendo la duración del recorrido de ida y vuelta indicativa del tiempo que transcurre entre el envío de una unidad de datos dada y la recepción del reconocimiento correspondiente a dicha unidad de datos dada, y

unos medios de cálculo dispuestos para

- calcular un nuevo valor (SRTT(new)) de duración del recorrido de ida y vuelta regularizado basándose al menos en un valor (SRTT(old)) de la duración del recorrido de ida y vuelta regularizado almacenado y dicho valor (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta medido,

- calcular un valor (RTTVAR(new)) de la desviación media indicativo de la desviación media de dichos valores (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta en función del tiempo, basándose al menos en un valor (RTTVAR(old)) de la desviación media almacenado, dicho valor (RTT) de duración del recorrido de ida y vuelta medido y dicho valor SRTT(old)) de duración del recorrido de ida y vuelta regularizado almacenado, y

- calcular dicho parámetro (RTO) basándose al menos en el valor en dicho valor (SRTT(new)) de duración del recorrido de ida y vuelta regularizado nuevo y dicho nuevo valor (RTTVAR(new)) de la desviación media,

caracterizado porque

dichos medios de cálculo están dispuestos además de modo que dicho parámetro (RTO) se calcula también basándose en un valor (SR) indicativo del número de falsos retardos que se han producido en dicha comunicación entre dicho remitente y dicho receptor.