ES2273212T3 - Procedimiento para calcular el grado de la red en un sistema de transmision optico transparente. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para calcular el grado de carga de la red en un sistema óptico de transmisión transparente (ASTN) con múltiples nudos de red (ZN, AN, A, B, C, D, E) unidos entre sí mediante tramos ópticos de transmisión (1, 2, 3, 4, 5, 6) en los que varias rutas ópticas de enlace se establecen, mantienen y desconectan en cada caso sobre al menos un tramo óptico de transmisión (1, 2, 3, 4, 5, 6) que presenta canales de transmisión ópticos desde un primer nudo de red óptico (ZN) hasta un segundo nudo de red óptico (AN), con ayuda de mensajes de señalización, caracterizado porque en los distintos nudos red (ZN, AN, A, B, C, D, E) se calculan mediante estimación por cada tramo de transmisión (1, 2, 3, 4, 5, 6) en cada caso las probabilidades de ocupación pON(t) de los canales ópticos de transmisión conducidos a través del tramo de transmisión (1, 2, 3, 4, 5, 6).
Description
Procedimiento para calcular el grado de carga de
la red en un sistema de transmisión óptico transparente.
La invención se refiere a un procedimiento para
calcular el grado de carga de la red en un sistema de transmisión
óptico transparente con múltiples nudos de red unidos entre sí
mediante tramos de transmisión ópticos, en el que varias rutas
ópticas de enlace se establecen, mantienen y desconectan en cada
caso mediante al menos un tramo de transmisión que presenta canales
de transmisión ópticos desde un primer nudo óptico de red hasta un
segundo nudo óptico de red con ayuda de mensajes de
señalización.
En el marco del rápido crecimiento de Internet
ha aumentado fuertemente, de manera más que proporcional, la
demanda de anchura de banda de transmisión disponible en los últimos
años. Los progresos en la evolución de sistemas ópticos de
transmisión, en particular en sistemas de transmisión basados en la
tecnología de Wavelength Division Multiplexing (WDM), multiplexado
con división de longitud de onda, han contribuido a la realización
de grandes anchuras de banda de transmisión. Aquí tienen una
importancia especial los sistemas de transmisión ópticos
transparentes, que permiten una transmisión completa de señales de
datos en la gama óptica, es decir, sin conversión
opto-eléctrica y electro-óptica de las señales de
datos.
Los sistemas de transmisión ópticos
transparentes están constituidos por varios nudos de red ópticos
unidos entre sí mediante tramos ópticos de transmisión. Aquí se
prevén canales ópticos de transmisión, en particular canales
ópticos de longitud de onda, para la transmisión de las señales
ópticas, en particular de señales ópticas WDM. Los operadores de
tales sistemas de transmisión ópticos transparentes desean, entre
otros, un aumento de la capacidad de adaptación a la afluencia de
tráfico o bien exigencias de tráfico que varían dinámicamente. Para
ello se prevén en los nudos ópticos de la red matrices de conexión,
que permiten una conmutación flexible de los flujos ópticos de
datos o bien señales ópticas de datos sobre la base de longitudes de
onda individuales. Esto se denomina "enrutado de longitudes de
onda" dinámico. Mediante automatización de este "Optical
Channel Layer" (capa de canal óptico), es decir, la previsión de
un sistema óptico de transmisión automáticamente conmutable
("Automatically Switched Transport Network" (ASTN)), se reducen
considerablemente en caso de error los tiempos de restablecimiento,
así como los tiempos de establecimiento del enlace.
Los nudos ópticos de red previstos en tales ASTN
están unidos entre sí predominantemente a través de tramos ópticos
de transmisión, en particular tramos de transmisión WDM. En el caso
de que en los distintos nudos ópticos de red no esté previsto
ningún equipo de conversión de onda, es necesario que para
establecer una ruta óptica de enlace entre un primer nudo de red y
un segundo nudo de red unido con éste por ejemplo a través de otros
varios nudos ópticos de red, se disponga sobre los distintos tramos
ópticos de transmisión de la ruta de enlace de en cada caso el
mismo canal óptico de transmisión, en particular canal de longitud
de onda. En rutas de enlace bidireccionales, es necesario poner a
disposición canales de transmisión ópticos disponibles por
pares.
Un sistema óptico de transmisión transparente de
este tipo permite el establecimiento de enlaces ópticos entre dos
abonados, resultando cada enlace óptico mediante una ruta de enlace
elegida a través del sistema óptico de transmisión transparente,
así como un canal óptico de transmisión determinado. Para establecer
un nuevo enlace óptico, ha de averiguarse así primeramente una ruta
óptica de enlace y un canal óptico de transmisión disponible sobre
la misma, por ejemplo canal de longitud de onda. Este problema es
conocido en el mundo especializado como "RWA dinámico"
("Routing and Wavelength Assignment", asignación de enrutado y
longitud de onda). Además, hay adicionalmente un problema "RWA
estático", en el que todos los deseos de solicitud de enlace ya
son conocidos simultáneamente; ver al respecto Zang y otros
"Establecimiento de ruta de luz dinámica en redes WDM con enrutado
de longitud de onda", IEEE Communication Magazine, Septiembre
2001, páginas 100 a 108.
En el establecimiento del enlace propiamente
dicho se ocupan los correspondientes canales de longitud de onda en
todos los tramos de transmisión de la ruta completa de enlace y con
ello ya no quedan disponibles para establecer otras rutas de
enlace.
Para solucionar el problema RWA dinámico, es
necesario conocer la ocupación de los canales de longitud de onda
dentro del sistema óptico de transmisión transparente, con lo que
puede determinarse una ruta de enlace con canales de longitud de
onda aún libres a lo más tardar cuando se procesa una solicitud de
enlace. El conocimiento a priori del grado de carga de la
red del sistema óptico de transmisión transparente debe ser entonces
lo más amplio posible, para posibilitar una solución mejor y más
rápida del problema RWA dinámico, así como para evitar casi por
completo intentos erróneos de establecimiento de enlace. Para ello
es de importancia decisiva el cálculo del grado de carga de la red.
Para las demás consideraciones se supone que las solicitudes de
enlace no son procesadas por una unidad de gestión de red central,
sino que las solicitudes de enlace son procesadas
descentralizadamente, es decir, por ejemplo en un primer nudo de
red. En el procesamiento descentralizado, contrariamente al
principio central, no se conoce por completo
la ocupación de los canales de transmisión sobre los tramos de transmisión del sistema óptico de transmisión completo.
la ocupación de los canales de transmisión sobre los tramos de transmisión del sistema óptico de transmisión completo.
Para calcular y evaluar tales informaciones
sobre el grado de carga de la red, se han propuesto ya en algunas
publicaciones previas distintos procedimientos, que a continuación
se expondrán brevemente; ver al respecto Zang y otros
"Establecimiento de ruta de luz dinámica en redes WDM con enrutado
en longitud de onda", IEEE Communications Magazine, páginas 100
a 108, Septiembre 2000 y Li y otros "Planes de control para el
diseño de redes ópticas fiables" IEEE Communications Magazine,
páginas 90-96, Febrero 2002.
El estado de ocupación de los distintos canales
de longitud de onda sobre los tramos de transmisión WDM locales es
aquí conocido en cada momento, debiéndose entender aquí bajo un
tramo local de transmisión un tramo de transmisión que está
conectado directamente a los distintos nudos de red. Adicionalmente
se conoce el estado de ocupación de algunos canales de longitud de
onda no locales, precisamente aquellos canales de longitud de onda
que son aprovechados por enlaces en los que participan los
correspondientes nudos de red. Entonces es un inconveniente que de
esta manera sólo se conoce la ocupación de una pequeña parte de
todos los canales individuales de longitud de onda dentro del
sistema completo de transmisión. En particular no hay ninguna
información sobre aquellos canales no locales de longitud de onda
que por ejemplo no están ocupados.
La ocupación de todos los canales de longitud de
onda puede distribuirse por toda la red mediante un protocolo de
enrutado. Pero en este principio la última información disponible no
es actual a menudo, es decir, es falsa. Esto ha de atribuirse en
particular a la necesidad de tiempo para la actualización de las
informaciones utilizadas relativas al grado de carga de la red.
Además las modificaciones del estado de ocupación de los distintos
canales de longitud de onda pueden ser muy frecuentes, con lo que
una actualización continua de tales informaciones del estado de
ocupación puede implicar un elevado consumo de recursos (capacidad
de transmisión y de cálculo). Este elevado gasto no es hasta hoy
proporcional en modo alguno al provecho obtenido.
Cuando mediante un primer nudo de red se
determina para una solicitud de enlace primeramente una ruta de
enlace potencial, pueden averiguarse a continuación con ayuda de
mensajes de señalización canales de longitud de onda libres para
esta ruta y en especial reservarse inmediatamente para esta
solicitud de enlace. Es un inconveniente al respecto que el primer
nudo de red que inicia el establecimiento del enlace sólo disponga
para la elección de la ruta de enlace de una pequeña cantidad de
informaciones sobre el grado de carga de la red.
Correspondientemente existe el peligro de que la elección no sea
favorable o de que para la ruta de enlace seleccionada no esté
disponible ningún canal común de longitud de onda, con la
consecuencia de que otro establecimiento deba realizarse sobre otra
ruta de enlace o bien deba rechazarse la solicitud de enlace.
Alternativamente a ello, puede averiguarse
mediante el primer nudo de red para establecer un enlace
primeramente el estado de ocupación detallado para varias rutas
potenciales de enlace mediante consulta a los nudos de red que
participan, para a continuación elegir la ruta de enlace más
adecuada. Aquí puede realizarse una limitación en cada caso a los k
primeros tramos de transmisión de las distintas rutas de enlace. Un
inconveniente al respecto es que se produce un coste adicional para
el cálculo de los estados de ocupación y las informaciones sobre el
estado de ocupación obtenidas de esta manera no pueden utilizarse
para otra solicitud de enlace.
Mediante un protocolo de enrutado, asigna una
unidad central de control las anchuras de banda de transmisión
disponibles en todos los tramos de transmisión en toda la red. Una
actualización sólo es entonces razonable cuando se sobrepasan hacia
arriba o hacia abajo los valores de umbral prescritos. Evidentemente
esta información sólo es utilizable condicionadamente para la
solución del problema RWA dinámico, ya que no da indicación alguna
sobre canales de longitud de onda.
La tarea de la presente invención ha de
considerarse que es en especial indicar un procedimiento mejorado
respecto al estado de la técnica expuesto para calcular el grado de
carga de la red en un sistema óptico de transmisión transparente,
en el que las informaciones sobre el grado de carga de la red puedan
obtenerse en todo el espacio de la red y sin un elevado coste de
señalización.
La tarea se resuelve partiendo de las
particularidades del concepto general de la reivindicación 1,
mediante sus particularidades características.
La ventaja esencial de la invención ha de verse
en que en los nudos de red se calcula para cada tramo de transmisión
para cada canal óptico de transmisión una probabilidad de
ocupación. De manera especialmente ventajosa pueden mejorarse
mediante estas probabilidades de ocupación calculadas las decisiones
de enrutado. Además, es posible de esta manera y sin un coste en
recursos adicionales el cálculo del grado de carga actual de la red,
así como una estimación del grado de carga futuro de la red en un
instante predeterminado en relación con los distintos canales
ópticos de transmisión, es decir, en particular de los canales de
longitud de onda dentro de un nudo de red.
Otra ventaja de la invención reside en que en
los correspondientes nudos de red se calcula la probabilidad de
ocupación de un canal óptico de transmisión en base a informaciones
disponibles localmente sobre el estado de ocupación y/o en base a
otras informaciones sobre el estado de ocupación transmitidas por
otros nudos de red. Además, se transmiten las informaciones sobre
el estado de ocupación calculadas en los otros nudos de red para
los canales de transmisión disponibles localmente con ayuda de los
mensajes de señalización conducidos a través de los nudos de red
ópticos y/o las informaciones del enrutado a los otros nudos ópticos
de red. Los distintos nudos de red pueden así utilizar para su
decisión acerca del enrutado estas informaciones que están
disponibles en toda la red. De esta manera se reduce claramente la
configuración errónea de rutas de enlace.
Ventajosamente, se captan como informaciones
sobre el estado de ocupación el estado de ocupación de los canales
los de transmisión ópticos existentes localmente y el
correspondiente momento de captación en cada caso. De esta manera
se archivan en los distintos nudos de red las informaciones actuales
sobre el grado de carga de la red para todos los canales de
transmisión ópticos del sistema de transmisión óptico transparente
como informaciones del tipo
"El canal de transmisión x estaba
libre/ocupado en el instante t".
Otros ventajosos perfeccionamientos de la
invención pueden deducirse de las otras reivindicaciones.
A continuación se describirán más en detalle
ejemplos de ejecución del procedimiento correspondiente a la
invención en base a los dibujos adjuntos.
Al respecto muestran:
Figura 1 a modo de ejemplo, una representación
esquemática de un sistema de transmisión óptico transparente según
un ejemplo de ejecución de la presente invención;
Figura 2a una representación esquemática de la
estructura de una red sencilla de conductores de fibra óptica para
describir el principio del protocolo
"Link-State" (estado del enlace);
Figura 2b una representación esquemática de la
estructura de la red de conductores de fibra óptica mostrada en la
figura 2a tras presentarse una perturbación;
Figura 3 en una representación esquemática una
comparación entre el estado de ocupación efectivo de una red de
conductores de fibra óptica con las informaciones existentes en un
nudo de red A en relación con el estado de ocupación de la red de
conductores de fibra óptica utilizando el procedimiento
correspondiente a la invención.
La figura 1 muestra un sistema de transmisión
óptico transparente ASTN (aquí: una red de transporte de conmutación
automática o bien ASTN (ASTN = automatically switched transport
network, red de transporte conmutada automáticamente)) según un
primer ejemplo de ejecución de la presente invención. El mismo
presenta múltiples nudos de red de paso A, B, C, D, E, ZN, AN,
unidos entre sí mediante una red de conductores de fibra óptica LWN
(visualizado en la representación de la figura 1 mediante una línea
discontinua), así como múltiples equipos de conexión de abonado, en
particular equipos de cliente C1, C2, C3, C4, C5. Estos pueden ser
otros equipos de cliente conectados por el lado del cliente SDH,
ATM o bien IP, por ejemplo enrutadores de IP (SDH = Synchrone
Digitale Hierarchie, jerarquía síncrona digital, ATM = Asynchron
Transfer Modus, modo de transferencia asíncrono, IP = Internet
Protocol, protocolo de Internet). Los nudos de paso de la red ZN, AN
conectados al primer y segundo equipo de conexión de abonado C1,
C2, representan para el establecimiento de un enlace del primer al
segundo equipo de conexión de abonado C1, C2, un nudo de acceso de
red ZN y un nudo de red de salida AN. Aquí se inicia por ejemplo,
mediante el nudo de red que funciona como nudo de red de acceso ZN,
la señalización necesaria para establecer una ruta de enlace.
Dentro de la red de conductores de fibra óptica
LWN está unido cada nudo de red ZN, AN, A, B, C, D, E, en cada caso
mediante uno o varios haces de conductores de fibra óptica LWN o
mediante uno o varios conductores individuales de fibra óptica LW1
a LW9 con en cada caso uno o varios de los otros nudos de red ZN,
AN, A, B, C, D, E.
Para la transmisión de datos dentro de la red de
conductores de fibra óptica LWN o bien del sistema de transmisión
óptico transparente ASTN, puede utilizarse por ejemplo un
procedimiento de transmisión de datos WDM (WDM = Wavelength
Division Multiplex, multiplexado de longitud de onda). En base a la
tecnología de multiplexado de longitud de onda, pueden transmitirse
a través de cada conductor de fibra óptica LW1 a LW9, existente en
el sistema de transmisión óptico transparente ASTN, utilizando cada
caso distintas gamas de longitudes de onda, simultáneamente varias
señales binarias ópticas pulsatorias diversas.
Entre los correspondientes nudos de red ZN, AN,
A, B, C, D, E, se utiliza en cada caso un primer canal óptico de
transmisión, ventajosamente canal de longitud de onda, para
transmitir señales útiles (en la representación según la figura 1,
visualizado mediante líneas continuas) y en cada caso un segundo
canal de transmisión, ventajosamente canal de longitud de onda,
para transmitir mensajes de control, en particular señales de
señalización o bien mensajes de enrutado (en la representación de
la figura 1 visualizado mediante línea discontinua).
En las señales útiles se transmiten los datos
útiles propiamente dichos y en las señales de señalización las
informaciones de señalización en forma codificada. En el presente
ejemplo de ejecución se transmiten los datos útiles propiamente
dichos y las informaciones de señalización en cada caso a través de
diversos canales ópticos de transmisión del mismo conductor de
fibra óptica LW (por ejemplo mediante multiplexado de longitudes de
onda y/o de tiempo de canales útiles y de señalización separados
entre sí). En ejemplos de ejecución alternativos se transmiten por
el contrario las informaciones de señalización y los datos útiles en
cada caso a través de conductores de fibra óptica y/o a través de
rutas de enlace separadas. Igualmente puede pensarse en una
transmisión de las informaciones de señalización a través de una red
separada, por ejemplo una red eléctrica de transporte.
En el presente ejemplo de ejecución se utiliza
por ejemplo un protocolo "Link-State" (estado
del enlace) para intercambiar entre los nudos de red ZN, AN, A, B,
C, D, E las informaciones sobre el grado de carga de la red.
Los protocolos de
"Link-State" se basan en una "mapa de red
descentralizado". Cada uno de los nudos de red ZN, AN, A, B, C,
D, E, presenta un equipo de memoria (no representado) en el que está
memorizado un bloque de datos que representa el mapa completo
(topológico) o bien la estructura de la red de conductores de fibra
óptica LWN. Parte de este bloque de datos son por ejemplo también
informaciones sobre el estado de ocupación de distintos canales de
longitud de onda sobre los distintos tramos de transmisión 1, 2, 3,
4, 5, 6.
A continuación se describirá el principio de los
protocolos "Link-State" en base a la red de
conductores de fibra óptica LWN sencilla mostrada en las figuras 2a
y 2b. La misma presenta por ejemplo cinco nudos de red A, B, C, D,
E, unidos entre sí mediante seis tramos de transmisión 1, 2, 3, 4,
5, 6.
La estructura de la red de datos DNW puede
representarse según la tabla 1 por ejemplo mediante el siguiente
bloque de datos memorizados en todos los nudos A, B, C, D, E:
| Q | R | S | T |
| Enlace desde: | Enlace a: | Enlace: | Estado: |
| A | B | 1 | 1 |
| A | D | 3 | 1 |
| B | A | 1 | 1 |
| B | C | 2 | 1 |
| B | D | 4 | 1 |
| C | B | 2 | 1 |
| C | E | 5 | 1 |
| D | A | 3 | 1 |
| D | E | 6 | 1 |
| D | B | 4 | 1 |
| E | C | 5 | 1 |
| E | D | 6 | 1 |
Aquí, la primera variable Q ("enlace
desde:") es el distintivo de aquel nudo desde el que parte el
correspondiente tramo de transmisión, la segunda variable R
("enlace a") el distintivo de aquel nudo de red al que lleva el
correspondiente tramo de transmisión y la tercera variable S
("enlace") el distintivo del correspondiente tramo de
transmisión. La variable T ("estado") caracteriza el estado de
ocupación del correspondiente tramo de transmisión.
Un tramo de transmisión ocupado puede
caracterizarse por ejemplo con ayuda de una variable de estado T con
el valor "1" (ver al respecto la cuarta columna de la tabla 1
anterior). Si el tramo de transmisión no está ocupado, se adapta la
variable de estado T correspondientemente (por ejemplo del valor
"1" al valor "0" o "\infty").
Puesto que cada nudo de red A, B, C, D, E conoce
la topología completa de la red, puede por ejemplo calcular cada
nudo por sí mismo el canal de transmisión o bien canal de longitud
de onda no ocupado en cada caso o bien el más favorable hacia otro
nudo de red (cualquiera) A, B, C, D, E.
La figura 2b muestra una representación
esquemática de la estructura de la red de conductores de fibra
óptica mostrada en la figura 2a LWN tras una modificación de la
topología de la red, aquí: una interrupción en el tramo de
transmisión 1 entre el nudo de red A y el nudo de red B. La
modificación del estado del correspondiente tramo de transmisión 1
es detectada por el nudo de red A y por el nudo de red B. El nudo de
red A y el nudo de red B actualizan en cada caso el bloque de datos
memorizado en los mismos y transmiten el bloque de datos
actualizado a los demás nudos de red C, D, E. Para ello sirve un
llamado protocolo de "Flooding" (inundación). En un ejemplo de
ejecución de la invención se capta así en cada uno de los nudos
ópticos de red A, B, C, D, E, el estado de ocupación de los canales
ópticos de transmisión, es decir, en particular de los canales de
longitud de onda sobre los tramos de transmisión 1, 2, 3, 4, 5, 6
unidos con el nudo óptico de red y se transmiten juntamente con el
correspondiente instante de captación t_{0}, con ayuda de los
mensajes de señalización conducidos a través de los nudos ópticos
de red A, B, C, D, E, a los otros nudos ópticos de red A, B, C, D,
E. En los distintos nudos de red A, B, C, D, E se memorizan estas
informaciones sobre el estado de ocupación en el bloque de
datos.
En la figura 3 se representa a modo de ejemplo
en una representación esquemática una comparación del estado de
ocupación efectivo B_{tat} de una red de conductores de fibra
óptica LWN con las informaciones existentes en un nudo de red A
sobre el estado de ocupación B_{A} de la red de datos DNW. Con
otras palabras, el grado de carga de la red desde el punto de vista
del nudo de red A se compara con el grado de carga actual de la red
para toda la red óptica de conductores de fibra óptica LWN. Aquí se
considera, por razones de claridad de la visualización, a modo de
ejemplo exclusivamente el estado de ocupación de un canal óptico de
transmisión, es decir, en particular para una longitud de onda
individual. El estado de ocupación de la red de conductores de
fibra óptica LWN se representa aquí en cinco instantes diferentes
t_{0} = 1 a t_{0} = 5, representándose en las representaciones
que indican el punto de vista del nudo de red A de la red de
conductores de fibra óptica LWN, para cada uno de los seis tramos
de transmisión 1, 2, 3, 4, 5, 6, en cada caso el instante de
captación t_{0} de la información sobre estado de ocupación.
En el instante t_{0} = 0, se ponen en servicio
la red de conductores de fibra óptica representada LWN, es decir,
todos los canales de longitud de onda disponibles están aún sin
ocupar (todos los tramos de transmisión 1, 2, 3, 4, 5, 6 se
representa en la figura 3 como línea delgada). A continuación se dan
a conocer en toda la red, hasta el instante t_{0} = 1, por
ejemplo en base a los mensajes de enrutado, los estados de ocupación
existentes de los canales de transmisión sobre los tramos de
transmisión 1, 2, 3, 4, 5, 6. Puesto que aún no está preparado
ningún tramo de enlace, están captados correctamente todos los
estados de ocupación del canal de transmisión considerado sobre los
tramos de transmisión 1, 2, 3, 4, 5, 6.
En el instante t_{0} = 2, se establece y
mantiene dentro de la red de conductores de fibra óptica LWN una
ruta óptica de enlace entre los nudos de red
D-E-C. La ocupación necesaria para
esta ruta de enlace óptica del canal de longitud de onda en los
tramos de transmisión quinto y sexto 5, 6, se indica en la figura 3
mediante líneas dibujadas en trazo grueso. Puesto que el nudo de
red A no es parte de la ruta de enlace
D-E-C y con ello los mensajes de
señalización no son conducidos a través del nudo de red A, no se
realiza actualización alguna de las informaciones sobre el grado de
carga de la red correspondientes al quinto y sexto tramo de
transmisión 5, 6, en el nudo de red A. Así, no se encuentra en el
nudo de red A para el instante t_{0} = 2 ninguna de las
informaciones sobre el grado de carga de la red que reflejan el
estado de ocupación modificado. La información sobre el grado de
carga de la red memorizada en el bloque de datos relativa al quinto
y sexto tramo de transmisión 5, 6, siguen presentando por lo tanto
el instante de captación t_{0} = 0. Por el contrario, el estado
de ocupación de ambos tramos de transmisión locales 1, 3, es
conocido en todo momento, es decir, su instante de captación
t_{0} es así t_{0} = 2.
En el instante t_{0} = 3, se transmite a
través del nudo de red C, en base a una información de enrutado, la
información correspondiente al estado de ocupación de los tramos de
transmisión 2, 5 conectados al nudo de red C a los otros nudos de
red, en particular el nudo de red A. Las informaciones sobre el
grado de carga de la red memorizadas en el nudo de red A, se
actualizan. El estado de ocupación B_{A} desde el punto de vista
del nudo de red A presenta, en base al procedimiento propuesto para
calcular el grado de carga de la red en el instante t_{0} = 3,
una coincidencia bastante más elevada con el estado de ocupación
efectivo B_{tat}. A excepción de los tramos de transmisión 4, 6,
están actualizadas todas las informaciones sobre grado de carga de
la red existentes en el nudo de red A.
A continuación, se establece en el instante
t_{0} = 4 una ruta de enlace entre los nudos la red
A-B-C. Puesto que el nudo de red A
es parte de la ruta de enlace, se le transmiten en base a los
mensajes de señalización todas las informaciones actuales sobre el
estado de ocupación. Éstas se evalúan en el nudo de red A para
actualizar el bloque de datos. Tras esta evaluación, resulta desde
el punto de vista del nudo de red A el estado de ocupación B_{A}
representado en la figura 3 en el instante t_{0} = 4. El punto de
vista del nudo de red A coincide, a excepción del tramo de
transmisión 6, con el estado de ocupación efectivo B_{tat}. Así se
logra, mediante la distribución propuesta de las informaciones
sobre el estado de ocupación en base a los mensajes de señalización
y/o de mensajes de enrutado, prácticamente sin coste de recursos
adicional, una clara mejora de las informaciones sobre el grado de
carga de la red en los distintos nudos la
red.
red.
En el instante t_{0} = 5, se desconecta de
nuevo la ruta de enlace D-E-C. Esta
desconexión no se capta no obstante debido a la falta de
participación del nudo de red A en la ruta de enlace desde el punto
de vista del nudo de red A. Por lo tanto rige, desde el punto de
vista del nudo de red A, que el canal de longitud de onda conducido
a través del tramo de transmisión 5 está ocupado. Esto se representa
a su vez mediante el instante de captación t_{0} = 4 asignado en
el dibujo al tramo de transmisión 5 y la línea representada en
trazo grueso.
La disposición (Layout) del bloque de datos
transmitido puede distribuirse por toda la red como característica
estática del nudo de red mediante mensajes de enrutado. Para la
transmisión de estas formaciones de estado de ocupación locales, se
necesita por cada tramo de transmisión y canal de longitud de onda
por ejemplo sólo un Bit en cada caso. Además, es necesaria una
actualización de este bloque de datos sólo cuando se establece o se
desconecta un enlace con la participación del nudo de red
considerado A, B, C, D, E.
La base del procedimiento propuesto para
calcular el grado de carga de la red es la estimación de la
inseguridad sobre la ocupación de un canal de longitud de onda en
base a una probabilidad de ocupación. De esta manera se diferencia
no sólo entre libre (OFF) y ocupado (ON), sino que se introduce una
probabilidad de ocupación que puede calcularse para futuros
instantes t
p_{ON} (t) =
p\{el \ canal \ está \ ocupado \ en \ el \ instante \
t\}
La modificación en el tiempo de esta
probabilidad de ocupación puede estimarse evaluando el
comportamiento del usuario. Mediante estas probabilidades de
ocupación p_{ON}(t) pueden mejorarse claramente las
decisiones de enrutado. Cuando se conoce el estado de ocupación de
un canal de longitud de onda, entonces resultan por ejemplo los
siguientes valores de probabilidad:
p_{ON}(t)=1(el \ canal \
de \ longitud \ de \ onda \ está \
ocupado)
o
bien
p_{ON}(t)=0(el \ canal \
de \ longitud \ de \ onda \ está \
libre).
Cada canal individual de longitud de onda cambia
entre dos estados: OFF (libre) y ON (ocupado), viniendo determinado
el cambio esencialmente por el comportamiento del usuario. El tiempo
en el que el canal está libre T_{OFF} y el tiempo en el que está
ocupado T_{ON}, son dos variables aleatorias, cuya función de
distribución o parámetros como valor esperado y varianza, vienen
determinados aproximadamente por pruebas de muestreo. Éstas se
distribuyen por toda la red mediante mensajes de enrutado. Las
actualizaciones son enviadas por ejemplo a intervalos de tiempo
regulares o alternativamente cuando hay modificaciones
significativas del grado de carga de la red.
Con ayuda de estas informaciones transmitidas,
puede estimarse en los distintos nudos de red A, B, C, D, E, la
probabilidad de ocupación p_{ON}(t) para los
correspondientes canales ópticos de transmisión, en particular los
canales de longitud de onda.
Sin las informaciones sobre el estado de
ocupación existentes en el nudo de red, resulta para la
correspondiente probabilidad de ocupación de un canal de longitud
de onda lo siguiente:
P_{ON}(\infty)
= \frac{\langle T_{ON}\rangle}{\langle T_{ON}\rangle + \langle
T_{OFF}\rangle},
siendo (...) el valor esperado de
las correspondientes variables aleatorias. Si no obstante se conoce
el estado de ocupación en un instante de captación t_{0},
entonces es posible una mejora de la estimación para p_{ON} (t).
La estimación puede mejorarse también en general en particular
adicionalmente introduciendo las informaciones sobre la duración
del actual estado de ocupación para la estimación en el instante de
captación
t_{0}.
Una buena estimación es posible también cuando
la primera variante aleatoria duración de la ocupación T_{ON} y
la segunda variable aleatoria duración de estado libre T_{OFF}
vienen descritas exclusivamente por los parámetros antes citados
distribuidos por toda la red
- \bullet p_{ON}(\infty)
- (grado de carga promedio) y
- \bullet\langleT_{ON}\rangle
- (duración de ocupación promedia)
Cada nudo dentro del sistema de transmisión
óptico transparente ASTN conoce estos dos parámetros
p_{ON}(\infty), \langleT_{ON}\rangle para todos
los canales de longitud de onda. A partir de los distintos valores
medios para la duración de ocupación promedia
\langleT_{ON}\rangle se forma un valor medio total para la
duración promedia de la ocupación
\langle(T_{ON})\rangle. A partir del valor
promedio total para la duración de ocupación promedia
(\langleT_{ON}\rangle) y del grado de carga promedio
p_{ON}(\infty), se forma una tasa de ocupación
individual para cada canal k como sigue:
k =
\frac{1}{\langle\langle T_{ON}\rangle\rangle \cdot (1-
p_{ON}(\infty))}
Esta tasa de ocupación individual para cada
canal k, se introduce en la estimación para la probabilidad actual
de ocupación p_{ON}(t) como sigue:
Con ayuda de esta probabilidad, se trasladan
según el procedimiento propuesto las informaciones sobre el estado
de ocupación y con ello las informaciones sobre el grado de carga de
la red desde el pasado hasta el presente. De esta manera es posible
aprovechar informaciones sobre el estado de ocupación relativas a la
ocupación "pasada" de canales de longitud de onda para futuras
decisiones de enrutado. El trafico de enrutado adicional necesario
para ello es relativamente pequeño, ya que sólo deben distribuirse
por toda la red dos parámetros que varían lentamente (el grado de
carga promedio p_{ON}(\infty) y la duración promedia de
ocupación (T_{ON})). Frente al principio de distribuir
continuamente todas las modificaciones del estado de ocupación por
toda la red, se reduce claramente mediante el procedimiento
propuesto el coste en recursos, mejorando a la vez el conocimiento
del grado de carga de la red.
Aquí se calcula o bien se estima para un
instante t_{0} la ocupación de cada canal de longitud de onda en
base a una probabilidad de ocupación p_{ON}(t). La
probabilidad de ocupación p_{ON}(t) por cada canal de
transmisión óptico está exactamente distribuida exponencialmente
bajo la suposición de que las variables aleatorias duración de
ocupación y duración de estado libre están distribuidas
exponencialmente y aquéllas del canal de transmisión óptico
considerado, en particular del canal de longitud de onda, son
independientes. El principio aquí utilizado tiene la ventaja de
que, debido a la falta de memoria de la distribución exponencial,
sólo debe tenerse en cuenta el estado de ocupación en el instante
t_{0}, pero no el de instantes anteriores.
Además, puede ampliarse el procedimiento
propuesto en el sentido de que no sólo el grado de carga
promedio
p_{ON}(\infty) y la duración de ocupación promedia (T_{ON}) se calculen, se distribuyan y se evalúen para todos los canales ópticos de transmisión, sino también la correlación entre los estados de ocupación de los canales ópticos de transmisión dentro de un nudo de red. Existe en particular una correlación cuando sobre el nudo de red considerado se establecen también otras rutas de enlace.
p_{ON}(\infty) y la duración de ocupación promedia (T_{ON}) se calculen, se distribuyan y se evalúen para todos los canales ópticos de transmisión, sino también la correlación entre los estados de ocupación de los canales ópticos de transmisión dentro de un nudo de red. Existe en particular una correlación cuando sobre el nudo de red considerado se establecen también otras rutas de enlace.
La calidad de la estimación puede mejorarse
también en particular cuando ciertamente se tienen en cuenta todos
los estados de ocupación pretérita, pero se ponderan con mayor peso
los estados de ocupación recientes del correspondiente canal óptico
de transmisión.
El procedimiento presentado para averiguar el
grado de carga de la red dentro de un sistema de transmisión óptico
transparente ASTN puede utilizarse tanto al establecer rutas de
enlace ópticas direccionales como también rutas de enlace ópticas
no direccionales (bidireccionales).
Claims (9)
1. Procedimiento para calcular el grado de carga
de la red en un sistema óptico de transmisión transparente (ASTN)
con múltiples nudos de red (ZN, AN, A, B, C, D, E) unidos entre sí
mediante tramos ópticos de transmisión (1, 2, 3, 4, 5, 6) en los
que varias rutas ópticas de enlace se establecen, mantienen y
desconectan en cada caso sobre al menos un tramo óptico de
transmisión (1, 2, 3, 4, 5, 6) que presenta canales de transmisión
ópticos desde un primer nudo de red óptico (ZN) hasta un segundo
nudo de red óptico (AN), con ayuda de mensajes de señaliza-
ción,
ción,
caracterizado porque
en los distintos nudos red (ZN, AN, A, B, C, D,
E) se calculan mediante estimación por cada tramo de transmisión
(1, 2, 3, 4, 5, 6) en cada caso las probabilidades de ocupación
p_{ON}(t) de los canales ópticos de transmisión conducidos
a través del tramo de transmisión (1, 2, 3, 4, 5, 6).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque
en el correspondiente nudo de red (A) se calcula
la probabilidad de ocupación p_{ON}(t) de un canal óptico
de transmisión en base a informaciones sobre el grado de carga de la
red disponibles localmente y/o en base a informaciones sobre el
grado de carga de la red transmitidas por otros nudos de red (B, C,
D, E).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizado porque
en cada nudo óptico de red (A, B, C, D, E) se
averiguan las informaciones sobre el grado de carga de la red para
los canales de transmisión ópticos existentes localmente y las
mismas se transmiten con ayuda de los mensajes de señalización
conducidos a través de estos nudos ópticos de red (A, B, C, D, E)
y/o mensajes de enrutado a los otros nudos ópticos de red (A, B, C,
D, E).
4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó
3,
caracterizado porque
como informaciones sobre el grado de carga de la
red se capta el estado de ocupación ON, OFF, de los canales de
transmisión ópticos existentes localmente y el correspondiente
instante de captación (T_{0}).
5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó
4,
caracterizado porque
los canales de transmisión ópticos localmente
existentes de un nudo de red óptico (A, B, C, D, E) se encuentran
sobre los tramos de transmisión (1, 2, 3, 4, 5, 6) unidos con el
nudo red considerado (A, B, C, D, E).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque
como informaciones sobre el grado de carga de la
red se averiguan los parámetros de la duración del tiempo de
ocupación T_{ON} evaluada cómo primera variable aleatoria y la
duración del tiempo libre T_{OFF} evaluada cómo segunda variable
aleatoria de cada canal de transmisión óptico localmente existente
en el correspondiente nudo de red (A, B, C, D, E).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque
como primer y segundo parámetro se averigua el
valor esperado de la primera variante aleatoria (T_{ON}) y la
probabilidad de ocupación promedia p_{ON}(\infty).
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque
\newpage
a partir del primer y segundo parámetro
(T_{ON}), p_{ON}(\infty), de un canal de transmisión
óptico, se calcula una tasa de ocupación k individual del canal,
que se evalúa para la estimación de la probabilidad futura de
ocupación P_{ON}(t) de un canal óptico de transmisión.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque
al establecer una ruta óptica de enlace dentro
del sistema de transmisión óptico transparente (ASTN) se tienen en
cuenta por cada canal de transmisión las probabilidades de ocupación
P_{ON}(t).
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