ES2292100T3 - Procedimiento para la transmision optimizada de rafagas (bursts) de datos entre un nodo de red emisor y uno receptor. - Google Patents
Procedimiento para la transmision optimizada de rafagas (bursts) de datos entre un nodo de red emisor y uno receptor. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para la transmisión de ráfagas de datos (BURST1, BURST2) entre un nodo de red emisor (A) y un nodo de red receptor (E) a través de equipos de conmutación (S1, S4, S5) de una red de datos, caracterizado porque para un enlace (A - E) se calcula el tiempo máximo de bloqueo de los equipos de conmutación (S1, S4, S5) hasta el posible envío de una siguiente ráfaga de datos (BURTS2), porque el nodo de red emisor (A) recibe información sobre este tiempo de bloqueo (dREQ-MIN) y porque el nodo de red emisor (A) envía la siguiente ráfaga de datos (BURST2) tras transcurrir este tiempo de bloqueo (dREQ-MIN).
Description
Procedimiento para la transmisión optimizada de
ráfagas (bursts) de datos entre un nodo de red emisor y uno
receptor.
La invención se refiere a un procedimiento para
la transmisión optimizada de ráfagas (bursts) de datos según el
preámbulo de la reivindicación 1.
En la transmisión de datos a través de las
futuras redes ópticas se utilizará el llamado Optical
Burst-Switching, OBS, conmutación óptica de
ráfagas. En el mismo se reúnen varios paquetes de datos para formar
las llamadas ráfagas (bursts) de datos y a continuación se
transmiten a través de un canal de datos de la red óptica. Cada
canal de datos corresponde a una determinada longitud de onda de una
señal múltiplex en longitudes de onda, que presenta un conjunto de
estos canales, a través de los que se transmiten simultáneamente
señales de datos. A través de cada canal de datos pueden
transmitirse distintos mensajes de distintas fuentes. Cuando el
tráfico es intenso, se llega a grandes retardos en el envío de
ráfagas de datos, ya que para su transmisión se dispone de pocas
ranuras de tiempo libres. En estas redes es un objetivo importante
el aprovechamiento óptimo de la capacidad de transmisión disponible
y con ello la reducción de la probabilidad de bloqueo. La
probabilidad de bloqueo se reduce mediante una
"Two-Way-Reservation-OBS-Network",
ZWR-OBS, red OBS de reserva de dos vías, en la que
el nodo de red emisor envía una consulta de reserva y uno de los
nodos de red receptores realiza la confirmación de que la vía de
enlace está libre.
En la llamada conmutación \lambda, en la que
se dispone de varias longitudes de onda (canales), la granularidad
de conmutación es una longitud de onda. En consecuencia, incluso
cuando hay poco tráfico se ocupa un canal de transmisión completo.
Por lo tanto, tampoco es óptimo este procedimiento.
El principio básico del "Optical Burst
Switching-OBS", conmutación óptica de ráfagas, se
describe en la solicitud de patente EP 1089 498 A2. Varios paquetes
de datos se reúnen en cada caso para formar una ráfaga (Burst), que
se transmite como señal óptica a un nodo receptor, donde de nuevo se
reparte en paquetes de datos. La solicitud parece ocuparse de
detalles del control.
Por la patente US 5,398,129 se conoce una red
óptica pasiva en la que se envían datos desde una central a varios
abonados en servicio múltiplex en tiempo de radiodifusión
(Broadcast), mientras que los abonados envían datos a la central en
el servicio de ráfagas controlado por la central. Este tiene poca
relación con el procedimiento denominado "Bursts Switching",
en particular aquí no se presenta ningún bloqueo en equipos de
conmutación, ya que para establecer enlaces sólo es competente la
central.
Es tarea de la invención mejorar la capacidad de
transmisión de una red de datos, en particular óptica, en
particular una red de datos óptica.
Esta tarea se resuelve mediante un procedimiento
con las particularidades de la reivindicación 1.
Perfeccionamientos del procedimiento se indican
en las reivindicaciones subordinadas.
La ventaja esencial resulta de la reducción de
los tiempos de espera (GAPs) entre las ráfagas de datos emitidas.
El nodo de red emisor recibe información sobre a partir de cuándo se
eliminará un posible bloqueo o bien quedará libre la vía de enlace.
Por ello puede transmitirse una ráfaga de datos después de la otra
sin tiempo de espera intercalado. El procedimiento puede emplearse
en general y por ejemplo utilizarse en los métodos de reserva
conocidos OBS HORIZON y JET.
En base a figuras se describirán más en detalle
ejemplos de ejecución de la invención.
Se muestra en
figura 1 la transmisión de ráfagas según un
procedimiento conocido,
figura 2 la transmisión de ráfagas según el
nuevo procedimiento,
figura 3 una red de datos óptica y
figura 4 un diagrama de tiempos relativo al
algoritmo JET.
Primeramente se describirá el
"Two-Way-Reservation OBS" (OBS
de reserva de dos vías) usual en base a la figura 1. Esta figura
muestra la emisión de 3 ráfagas de datos consecutivas, BURST1 a
BURST3, a través de un canal de datos denominado \lambda1. En el
procedimiento usual envía el nodo terminal emisor un header
(cabecera) con una consulta de reserva (REQ - figura 3), que en
general llega a través de varios equipos de conmutación al nodo
terminal receptor. Si la vía de enlace está libre, entonces recibe
el nodo terminal emisor una señal de confirmación (ACK -
Acknowledge, acuse de recibo, figura 3) a su consulta tras un tiempo
de espera y puede enviar a continuación su ráfaga de datos. Una vez
que según la figura 1 se ha enviado la fila inferior de la primera
ráfaga de datos BURST1, se realiza en un
"Two-Way-Reservation-OBS"
usual el envío de una consulta de reserva en el siguiente header
(cabecera) a través del nodo terminal emisor y a continuación la
recepción de la correspondiente señal de confirmación, a
continuación de lo cual -tras la finalización de la primera ráfaga
de datos y de un tiempo de espera no utilizado GAP1- se envía una
segunda ráfaga de datos BURST2. La fila superior en la figura 1
muestra la primera emisión más temprana posible siempre de la ráfaga
de datos en este caso. Con la segunda ráfaga de datos BURST2
enviada, se superpone la tercera ráfaga de datos BURST3 (fila
superior), que a su vez sólo puede ser enviada tras otro tiempo de
espera GAP2. Entre las ráfagas de datos existe en consecuencia cada
vez un tiempo de espera GAP1, GAP2,... Estos tiempos de espera
corresponden a capacidad de transmisión no utilizada.
La figura 2 muestra la transmisión de las
ráfagas de datos según el nuevo método. Ya durante la transmisión
de la primera ráfaga de datos BURST1 se comunica al nodo terminal
emisor mediante indicación de un tiempo de bloqueo
\delta_{REQ-MIN} a partir de cuándo ya no existe
bloqueo alguno. Los equipos de conmutación de la red y de los nodos
terminales receptores están informados sobre el tiempo de bloqueo
que existe en ese momento y comunican esto en la señal de
confirmación al nodo terminal emisor. Ahora sabe el nodo terminal
emisor en base al tiempo de bloqueo
\delta_{REQ-MIN2} cuándo se eliminará un bloqueo
posiblemente existente y quedará libre el enlace para la
transmisión de la segunda ráfaga de datos BURST2, aquí
inmediatamente tras finalizar la primera ráfaga de datos. El primer
tiempo de espera GAP1 no se produce por lo tanto y la segunda
ráfaga de datos BURST2 se envía sin más retardo. Igualmente podría
enviarse la tercera ráfaga de datos BURST3 inmediatamente después
del tiempo de bloqueo \delta_{REQ-MIN3}, el
final del bloqueo por parte de la segunda ráfaga de datos BURST2.
Pero BURST3 no se encuentra en este instante todavía completa (fila
superior) y por lo tanto sólo se enviará cuando esté completa. La
capacidad de transmisión aumenta mediante el nuevo procedimiento
tal que en el ejemplo representado la cantidad de datos que se
produce puede transmitirse sin problemas. En el caso extremo no se
presenta ningún tiempo de espera.
Mediante el nuevo procedimiento puede reducirse
además el espacio suplementario (Overhead) para señalización. Si en
una "Two-Way-Reservation" usual
es informado el nodo terminal emisor mediante la información de
confirmación ACK (figura 3) de que la vía de transmisión no está
libre, entonces debe enviar el nodo de red emisor la correspondiente
cabecera (header), dado el caso varias veces, hasta que sea
informado por la información de confirmación de que la vía de
transmisión está libre. Esta información de señalización continua es
superflua cuando se utiliza el procedimiento correspondiente a la
invención, en el que el nodo terminal emisor sabe exactamente a
partir de cuándo está libre la vía de transmisión y puede enviar la
siguiente ráfaga de datos.
En la figura 3 se representa una red de datos
con distintos nodos terminales A a G, que están conectados entre sí
mediante equipos de conmutación S1 a S7. A cada nodo terminal pueden
estar conectados varios abonados, tal como se representa
simbólicamente en los nodos terminales A y E mediante líneas de
conexión. El nodo terminal A desea transmitir ráfagas de datos al
nodo terminal E. El mismo envía por lo tanto primeramente en una
cabecera (header) una consulta de reserva (bandwidth reservation
request, solicitud de reserva de ancho de banda) REQ a través de
los equipos de conmutación S1, S4 y S5 a E, que contiene información
de tiempo \delta_{REQ} = 0, lo cual significa que la ráfaga de
datos debe ser enviada tan pronto como sea posible. Cada equipo de
conmutación comprueba si es posible una reserva de capacidad de
transmisión para esta ráfaga de datos. No obstante, en el nuevo
método no se espera solamente una respuesta positiva o negativa.
Para el caso de que la respuesta sea negativa, es decir, de que no
pueda enviarse por lo tanto inmediatamente la ráfaga de datos,
contiene la respuesta el tiempo de espera
\delta_{REQ-MIN} denominado tiempo de bloqueo,
que indica la duración del bloqueo debida a otras transmisiones de
ráfagas y que debe transcurrir aún con la ráfaga de datos a enviar
en el nodo terminal A antes de que pueda ser enviada.
El establecimiento del enlace se describirá
ahora en base a la figura 3 paso a paso.
En una primera etapa (1), envía el nodo terminal
A su consulta REQ en una cabecera a E, que, tal como se ya se ha
mencionado, contiene la información de tiempo \delta_{REQ} =
0.
En una segunda etapa (2) comprueba cada equipo
de conexión afectado por la transmisión S1, S4, S5 si la ráfaga de
datos a transmitir se solapa con una ráfaga de datos recién
transmitida y tras qué periodo de tiempo \delta finalizará la
transmisión de la ráfaga de datos actual, el bloqueo, y quedará
establecido un enlace disponible A - E. El primer equipo de
conmutación afectado S1 retransmite en la cabecera con la consulta
de reserva REQ el tiempo de bloqueo más largo \delta_{REQ} =
máx(\delta_{REQ}, \delta) al siguiente equipo de
conmutación S4. Este proceso se repite en el equipo de conmutación
S4 y en los otros equipos de conmutación, aquí sólo el otro equipo
de conmutación S5. Cada equipo de conmutación averigua el más largo
de los tiempos de bloqueo sobre los distintos tramos de transmisión
y los inserta en su
cabecera.
cabecera.
En una tercera etapa (3) alcanza la consulta de
reserva el nodo terminal E, que averigua el tiempo de bloqueo
\delta_{REQ-MIN} del enlace A - E completo.
El nodo terminal E envía entonces en una cuarta
etapa (4) una confirmación ACK con este tiempo de bloqueo más largo
\delta_{REQ-MIN} al nodo terminal A y le informa
así de cuándo se dispone de capacidad de transmisión y puede enviar
el mismo su ráfaga de datos.
En el camino de la información de confirmación
ACK a través de los equipos de conmutación S5, S4 y S1, se reserva
capacidad de transmisión entre A y E para la ráfaga de datos a
enviar. El método descrito se denomina algoritmo HORIZON.
La realización de este procedimiento puede
llevarse a cabo con distintas variantes. Así pueden incluirse, en
lugar de un cálculo del tiempo de bloqueo más largo, también todos
los tiempos de bloqueo existentes en los distintos equipos de
conmutación y el nodo terminal receptor E averigua el tiempo de
bloqueo más largo del enlace A - E para el nodo terminal emisor A.
Solamente es esencial en todas las variantes que el nodo terminal
emisor A reciba una confirmación con una indicación de tiempo a
partir de la cual el mismo pueda averiguar el tiempo de espera
hasta la emisión de su ráfaga de datos.
En otro procedimiento, el algoritmo JET, se
fijan los instantes del comienzo de la ráfaga de datos y del final
de la ráfaga de datos. De esta manera es posible transmitir otra
ráfaga de datos BURST3 entre dos ráfagas de datos BURST1 y BURST2,
para las que ya está reservada la capacidad de transmisión. La
figura 4 indica esto. Entre las ráfagas de datos BURST1 y BURST2
existe un tiempo de espera más largo GAP. Si se denomina el instante
del posible comienzo del envío de la ráfaga de datos BURST3
t_{REQ-INI} y recibe el nodo terminal emisor A el
tiempo de bloqueo restante \delta_{REQ-MIN} (en
este ejemplo corresponde el tiempo de bloqueo del enlace A - E a la
distancia en tiempo hasta el final de BURST1, tras el que el enlace
queda libre) y el tiempo t_{REQ-MAX} al comienzo
de la siguiente ráfaga de datos BURST3, a partir del que el enlace
ya no está disponible, entonces puede calcular el nodo terminal
emisor A la longitud del GAP, GAP_{SIZE} =
t_{REQ-MAX} - (t_{REQ-INI} +
\delta_{REQ-MIN}) y determinar así si el mismo
puede enviar la otra ráfaga de datos BURST3 dentro de este tiempo
de espera (el tiempo libre de enlace GAP puede calcularse también en
el nodo terminal E y así sucesivamente o bien en base a un espacio
de tiempo relativo \delta_{REQ-MAX} calcularse
hasta el final de un enlace libre). En la figura 4 no es este el
caso y el envío de la ráfaga de datos BURST3 debe retrasarse. Si no
hay una reserva para la ráfaga de datos BURST2, entonces se toma
como tiempo t_{REQ-MAX} infinito y la ráfaga de
datos BURST3 puede enviarse tras transcurrir el tiempo
\delta_{REQ-MIN} sin más tiempo de espera.
El tiempo desde cuándo y hasta cuándo es posible
una transmisión de una ráfaga de datos, puede indicarse tanto como
espacios de tiempo "\delta" relativos a determinadas marcas
de tiempo como también indicarse en valores de tiempo absolutos
"t".
Claims (10)
1. Procedimiento para la transmisión de ráfagas
de datos (BURST1, BURST2) entre un nodo de red emisor (A) y un nodo
de red receptor (E) a través de equipos de conmutación (S1, S4, S5)
de una red de datos,
caracterizado porque
para un enlace (A - E) se calcula el tiempo
máximo de bloqueo de los equipos de conmutación (S1, S4, S5) hasta
el posible envío de una siguiente ráfaga de datos (BURTS2),
porque el nodo de red emisor (A) recibe
información sobre este tiempo de bloqueo
(\delta_{REQ-MIN}) y
porque el nodo de red emisor (A) envía la
siguiente ráfaga de datos (BURST2) tras transcurrir este tiempo de
bloqueo (\delta_{REQ-MIN}).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque
el tiempo de bloqueo que queda
(\delta_{REQ-MIN}) para el enlace (A - E) se
envía al nodo de red emisor (A).
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque
en lugar del tiempo de bloqueo, se envían tanto
información sobre el comienzo de un posible enlace al nodo de red
receptor (E) como también sobre su finalización al nodo de red
emisor (A).
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque
se transmiten tanto el instante del comienzo de
un enlace disponible (A - E) como también el instante final
(t_{REQ-MAX}) del enlace disponible al nodo de red
emisor (A).
5. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque
se transmiten el tiempo de bloqueo restante
(\delta_{REQ-MIN}) y el tiempo de enlace (GAP) o
el espacio de tiempo (\delta_{REQ-MAX}) hasta
el final del enlace (A - E) disponible al nodo de red emisor
(A).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el nodo de red emisor (A) envía una consulta de
reserva (REQ) a través de los equipos de conmutación (S1, S4, S5)
al nodo de red receptor (E).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque
cada equipo de conmutación (S1, S4, S5) calcula
el tiempo de bloqueo más largo restante
(\delta_{REQ-MIN}) y lo retransmite al
siguiente equipo de conmutación (S4, S5) o bien al nodo de red
receptor (E).
8. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque
el nodo de red receptor (E) envía en una señal
de confirmación (ACK) las indicaciones de tiempo
(\delta_{REQ-MIN},
t_{REQ-MAX},
\delta_{REQ-MAX})relativas a un enlace
disponible (A - E) a través de los equipos de conmutación (S5, S4,
S1) al nodo de red emisor (A) y los equipos de conmutación (S5, S4,
S1) realizan, en base a estas indicaciones de tiempo, las reservas
necesarias de capacidad de transmisión.
9. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque
en la consulta de reserva (REQ) se envía el
espacio de tiempo deseado (\delta_{REQ} = 0) hasta el envío de
la siguiente ráfaga de datos (BURTS2).
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
las ráfagas de datos (BURTS1, BURTS2) se
transmiten a través de una red de datos óptica.
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