ES2338030T3 - Reserva de recursos acumulados para flujo de datos. - Google Patents
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Abstract
Método de reserva de recursos para flujos de datos en una red de comunicaciones, que comprende: detectar una solicitud (151) de reserva de recursos para un flujo de datos nuevo que incluye una pluralidad de descriptores que especifican recursos solicitados; calcular un recuento de comprobación de admisión basándose en la pluralidad de descriptores del flujo de datos nuevo y recuentos de reserva que especifican los recursos acumulados de todos los flujos de datos admitidos, en los que cada recuento de reservas representa una función suma o una función producto, estando constituida la función suma por una suma de funciones que tienen como variables los descriptores de los flujos de datos admitidos y estando constituida la función producto por un producto de funciones que tienen como variables los descriptores de los flujos de datos admitidos; admitir el flujo de datos nuevo, si el recuento de comprobación de admisión es menor que un recuento de admisión máximo para la pluralidad de descriptores; y actualizar los recuentos de reservas basándose en los descriptores del flujo de datos nuevo, si se admite el flujo de datos nuevo.
Description
Reserva de recursos acumulados para flujos de
datos.
La presente invención se refiere a la reserva de
recursos para flujos de datos en una red de comunicaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
Las aplicaciones de comunicaciones en los
entornos actuales de negocios y privados están omnipresentes y
ofrecen una amplia gama de servicios diferentes, tales como
servicios de correo electrónico, navegación web, telefonía y
videoconferencia. Con las diferentes aplicaciones de comunicaciones,
surgen diferentes requisitos para los recursos. Por ejemplo, una
aplicación de correo electrónico requiere una transmisión de datos
desde un emisor a un destinatario, pero sobre la transmisión de
datos no se imponen en general restricciones de tiempo estrictas.
No obstante, una aplicación de comunicaciones de voz o vídeo
requiere un cierto caudal mínimo de datos y es sensible al tiempo,
es decir, retardos en la transmisión de información conducen, por
ejemplo, a pérdidas de información de voz o vídeo y a los
correspondientes inconvenientes.
Además, mientras que las redes tradicionales por
conmutación de circuitos en general proporcionan una conexión
dedicada para una cierta aplicación, tal como una conversación
telefónica o una videoconferencia, las redes por conmutación de
paquetes o sin conexión no proporcionan dicha línea de
comunicaciones dedicada, aunque, por ejemplo, pueden encaminar una
secuencia de paquetes de datos desde una fuente a un destino,
posiblemente a través de trayectos distintos. Un retardo de uno o
más de estos paquetes durante la transmisión provocará problemas en
el destino, ya que la aplicación ha de esperar al paquete de datos
retardado antes de continuar con el servicio.
Obviamente, dichas características de las redes
no son deseables, aumentando la demanda de mecanismos que
garanticen ciertas calidades mínimas de una comunicación en tales
redes. La calidad de servicio (QoS) es una expresión que se refiere
a características requeridas de una aplicación de comunicaciones.
Por ejemplo, una calidad de servicio característica de una
videoconferencia podría estar constituida por un cierto caudal
mínimo de datos y un cierto retardo máximo de transmisiones de
datos. Para cumplir los requisitos de la calidad de servicio, una
aplicación de comunicaciones puede señalizar la información
correspondiente antes de establecer un enlace de comunicaciones
entre las entidades comunicantes. En respuesta a esto, la red
establece, si es posible, un enlace de comunicaciones
correspondiente que mantiene los requisitos especificados.
Se pueden reservar recursos de comunicaciones
para una aplicación de comunicaciones al inicializar la comunicación
o un flujo de datos asociado a la aplicación. Esta reserva puede
responder a los requisitos de calidad de servicio establecidos por
la aplicación de comunicaciones. Los recursos pueden ser reservados
una vez por una autoridad central que asigne los recursos
requeridos al enlace de comunicaciones o flujo de datos, o los
recursos de comunicaciones se pueden asignar a la comunicación
dinámicamente de forma distribuida en cada nodo de red de la red de
comunicaciones que transmita o retransmita el enlace de
comunicaciones o flujo de datos. Un flujo de datos nuevo solamente
puede ser admitido si hay disponibles recursos de comunicaciones
suficientes.
Por lo tanto, se requiere, en este caso, que
cada nodo de la red mantenga información sobre recursos de
comunicaciones asignados previamente.
No obstante, con un número potencialmente
elevado de flujos de datos diferentes, cada nodo debe almacenar una
cantidad correspondientemente elevada de datos de los requisitos
para cada flujo.
La publicación "RSVP and Integrated Services
in the Internet: A Tutorial", XP 000657115, se refiere a la
provisión de servicios con requisitos de QoS en Internet. Una
solicitud de comunicación dictamina un nivel de recursos que se
deben reservar junto con la rutina de planificación de transmisiones
que se debe instalar en un encaminador para proporcionar un
compromiso deseado de QoS de
extremo-a-extremo para el flujo de
datos. Solamente se permiten solicitudes si hay disponibles
suficientes recursos locales en un encaminador. Una vez que se ha
admitido el flujo, se puede esperar que el flujo de datos reciba un
compromiso de QoS de
extremo-a-extremo.
El documento EP 1 467 588 A2 se refiere a un
control de admisión y una reserva de recursos para una calidad de
servicio garantizada. Se proporciona un control de admisión para una
interfaz Abis mediante la determinación de los recursos de uso de
la interfaz Abis, la determinación de los recursos necesarios para
un caudal deseado de una conexión y la aceptación de la conexión,
si la cantidad de recursos Abis necesitados es menor que la
diferencia entre los recursos disponibles y los recursos Abis
usados.
\vskip1.000000\baselineskip
Es un objetivo de la invención prever la reserva
de recursos para flujos de datos en una red de comunicaciones con
requisitos computacionales reducidos para múltiples requisitos
diferentes de servicios.
Este objetivo de la invención se logra con la
materia objeto de las reivindicaciones independientes. En las
reivindicaciones dependientes se dan a conocer realizaciones
ventajosas.
Según un ejemplo, un método de reserva de
recursos para flujos de datos en una red de comunicaciones comprende
detectar una solicitud de reserva de recursos para un flujo de
datos nuevo que incluye una pluralidad de descriptores que
especifican recursos solicitados; calcular un recuento de
comprobación de admisión basándose en la pluralidad de descriptores
del flujo de datos nuevo y los recuentos de reserva, representando
los recuentos de reserva funciones de reserva de una pluralidad de
descriptores de una pluralidad de flujos de datos admitidos que
especifican recursos de flujos de datos admitidos; admitir el flujo
de datos nuevo, si el recuento de comprobación de admisión es menor
que un recuento de admisión máximo para la pluralidad de
descriptores; y actualizar los recuentos de reservas basándose en
los descriptores del flujo de datos nuevo, si se admite el flujo de
datos nuevo.
Por consiguiente, como los recuentos de reservas
representan recursos para una pluralidad de flujos de datos
admitidos con respecto a una pluralidad de descriptores tales como
requisitos de calidad de servicio, un nodo puede gestionar un
número potencialmente elevado de flujos sin almacenar
individualmente los descriptores de cada flujo. Si se admite el
flujo, solamente es necesario actualizar los recuentos de reservas
con el fin de reflejar también los recursos para el flujo
nuevo.
Según un ejemplo, la función de reserva está
constituida por una función suma o una función producto, estando
constituida una función suma por una suma de funciones que tienen
como variables los descriptores de los flujos de datos, y estando
constituida una función producto por un producto de funciones que
tienen como variables los descriptores de los flujos de datos. De
este modo, se puede actualizar un recuento de reservas basándose en
los descriptores del flujo nuevo mediante una operación de suma o
una operación de producto del recuento de reservas existente y la
función de los descriptores del flujo nuevo.
Según otro ejemplo, la actualización del
recuento de comprobación de admisión incluye adicionar la función
suma de los descriptores del flujo de datos nuevo al recuento de
reservas o multiplicar el recuento de reservas por la función
producto de los descriptores del flujo nuevo. Los recuentos de
reservas actualizados correspondientes reflejan entonces, de forma
ventajosa, todos los flujos de datos admitidos, incluyendo el flujo
nuevo.
Según otro ejemplo, cada recuento de reservas se
puede actualizar si se recibe una instrucción de liberación para
uno de los flujos admitidos, basándose en los descriptores
correspondientes. La liberación de un flujo puede incluir restar de
los recuentos de reservas la función suma de los descriptores del
flujo liberado o dividir los recuentos de reservas por la función
producto de los descriptores del flujo de datos liberado. Por
consiguiente, se puede reflejar un flujo liberado en los recuentos
de reservas mediante una operación de resta o una operación de
división, evitando la necesidad de mantener los descriptores de
todos los flujos que potencialmente pueden ser liberados.
Todavía adicionalmente, según otro ejemplo, el
cálculo de cada recuento de reservas se basa en flujos admitidos o
renovados durante una ventana de renovación que tiene una duración
predeterminada. Un flujo se puede liberar a no ser que, durante la
ventana de renovación, se reciba una solicitud de renovación
asociada al flujo, o si se recibe una instrucción de liberación
explícita. Por consiguiente, haciendo uso de la ventana de
renovación y liberando todos los flujos no renovados dentro de la
ventana de renovación o liberados explícitamente, los recuentos de
reservas pueden mantener un seguimiento de todos los flujos
admitidos y no liberados durante la ventana de renovación.
Según una realización ventajosa, cada recuento
de reservas puede comprender una pluralidad de recuentos
secundarios, basándose cada recuento secundario en flujos admitidos
o renovados durante porciones secundarias adyacentes de la ventana
de renovación, correspondiéndose una porción secundaria con una
unidad de tiempo para hacer avanzar la ventana de renovación. Al
producirse el avance de la ventana de renovación en una unidad de
tiempo, se puede generar un recuento secundario nuevo y se elimina
el más antiguo de los recuentos secundarios. Por consiguiente, al
producirse cada avance de la ventana deslizante en una unidad de
tiempo, se puede eliminar un recuento secundario más antiguo y se
puede calcular un recuento secundario nuevo basándose en todos los
flujos nuevos admitidos, los flujos renovados y liberados. El
recuento secundario nuevo de reservas refleja entonces todos los
flujos nuevos, renovados y liberados, de manera que el recuento de
reservas más antiguo queda obsoleto. Por consiguiente, es
suficiente con mantener una pluralidad de recuentos secundarios de
reservas, uno para cada recuento de reservas por cada porción
secundaria o unidad de tiempo de la ventana de renovación,
reduciendo adicionalmente la complejidad computacional.
Según otro ejemplo, el vector de comprobación de
admisión se calcula basándose en una suma de un ancho de banda
medido, una velocidad de pico del flujo nuevo y la suma de
velocidades de pico del flujo nuevo y los flujos admitidos.
Se puede proporcionar un programa que tenga
instrucciones adaptadas para llevar a cabo las operaciones
anteriores, y un soporte legible por ordenador puede comprender el
programa. Un producto de programa de ordenador puede comprender el
soporte legible por ordenador.
Según otro ejemplo, se puede proporcionar un
nodo de red para reservar recursos para un flujo de datos en una
red de comunicaciones, que comprende un gestor de recursos para
detectar una solicitud de reserva de recursos para un flujo de
datos nuevo que incluye una pluralidad de descriptores que
especifican recursos solicitados, y para calcular un recuento de
comprobación de admisión basándose en una pluralidad de descriptores
del flujo nuevo y recuentos de reservas, representando los
recuentos de reservas funciones de reserva de una pluralidad de
descriptores de una pluralidad de flujos de datos admitidos y que
especifican recursos asignados para flujos de datos admitidos, una
unidad de control de flujos para admitir flujos de datos nuevos, si
el recuento de comprobación de admisión es menor que un recuento de
admisión máximo para la pluralidad de descriptores, y en el que el
gestor de recursos está adaptado para actualizar los recuentos de
comprobación de admisión basándose en los descriptores del flujo
nuevo, si se admite el flujo nuevo.
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 1 ilustra elementos de un sistema de
comunicaciones para la reserva de recursos según una realización de
la invención;
la Fig. 2 ilustra reservas de un método para
reservar recursos para flujos de datos en una red de comunicaciones
según una realización de la invención;
la Fig. 3 ilustra operaciones de un método para
la reserva de recursos según otra realización de la invención,
ilustrando particularmente la liberación de un flujo de datos;
la Fig. 4 ilustra operaciones de un método para
la reserva de recursos según otra realización de la invención,
ilustrando particularmente la actualización de recuentos de
reservas; y
la Fig. 5 ilustra operaciones de un método para
la reserva de recursos en una red de comunicaciones según otra
realización de la invención, ilustrando particularmente el
mantenimiento de recuentos secundarios de reservas en relación con
un algoritmo de ventana deslizante.
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 1 ilustra elementos de una red de
comunicaciones para la reserva de recursos para flujos de datos
según una realización de la invención.
La Fig. 1 ilustra un nodo de comunicaciones de
una red para retransmitir o transmitir flujos de datos entre
entidades comunicantes. El nodo de red, indicado en general con la
referencia 100, está provisto de un gestor 110 de recursos y una
unidad 120 de control de flujos. La unidad de control de flujos
proporciona recursos de comunicaciones para flujos de datos y puede
admitir o denegar un flujo de datos nuevo. El gestor de recursos
mantiene un seguimiento de los recursos disponibles en el nodo de
red para retransmitir o transmitir flujos de datos. El nodo 100 de
red está conectado a nodos de red vecinos, indicados con la
referencia 130, a través de enlaces 150 de comunicaciones. Cada uno
de los nodos 130 de red puede tener una constitución similar a la
del nodo 100 de red, es decir, cada nodo puede estar autorizado a
mantener un seguimiento de recursos disponibles y a admitir o
denegar un flujo de datos nuevo. Los nodos 100, 130 de red pueden
formar parte de una red mayor, constituida por un número elevado de
nodos de red y entidades comunicantes.
El mecanismo de reserva de recursos en el nodo
100 de red se activa si se recibe una solicitud de recursos, tal
como se ilustra esquemáticamente en la referencia 151. La solicitud
de recursos puede ser emitida por una entidad comunicante, tal como
un dispositivo informático, un teléfono, un equipo de
videoconferencia y similares, y puede ser recibida o bien
directamente desde la entidad comunicante o bien a través de los
nodos 130 de red y por medio de los enlaces 150 de comunicaciones
que conectan los nodos 130 de red y el nodo 100 de red.
El gestor 110 de recursos está dispuesto para
detectar la solicitud 151 de recursos para la reserva de recursos
para un flujo de datos nuevo que pida ser admitido en el nodo 100 de
red. La solicitud de recursos incluye por lo menos una pluralidad
de descriptores que especifican recursos solicitados, tales como un
requisito mínimo de ancho de banda, un requisito de ancho de banda
medio, un retardo de tiempo máximo para la transmisión de datos,
una velocidad de pico, una velocidad media, o cualquier otro
requisito de calidad de servicio. Además de esto, la solicitud de
recursos también puede incluir una identidad de la entidad
solicitante y el flujo de datos, un código de autorización para
solicitar ciertos recursos, códigos de seguridad y similares.
Cuando se detecta la solicitud de recursos, el
gestor 110 de recursos calcula un recuento de comprobación de
admisión basándose en la pluralidad de descriptores del flujo nuevo
y un número constante de recuento de reservas, por ejemplo
previamente calculados y mantenidos en una unidad de almacenamiento.
Los recuentos de reservas representan los resultados de calcular
funciones de reserva que tienen como variables una pluralidad de
descriptores de una pluralidad de flujos de datos admitidos y que
especifican recursos de los flujos de datos admitidos. De este
modo, los recuentos de reservas reflejan los descriptores de los
flujos individuales de una manera acumulada, es decir, sin indicar
explícitamente los descriptores de los flujos individuales. Como
los descriptores no se almacenan individualmente para todos los
flujos, el número de variables, recuentos de reservas, resulta
independiente del número de flujos y el sistema resulta fácilmente
escalable.
\newpage
De forma más precisa, al producirse la detección
de una solicitud de recursos, el gestor de recursos extrae de la
solicitud de recursos los descriptores del flujo que solicita ser
admitido, y calcula u obtiene, por ejemplo a partir de la unidad de
almacenamiento, los recuentos de reservas que representan funciones
de reserva de descriptores correspondientes de flujos de datos ya
admitidos y que especifican los recursos asignados.
Puede haber presente una pluralidad de funciones
de reserva, asociada cada una de ellas a un recuento de reservas, y
que especifican operaciones matemáticas, tales como operaciones de
suma, producto, raíz cuadrada, etcétera, que se aplicarán sobre los
descriptores o, más bien, valores de descriptores, de los flujos de
datos admitidos.
Además de esto, la función de reserva se ejecuta
también con los descriptores del flujo de datos nuevo como
variables y, a continuación, se obtiene un recuento de comprobación
de admisión correspondiente basándose en el resultado del cálculo
de la función de reserva sobre los valores de descriptores del flujo
de datos nuevo y los recuentos de reservas. El recuento de
comprobación de admisión puede ser un único valor o una colección
de valores diferentes en un vector, y representa los recursos
requeridos totales, si se admitiese el flujo nuevo.
Según un ejemplo, un recuento de reservas puede
representar un ancho de banda requerido para todos los flujos
admitidos, una velocidad de pico estimada para todos los flujos
admitidos, un retardo de tiempo garantizado máximo para transmitir
datos, y similares. El recuento de comprobación de admisión
reflejaría entonces el ancho de banda global incluyendo el flujo de
datos nuevo, la velocidad de pico máxima incluyendo el flujo de
datos nuevo y un retardo de tiempo garantizado máximo para la
transmisión de datos incluyendo el flujo de datos nuevo.
Después de calcular el recuento de comprobación
de admisión, el gestor de recursos decide que se va a admitir el
flujo de datos nuevo si el recuento de comprobación de admisión no
supera un recuento de admisión máximo para la pluralidad de
descriptores, en el que el recuento de admisión máximo constituye,
por ejemplo, una función de admisión de recuentos de reservas
máximos.
Por ejemplo, los recuentos de admisión máximos
se podrían calcular basándose en límites de umbral para recursos
individuales ofrecidos por el nodo de red, tales como un ancho de
banda disponible máximo, una velocidad de pico permisible máxima,
etcétera.
Según un ejemplo, el recuento de admisión máximo
representa un único valor, tal como un cálculo ponderado basado en
cada uno de los descriptores permisibles máximos, y, de modo
similar, el recuento de comprobación de admisión puede estar
constituido por un único valor que refleje, por ejemplo, un cálculo
ponderado basado en la pluralidad de recuentos de reservas y los
descriptores del flujo nuevo. En este caso se admitirá un flujo si
el valor del recuento de comprobación de admisión no supera el
recuento de admisión máximo.
Alternativamente, el recuento de admisión máximo
comprende una pluralidad de valores correspondientes a descriptores
de recursos máximos individuales, y se pueden llevar a cabo
comparaciones individuales con elementos correspondientes del
recuento de comprobación de admisión. Se podría admitir un flujo si
ninguno de los elementos del recuento de comprobación de admisión
supera los recuentos de reservas máximos correspondientes del
recuento de admisión máximo. Si el recuento de comprobación de
admisión y el recuento de admisión máximo están constituidos por
una pluralidad de valores, también puede tener lugar una admisión de
un flujo nuevo según ciertas reglas, tales como permitir que uno de
los componentes supere un componente máximo correspondiente,
etcétera.
Si se admite el flujo de datos nuevo, los
recuentos de reservas se actualizan basándose en los descriptores
del flujo de datos nuevo de tal manera que, después de la operación
de actualización, los recuentos de reservas reflejan todos los
recursos reservados para todos los flujos de datos admitidos,
incluyendo el flujo de datos nuevo. Si no se admite el flujo nuevo,
el gestor de recursos no actualiza los recuentos de reservas, en
cuyo caso los recuentos de reservas siguen reflejando los flujos de
datos admitidos previamente.
La unidad 120 de control de flujos ejecuta,
después de la verificación de la admisión, las etapas para admitir
o denegar el flujo de datos, incluyendo la reserva de los recursos
correspondientes y la posterior transmisión de datos pertenecientes
al flujo de datos admitido.
El nodo 100 de red es uno de una pluralidad de
nodos de una red de comunicaciones, tal como una red de
comunicaciones inalámbricas o una red de comunicaciones de cable o
mixta. El nodo de red puede ser, por ejemplo, un encaminador de una
red, tal como el de una red basada en Internet, una estación base, o
cualquier nodo de red que se comunique por interfaz con redes de
comunicaciones vecinas. Los enlaces de comunicaciones en la red se
ilustran con la referencia 150 y pueden ser enlaces de
comunicaciones dedicados, enlaces de comunicaciones sin conexión o
enlaces inalámbricos. Según un ejemplo, la red de comunicaciones
está constituida, por lo menos parcialmente, por una red de
conmutación de paquetes, tal como una red basada en IP, por ejemplo
Internet, con una secuencia de paquetes que constituye un flujo de
datos admitido o verificado para su admisión.
Durante el funcionamiento, cada nodo de red
puede ser responsable de gestionar sus propios recursos, es decir,
admitir flujos de datos o denegar flujos de datos. Por consiguiente,
un flujo de datos solamente se puede encaminar desde una fuente a
un destino, si todos los nodos de red a lo largo del trayecto
admiten el flujo de datos. El procedimiento del flujo de admisión
se puede llevar a cabo dinámicamente, tal como cuando una
aplicación de comunicaciones ejecuta etapas para establecer una
sesión de comunicaciones y solicita el encaminamiento de un flujo
de datos correspondiente.
Según un ejemplo, el gestor 110 de recursos y la
unidad 120 de control de flujos están constituidos por elementos de
procesado del nodo de red, tales como hardware y/o software
correspondientes. Alternativamente o de forma adicional a lo
mencionado, se puede hacer uso de componentes externos, tales como
memorias externas, para almacenar recuentos de reservas, elementos
de procesado externos para calcular recuentos de comprobación de
admisión, etcétera. El gestor de recursos y la unidad de control de
flujos pueden estar constituidos por elementos dedicados
independientes, que se comunican entre sí a través de buses
internos, etcétera. Alternativamente, el gestor de recursos y la
unidad de control de flujos pueden estar constituidos por entidades
lógicas materializadas, por lo menos parcialmente, por rutinas de
software correspondientes ejecutadas en una unidad de procesado.
Según la realización anterior, como un número
constante de recuentos de reservas acumula recursos para una
pluralidad de flujos de datos admitidos con respecto a una
pluralidad de descriptores tales como requisitos de calidad de
servicio, por ejemplo tasa de ancho de banda de pico, velocidad
media, tamaño de las ráfagas, etcétera, un nodo puede gestionar un
número potencialmente elevado de flujos sin almacenar
individualmente los descriptores de cada flujo. Si se admite el
flujo, únicamente es necesario actualizar los recuentos de reservas
para reflejar también los recursos correspondientes al flujo nuevo.
Por lo tanto, una fórmula de control de admisión se puede mantener
en un entorno de estado reducido, con los recuentos de reservas
acumulando los recursos admitidos.
A continuación se describirá otra realización de
la invención en relación con la Fig. 2. La Fig. 2 ilustra
operaciones de un método para la reserva de recursos en una red de
comunicaciones.
En una primera operación 201, se detecta una
solicitud de reserva de recursos para un flujo de datos nuevo,
incluyendo la solicitud de reserva de recursos una pluralidad de
descriptores que especifican recursos de comunicaciones solicitados
en un nodo de red. En un ejemplo, la solicitud se recibe en cada
nodo de red a lo largo de un trayecto entre dos entidades
comunicantes. La solicitud de reserva de recursos se puede
transmitir de acuerdo con un protocolo de comunicaciones para
intercambio de mensajes en una red de comunicaciones, y se puede
reenviar, por ejemplo, desde un nodo de red a un nodo de red
sucesivo a lo largo de un trayecto de comunicaciones deseado o
adecuado desde una fuente de comunicaciones a un destino de las
comunicaciones. La solicitud de reserva de recursos solicita la
admisión de un flujo de datos nuevo en el nodo de red.
El flujo de datos puede ser cualquier forma de
datos para su transmisión desde la fuente de comunicaciones al
destino de comunicaciones. Por ejemplo, el flujo de datos puede ser
una corriente de datos continua o una secuencia de paquetes de
datos que transporten datos de comunicaciones.
La solicitud de reserva de recursos puede
solicitar la admisión del flujo de datos nuevo unidireccionalmente,
es decir, desde la fuente de comunicaciones al destino de
comunicaciones, o puede solicitar la admisión del flujo de datos
bidireccionalmente, desde la fuente de comunicaciones al destino de
comunicaciones y, en el trayecto de retorno, desde el destino de
comunicaciones a la fuente de comunicaciones.
Los datos de aplicación o información de carga
útil transmitidos con el flujo de datos pueden provenir de
cualquier tipo de comunicación, es decir, pueden incluir datos de
correo electrónico, datos de voz, datos de una videoconferencia,
datos pertenecientes a un intercambio entre dispositivos
informáticos, etcétera.
Preferentemente, los descriptores que
especifican recursos solicitados especifican recursos requeridos
mínimos para satisfacer los requisitos de la aplicación subyacente.
Por ejemplo, los descriptores pueden especificar un ancho de banda
requerido, un ancho de banda requerido medio, una velocidad de pico,
una velocidad media y un retardo de transmisión permisible máximo y
similares. Por otra parte, los descriptores pueden especificar un
elemento de tipo cubo con fugas (leaky bucket) y de tipo cubo
de testigos (token bucket).
En una operación 202 en el nodo de red se
calcula un recuento de comprobación de admisión basándose en la
pluralidad de descriptores del flujo nuevo recibido con la solicitud
de reserva de recursos y una pluralidad de recuentos de reservas.
Los recuentos de reservas representan funciones de reserva de una
pluralidad de descriptores de una pluralidad de flujos de datos
admitidos y especifican los recursos acumulados de todos los flujos
de datos admitidos. Las funciones de reservas pueden estar
constituidas, por ejemplo, por funciones suma, funciones producto,
o una colección de funciones suma y producto. Una función suma está
constituida por una suma de una función de reserva que tiene como
variables los descriptores respectivamente de cada uno de los
flujos de datos, y una función producto está constituida por un
producto de funciones que tiene como variables los descriptores de
los flujos de datos.
\vskip1.000000\baselineskip
En términos generales, una función suma presenta
la siguiente forma:
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
y una función
producto
con:
S_{n} y P_{m} constituyendo
recuentos de reservas,
\overline{p}_{i} representando el vector de
los descriptores del flujo i;
f_{j} representando una función suma de
reservas del recuento de reservas de tipo suma j;
g_{k} representando una función
producto de reservas del recuento de reservas de tipo producto
k.
\vskip1.000000\baselineskip
Según un ejemplo, el vector de comprobación de
admisión se calcula basándose en una suma de ancho de banda medido,
una velocidad de pico de un flujo de datos nuevo y la suma de
velocidades de pico del flujo de datos nuevo y los flujos
admitidos.
En este ejemplo, se usan los Límites de
Hoeffding (HB) para tomar una decisión sobre la admisión. En este
caso, el flujo (n+1)ésimo se admite si:
en la que M es el ancho de
banda medido, p_{i} es la velocidad de pico señalizada del
flujo i-ésimo, epsilon es un parámetro que controla el grado de
riesgo del procedimiento de control de admisión, y C es la
capacidad del enlace. La fórmula se puede transformar en una forma
que se adecue a un entorno de estado
reducido:
Esta fórmula de control de admisión de ejemplo
requiere mantener S_{1} = \sum\limits_{i}
p_{i}^{2} como una variable acumulada.
Representándose los recuentos de reservas
mediante funciones suma o funciones producto de los descriptores de
los flujos de datos admitidos, se puede realizar un seguimiento de
recursos admitidos sin mantener información sobre los descriptores
de cada uno de los propios flujos de datos admitidos. Los resultados
acumulados de los cálculos de funciones suma o producto de los
descriptores de todos los flujos admitidos se mantienen en cambio
como recuentos de reservas. Por lo tanto, cada recuento de reservas
se puede corresponder con una cantidad o extensión de recursos
usados en el nodo de red correspondiente a los descriptores de todos
los flujos de datos admitidos.
El cálculo del recuento de comprobación de
admisión incluye la integración de los descriptores del flujo de
datos nuevo en los recuentos de reservas. Si la función de reserva
para calcular el recuento de reservas es, por ejemplo, una función
suma, la función de reserva de los descriptores del flujo nuevo se
puede sumar al flujo de reserva, y si la función de reserva es una
función producto, la función producto de los descriptores del flujo
nuevo se puede multiplicar por el recuento de reservas
correspondiente.
El recuento de comprobación de admisión es
entonces una función de todos los recuentos de reservas, incluyendo
los descriptores del flujo de datos nuevo.
\vskip1.000000\baselineskip
Hablando en términos generales, el recuento de
comprobación de admisión tiene la siguiente forma:
con:
\overline{p}_{i} representando el vector de
los descriptores del flujo i;
f_{j} representando una función suma de
reservas del recuento de reservas de tipo suma j;
g_{k} representando una función
producto de reservas del recuento de reservas de tipo producto
k;
\overline{p_{nuevo}} representando el vector
de los descriptores del flujo de datos nuevo;
\overline{C} representando el vector de
parámetros preconfigurados del recuento de comprobación de admisión;
y
F representando una función arbitraria.
\vskip1.000000\baselineskip
Después de calcular el recuento de comprobación
de admisión en una operación 203, se determina si el recuento de
comprobación de admisión no supera un recuento de admisión máximo.
El recuento de admisión máximo significa una reserva de recursos
permisible máxima y se basa en valores máximos de los recursos
disponibles en el nodo de red descritos por los descriptores de los
flujos de datos admitidos y nuevos. Preferentemente, el recuento de
admisión máximo se basa en una función de admisión de recuentos de
reservas máximos.
\vskip1.000000\baselineskip
En términos generales, el recuento de admisión
máximo se representa como:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
con:
S_{j} representando recuentos de
reservas máximos para las funciones suma;
P_{k} representando recuentos de
reservas máximos de funciones suma; y
F' representando una función de
admisión.
\vskip1.000000\baselineskip
La operación 203 de determinación puede incluir
una comparación de dos valores, o puede incluir una comparación de
múltiples valores que representen el recuento de admisión y valores
correspondientes que representen el recuento máximo. La operación
de comparación se puede considerar como una comparación de dos
vectores, un vector de recuento de admisión y un vector de recuento
máximo. Se considerará que el recuento de admisión no supera el
recuento de admisión máximo, si ninguno de los elementos del
recuento de comprobación de admisión supera un valor
correspondiente del recuento de admisión máximo. Alternativamente,
se podrían comparar un tramo del vector de recuento de comprobación
de admisión y un tramo del vector de recuento de admisión
máximo.
Si, en la operación 203, la decisión es
"NO", es decir, si el recuento de comprobación de admisión
supera el recuento de admisión máximo, el flujo de datos nuevo es
rechazado en una operación 206.
Si, en la operación 203, la decisión es
"SÍ", es decir, cuando el recuento de admisión no supera el
recuento de admisión máximo, el flujo de datos nuevo es admitido en
la operación 204. La admisión del flujo de datos nuevo incluye
preferentemente la asignación de los recursos requeridos para
encaminar el flujo de datos nuevo según la solicitud de recursos.
La operación 204 también puede incluir informar de la admisión del
flujo de datos a la entidad solicitante y a todos los nodos de
comunicaciones a lo largo del trayecto de comunicaciones.
Además, en una operación 205, se actualizan los
recuentos de reservas basándose en los descriptores del flujo
nuevo. Esta operación está destinada a reflejar los recursos
asignados en cada momento para el flujo de datos nuevo en los
recuentos de reservas. La actualización de los recuentos de reservas
puede incluir el almacenamiento de los elementos del recuento de
comprobación de admisión, es decir, los recuentos de reservas que
incluyen los descriptores del flujo nuevo como recuentos de
reservas nuevos. Si la función de reserva es una función suma, el
recuento de reservas actualizado correspondiente es la suma del
recuento de reservas previo y la función suma de reserva de los
descriptores del flujo nuevo. Si la función de reserva es una
función producto, el recuento de reservas actualizado se
corresponde con el producto del recuento de reservas previo y la
función producto de reserva de los descriptores del flujo nuevo. La
operación de actualización puede incluir la sobreescritura de un
recuento de reservas previo para reflejar, a partir de ese momento,
el recuento de reservas actualizado, por ejemplo, en una operación
de admisión de otro flujo de datos nuevo.
Si se rechazó el flujo de datos nuevo, no se
llevará a cabo dicha operación de actualización, y los recuentos de
reservas previamente almacenados o calculados se mantienen tal como
están.
A continuación se describirá otro ejemplo
correspondiente a una fórmula de control de admisión.
Este ejemplo muestra la implementación de estado
reducido de la teoría de la aproximación del tráfico intenso (HTA)
según se describe, por ejemplo, en la publicación de H.G. Perros y
K.M. Elsayed: "Call admission control schemes: A review", IEEE
Communications Magazine, vol. 34, nº. 11, págs. 82 a 91, nov.
1996.
\vskip1.000000\baselineskip
Según la teoría de la aproximación del tráfico
intenso, se admite un flujo nuevo en un nodo si
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
con los siguientes parámetros
preconfigurados, es decir, parámetros que dependen del entorno,
tales como el nodo, y no el propio
flujo:
- \bullet
- \gamma: un parámetro constante
- \bullet
- K: es la capacidad de la memoria intermedia en el nodo
- \bullet
- \varepsilon: es la probabilidad de pérdida objetivo
y con los siguientes descriptores señalizados
por cada flujo, es decir, descriptores transmitidos en asociación a
un flujo.
- \bullet
- R_{i}: es la velocidad de pico del flujo i
- \bullet
- r_{i}: es el factor de actividad del flujo i
- \bullet
- b_{i}: duración media de periodos activos del flujo i
\vskip1.000000\baselineskip
La anterior función de control de admisión (8)
se puede transformar en un entorno de estado reducido, si se
definen los siguientes recuentos de reservas:
sustituyendo los recuentos de
reservas (9) y (10) en la función de control de admisión (8) se
llega a la función de control de admisión de estado
reducido:
Si, a continuación, un nuevo flujo desea ser
admitido, se calcula el siguiente recuento de comprobación de
admisión basándose en los recuentos de reservas (9) y (10) y el
vector de los descriptores del flujo nuevo
\overline{p}_{nuevo}.
El recuento de comprobación de admisión se
compara con el recuento de admisión máximo, tal como se ha descrito
previamente, y si se decide admitir el flujo, los recuentos de
reservas (9) y (10) se actualizan de la manera siguiente:
Si no se admite el flujo, es decir, si el
recuento de comprobación de reserva supera el recuento de admisión
máximo, tal como se ha descrito previamente, no se actualizan los
recuentos de reservas (9) y (10).
Por otro lado, si se libera un flujo mediante
señalización explícita de los descriptores correspondientes,
entonces los recuentos de reservas (9) y (10) se actualizan de la
manera siguiente:
La Fig. 2 ilustra las ventajas del método de la
invención, según las cuales se evita el almacenamiento de
descriptores de cada flujo de datos admitido y nuevo, y, en su
lugar, se mantiene y se actualiza adecuadamente, si se admiten
flujos nuevos, un número constante de recuentos de reservas que
representan unas cuantas funciones producto más de los descriptores
de todos los flujos.
A continuación se describirá otra realización de
la invención con respecto a la Fig. 3.
La Fig. 3 muestra operaciones de un método para
la reserva de recursos, ilustrando particularmente operaciones en
relación con la liberación de recursos de flujos previamente
admitidos.
Las operaciones comienzan en un punto de entrada
A que, por ejemplo, sigue a la operación 205 de la Fig. 2.
Tal como se ha indicado con respecto a las
realizaciones anteriores, se mantienen recuentos de reservas,
reflejando dichos recuentos de reservas recursos de todos los
flujos admitidos de una manera acumulada, es decir, la información
no se almacena con respecto a cada flujo admitido, sino de una
manera acumulada que refleja todos los flujos en conjunto. Por
consiguiente, se deben tomar medidas especiales no solamente para
finalizar un flujo de datos, sino también para eliminar, de los
recuentos de reservas correspondientes a un flujo particular que ya
no se mantenga, recursos asignados o, de forma más precisa,
descriptores de recursos solicitados.
En una primera operación 301, se determina si se
recibe una instrucción de liberación en asociación con un flujo
particular. Una instrucción de liberación se puede transmitir de
forma similar a una solicitud de recurso desde la fuente de
comunicaciones a lo largo del trayecto del flujo de datos admitido,
para informar a cada nodo de comunicaciones del hecho de que el
enlace de comunicaciones y el flujo de datos asociado ya no son
requeridos. Preferentemente, la instrucción de liberación incluye
una indicación del flujo o enlace de comunicaciones a liberar y
además incluye los descriptores de los recursos admitidos para el
flujo de datos. Los descriptores de los recursos admitidos, es
decir, los recursos solicitados previamente cuando se transmite la
solicitud de recursos para admitir el flujo de datos, se pueden
usar para ajustar de forma correspondiente los recuentos de
reservas, tal como se describirá de forma adicional en líneas
generales posteriormente.
Si, en la operación 301, la decisión es
"SÍ", lo cual indica que se recibió una instrucción de
liberación, en una operación 303 se libera el flujo de datos
correspondiente, haciendo que los recursos asignados de forma
correspondiente estén disponibles para otros flujos de datos. La
liberación del flujo de datos puede incluir la finalización de un
enlace de comunicaciones asociado, por ejemplo por parte de la
unidad 120 de control de flujos mostrada en la Fig. 1.
Si, en la operación 301, la decisión es
"NO", lo cual indica que no se recibió una instrucción de
liberación, en una operación 302 se determina si se ha recibido una
solicitud de renovación dentro de un cierto periodo de tiempo
predeterminado. Por ejemplo, la red de comunicaciones está diseñada
de tal manera que cada entidad de comunicaciones que requiere
mantenimiento de un flujo emitido transmite periódicamente una
solicitud de renovación para informar a cada nodo de comunicaciones
retransmisor de que todavía se requiere el enlace de comunicaciones
o flujo de datos. Por ejemplo, una entidad de comunicaciones tal
como una aplicación de comunicaciones, al producirse un
acontecimiento de finalización tal como una terminación inesperada
de la aplicación o un apagado de un dispositivo informático que
ejecute la aplicación, puede no encontrarse en la posición para
enviar una instrucción de liberación explícita, sino que puede que
simplemente finalice. Si solamente se liberasen flujos al
producirse una instrucción de liberación explícita, en tales casos
los enlaces de comunicaciones o flujos de datos podrían mantenerse
indefinidamente.
Por lo tanto, la información de que ya no se
requiere un flujo de datos, por ejemplo al finalizar una aplicación
de comunicaciones correspondiente, también se puede transportar
dejando de transmitir solicitudes de renovación periódicas. La
solicitud de renovación incluye preferentemente, de forma similar a
la instrucción de liberación, una indicación del flujo de datos a
mantener y también puede incluir el descriptor de los recursos del
flujo a mantener, tales como los descriptores de la solicitud de
recursos previa emitida por el flujo. La inclusión de los
descriptores del flujo de datos a mantener en la solicitud de
renovación permite mantener actualizados los recuentos de reservas,
tal como se expresará de forma adicional en líneas generales
posteriormente.
Si, en la operación 302, la decisión es
"NO", indicando que no se recibió una solicitud de renovación
en un cierto periodo de tiempo predeterminado o periodo de
renovación, el flujo de datos se libera en la operación 303, tal
como se ha descrito anteriormente.
Después de esto, en una operación 304, se
actualizan los recuentos de reservas basándose en los descriptores
del flujo liberado. La liberación de un flujo de datos, si se
recibió una instrucción de liberación explícita, incluye el proceso
inverso a la inclusión de descriptores de un flujo nuevo en un
recuento de reservas, es decir, incluye restar de los recuentos de
reservas todas las funciones suma de los descriptores del flujo de
datos liberado y dividir los recuentos de reservas de todas las
funciones producto por la función producto de los descriptores del
flujo de datos liberado. Por consiguiente, al producirse una
instrucción de liberación explícita, los recuentos de reservas se
pueden actualizar eliminando de los recuentos acumulados los
recursos del flujo liberado basándose en los descriptores del flujo
liberado.
Si, en la operación 303, se liberó el flujo de
datos al producirse la ausencia de una solicitud de renovación en
el periodo de tiempo requerido, el nodo de comunicaciones puede
realizar consultas activamente sobre los descriptores del flujo,
por ejemplo interrogando a la entidad que solicite formalmente la
admisión del flujo de datos. Basándose en esta interrogación, el
nodo de red obtiene los descriptores del flujo no renovado y puede
eliminar de forma correspondiente los descriptores de los recuentos
de reservas tal y como se ha expresado en líneas generales
anteriormente con respecto al flujo liberado explícitamente.
Por consiguiente, los recuentos de reservas se
pueden mantener siempre actualizados y reflejar todos los flujos
que son usados de forma continua.
Si el nodo de comunicaciones no puede obtener
los descriptores del flujo no renovado, se puede usar un algoritmo
basado en el tiempo que se expondrá a grandes rasgos con respecto a
la Fig. 5. En pocas palabras, este algoritmo conlleva el
tratamiento de cada flujo renovado como un flujo nuevo que es
admitido, es decir, los descriptores de cada flujo renovado se
incluyen en los recuentos de reservas. Para evitar la
sobrerrepresentación de descriptores y, por lo tanto, recursos de
flujos renovados en los recuentos de reservas, ya que, para cada
renovación, se incrementan los recuentos de reservas, los recuentos
de reservas están provistos de etiquetas de tiempo, que permiten la
eliminación de porciones o recuentos secundarios, cuya expiración ya
se ha producido, de los recuentos de reservas. Un recuento
secundario del recuento de reservas se puede eliminar si, por
ejemplo, la etiqueta de tiempo del recuento secundario de reservas
es más antigua que el periodo de renovación, en el que se han de
emitir solicitudes de renovación, ya que, en este caso, todos los
flujos renovados se consideran de nuevo en los recuentos, y
entonces debería eliminarse un recuento más antiguo que ya refleje
el flujo renovado. En los recuentos de reservas más recientes no se
representarán de nuevo todos los flujos no renovados, y los mismos
se eliminarán con el recuento más antiguo.
A continuación se describirá otra realización de
la invención con respecto a la Fig. 4. La Fig. 4 ilustra
operaciones de un método para la reserva de recursos, ilustrando
particularmente operaciones para calcular un recuento de
comprobación de admisión y actualizar recuentos de reservas si se
admiten flujos.
En una primera operación 401 se determina si ha
de admitirse un flujo nuevo, tal como se ha expuesto en líneas
generales con respecto a realizaciones previas.
En una operación 402, se recupera de una memoria
un recuento de reservas, calculándose previamente el recuento de
reservas para cada uno de una pluralidad de flujos admitidos
basándose en una función de reserva. Tal como se ha indicado
anteriormente, en caso de una función suma de reserva, el recuento
de reservas se obtiene realizando un sumatorio de todas las
funciones suma de los descriptores de los flujos ya admitidos.
Si la función de reserva es una función
producto, el recuento de reservas está constituido por un producto
de todas las funciones producto de los descriptores de los flujos ya
admitidos.
Posteriormente, en una operación 403, se calcula
la función de reserva para los descriptores del flujo nuevo que
solicita ser admitido.
A continuación, en una operación 404, el
recuento de reservas obtenido con la operación 402 y el resultado
de la operación 403 se combinan dependiendo del tipo de función. Si
la función de reserva es una función suma, el resultado de la
operación 403 se suma al recuento de reservas, y si la función de
reserva es una función producto, el resultado de la operación 403
se multiplica por el recuento de reservas obtenido en la operación
402. A continuación, en la operación 405 se determina si se ha
definido otra función de reserva.
Debe indicarse que las funciones de reserva
pueden ser funciones suma o producto arbitrarias que pueden estar
predeterminadas o se pueden determinar dinámicamente según las
necesidades, por ejemplo por parte de un operador de la red. Por
consiguiente, el esquema de la invención para reservar recursos y
mantener estados de reserva acumulados se puede adaptar a
necesidades individuales, posibilitando la definición de funciones
de reserva privativas.
Si, en la operación 405, se determina que se ha
definido otra función de reserva, se repiten las operaciones 402 a
404.
Si, en la operación 405, se determina que no se
ha determinado otra función de reserva, en una operación 406 se
calcula un recuento de comprobación de admisión basándose en los
recuentos de reservas así obtenidos. El cálculo del recuento de
comprobación de admisión puede incluir cualquier operación
matemática sobre los recuentos de reservas individuales, tal como
una suma ponderada de los recuentos de reservas, un producto
ponderado de los recuentos de reservas o cualquier otra
operación.
Alternativamente, según otro ejemplo, se omite
la operación 404, y la operación 406 incluye el cálculo del
recuento de comprobación de admisión sobre la base de los recuentos
de reservas y las funciones de reserva calculadas para los
descriptores del flujo nuevo de la operación 403.
Según otro ejemplo, los recuentos de reservas se
mantienen en un vector que constituye el recuento de comprobación
de admisión.
Así, en una operación 407, el recuento de
comprobación de admisión obtenido de esta manera se compara con el
recuento de admisión máximo. El recuento de admisión máximo, tal
como se ha expresado en líneas generales, por ejemplo, con respecto
a la Fig. 2, puede estar constituido por una función de admisión de
recuentos de reservas máximos predefinidos correspondientes a los
recuentos de reservas del recuento de comprobación de admisión.
Si la función de admisión, es decir, el recuento
de admisión máximo, es un único valor, la operación 407 es una
operación de comparación sencilla para determinar si el recuento de
comprobación de admisión es menor que el recuento de admisión
máximo. Si el recuento de comprobación de admisión y, de forma
correspondiente, el recuento de admisión máximo, se representan
mediante vectores de recuentos de reservas, se comparan los
elementos individuales de los vectores, tales como los recuentos de
reservas individuales y el recuento de reservas máximo
correspondiente. En este caso, según un ejemplo, se determina que el
recuento de comprobación de admisión es menor que el recuento de
admisión máximo si todos los elementos del vector de comprobación
de admisión son menores que el recuento de admisión máximo
correspondiente.
Si, en la operación 407, la decisión es
"SÍ", lo cual indica que el recuento de comprobación de
admisión es menor que el recuento de admisión máximo, en una
operación 408 los recuentos de reservas que incluyen los
descriptores del flujo nuevo se almacenan en recuentos de reservas
actualizados. Por consiguiente, los recuentos de reservas en estos
momentos almacenados reflejan todos los flujos de datos admitidos,
incluyendo el flujo de datos recién admitido. El almacenamiento o
actualización de los recuentos de reservas puede incluir la
sobreescritura de recuentos de reservas correspondientes almacenados
previamente, almacenados antes de la detección de una solicitud de
recursos para un flujo de datos nuevo.
Si, en la operación 407, la decisión es
"NO", lo cual indica que el recuento de comprobación de
admisión no es menor que el recuento de admisión máximo, en una
operación 409 se descartan los recuentos de reservas calculados
incluyendo los descriptores del flujo nuevo, y se mantienen los
recuentos de reservas calculados previamente, es decir, los
recuentos de reservas disponibles antes de la detección de la
solicitud de recursos para los flujos de datos nuevos.
Por consiguiente, los recuentos de reservas
siempre reflejan los flujos de datos admitidos actualmente, o, de
forma más precisa, los recursos requeridos para los flujos admitidos
actualmente.
A continuación se describirá otra realización de
la invención con respecto a la Fig. 5. La Fig. 5 ilustra
operaciones de un método para la reserva de recursos, describiendo
en líneas generales, particularmente, etapas para liberar flujos de
datos.
Con respecto a la Fig. 3, se describió una
realización referente a una liberación de flujos de datos y la
actualización correspondiente de los recuentos de reservas. En la
operación 304 de la Fig. 3, se consideró que en caso de no recibir
una solicitud de renovación en un cierto periodo de tiempo de
renovación, se obtienen los descriptores de los flujos no renovados
para actualizar de forma correspondiente los recuentos de reservas.
No obstante, en caso de que dicha información no esté disponible, es
decir, si no se pueden obtener los descriptores del flujo no
renovado, no se puede llevar a cabo una operación de actualización
correspondiente. Tal como se ha indicado anteriormente, los estados
de reservas no se mantienen individualmente, es decir, el nodo de
red no almacena los descriptores individuales de los flujos
admitidos individuales, sino que solamente se mantienen recuentos
de reservas acumulados.
La realización de la Fig. 5 hace frente al
problema anterior referente a la eliminación de flujos de datos no
renovados de los recuentos de reservas usando una técnica de ventana
deslizante.
Tal como se ha indicado anteriormente, esto
conlleva el tratamiento de cada flujo renovado como un flujo nuevo
que sea admitido, es decir, los descriptores de cada flujo renovado
se incluyen nuevamente en los recuentos de reservas. Para evitar la
sobrerrepresentación de descriptores y, por lo tanto, recursos de
flujos renovados en los recuentos de reservas, ya que, para cada
renovación, se incrementan los recuentos de reservas, los recuentos
de reservas están provistos de etiquetas de tiempo, y se define una
ventana deslizante que permite la eliminación de porciones o
recuentos secundarios, cuya expiración ya se ha producido, de los
recuentos de reservas. Un recuento secundario del recuento de
reservas se puede eliminar si, por ejemplo, la etiqueta de tiempo
del recuento secundario de reservas es más antigua que el periodo de
renovación en el que se han de emitir solicitudes de renovación, ya
que, en este caso, todos los flujos renovados se consideran de nuevo
en los recuentos, y entonces un recuento secundario más antiguo que
ya refleje el flujo renovado debería eliminarse usando la ventana
deslizante. En los recuentos de reservas más recientes no se
representarán de nuevo todos los flujos no renovados, y los mismos
se eliminarán con el recuento más antiguo.
En general, la ventana deslizante se usa para
calcular recuentos de reservas para cada función de reserva en un
cierto periodo de tiempo basándose en todos los flujos recién
admitidos y los flujos renovados, y para descartar recuentos de
reservas cuando se hace avanzar la ventana deslizante. De este modo,
se pueden descartar recuentos de reservas después de un cierto
espacio de tiempo, el periodo de renovación destinado a renovar
flujos de datos tal como se ha expresado en líneas generales
anteriormente, ya que se sabe que, después de este espacio de
tiempo, se puede liberar cada flujo no renovado.
En una primera operación 501 se define una
ventana deslizante que tiene una longitud predeterminada,
subdividida en una pluralidad de porciones secundarias
correspondientes a una unidad de tiempo para hacer avanzar la
ventana deslizante. En otras palabras, la ventana deslizante se
hace avanzar en una porción secundaria o unidad al producirse el
transcurso de un periodo de tiempo correspondiente. Preferentemente,
la ventana deslizante tiene una longitud predeterminada
correspondiente al periodo de renovación en el que la aplicación ha
de emitir solicitudes de renovación para evitar una liberación del
flujo de datos.
En una operación 502 se mantienen recuentos
secundarios de reservas, correspondiéndose cada recuento secundario
con flujos de datos admitidos o liberados en una porción secundaria
de la ventana deslizante. Por consiguiente, cada recuento de
reservas esta constituido por un número de recuentos secundarios de
reservas, correspondiéndose el número de recuentos secundarios de
reservas con el número de porciones secundarias de la ventana
deslizante.
En una operación 503 se determina si se va a
hacer avanzar la ventana deslizante tras el transcurso de cada
unidad de tiempo para hacer avanzar la ventana deslizante. Si, en la
operación 503, se determina que se hace avanzar la ventana
deslizante, en una operación 504 se calcula un nuevo recuento
secundario para una nueva porción secundaria de la ventana
deslizante, para cada recuento de reservas, basándose en todos los
cambios dinámicos de la situación de las reservas de recursos en el
nodo de red. De este modo, el recuento secundario nuevo de reservas
incluye el cálculo de las funciones de reserva de los descriptores
de todos los flujos de datos nuevos, la eliminación de recursos de
flujos de datos liberados de los recuentos de reservas e incluye
también funciones de reserva calculadas sobre descriptores de flujos
de datos liberados. Tal como se ha indicado con respecto a la
operación 302 de la Fig. 3, una solicitud de renovación puede
incluir los descriptores del flujo correspondiente que se va a
mantener de forma adicional, y por consiguiente, el recuento
secundario nuevo de reservas representa también recursos de flujos
de datos renovados. Por consiguiente, con el avance de la ventana
deslizante se calculan recuentos secundarios nuevos de reservas,
para reflejar recursos de una manera acumulada para todos los
flujos de datos recién admitidos, admitidos según el procedimiento
descrito con respecto a realizaciones anteriores, flujos de datos
renovados, y flujos de datos explícitamente liberados, tal como se
ha expresado en líneas generales anteriormente.
Para evitar una representación duplicada de
recursos para flujos de datos renovados en el recuento de reservas,
de forma paralela al cálculo de recuentos secundarios nuevos de
reservas para una nueva unidad de tiempo, se descartan los
recuentos secundarios de reservas más antiguos. Los recuentos
secundarios de reservas más antiguos, es decir, el recuento de
reservas que ya no forma parte de la ventana deslizante al
producirse el avance de la ventana deslizante en una unidad de
tiempo, representan todos los recursos reservados para flujos de
hace más de un periodo de renovación o la duración de una ventana
deslizante. Cualquier flujo que haya sido renovado durante este
periodo quedará representado en uno de los recuentos secundarios de
reservas de la ventana deslizante, y, por lo tanto, la eliminación
de los recuentos secundarios de reservas más antiguos conducirá
eficazmente a una eliminación de estados de reservas de los
recuentos de reservas referentes a todos los flujos de datos no
renovados.
Por consiguiente, aunque los estados de reservas
se mantengan de una manera acumulada sin información explícita
sobre los descriptores de cada flujo, de los recuentos de reservas
se pueden eliminar flujos no renovados.
Las realizaciones antes descritas se introducen
en un sistema que usa una estructura general de fórmulas de control
de admisión en una técnica de ventana deslizante. Las realizaciones
antes descritas proporcionan una utilización eficaz de recursos
para flujos de datos mediante la implementación de recuentos de
reservas con variables acumuladas. Al ser el número de variables o
recuentos de reservas independiente del número de flujos, la
técnica introducida es escalable de forma arbitraria.
Según otro ejemplo, el nodo de red es un
encaminador IP (Protocolo de Internet) que incluye por lo menos un
gestor de recursos y una unidad de control de flujos, tal como se ha
descrito en líneas generales con respecto a la Fig. 1. La unidad de
control de flujos puede incluir una unidad de control de admisión
que implemente las anteriores fórmulas de control de admisión
descritas, expresadas en forma de múltiples construcciones de sumas
y productos de descriptores. Las solicitudes entrantes de recursos
se pueden procesar en el gestor de recursos, y la unidad de control
de admisión puede tomar la decisión de control de admisión. Si la
decisión es positiva, los recursos solicitados se suman a los
recursos acumulados correspondientes en el gestor de recursos, y la
unidad de control de flujos admite el flujo correspondiente. Los
ejemplos anteriores dan a conocer la forma de mantener
descriptores, sus funciones, y construcciones de sumas y productos
de una manera acumulada para evitar el almacenamiento de
descriptores de flujos individuales.
La invención es particularmente aplicable en la
transmisión de flujos continuos de aplicaciones de medios que
plantean requisitos estrictos para la red de transporte subyacente,
tal como se ha expresado anteriormente en líneas generales. Por lo
tanto, la tarea de tomar una decisión sobre la admisión de un flujo
nuevo tiene que evitar la alteración de flujos admitidos
previamente. Considerando, por ejemplo, el principio de conocimiento
distribuido de Internet, sin un control centralizado, la decisión
de admisión se toma preferentemente salto a salto, en cada nodo de
comunicaciones, tal como se ha dado a conocer anteriormente. Por
otra parte, como la solicitud de flujos nuevos puede llegar a los
nodos de comunicaciones en cualquier momento y en cualquier lugar,
la decisión se ha de tomar bajo demanda, basándose en la solicitud
de la fuente.
Las realizaciones antes descritas son
particularmente útiles para redes de servicios diferenciados, en las
que los elementos de red se clasifican como nodos frontera y del
núcleo. A los nodos frontera se les permite usar estados por cada
flujo, es decir, almacenar descriptores referentes a cada flujo
admitido, mientras que a los nodos de núcleo únicamente se les
permite almacenar variables acumuladas, tal como se ha descrito
anteriormente con los recuentos de reservas. Por consiguiente, el
nodo de red descrito con respecto a las realizaciones anteriores
puede constituir un nodo de núcleo en una red de servicios
diferenciados.
Los descriptores del flujo a admitir, como
velocidad de pico, velocidad media, factor de actividad, etcétera,
se señalizan usando un protocolo de señalización de reservas de
recursos disponible en la red.
Con los estados de reserva gestionados como
estados flexibles acumulados, las reservas no renovadas durante un
cierto periodo de renovación se eliminan automáticamente de los
estados de reserva acumulados después del transcurso de un cierto
periodo de tiempo, tal como se ha expresado en líneas generales con
respecto a la Fig. 5.
Claims (21)
1. Método de reserva de recursos para flujos de
datos en una red de comunicaciones, que comprende:
- \quad
- detectar una solicitud (151) de reserva de recursos para un flujo de datos nuevo que incluye una pluralidad de descriptores que especifican recursos solicitados;
- \quad
- calcular un recuento de comprobación de admisión basándose en la pluralidad de descriptores del flujo de datos nuevo y recuentos de reserva que especifican los recursos acumulados de todos los flujos de datos admitidos, en los que cada recuento de reservas representa una función suma o una función producto, estando constituida la función suma por una suma de funciones que tienen como variables los descriptores de los flujos de datos admitidos y estando constituida la función producto por un producto de funciones que tienen como variables los descriptores de los flujos de datos admitidos;
- \quad
- admitir el flujo de datos nuevo, si el recuento de comprobación de admisión es menor que un recuento de admisión máximo para la pluralidad de descriptores; y
- \quad
- actualizar los recuentos de reservas basándose en los descriptores del flujo de datos nuevo, si se admite el flujo de datos nuevo.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Método de la reivindicación 1, en el que la
actualización de los recuentos de reservas incluye adicionar una
función suma de los descriptores del flujo de datos nuevo al
recuento de reservas o multiplicar el recuento de reservas por una
función producto de los descriptores del flujo de datos nuevo.
3. Método de por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores, que incluye actualizar cada recuento de
reservas, si se recibe una instrucción de liberación para uno de
los flujos de datos admitidos, basándose en los descriptores
correspondientes.
4. Método de por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores, en el que la liberación de un flujo de
datos incluye restar de los recuentos de reservas la función suma
de los descriptores del flujo de datos liberado o dividir los
recuentos de reservas por la función producto de los descriptores
del flujo de datos liberado.
5. Método de por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores, que incluye calcular cada recuento de
reservas basándose en flujos de datos admitidos o renovados durante
una ventana de renovación que tiene una duración
predeterminada.
6. Método de la reivindicación 5, que incluye
liberar un flujo de datos a no ser que, durante la ventana de
renovación, se reciba una solicitud (151) de renovación asociada al
flujo de datos, o si se recibe una instrucción de liberación
explícita.
7. Método de por lo menos una de las
reivindicaciones 5 ó 6, en el que cada recuento de reservas
comprende una pluralidad de recuentos secundarios, basándose cada
recuento secundario en flujos de datos admitidos o renovados
durante porciones secundarias adyacentes de la ventana de
renovación, correspondiéndose una porción secundaria con una unidad
de tiempo para hacer avanzar la ventana de renovación.
8. Método de por lo menos una de las
reivindicaciones 5 a 7, en el que, al producirse el avance de la
ventana de renovación en una unidad de tiempo, se genera un
recuento secundario nuevo y se elimina el más antiguo de los
recuentos secundarios.
9. Método de por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores, que incluye calcular el vector de
comprobación de admisión basándose en una suma de un ancho de banda
medido, una velocidad de pico del flujo de datos nuevo y la suma de
velocidades de pico del flujo de datos nuevo y los flujos de datos
admitidos.
10. Programa que tiene instrucciones adaptadas
para llevar a cabo el método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9.
11. Soporte legible por ordenador, en el cual se
ha incorporado un programa, en el que el programa está destinado a
conseguir que un sistema informático, que incluye un servidor
central y por lo menos un servidor de contenidos, ejecute el método
de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
12. Producto de programa de ordenador que
comprende el soporte legible por ordenador de la reivindicación
11.
\vskip1.000000\baselineskip
13. Nodo de red para reservar recursos para
flujos de datos en una red de comunicaciones, que comprende:
- \quad
- un gestor (110) de recursos para detectar una solicitud (151) de reserva de recursos para un flujo de datos nuevo que incluye una pluralidad de descriptores que especifican recursos solicitados, y para calcular un recuento de comprobación de admisión basándose en la pluralidad de descriptores del flujo de datos nuevo y recuentos de reservas que especifican los recursos acumulados de todos los flujos de datos admitidos, en el que cada recuento de reservas representa una función suma o una función producto, estando constituida la función suma por una suma de funciones que tienen como variables los descriptores de los flujos de datos admitidos, y estando constituida la función producto por un producto de funciones que tienen como variables los descriptores de los flujos de datos admitidos;
- \quad
- una unidad (102) de control de flujos de datos para admitir el flujo de datos nuevo, si el recuento de comprobación de admisión es menor que un recuento de admisión máximo para la pluralidad de descriptores, constituyendo el recuento de admisión máximo una función de admisión de recuentos de reservas máximos; y
- \quad
- en el que el gestor (110) de recursos está adaptado para actualizar los recuentos de comprobación de admisión basándose en los descriptores del flujo de datos nuevo, si se admite el flujo de datos nuevo.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Nodo de red de la reivindicación 13, en el
que el gestor (110) de recursos está adaptado para actualizar los
recuentos de reservas adicionando la función suma de los
descriptores del flujo de datos nuevo al recuento de reservas o
multiplicando el recuento de reservas por la función producto de los
descriptores del flujo de datos nuevo.
15. Nodo de red de por lo menos una de las
reivindicaciones 13 y 14, en el que el gestor (110) de recursos
está adaptado para actualizar cada recuento de reservas, si se
recibe una instrucción de liberación para uno de los flujos de
datos admitidos, basándose en los descriptores correspondientes.
16. Nodo de red de por lo menos una de las
reivindicaciones 13 a 15, en el que la unidad (102) de control de
flujos de datos está adaptada para liberar un flujo de datos
restando de los recuentos de reservas la función suma de los
descriptores del flujo de datos liberado o dividiendo los recuentos
de reservas por la función producto de los descriptores del flujo
de datos liberado.
17. Nodo de red de por lo menos una de las
reivindicaciones 13 a 16, en el que el gestor (110) de recursos
está adaptado para calcular cada recuento de reservas basándose en
flujos de datos admitidos o renovados durante una ventana de
renovación que tiene una duración predeterminada.
18. Nodo de red de la reivindicación 17, en el
que cada recuento de reservas comprende una pluralidad de recuentos
secundarios, basándose cada recuento secundario en flujos de datos
admitidos o renovados durante porciones secundarias adyacentes de
la ventana de renovación, correspondiéndose una porción secundaria
con una unidad de tiempo para hacer avanzar la ventana de
renovación.
19. Nodo de red de por lo menos una de las
reivindicaciones 17 y 18, en el que el gestor (110) de recursos
está adaptado para liberar un flujo de datos a no ser que, durante
la ventana de renovación, se reciba una solicitud (151) de
renovación asociada al flujo de datos, o si se recibe una
instrucción de liberación explícita.
20. Nodo de red de por lo menos una de las
reivindicaciones 17 a 19, en el que el gestor (110) de recursos
está adaptado para generar un recuento secundario nuevo al
producirse el avance de la ventana de renovación en una unidad de
tiempo y para descartar el más antiguo de los recuentos
secundarios.
21. Nodo de red de por lo menos una de las
reivindicaciones 13 a 20, en el que el gestor (110) de recursos
está adaptado para calcular el vector de comprobación de admisión
basándose en una suma de un ancho de banda medido, una velocidad de
pico del flujo de datos nuevo y la suma de velocidades de pico del
flujo de datos nuevo y los flujos de datos admitidos.
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