ES2291019T3 - Procedimiento para eliminar celdas atm de un equipo de comunicaciones atm. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para eliminar celdas ATM de un equipo de comunicaciones ATM, con un conjunto de celdas ATM asignadas en cada caso varias a una trama común y que se memorizan en colas de espera específicas del enlace, y con un primer algoritmo, PPD, mediante el cual se eliminan todas las celdas nuevas de la trama que llegan, a excepción de la primera y la última celda ATM, un segundo algoritmo, EPD, mediante el cual se eliminan todas las celdas ATM de una trama, desde la primera hasta la última celda, al llegar a una cola de espera, del equipo de comunicaciones ATM, y con un conjunto de celdas ATM que pueden definirse como no pertenecientes a la trama, caracterizado porque un usuario indica al comienzo del proceso de transmisión la cantidad máxima de celdas ATM por trama, MFS, con la que se envían las celdas ATM, queda asegurado que las celdas que no pertenecen a una trama se aceptan aún en la cola de espera, con lo que las mismas no se desechan, en el caso de que se sobrepase la cantidad máxima de celdas ATM por trama, MFS, se desecha la correspondiente trama o se utiliza el primer algoritmo PPD.
Description
Procedimiento para eliminar celdas ATM de un
equipo de comunicaciones ATM.
La invención se refiere a un procedimiento según
el preámbulo de la reivindicación 1.
En sistemas de comunicaciones paquetizadas
tradicionales presenta un paquete una longitud comparativamente
grande y variable. Un sistema para la transmisión de informaciones
en paquetes con longitudes fijas, predeterminadas, se denomina
sistema ATM (Asynchronous Transfer Mode, modo de transferencia
asíncrona). Con un sistema así, pueden procesarse y transmitirse de
la misma manera señales de voz, video y datos. Los paquetes
individuales se denominan usualmente celdas. En cada celda se
incluye la respectiva cabecera de celda, cuya información permite
una conmutación o bien asignación de la correspondiente celda. En
equipos de comunicaciones ATM, en particular equipos de red de
comunicaciones, es posible una transmisión de alta velocidad y de
banda ancha con una velocidad de transmisión de más de 150
Mb/s.
Un problema en los equipos de comunicaciones ATM
es la magnitud de la velocidad de transmisión sobre un tramo de
transmisión, cuando allí se ha formado una congestión de celdas ATM.
Esta problemática se describe detalladamente en la solicitud de
patente alemana 19810058.2. Allí se hace referencia a sistemas ATM
en los cuales están asignadas celdas ATM, en grupos de varias, a
una trama común en cada caso. Estas tramas son, en sentido estricto,
paquetes de datos de longitud variable. Cuando por ejemplo se
pierde una celda de una trama como la indicada, o resulta dañada,
no se desea que las celdas que quedan de la misma trama se sigan
transmitiendo a través de un tramo de transmisión de un equipo ATM,
puesto que ya no llegaría la información completa de la trama al
final del tramo de transmisión. El sistema ATM se vería así
innecesariamente cargado dinámicamente. En particular en una
congestión en el tramo de transmisión, se trata por lo tanto de
eliminar las celdas restantes de la trama lo más rápida y
efectivamente posible.
Por lo tanto, se ha propuesto eliminar celdas
ATM de una determinada trama en cada caso al llegar una celda ATM
individual al final de una cola de espera. Tales colas de espera
sirven especialmente para gestionar una secuencia de celdas ATM al
final y/o al comienzo de un tramo de transmisión. Según un
procedimiento descrito en la solicitud de patente antes citada, que
se denomina Partial Packet Discard, descarte de paquete parcial (a
continuación PPD), la primera y, caso de que existan, otras celdas
de la trama que se encuentran ya en la cola de espera, no se
eliminan, sino solamente todas las celdas nuevas que llegan a la
trama, a excepción de la última celda de la trama. El procedimiento
PPD tiene el inconveniente de que al menos la primera y la última
celda de la trama han de seguir permaneciendo en la cola de
espera.
Por la solicitud de patente antes citada se
conoce otro procedimiento, según el cual todas las celdas de una
trama desde la primera hasta la última celda, se eliminan al llegar
a una cola de espera del equipo de comunicaciones ATM. Este
procedimiento llamado Early Packet Discard, descarte temprano de
paquete (a continuación EPD), tiene la ventaja de que no queda
ninguna celda residual de una trama dañada o que debe eliminarse por
otras causas y con ello se dispone del máximo espacio posible para
otras celdas ATM. No obstante, el procedimiento EPD no puede
aplicarse a tramas cuya primera celda se haya añadido ya a la cola
de espera.
La transmisión de informaciones en Internet es
un ejemplo de redes de comunicaciones a través de las que se
transmiten informaciones en paquetes con una longitud
comparativamente grande y variable. Aquí se utiliza el protocolo de
Internet TCP/IP, que apoya la transmisión de tramas con longitud
variable. En la práctica, estas redes presentan una interfaz con
redes ATM. Por esta razón deben convertirse las informaciones
contenidas en paquetes de datos en celdas ATM y a la inversa.
Para ello se memoriza por ejemplo un parámetro
inicial de la trama, que designa la celda ATM inmediatamente
precedente en la cola de espera a la primera celda ATM de la trama.
Esta información existe usualmente en la cabecera de la celda de la
última celda de la trama, es decir, por lo general en el llamado bit
AAU en el campo de tipo de celda (payload type field, campo de tipo
de carga útil) de la cabecera de la celda. Además, se realiza una
numeración de las celdas ATM, con lo que en definitiva la mayoría de
las celdas ATM pueden asociarse a un paquete de datos.
En la solicitud de patente alemana 198 100 58.2
se describe otro procedimiento de cómo pueden eliminarse celdas ATM
al presentarse situaciones de sobrecarga en una trama. Este
procedimiento, que también se denomina procedimiento LPD, es útil
en especial cuando se decide desechar la segunda parte de la trama,
mientras la primera parte aún se encuentra en la cola de espera del
sistema ATM. En este caso se elimina la primera parte de la trama
de la cola de espera y se tratan las celdas que permanecen como en
el caso del procedimiento EPD. En el procedimiento LPD se presentan
problemas siempre que se memorizan celdas que en el sentido estricto
no han de ser asignadas a la trama.
Estas celdas son por ejemplo celdas de control,
celdas OAM o celdas de vigilancia de tipo general, que dado el caso
se insertan por el lado del abonado. Si estas celdas están
memorizadas en una cola de espera, entonces no se las puede
desechar, o sólo difícilmente, en caso de sobrecarga de la
correspondiente trama.
Por el folleto Romanow A. y colaboradores
"Dinámica del tráfico TCP sobre redes ATM" se conoce un
procedimiento para eliminar celdas ATM de un equipo de
comunicaciones ATM. Aquí se describen los procedimientos ya
mencionados como Partial Packet Discard (descarte de paquete
parcial) o Early Packet Discard (descarte temprano de paquetes).
Pero no se indica aquí cómo pueden desecharse en caso de sobrecarga
celdas ATM de manera eficiente.
La invención tiene como tarea básica mostrar un
camino de cómo han de tratarse en caso de sobrecarga las celdas que
no pertenecen a una trama.
Es especialmente ventajoso en la invención que
puedan formularse reglas mediante las cuales puedan aceptarse aún
las celdas que no corresponden a una trama en la cola de espera. Con
ello queda asegurado que las mismas no son desechadas cuando se
aplica el procedimiento LPD. La aplicación del procedimiento PPD se
minimiza.
Ventajosos perfeccionamientos de la invención se
prevén en las reivindicaciones dependientes.
La invención se describirá a continuación en
base a un ejemplo de ejecución más en detalle.
Se muestra en:
Figura 1 la primera parte del algoritmo que
trata las celdas al llegar las celdas,
figura 2 la segunda parte del algoritmo que
describe una función de decisión en función de la cual se desechan
las celdas.
La invención parte de la hipótesis de que las
celdas ATM se llevan a las colas de espera de un equipo de
comunicaciones ATM. Algunas de las celdas se desechan, mientras que
las celdas que quedan abandonan las colas espera en un instante
posterior. Para cada enlace existe un determinado tamaño máximo de
trama MFS, que se mide en celdas, y que depende del enlace. Además,
se parte de que el bit CLP se evalúa en el campo de tipo de celda
(payload type field, campo de tipo de carga útil) de la cabecera de
la celda ATM en el nodo ATM. El usuario puede enviar informaciones
en tramas de alta prioridad y de baja prioridad. Las celdas de la
trama de alta prioridad presentan CLP = 0 (no marcado), mientras
que las celdas con trama de baja prioridad presentan CLP = 1
(marcado).
En todos los enlaces considerados, se parte de
que las correspondientes celdas están organizadas en tramas,
estando activado el Bit AAU en el campo de tipo de
Pay-Load (carga útil) de la cabecera de la última
celda de la trama. Además, todas las celdas ATM memorizadas en
colas de espera deben presentar marcados QID específicos de la cola
de espera, estando organizadas las propias colas de espera de manera
específica por enlaces. Las colas de espera están configuradas como
cola de espera FIFO en forma de una lista ordenada de celdas
ATM.
A continuación debe definirse la estructura de
datos de las colas de espera, de las constantes globales y de las
variables globales. Primeramente se presentarán operaciones
individuales que pueden ejecutarse en las celdas. Se supone que
cada una de las celdas posee un distintivo inequívoco, que se
denomina P_cell. Las operaciones son en detalle:
Las siguientes operaciones se realizan con
celdas ATM a las que está asignado un número de identificación de
celda válido P_cell. Al respecto rige:
Las siguientes operaciones pueden ejecutarse en
la cola de espera:
Las siguientes operaciones pueden ejecutarse en
el contenido de la memoria tampón:
Para cada enlace y la cola de espera asociada al
mismo, hay un número de identificación QID. Con ello se memorizan
los siguientes datos:
- -
- Indicación de si la variable "full packet discard" (descartar paquete completo) puede utilizarse con las celdas de la trama actual (FPD_flag). Esto equivale a la afirmación de que se utiliza el algoritmo LPD o EPD.
- -
- Indicación de si el algoritmo PPD puede utilizarse con las celdas de la trama actual (PPD_flag).
- -
- La variable "logical queue length" (longitud de la cola lógica) designa un contador de celdas que indica la cantidad actual de las celdas en la cola de espera.
- -
- La variable S_EPD_0 designa el umbral fijo de una cola de espera para la utilización del algoritmo EPD con celdas de baja prioridad.
- -
- La variable MFS designa el tamaño máximo de la trama.
- -
- La variable Current_frame_length, (longitud de la trama actual) designa un contador de celdas que aumenta en 1 para las celdas no desechadas del enlace que no están excluidas de ser desechadas. La variable se pone a cero al llegar la última celda de una trama o una vez se ha utilizado el procedimiento LPD.
- -
- La variable N_exclusion_credits (créditos de exclusión) designa la dimensión actual del espacio de memoria para celdas que no han de desecharse (= N_exclusion_cells_max-cantidad de celdas de exclusión en la cola de espera).
Se utilizan las siguientes constantes
globales:
- -
- la constante S_PPD_0 designa un límite superior fijo de la cola de espera (para todas las QIDs)
- -
- la constante S_EPD_1 designa el umbral fijo para el descarte temprano de paquetes (early packet discard) para celdas CLP1 (para todas las QIDs).
En otras variantes del algoritmo pueden ser
distintas las constantes globales para grupos diferentes de enlaces
o pueden ser específicas del enlace.
Se asignan los siguientes valores iniciales:
Además, rigen las siguientes ecuaciones para las
constantes antes citadas:
A continuación se describirá el procedimiento
correspondiente a la invención. El procedimiento correspondiente a
la invención presenta dos partes. En la primera parte corre el
algoritmo al llegar las celdas, mientras en la segunda parte se
describe un algoritmo de decisión para desechar las tramas.
En la figura 1 se describe el algoritmo al
llegar las celdas. Se ejecuta cuando una celda perteneciente a un
enlace 1 es reconocida por la variable P_cell. Cuando una celda que
llega pertenece a un grupo de celdas que están excluidas del
descarte de la trama, se acepta primeramente esta celda en la cola
de espera cuando la cantidad actual de celdas que no han de
rechazarse en la cola de espera es inferior a la cantidad máxima de
celdas que no hay que desechar y que son admitidas por la cola de
espera; caso contrario, se desechan.
Cuando la celda que llega no es ninguna celda a
desechar, se comprueba la FPD_flag. Cuando la FPD_flag se ha
activado con el valor TRUE (VERDADERO), se desecha la celda y cuando
la celda es la última celda de la trama, no se utiliza el
procedimiento FPD para la siguiente celda que llega.
Cuando la FPD_flag está colocada en FALSE
(FALSO), se comprueba si el procedimiento PPD se ha utilizado para
la trama actual. En el caso de que el procedimiento PPD llegue a
correr, se desecha la celda cuando la misma no es el final de la
trama; en caso contrario, se acepta la celda en la cola de espera y
no se utiliza el procedimiento PPD para la siguiente celda que
llega. Cuando el procedimiento PPD no se utiliza en absoluto,
pueden utilizarse otros algoritmos de decisión. Estos dan como
resultado entonces bien la utilización de la función append_cell
(añadir celda) o bien que se deseche la celda.
En la figura 2 se muestra la segunda parte del
algoritmo de decisión. Entonces se diferencia entre celdas de baja
prioridad y celdas de alta prioridad. Para celdas de alta prioridad,
es decir, celdas con la característica CLP = 0, resulta:
Cuando la celda es la primera celda de la trama,
hay que decidir si esta celda así como las celdas que quedan de la
trama se rechazan o si la celda se acepta en la cola de espera. Las
razones para desechar la trama pueden ser que la cola de espera
tiene menos espacio de memoria para celdas disponible que un valor
MFS1 que resulta de la suma de los valores MFS +
N_exclusion_credits, o que la longitud de la cola de espera se
encuentra por encima del umbral EPD_0 y la memoria tampón indica que
deben desecharse tramas de elevada prioridad (CLP = 0).
Cuando la celda es la única celda de la trama,
es con ello automáticamente la última celda de la trama y no se
activa el indicador FPD_flag; en caso contrario, se activa.
Cuando la celda no es la primera celda de la
trama, se han aceptado una o varias celdas de la trama en la cola
de espera; caso contrario, no se utilizaría la función decide_cell
(decidir celda). Cuando la misma es la última celda de la trama, se
acepta en todos los casos y se incluye en la cola de espera. Cuando
no es la última celda de la trama, se desecha esta celda cuando se
cumple la siguiente condición:
Cuando se dispone como máximo de 1 +
N_exclusion_credits de espacio de memoria libre para celdas en la
cola de espera o cuando la longitud de la cola de espera es
superior al umbral EPD_0 y la memoria tampón indica que deben
desecharse tramas de elevada prioridad o cuando la longitud de la
trama se encuentra por encima de la variable MFS-1.
Las razones del espacio de memoria libre para celdas en el orden de
magnitud de 1 + N_exclusion_credits pueden residir en mantener en
reserva espacio suficiente para la última celda de la trama y la
posible exclusión de celdas. Las razones para el espacio libre de
memoria para celdas en el orden de magnitud de MFS-1
pueden residir en que la celda no es la última celda de la trama y
en el caso de que la longitud de la trama actual sobrepase el valor
MFS-1, la trama completa sobrepase el valor MFS.
Cuando la celda no se desecha, se elimina, si es posible, la
primera parte de la trama de la cola de espera y se activa el
FPD_flag. Caso contrario, se activa el PPD_flag.
Para celdas de baja prioridad, es decir, celdas
con la característica CLP = 1, las acciones son de similar
naturaleza, pero los umbrales se adaptan correspondientemente a la
característica de ser de inferior prioridad.
\newpage
La variable Logical_queue_length (longitud cola
lógica) reproduce la longitud de la cola de espera al llegar la
celda y las variables current_frame_length (longitud trama actual) y
N_exclusion_credits (créditos de exclusión) reproducen igualmente
los valores de estas variables al llegar la celda. Al principio se
coloca la variable current_frame_length en 0. La misma aumenta en 1
cuando se acepta una celda que no hay que desechar en la cola de
espera. La misma se coloca en 0 cuando aparece el final de la trama
o cuando la última trama ha sido eliminada de la cola de espera por
el algoritmo LPD. La primera celda de la trama puede reconocerse por
la variable current_frame_length = 0. La variable
N_exclusion_credits se activa al principio en N_exclusion_cell_max
para cada cola de espera. La misma se reduce para este enlace en 1
cuando esta celda que no se ha de desechar se acepta para el enlace
en la cola de espera. La misma aumenta en 1 cuando se retira una
celda que no se ha de desechar de la cola de espera. La misma es
igual a la variable N_exclusion_cell_max cantidad de celdas que no
hay que desechar en la cola de espera.
Claims (20)
1. Procedimiento para eliminar celdas ATM de un
equipo de comunicaciones ATM, con
un conjunto de celdas ATM asignadas en cada caso
varias a una trama común y que se memorizan en colas de espera
específicas del enlace, y con
un primer algoritmo, PPD, mediante el cual se
eliminan todas las celdas nuevas de la trama que llegan, a excepción
de la primera y la última celda ATM,
un segundo algoritmo, EPD, mediante el cual se
eliminan todas las celdas ATM de una trama, desde la primera hasta
la última celda, al llegar a una cola de espera, del equipo de
comunicaciones ATM, y con
un conjunto de celdas ATM que pueden definirse
como no pertenecientes a la trama,
caracterizado porque
un usuario indica al comienzo del proceso de
transmisión la cantidad máxima de celdas ATM por trama, MFS, con la
que se envían las celdas ATM,
queda asegurado que las celdas que no pertenecen
a una trama se aceptan aún en la cola de espera, con lo que las
mismas no se desechan,
en el caso de que se sobrepase la cantidad
máxima de celdas ATM por trama, MFS, se desecha la correspondiente
trama o se utiliza el primer algoritmo PPD.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque
las celdas que no son reconocidas como celdas de
la trama quedan excluidas de ser desechadas.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizado porque
se define una longitud específica del enlace
para la cola de espera.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 a
3,
caracterizado porque
se define para cada enlace un tamaño constante,
que es una medida para el tamaño máximo de la trama, MFS.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
individualmente para cada enlace se utiliza la
cantidad de celdas que no hay que desechar y que han llegado para
este enlace desde el último final de la trama para este enlace.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
la cantidad de celdas que no hay que desechar y
que están permitidas en la cola de espera en un determinado
instante, se limitan por cada cola de espera como un tamaño
independiente de la cola de espera, N_exclusion_cell_max.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
por cada enlace se calcula la cantidad de celdas
que no hay que desechar, que resulta de la diferencia entre dos
números, N_exclusion_cell_max menos la cantidad actual de celdas
excluidas en la cola de espera.
\newpage
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
se pone a disposición una cantidad
predeterminada de espacio de memoria para celdas por cada cola de
espera, N_exclusion_cell_max, para celdas que no hay que desechar y
las celdas referidas al usuario no tienen acceso a todos los
puestos de la cola de espera.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
no se memoriza ninguna celda de alta prioridad
por cada enlace cuando la longitud de la cola de espera para este
enlace es igual a un valor S_PPD_0, siendo este valor S_PPD_0
independiente del enlace.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
en el caso de que las tramas de elevada
prioridad no sobrepasen una longitud predeterminada, se evita la
aplicación del primer algoritmo PPD para tales tramas.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
se pone a disposición un determinado tamaño de
espacio de memoria tampón para celdas de elevada prioridad por cada
enlace y porque las celdas de baja prioridad no tienen acceso alguno
a este espacio de memoria tampón.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes
caracterizado porque
no se memoriza ninguna celda de elevada
prioridad para un enlace cuando la longitud de la cola de espera
para este enlace tiene al menos otro tamaño S_PPD_1 = S_EPD_1 + MFS
+ N_exclusion_cell_max, siendo S_EPD_1 y N_exclusion_cell_max
independientes del enlace y MFS dependiente del enlace.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
las celdas de elevada prioridad se desechan
completamente cuando al llegar la primera celda de este enlace con
menos de MFS + N_exclusion_credits existe espacio de memoria para
celdas en la cola de espera lógica para este enlace o bien la cola
de espera lógica sobrepasa un umbral S_EPD_0 y el llenado de la
memoria tampón indica a la vez que deben desecharse tramas de
elevada prioridad.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
se desechan parcialmente con el primer algoritmo
PPD tramas de elevada prioridad cuando al llegar una celda que no
es ni la primera celda ni la última celda de una trama, la cola de
espera lógica tiene sitio solamente para cómo máximo 1 +
N_exclusion_credits_cells o bien la cola de espera lógica sobrepasa
el valor de umbral específico del enlace S_EPD_0 y el estado de la
memoria tampón indica que deben desecharse tramas de elevada
prioridad o bien cuando la trama es de un tamaño superior a MFS.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
se desechan por completo tramas de prioridad
inferior, cuando al llegar la primera célula de un enlace la
longitud de la cola de espera de este enlace es más larga que un
valor S_PPD_1 menos N_exclusion_credits o cuando la longitud de la
cola de espera es mayor que un valor S_EPD_1 y el estado de la
memoria tampón indica que deben rechazarse tramas de inferior
prioridad.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
las tramas de prioridad inferior para un enlace
deben desecharse parcialmente con el procedimiento PPD cuando al
llegar una celda que no es la primera ni la última celda de una
trama, la longitud de la cola de espera para este enlace es mayor
que S_PPD_1 menos N_exclusion_credits menos 1 o bien la longitud de
la cola de espera es mayor que S_EPD_1 y el estado de la memoria
tampón indica que deben desecharse tramas de prioridad inferior o
cuando la trama es más larga que MFS.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el valor específico de la cola de espera S_EPD_0
es mayor que S_PPD_1 e inferior a PPD_0 - MFS – N_exclusion_
cell_max.
cell_max.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
cuando el grado de llenado de la memoria tampón
es bajo, las tramas de elevada prioridad cuya primera celda se ha
aceptado y cuya longitud de trama no sobrepasa el valor MFS, no se
someten al primer algoritmo PPD.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
cuando el grado de llenado de la memoria tampón
es pequeño, las tramas de baja prioridad cuya primera celda ha sido
aceptada y cuya longitud de trama no sobrepasa MFS, no se someten al
procedimiento PPD.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
no se activan simultáneamente un EPD_flag y un
FPD_flag.
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