ES2567481T3 - Procedimiento de control de la congestión para red de acceso en competencia - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de control de la congestión en una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de terminales adecuados para emitir un mensaje, estando dicho procedimiento caracterizado porque incluye las etapas siguientes: - Recibir un mensaje o un fragmento de mensaje en un instante dado, - Evaluar (201) el número de terminales en curso de emisión, - Definir (202) un intervalo temporal, denominado ventana de congestión, de duración ΔTf configurado de manera que sea proporcional al número N de terminales en curso de emisión e inversamente proporcional a la carga G de entrada máxima de la red que permite obtener una tasa de retransmisiones sustancialmente nula, - Para cada terminal y cada mensaje o fragmento de mensaje a emitir (112, 122, 132), hacer coincidir el inicio de la ventana de congestión con dicho instante dado (111, 121, 131) de recepción de un mensaje o fragmento de mensaje y definir (203) un instante de emisión real (T1, T2, T3) de dicho mensaje o fragmento de mensaje (112, 122, 132) como un valor aleatorio estimado en la ventana de congestión.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento de control de la congestion para red de acceso en competencia
La invencion se refiere a un procedimiento de control de la congestion en una red de comunicacion compartida por una pluralidad de terminales que buscan acceder a los recursos de la red para comunicar. La invencion se refiere igualmente a un dispositivo de control de la congestion adaptado para ejecutar el procedimiento de control de la congestion segun la invencion de manera centralizada para el conjunto de los terminales de la red.
Un objetivo de la invencion es concebir un procedimiento de control de la congestion resultante de la transmision de paquetes de datos o fragmentos de paquetes por un gran numero de terminales que comparten un mismo recurso de comunicacion. La invencion esta particularmente adaptada a las redes que utilizan un acceso en competencia, es decir que implementan un procedimiento de acceso en competencia que puede inducir a unas colisiones entre paquetes emitidos por varios terminales sobre el mismo recurso, por ejemplo sobre una misma ranura temporal.
Mas precisamente, la invencion viene a proporcionar una solucion que permite reducir el retardo de la transmision correcta de un paquete para un numero importante de terminales que comunican simultaneamente.
Se conocen los procedimientos de acceso en competencia de tipo ALOHA o Slotted ALOHA. Estos procedimientos se basan en unos protocolos de acceso aleatorio. Cada usuario accede a los recursos de transmision de manera independiente con respecto a los otros usuarios. Para cada paquete transmitido, el usuario espera un acuse de recibo del destinatario. Si no lo recibe, retransmite los mismos datos con un retardo aleatorio y este mecanismo se itera hasta la recepcion de un acuse de recibo o hasta que se hayan realizado un numero maximo de tentativas.
Este tipo de procedimiento presenta el inconveniente de alargar significativamente al retardo de transmision de un paquete cuando se requieren estas retransmisiones incluyendo en ellas de carga relativamente reducida de la red de comunicacion (es decir cuando hay pocos terminales con relacion a los recursos disponibles) porque no se preve ningun mecanismo para disminuir sustancialmente y de manera preventiva la tasa de colisiones inicial entre paquetes emitidos por unos emisores distintos y por tanto la tasa de retransmision, lo que puede implicar por consiguiente unos retardos.
Se conocen igualmente los procedimientos de acceso en competencia denominados CRDSA (Contention Resolution Diversity Slotted ALOHA), tal como se describe por ejemplo en la patente europea publicada bajo el numero EP 1 686 746 B1. Para cada paquete a emitir, se generan y transmiten una o varias replicas de este paquete, simultaneamente al paquete de origen y con un retardo de transmision aleatorio extrafdo inicialmente en una ventana que corresponde a la trama logica segun la llegada del paquete. Este mecanismo permite al receptor reconstruir un paquete eventualmente perdido a causa de una colision gracias a la redundancia introducida por el desplazamiento de las replicas emitidas y gracias a unas anulaciones de interferencia de paquetes colisionados si un paquete o una replica procedente de otro emisor ha podido decodificarse en otra posicion en la trama.
El algoritmo de control de la congestion definido, para un procedimiento denominado CRDSA, en la patente europea publicada bajo el numero EP 1 686 746 B1 utiliza una informacion sobre la carga de la red. No se precisa sin embargo la manera en la que se evalua esta carga de la red. Una informacion sobre la carga de la red procedente de una entidad central se transmite regularmente hacia los diferentes terminales. Si esta carga sobrepasa un umbral, cada terminal incrementara, segun una probabilidad decreciente y de manera independiente, el retardo de transmision de los fragmentos que debe emitir de una trama logica suplementaria. Si la carga decrece por debajo del umbral, el terminal disminuira igualmente, segun una probabilidad dada, el retardo en la emision de estos fragmentos de una trama logica. Cada terminal esperara por tanto un numero de tramas logicas diferentes en funcion de la evolucion propia de su ventana de congestion, sabiendo que un fragmento y sus replicas no se podran transmitir mas que sobre una unica trama logica. Por trama logica, se entiende un intervalo temporal de duracion fija definido por la norma o el sistema empleados para comunicar y que constituye la unidad temporal que permite fijar una referencia a los emisores y a los receptores para la transmision y la recepcion de los paquetes de datos o de los fragmentos de estos paquetes. Una trama logica puede estar compuesta por un numero dado de ranuras o de tramas ffsicas elementales. En particular, en el caso de los procedimientos de acceso en competencia que, para cada fragmento de datos utiles a emitir, genera uno o varios fragmentos redundantes, como por ejemplo el procedimiento CRDSA, el conjunto de los fragmentos (util y redundantes) se transmite en una trama logica.
El enfoque preconizado que se refiere al control de la congestion en la patente europea publicada bajo el numero EP 1 686 746 B1, es un enfoque que actua con la sobrecarga del canal de transmision utilizando una nocion de umbral de carga y que no es por lo tanto un enfoque preventivo. Por ello pueden aparecer temporalmente un cierto numero de colisiones no despreciable en el momento en el que se franquea el umbral y puede ser que el tiempo de reaccion con esta sobrecarga sea demasiado grande, esto implica unas retransmisiones de mensajes o fragmentos de mensajes que implican un incremento del retardo de transmision de los mensajes. Este enfoque implica igualmente una polttica de control de la congestion y de acceso al canal, distinta entre terminales y que no esta gestionada de manera centralizada, lo que puede penalizar potencialmente a ciertos terminales favoreciendo a otros. Este enfoque puede implicar potencialmente una desigualdad entre los terminales de usuarios y hacer diffcil la aplicacion de niveles de calidad de servicio distintos para unos paquetes procedentes del mismo terminal o de terminales diferentes. Estos procedimientos presentan igualmente el inconveniente de incrementar artificialmente la carga de la
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red debido a las replicas generadas sistematicamente para cada paquete a emitir lo que hace mas diffcil la evaluacion de la carga real, dicho de otra manera la carga ligada a los datos utiles.
El procedimiento de control de la congestion propuesto por la invencion consiste en un procedimiento preventivo que permite disminuir las tasas de colisiones iniciales (o colisiones no resueltas iniciales por los procedimientos que emiten varios paquetes de datos para un paquete util) entre paquetes emitidos por varios emisores. De ese modo, el numero de retransmisiones necesarias se convierte en sustancialmente nulo y el retardo de transmision de un paquete hacia su destino se acorta sustancialmente.
La presente invencion se diferencia particularmente de los procedimientos de control de la congestion conocidos porque consiste en un enfoque preventivo y no reactivo a la congestion de la red, teniendo por objetivo disminuir el numero de retransmisiones. El procedimiento segun la invencion se ejecuta de manera centralizada (sin necesidad de capacidad de teledeteccion por los emisores), de esta forma todos los terminales activos utilizan, en un instante dado, la misma ventana de congestion lo que permite controlar con precision el nivel de congestion y asegurar una equidad entre terminales. En el caso de los procedimientos de acceso en competencia que utilizan unos fragmentos redundantes ademas del fragmento util a emitir, la nocion de trama logica de duracion fija se suprime desde el punto de vista del procedimiento de control de la congestion en beneficio de una ventana de congestion deslizante de tamano variable que se adapta permanentemente al numero de terminales activos en la red de comunicacion. En efecto, la invencion tiene en cuenta el numero de terminales activos en cada instante para dimensionar la ventana de congestion.
La invencion tiene por objeto un procedimiento de control de la congestion en una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de terminales adecuados para emitir un mensaje, estando caracterizado dicho procedimiento porque incluye las siguientes etapas:
- Recibir un mensaje o un fragmento de mensaje en un instante dado,
- Evaluar el numero de terminales en curso de emision,
- Definir un intervalo temporal, denominado ventana de congestion, de duracion ATf configurado de manera que sea proporcional al numero N de terminales en curso de emision e inversamente proporcional a la carga G de entrada maxima de la red que permite obtener una tasa de retransmisiones sustancialmente nula,
- Para cada terminal y cada mensaje o fragmento de mensaje a emitir, hacer coincidir el inicio de la ventana de
congestion con dicho instante dado de recepcion de un mensaje o fragmento de mensaje y definir un instante de
emision real de dicho mensaje o fragmento de mensaje como un valor aleatorio estimado en la ventana de congestion.
Segun un aspecto particular de la invencion, la duracion ATf se normaliza con relacion a una unidad de tiempo
vinculada a la duracion de la emision de un mensaje o fragmento de mensaje y se estima igual a ATf =
N x 2 G
Segun un aspecto particular de la invencion, la carga de entrada maxima G de la red que permite obtener una tasa de retransmisiones sustancialmente nula se determina analfticamente o mediante simulacion haciendo variar la carga de entrada de la red y comparandola con la carga de salida, siendo la carga de entrada G retenida el valor maximo de la carga de entrada para el que la carga de salida es sustancialmente igual a la carga de entrada.
Segun un aspecto particular de la invencion, para cada mensaje o fragmento de mensaje a emitir, se genera al menos un mensaje o fragmento de mensaje redundante, siendo definido el instante de emision real de un mensaje o fragmento de mensaje redundante como un valor aleatorio estimado en dicha ventana de congestion cuyo inicio coincide con el instante dado de recepcion de dicho mensaje o fragmento de mensaje a emitir, la carga G de entrada de la red se sustituye por la carga normalizada de entrada de la red igual a la carga G de entrada de la red dividida por el numero de mensajes o fragmentos totales de mensaje asociados a un mensaje o fragmento de mensaje a emitir.
Segun un aspecto particular de la invencion, la duracion ATf de la ventana de congestion y el instante de emision de dicho mensaje se definen como unos numeros enteros de ranuras temporales, teniendo una ranura temporal una duracion constante al menos igual a la duracion necesaria para transmitir un mensaje o fragmento de mensaje.
El procedimiento segun la invencion puede incluir ademas una etapa de transmision de dicho mensaje o fragmento de mensaje a emitir o de dicho mensaje o fragmento de mensaje redundante con un retardo igual a dicho instante de emision real.
Segun un aspecto particular de la invencion el numero N de terminales en curso de emision se evalua ejecutando las sub-etapas siguientes, para cada mensaje emitido por un terminal bajo la forma de al menos un fragmento:
- Identificar el numero o la posicion del fragmento emitido entre los fragmentos que pertenecen a dicho mensaje,
- Si el fragmento emitido es el 1er fragmento de un mensaje, incrementar en una unidad del numero N de terminales en curso de emision,
- Si el fragmento emitido es el ultimo fragmento de un mensaje, disminuir en una unidad el numero de terminales
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en curso de emision,
- Si el fragmento emitido es el unico fragmento de un mensaje, incrementar en una unidad el numero N de terminales en curso de emision y posteriormente disminuir, tras una duracion predeterminada, en una unidad el numero N de terminales en curso de emision.
La invencion tiene igualmente por objetivo el control de la congestion en una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de terminales adecuados para emitir un mensaje, estando dicho dispositivo caracterizado por que comprende unos primeros medios adaptados para evaluar el numero de terminales en curso de emision y definir un intervalo temporal, denominado ventana de congestion, de duracion ATf configurado de manera que sea proporcional al numero N de terminales en curso de emision e inversamente proporcional a la carga G de entrada maxima de la red que permite obtener una tasa de retransmisiones sustancialmente nula y unos segundos medios adaptados para transmitir, a una frecuencia dada, al conjunto de los terminales de la red una informacion que permite deducir la duracion ATf de la ventana de congestion.
Segun un aspecto particular del dispositivo segun la invencion, dichos primeros medios estan adaptados para ejecutar las sub-etapas siguientes, para cada mensaje emitido por un terminal bajo la forma de al menos un fragmento:
- Identificar el numero o la posicion del fragmento emitido entre los fragmentos que pertenecen a dicho mensaje,
- Si el fragmento emitido es el 1er fragmento de un mensaje, incrementar en una unidad el numero de terminales en curso de emision,
- Si el fragmento emitido es el ultimo fragmento de un mensaje, disminuir en una unidad el numero de terminales en curso de emision,
- Si el fragmento emitido es el unico fragmento de un mensaje, incrementar en una unidad el numero de terminales en curso de emision y posteriormente disminuir, despues de una duracion predeterminada, en una unidad el numero de terminales en curso de emision.
La invencion tiene igualmente por objeto un terminal emisor adecuado para emitir un mensaje en una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de dichos terminales, caracterizado por que comprende unos primeros medios adaptados para recibir una informacion que permite deducir la duracion ATf de un intervalo temporal, denominado ventana de congestion, en el seno del que se puede emitir dicho mensaje, unos segundos medios adaptados para definir el instante de emision real de dicho mensaje o de un fragmento de dicho mensaje como un valor aleatorio estimado en la ventana de congestion cuyo inicio coincide con el instante dado de recepcion de dicho mensaje y unos terceros medios adecuados para transmitir dicho mensaje o fragmento de mensaje con un retardo igual a dicho instante de emision definido.
La invencion tiene tambien por objetivo una red de comunicacion que comprende una pluralidad de terminales emisores segun la invencion y al menos un dispositivo de control de la congestion en el seno de dicha red segun la invencion.
La invencion tiene tambien por objetivo un programa de ordenador que incluye unas instrucciones para la ejecucion del procedimiento de control de la congestion segun la invencion, cuando el programa se ejecuta por un procesador, asf como un soporte de registro legible por un procesador en el que esta registrado un programa que incluye unas instrucciones para la ejecucion del procedimiento de control de la congestion segun la invencion, cuando el programa se ejecuta por un procesador.
Surgiran mejor otras caractensticas y ventajas de la presente invencion con la lectura de la descripcion a continuacion en relacion a los dibujos adjuntos que representan:
- la figura 1, un esquema de principio que ilustra el funcionamiento de un procedimiento de control de la congestion segun la invencion,
- la figura 2, un organigrama que describe las etapas de implementacion del procedimiento de control de la congestion segun la invencion,
- la figura 3, un esquema de una red de comunicaciones en el seno de la que se implementa el procedimiento de control de la congestion segun la invencion.
La figura 1 ilustra, en un esquema de principio, el funcionamiento del procedimiento de control de la congestion segun la invencion.
En la figura 1 se representan tres ejes temporales 110, 120, 130 asociados a tres terminales emisores distintos que forman parte de una misma red de comunicacion. Los emisores pueden ser fijos o moviles o embarcados en un portador, por ejemplo una aeronave. La comunicacion en el seno de la red puede respetar un estandar de telecomunicacion, por ejemplo adaptado a las comunicaciones aeronauticas o espaciales. El enlace de comunicacion entre un emisor y un receptor puede ser directo o estar compuesto de varios segmentos de comunicacion, por ejemplo un segmento ascendente entre un emisor y un satelite y un segmento descendente entre el satelite y un receptor.
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Para comunicar, cada emisor es adecuado para generar unos datos bajo la forma de paquetes o mensajes. Un paquete puede estar fragmentado en varios fragmented de tamano fijo reducido. Cada paquete, o cada fragmento de paquete se transmite durante un intervalo temporal de duracion fija denominado ranura temporal. Segun la norma de transmision utilizada en el seno de la red, una ranura temporal puede tener igualmente una duracion variable, este es particularmente el caso cuando los datos a emitir estan protegidos por un codigo corrector que utiliza unos rendimientos diferentes por ranura temporal. El acceso a los recursos temporales se efectua al ritmo de una ranura.
En un modo de realizacion alternativo de la invencion, cada paquete, o cada fragmento de paquete se transmite sobre la marcha sin respetar una distribucion temporal en ranuras de duracion fija o variable.
En lo que sigue se empleara indiferentemente el termino paquete, mensaje o fragmento para designar los datos emitidos en un instante por un emisor.
La figura 1 ilustra el funcionamiento del procedimiento segun la invencion para tres terminales emisores que buscan acceder simultaneamente a los recursos temporales de comunicacion. El ejemplo de la figura 1 es por supuesto ilustrativo y en ningun caso limitativo. En un caso real, el numero de terminales activos simultaneamente es muy superior a tres.
En el ejemplo de la figura 1, un primer terminal busca acceder a los recursos de comunicacion para emitir, en un primer instante 111 un paquete o fragmento de patente 112. En lugar de emitir este paquete 112 instantaneamente, es decir en el primer instante 111, el primer terminal efectua una extraccion aleatoria de un valor en un intervalo temporal de duracion predeterminada ATf denominado ventana de congestion. La duracion de esta ventana se calcula por una entidad central capaz de recibir las comunicaciones del conjunto de los terminales emisores, su calculo se explicara mas adelante. El valor aleatorio T1 extrafdo en el intervalo de duracion ATf corresponde al instante de emision efectivo del paquete 112.
El procedimiento descrito para el primer terminal se aplica de la misma manera para un segundo terminal que busca transmitir un segundo paquete 122 en un segundo instante 121. Una extraccion aleatoria en la ventana de congestion actual determina el instante T2 de emision del segundo paquete 122. Esta ventana de congestion es de duracion ATf identica a la utilizada para el primer terminal salvo si su duracion se ha actualizado entre la emision de un primer paquete 112 por un primer terminal y la emision de un segundo paquete 122 por un segundo terminal.
El procedimiento se aplica identicamente para la emision de un tercer paquete 123 para un tercer terminal en un instante de emision T3 determinado mediante la extraccion aleatoria en la ventana de congestion de duracion ATf.
La ventana de congestion es una ventana deslizante, es decir que su inicio coincide siempre con el instante 111, 121, 131 de toma en consideracion de un paquete, dicho de otra manera el instante de recepcion de un paquete por el procedimiento segun la invencion.
La duracion de la ventana de congestion puede expresarse en un numero entero de ranuras temporales o directamente en unidades de tiempo cuando el acceso a los recursos temporales no esta organizado en ranuras. El procedimiento segun la invencion se aplica de manera identica para todos los paquetes a emitir incluyendo en ellos los paquetes retransmitidos cuando no se ha recibido correctamente por el emisor un acuse de recibo.
En el caso particular en el que se utiliza un metodo de acceso en competencia de tipo CRDSA, pueden generarse varios fragmentos redundantes para un fragmento util a transmitir. En este caso, la ventana de congestion utilizada para la transmision del fragmento util y unos fragmentos redundantes es la misma y se inicia en el instante de toma en consideracion del fragmento util.
La invencion difiere particularmente de los procedimientos de control de la congestion usuales en que todos los paquetes a emitir, comprendidos en ellos los primeros paquetes se emiten con un desfase temporal aleatorio que depende directamente del numero de terminales activos y se basa en una ventana de congestion deslizante de tamano variable. El extremo inferior de la ventana de congestion corresponde al instante en el que el terminal deseado emite un paquete y el extremo superior de la ventana de congestion vana en funcion del numero de terminales activos. Procediendo de esa manera, se disminuye la tasa de colisiones inicial entre paquetes emitidos por diferentes emisores de manera que se convierte en despreciable la tasa de retransmision de estos paquetes y se mejora el retardo de transmision y de recepcion correcta de un paquete. Esta mejora es tanto mas impactante para unas comunicaciones que tengan un perfil de trafico esporadico y para los servicios que tengan unas exigencias restringidas en terminos de retardo, este es el caso particularmente para ciertas comunicaciones aeronauticas en particular si estas comunicaciones utilizan una tecnologfa de satelite para su transporte.
La ventana de congestion se determina por una entidad central, por ejemplo un dispositivo de control de la congestion que esta adaptado para evaluar, en cada instante, el numero de terminales activos es decir en curso de emision. En funcion de este numero, se modula la duracion de la ventana de congestion. En particular, cuanto mas grande sea el numero de terminales activos, mas es necesario que sea grande la ventana de congestion para limitar las colisiones entre paquetes emitidos por diferentes terminales y limitar asf al maximo el numero de retransmisiones que pueden implicar un retardo considerable principalmente para unas tecnologfas que tengan unos tiempos de propagacion elevados (tal como las tecnologfas de transmision por satelite por ejemplo). Por el contrario, cuando el
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numero de terminales activos disminuye, la ventana de congestion se puede reducir con el fin de disminuir el retardo de transmision de los paquetes hacia su destino. La evaluacion del numero de terminales activos en un instante dado se puede realizar mediante diversos metodos de los que mas adelante se da un ejemplo en la descripcion.
Se describe ahora mas en detalle un ejemplo de realizacion, segun la invencion, del calculo de la duracion de la ventana de congestion.
La duracion de la ventana de congestion se calcula de manera que se situe en un nivel de carga en la red que permita limitar la tasa de retransmision de los fragmentos e indirectamente limitar el retardo de transmision total de un paquete.
Para ello, en funcion del numero de terminales en curso de transmision, la ventana de congestion se adapta de manera que permanezca en un nivel de carga que permita limitar esta tasa de retransmision.
El nivel de carga medio generado por un terminal que utiliza una ventana de congestion de duracion ATf se puede estimar de la manera siguiente.
Cada terminal activo efectua una extraccion aleatoria de manera uniforme en la ventana de congestion, que corresponde a un valor comprendido en el intervalo [0, ATf], con el fin de enviar cada fragmento util o redundante en el canal de comunicacion. El valor aleatorio extrafdo se convierte en un retardo, expresado directamente en unidades de tiempo o en numero de ranuras temporales, y que se utiliza para retardar la emision de cada fragmento.
De ese modo, cada fragmento se emite con un retardo medio igual a ATf/2 lo que corresponde a un trafico medio igual a 2/ATf fragmentos por unidad de tiempo. La duracion ATf se normaliza con relacion a la unidad de tiempo vinculada a la duracion de emision de un fragmento. En los calculos que siguen, se realiza la hipotesis de un tamano de fragmento constante y por tanto de una duracion constante de la emision de un fragmento en un canal dado que corresponde a la unidad de tiempo. En el caso de un canal denominado ranurado, la unidad de tiempo corresponde a la duracion de la ranura (si esta ultima es de duracion constante).
Cada terminal genera la carga Gterminal siguiente para la transmision de un paquete:
Gterminal =
num _ fragmentos x 2 ATf
num_fragmentos corresponde al numero de fragmentos emitidos para la transmision de un fragmento de datos util, dicho de otra manera este numero engloba los eventuales fragmentos redundantes generados.
El conjunto de los terminales activos en el seno de la red genera por lo tanto la carga siguiente:
G =
N x num _ fragmentos x 2 ATf
siendo N el numero de terminales activos.
La carga generada por las retransmisiones eventuales se omite voluntariamente porque el objetivo es situarse en un nivel de carga para el que la tasa de retransmision de los paquetes sea despreciable. Se calculara permanentemente un valor de ATf, en funcion del numero de terminales activos, que permita permanecer en un nivel de carga del canal para el que se mantenga la tasa despreciable de retransmision de los paquetes. De ese modo cuanto mas se incrementa el numero de terminales activos mas se extendera la ventana de congestion (por el desplazamiento de su extremo superior) y cuanto mas disminuya el numero de terminales activos, mas disminuira la ventana de congestion. El tamano de la ventana hace abstraccion de la nocion de trama o super trama logica empleada en ciertos metodos de acceso en competencia de la tecnica anterior y considero la ventana deslizante cuyo inicio coincide con el momento en el que el terminal debe transmitir un paquete en el canal de comunicacion.
Se puede por tanto deducir el valor del extremo superior de la ventana de congestion ATf como sigue:
N x num fragmentos x 2 ...
ATf =--------------------------------- (1)
En el caso de que no se haya generado ningun fragmento redundante, por ejemplo en el caso de los procedimientos
de acceso en competencia de tipo ALOHA o slotted ALOHA, la relacion (1) se reduce a ATf =
N x 2 G
(2).
Para los metodos de acceso en competencia que utilizan unos fragmentos redundantes, se define la carga normalizada G = num_fragmentos * Gnormaiizada que corresponde a la carga generada por los datos utiles con la
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excepcion de los datos redundantes. La relacion (1) se escribe en este caso: ATf =
N x 2
G
normalizad
(3).
En todos los casos, la duracion ATf es una duracion normalizada con relacion a una unidad de tiempo que puede ser una ranura o la duracion de la emision de un fragmento.
El valor de la carga G objetivo utilizado para determinar la duracion ATf de la ventana de congestion se determina mediante simulacion o analfticamente de la manera siguiente.
Se simulan los intercambios entre terminales emisores y receptores teniendo en cuenta el procedimiento de acceso en competencia apuntado y los parametros utilizados por este procedimiento (por ejemplo el numero de fragmentos redundantes,...). Se mide la carga en la entrada de la red, es decir el numero de fragmentos emitidos y la carga en la salida de la red, es decir el numero de fragmentos correctamente recibidos por un receptor. Cuando el numero de fragmentos a emitir aumenta, aparecen unos fenomenos de colision que inducen unas perdidas de fragmentos en la recepcion. El valor G de la carga de la red utilizado para la determinacion de la duracion ATf de la ventana de congestion es la carga de entrada maxima simulada o calculada de manera analftica que permite obtener una carga de salida sustancialmente igual a la carga de entrada. Cuando la carga de salida se separa significativamente de la carga de entrada, esto significa que no pueden resolverse unas colisiones que aparecen que implican por lo tanto unas retransmisiones.
Dicho de otra manera, el valor G de la carga de la red utilizado para la determinacion de la duracion ATf de la ventana de congestion es igual a la carga maxima que permite obtener una tasa de colisiones no resuelta sustancialmente nula.
En el caso de los procedimientos de acceso en competencia que utilizan unos fragmentos de redundancia, la carga G es sustituida por la carga normalizada.
El valor objetivo de la carga, o de la carga normalizada, se calcula inicialmente, mediante simulacion o de manera analftica, de una vez por todas y en funcion del procedimiento de acceso en competencia apuntado y de su parametrizado eventual (por ejemplo el numero de fragmentos redundantes utilizado,.).
Se calcula a continuacion la duracion ATf de la ventana de congestion en funcion de la carga objetivo G y del numero de terminales N, activos en un instante dado en la red, en funcion de una de las relaciones (1), (2) o (3).
Para evaluar el numero de terminales activos en un instante dado, se describe ahora un procedimiento posible. Cada fragmento de paquete emitido incluye una informacion que permite identificar el numero o la posicion de este fragmento entre el conjunto de los fragmentos emitidos procedentes de la fragmentacion de un mismo paquete. Es por tanto posible identificar el primer fragmento de un paquete. Igualmente el ultimo fragmento procedente de la fragmentacion de un mismo paquete incluye una informacion que permite identificarlo en tanto que tal. De ese modo, es posible identificar el ultimo fragmento de un paquete.
El dispositivo de control de la congestion segun la invencion recibe los fragmentos emitidos por los diferentes emisores y deduce de ah si este fragmento es el primero o ultimo de un paquete. Alternativamente el dispositivo de control de la congestion segun la invencion puede recibir directamente la informacion que identifica el numero o la posicion del fragmento, por ejemplo transmitida por un punto de acceso a la red. El dispositivo segun la invencion mantiene permanentemente actualizado un contador N del numero de terminales activos. Este contador, inicializado a 0, se incrementa en 1 cuando se emite un primer fragmento de un paquete y se disminuye en 1 cuando se emite un ultimo fragmento de un paquete. Cuando el paquete a transmitir no esta fragmentado, que es el caso particularmente cuando es de tamano reducido, el contador N del numero de terminales activos se incrementa en 1 y posteriormente se disminuye en 1 al cabo de una duracion predeterminada. Pueden concebirse otras tecnicas para evaluar el numero de terminales activos, por ejemplo en base a unas informaciones que se refieren a la utilizacion de los recursos y la tasa de decodificacion conseguida.
La duracion de la ventana de congestion se calcula a continuacion en funcion del valor del contador N y posteriormente se transmite a los emisores de la red a una frecuencia dada. La transmision de la ventana de congestion a los emisores de la red se puede efectuar en cada actualizacion de la ventana o al cabo de un numero dado de modificaciones de la ventana o incluso a intervalos regulares en funcion de la variabilidad elevada o no del numero de terminales activos de manera que se limite el retardo pero igualmente la senalizacion asociada al envfo de esta informacion a los emisores de la red. La ventana de congestion se actualiza por tanto regularmente con el fin de adaptarse a las condiciones de carga de la red. Puede integrarse un margen de error en la evaluacion del numero N de terminales activos en el calculo de la duracion de la ventana de congestion para tener en cuenta las evoluciones de este numero de terminales activos.
En una variante de realizacion de la invencion, pueden definirse varias ventanas de congestion distintas en funcion de diferentes clases de servicio asociadas a cada fragmento a emitir. Un interes en utilizar varias ventanas de congestion es convertir en prioritarias ciertas clases de servicio respecto a otras. Por ejemplo, puede asignarse una ventana de congestion de duracion mas corta a ciertos terminales o ciertos mensajes prioritarios y puede asignarse
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una ventana de congestion mayor a otros terminales o mensajes menos prioritarios.
La figura 2 esquematiza, sobre un organigrama, las etapas de implementacion del procedimiento segun la invencion.
El procedimiento segun la invencion consiste en ejecutar las etapas siguientes. En una primera etapa 201, se evalua el numero de terminales en curso de emision. En una segunda etapa 202, se calcula la duracion de la ventana de congestion en funcion del numero de terminales en curso de emision. En una tercera etapa 203, cada terminal que desea emitir un paquete o un fragmento de paquete efectua la extraccion aleatoria de un valor en la ventana de congestion para determinar el instante de emision real del paquete o fragmento. Cuando se generan unos fragmentos redundantes ademas del fragmento util, las extracciones aleatorias asociadas a los fragmentos redundantes se efectuan en la misma ventana de congestion que la utilizada para el fragmento util. En una ultima etapa 204, el paquete o fragmento de paquete se transmite en el instante de emision calculado.
La figura 3 esquematiza un ejemplo de red de comunicacion en el que se aplica el procedimiento segun la invencion.
La red incluye una pluralidad de terminales emisores 301, 302, 303 segun la invencion. Un terminal emisor 301 comprende unos primeros medios 311 adaptados para recibir una informacion que permite deducir la duracion de la ventana de congestion, unos segundos medios 312 adaptados para efectuar una extraccion aleatoria en la ventana de congestion para definir el instante de emision del mensaje y unos terceros medios 313 adecuados para transmitir un mensaje o un fragmento de mensaje en el instante de emision definido.
Los primeros, segundos y terceros medios que incluyen un terminal emisor segun la invencion pueden ser distintos o estar fusionados en una unica entidad. Pueden implementarse mediante unos circuitos materiales o unos modulos de software. Por ejemplo pueden estar constituidos por una pila protocolaria de la red, por una capa de acceso al medio de transmision y por una capa ffsica que respeta la norma de comunicacion impuesta por la red.
La red incluye igualmente un dispositivo de control de la congestion 310 adecuado para comunicar con los diferentes emisores 301, 302, 303 de la red. El dispositivo 310 incluye unos primeros medios 321 adaptados para evaluar el numero de terminales en curso de emision en la red y definir la duracion de una ventana de congestion en funcion de este numero, por ejemplo aplicando el procedimiento descrito en el presente documento anteriormente. El dispositivo 310 incluye igualmente unos segundos medios 322 para transmitir, cuando evoluciona el numero de terminales o de manera regular, al conjunto de los terminales de la red una informacion que permita deducir la duracion de la ventana de congestion.
Los primeros y segundos medios que incluyen un dispositivo de control de la congestion segun la invencion pueden ser igualmente distintos o estar fusionados en una unica entidad. Pueden implementarse mediante unos modulos materiales o de software.
Al no tenerse en cuenta ya por el procedimiento de control de la congestion la nocion de trama logica en la emision, cada receptor debe definir una ventana de recepcion suficientemente grande y memorizar la senal correspondiente para recibir y decodificar los diferentes fragmentos redundantes eventuales asociados a un mismo fragmento util (correspondiente al mmimo de la duracion de la ventana de congestion).
El procedimiento segun la invencion puede implementarse asf a partir de elementos materiales y/o de software. Puede implementarse particularmente en tanto que programa de ordenador que incluye unas instrucciones para su ejecucion. El programa de ordenador puede registrarse sobre un soporte de registro legible por un procesador.
Claims (13)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Procedimiento de control de la congestion en una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de terminales adecuados para emitir un mensaje, estando dicho procedimiento caracterizado porque incluye las etapas siguientes:- Recibir un mensaje o un fragmento de mensaje en un instante dado,- Evaluar (201) el numero de terminales en curso de emision,- Definir (202) un intervalo temporal, denominado ventana de congestion, de duracion ATf configurado de manera que sea proporcional al numero N de terminales en curso de emision e inversamente proporcional a la carga G de entrada maxima de la red que permite obtener una tasa de retransmisiones sustancialmente nula,- Para cada terminal y cada mensaje o fragmento de mensaje a emitir (112, 122, 132), hacer coincidir el inicio de la ventana de congestion con dicho instante dado (111, 121, 131) de recepcion de un mensaje o fragmento de mensaje y definir (203) un instante de emision real (T1, T2, T3) de dicho mensaje o fragmento de mensaje (112, 122, 132) como un valor aleatorio estimado en la ventana de congestion.
- 2. Procedimiento de control de la congestion segun la reivindicacion 1 en el que la duracion ATf se normaliza con relacion a una unidad de tiempo vinculada a la duracion de la emision de un mensaje o fragmento de mensaje y seestima igual a ATf =N x 2 G
- 3. Procedimiento de control de la congestion segun una de las reivindicaciones anteriores en el que la carga de entrada maxima G de la red que permite obtener una tasa de retransmisiones sustancialmente nula se determina analfticamente o mediante simulacion haciendo variar la carga de entrada de la red y comparandola con la carga de salida, siendo la carga de entrada G retenida el valor maximo de la carga de entrada para el que la carga de salida es sustancialmente igual a la carga de entrada.
- 4. Procedimiento de control de la congestion segun una de las reivindicaciones anteriores en el que, para cada mensaje o fragmento de mensaje a emitir (112, 122, 132), se genera al menos un mensaje o fragmento de mensaje redundante, siendo definido el instante de emision real de un mensaje o fragmento de mensaje redundante como un valor aleatorio estimado en dicha ventana de congestion cuyo inicio coincide con el instante dado de recepcion de dicho mensaje o fragmento de mensaje a emitir (112, 122, 132), la carga G de entrada de la red se sustituye por la carga normalizada de entrada de la red igual a la carga G de entrada de la red dividida por el numero de mensajes o fragmentos totales de mensaje asociados a un mensaje o fragmento de mensaje a emitir.
- 5. Procedimiento de control de la congestion segun una de las reivindicaciones anteriores en el que la duracion ATf de la ventana de congestion y el instante de emision (T1, T2, T3) de dicho mensaje se definen como unos numeros enteros de ranuras temporales, teniendo una ranura temporal una duracion constante al menos igual a la duracion necesaria para transmitir un mensaje o fragmento de mensaje (112, 122, 132).
- 6. Procedimiento de control de la congestion segun una de las reivindicaciones anteriores en el que incluye ademas una etapa (204) de transmision de dicho mensaje o fragmento de mensaje a emitir (112, 122, 132) o de dicho mensaje o fragmento de mensaje redundante con un retardo igual a dicho instante de emision real (T1, T2, T3).
- 7. Procedimiento de control de la congestion segun una de las reivindicaciones anteriores en el que el numero N de terminales en curso de emision se evalua ejecutando las sub-etapas siguientes, para cada mensaje emitido por un terminal bajo la forma de al menos un fragmento:- Identificar el numero o la posicion del fragmento emitido entre los fragmentos que pertenecen a dicho mensaje, -Si el fragmento emitido es el 1er fragmento de un mensaje, incrementar en una unidad el numero N de terminales en curso de emision,- Si el fragmento emitido es el ultimo fragmento de un mensaje, disminuir en una unidad el numero de terminales en curso de emision,- Si el fragmento emitido es el unico fragmento de un mensaje, incrementar en una unidad el numero N de terminales en curso de emision y posteriormente disminuir, tras una duracion predeterminada, en una unidad el numero N de terminales en curso de emision.
- 8. Dispositivo (310) de control de la congestion en una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de terminales (301, 302, 303) adecuados para emitir un mensaje, estando dicho dispositivo (310) caracterizado porque comprende unos primeros medios (321) adaptados para evaluar el numero de terminales en curso de emision y definir un intervalo temporal, denominado ventana de congestion, de duracion ATf configurado de manera que sea proporcional al numero N de terminales en curso de emision e inversamente proporcional a la carga G de entrada maxima de la red que permita obtener una tasa de retransmisiones sustancialmente nula y unos segundos medios (322) adaptados para transmitir, a una frecuencia dada, al conjunto de los terminales de la red una informacion que permita deducir la duracion ATf de la ventana de congestion.510152025
- 9. Dispositivo (310) segun la reivindicacion 8 en el que dichos primeros medios (321) estan adaptados para ejecutar las sub-etapas siguientes, para cada mensaje emitido por un terminal bajo la forma de al menos un fragmento:- Identificar el numero o la posicion del fragmento emitido entre los fragmentos que pertenecen a dicho mensaje,- Si el fragmento emitido es el 1er fragmento de un mensaje, incrementar en una unidad el numero de terminales en curso de emision,- Si el fragmento emitido es el ultimo fragmento de un mensaje, disminuir en una unidad el numero de terminales en curso de emision,- Si el fragmento emitido es el unico fragmento de un mensaje, incrementar en una unidad el numero de terminales en curso de emision y posteriormente disminuir, despues de una duracion predeterminada, en una unidad el numero de terminales en curso de emision.
- 10. Terminal emisor (301, 302, 303) adecuado para emitir un mensaje en una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de dichos terminales, caracterizado porque comprende unos primeros medios (311) adaptados para recibir una informacion que permita deducir la duracion ATf de un intervalo temporal, denominado ventana de congestion, en el seno del cual se puede emitir dicho mensaje, unos segundos medios adaptados (312) para definir el instante de emision real (T1, T2, T3) de dicho mensaje o de un fragmento de dicho mensaje como un valor aleatorio estimado en la ventana de congestion cuyo inicio coincide con el instante dado de recepcion (111, 121, 131) de dicho mensaje y unos terceros medios (313) adecuados para transmitir dicho mensaje o fragmento de mensaje con un retardo igual a dicho instante de emision definido.
- 11. Red de comunicacion que comprende una pluralidad de terminales (301, 302, 303) emisores segun la reivindicacion 10 y al menos un dispositivo (310) de control de la congestion en el seno de dicha red segun una de las reivindicaciones 8 o 9.
- 12. Programa de ordenador que incluye unas instrucciones para la ejecucion del procedimiento de control de la congestion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, cuando el programa se ejecuta por un procesador.
- 13. Soporte de registro legible por un procesador en el que esta registrado un programa que incluye unas instrucciones para la ejecucion del procedimiento de control de la congestion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, cuando el programa se ejecuta por un procesador.
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