FR2850816A1 - Dispositif et procede de commande de vitesse d'acheminement du trafic dans un reseau de telecommunications utilisant un compartiment fuyant a plusieurs seuils - Google Patents

Abstract

L'invention concerne des appareils et des procédés permettant de produire une commande de vitesse en un point (106) d'accès d'utilisateur d'un noeud de réseau de bord d'un réseau de télécommunications à commutation par paquets. Des mécanismes de commande de vitesse (200, 300) sont présentés en liaison avec la commande de vitesse d'entrée et la commande de vitesse de sortie servant à soutenir la qualité du service. De multiples seuils (206, 306) associés à un unique compartiment fuyant par direction de circulation de trafic permet au mécanisme de commander sélectivement les vitesses de trafic sur la base d'un critère de priorité de classe de trafic.

Description

La présente invention concerne la gestion du trafic dans les réseaux de

télécommunications à commutation par paquets et, plus particulièrement, la commande des vitesses d'acheminement du trafic au niveau d'un bord du réseau de télécommunications.

La commande de la vitesse du trafic du contenu est un mécanisme appliqué en un point (102) d'accès d'utilisateur, au niveau du bord d'un réseau de télécommunications 100 à commutation par paquets d'un prestataire de services, comme par exemple représenté sur la figure 1. Typiquement, un noeud 102 de réseau de télécommunications situé en un bord produit un regroupement du trafic du contenu en liaison montante et une répartition du contenu comme trafic du contenu en liaison descendante. Par conséquent, le mécanisme de commande de la vitesse du trafic de contenu est associé à deux types de commande de vitesse.

En ce qui concerne la répartition du contenu, la commande de vitesse de sortie restreint le trafic de liaison descendante total qui quitte le noeud de réseau de bord 102 via un port d'accès de sortie 104 associé à l'utilisateur 106. Un dispositif 108 d'accès au réseau de télécommunications, qui est associé à l'utilisateur 106 et est connecté au port d'accès de sortie 104, peut ne pas être en mesure de traiter une salve de contenu arbitrairement longue qui est reçue à la vitesse câblée de la part du noeud de réseau de bord 102, pour toute une variété de raisons comprenant, sans que ceci constitue une limitation, le fait que le dispositif 108 d'accès au réseau ne possède qu'une petite mémoire cache de réception de paquets, que le dispositif 108 d'accès au réseau n'est en mesure d'effectuer la certification des paquets qu'à une vitesse faible, que le dispositif 108 d'accès au réseau possède une largeur de bande limitée d'accès en mémoire, etc. Selon le déploiement, particulier et les services fournis, le dispositif 108 d'accès au réseau peut également avoir besoin d'effectuer des traitements hautement complexes sur les paquets, comme par exemple, sans que ceci constitue une limitation, un cryptage/décryptage du contenu, des opérations propres au protocole effectuées sur les signaux vocaux et, ou bien, vidéos, le calcul des taxes imputables, etc., ce qui a en outre pour effet d'épuiser les ressources au niveau du dispositif 108 d'accès au réseau et d'induire des retards dans le traitement du contenu. Typiquement, l'évaluation des performances de traitement pour un tel dispositif 108 d'accès au réseau est le nombre de flux de contenu qu'il peut entretenir par opposition au fait que les paquets sont ou non traités à la vitesse câblée.

De façon certaine, la commande de la vitesse d'entrée peut être effectuée au niveau du dispositif 108 d'accès au réseau sous forme d'un substitut de la commande de vitesse de sortie ayant lieu sur le noeud de réseau de bord 102, à ce qu'il semble avec un effet semblable. Il existe certaines différences, notamment dans l'application de la commande de vitesse d'entrée, o le dispositif 108 d'accès au réseau peut avoir d'autres choix que de laisser tomber (éliminer) des paquets entrants ne pouvant pas être traités, du fait que les ressources sont épuisées dans le dispositif 108 d'accès au réseau. Ainsi, une certaine forme de commande de vitesse de sortie au niveau du noeud de réseau de bord 102 sera typiquement nécessaire pour de tels déploiements afin d'empêcher la surcharge du dispositif 108 d'accès au réseau. La commande de la vitesse de sortie au niveau du noeud de réseau de bord 102 peut se révéler préférable, notamment si le noeud de réseau de bord 102 possède d'importantes ressources de mise en tampon du contenu pour faire survivre, ou sauvegarder de longues salves de contenu sans subir pour autant des encombrements, et, par conséquent, pour réduire le rejet de paquets à long terme.

En ce qui concerne le regroupement des contenus, la commande de la vitesse d'entrée limite la quantité de trafic de liaison montante entrant dans le noeud de réseau de bord 102 en provenance d'un port d'entrée donné 110 associé à l'utilisateur 106. Du point de vue de ce qui vient d'être énoncé ci-dessus, la commande de la vitesse d'entrée est une particularité souhaitable sur le noeud de réseau de bord 102, même si, comme c'est habituellement le cas en l'an 2002, un noeud de réseau de bord 102 du type "couche 2", comme par exemple, sans que ceci constitue une limitation, un DSLAM (d'après "Digital Subscriber Line Aggregation Module", à savoir module de regroupement de lignes d'abonnés numériques), possède suffisamment de ressources de mise en tampon du contenu pour traiter indéfiniment le trafic de liaison montante entrant à la vitesse câblée sur tous les ports d'entrée 110.

En ce qui concerne les déploiements, o chaque port d'accès 104/110 est affecté à un unique utilisateur 106, on peut souhaiter limiter le trafic en liaison descendante/liaison montante acheminé par l'intermédiaire de chaque port d'accès 104/110 indépendamment des autres ports d'accès 104/110, et indépendamment de la vitesse maximale véritable d'acheminement des contenus du port d'accès 104/110 et de la capacité du dispositif 108 d'accès au réseau. Le prestataire de services peut alors offrir différents niveaux de services basés sur des partages négociés distincts des largeurs de bande de liaison montante et de liaison descendante, pour chaque utilisateur 106. Les paramètres de commande des vitesses d'entrée/sortie existant sur le noeud de réseau de bord 102 doivent pouvoir être configurés pour chaque port d'accès 104/110 afin de produire des niveaux différents de services.

Les formes connues de mise en oeuvre de la commande de vitesse d'entrée et de la commande de vitesse de sortie appliquent une technique bien connue qui est appelée la régulation du compartiment qui fuit, ou fuyant, ("leaky bucket régulation"). La régulation du compartiment fuyant emploie un simple algorithme ayant deux paramètres, à savoir "b" et "r". Le premier paramètre "b" représente la taille du compartiment en jetons disponibles (ce qui correspond typiquement aux ressources de stockage disponibles). Un paramètre "R" représente le taux réel d'appauvrissement en jetons, de sorte que des jetons représentatifs du contenu acheminé suivi sont dits être retirés du compartiment à la vitesse R, jusqu'à un nombre maximal de jetons b. Les jetons sont représentatifs d'unités de charge utile de contenu acheminées, comme par exemple, sans que ceci constitue une limitation, bits, octets, mots, blocs de taille fixe, etc. On admettra que les jetons représentent ci-après des octets stockés dans un tampon de port d'accès 112/114, sans que ceci constitue une perte de généralité. Les jetons sont renvoyés au compartiment à une vitesse "r" (le deuxième paramètre du compartiment fuyant) représentative de la vitesse à laquelle le contenu est en train d'être traité dans celui-ci.

Des jetons sont retirés du compartiment et sont ajoutés au compartiment en groupes de jetons représentatifs de la taille des paquets correspondants acheminés. Chaque arrivée de paquet de contenu, lorsqu'elle a lieu, impose donc qu'un nombre prédéterminé de jetons, n. soit retiré du compartiment, car l'espace de stockage se trouvant sur le noeud de réseau de bord 102 est en train d'arriver à épuisement. S'il y a un espace de stockage sur le noeud de réseau de bord 102, et que, par conséquent, il y a au moins n jetons dans le compartiment, alors les n jetons sont retirés du compartiment, et aucune autre action n'est entreprise. Mais s'il y a un espace de stockage insuffisant dans le noeud de réseau de bord 102, et que, par conséquent, n jetons ne sont pas disponibles dans le compartiment lorsque le paquet correspondant arrive, une action régulatrice est alors effectuée au lieu de cela.

Si l'on fixe la valeur de r égale à une vitesse régulée voulue, comme par exemple une vitesse de service négociée, il s'ensuit alors qu'une action régulatrice sera entreprise si et seulement si la vitesse d'acheminement de contenu non régulée R, pendant un certain intervalle de temps, dépasse la vitesse de service négociée régulée r. En ce qui concerne la commande vitesse d'entrée, chaque paquet reçu de la part du dispositif 108 d'accès au réseau retire des jetons d'un compartiment qui suit le degré d'occupation d'un tampon d'entrée 114, et l'action régulatrice peut être ou bien jeter le paquet ou bien de faire commencer une commande de circulation sur ce bord d'entrée 110. En ce qui concerne la commande de vitesse de sortie, chaque émission de paquet de la part du tampon de sortie 112 correspondant du port de sortie 104 ajoute des jetons au compartiment qui suit le degré d'occupation du tampon de sortie 112 à chaque fois que la liaison descendante est libre et qu'au moins un paquet est mis en file d'attente pour être émis dans le tampon 112 du port de sortie. En ce qui concerne la commande du taux de sortie, si l'on suppose d'amples ressources de stockage dans le noeud de réseau de bord 102, il est souhaitable que des paquets, qui ont traversé toute l'infrastructure du réseau de télécommunication à partir du noeud de réseau source éloigné, ne soient pas rejetés si près du noeud de réseau de destination 106 afin de ne pas induire d'importantes servitudes de transport de contenu.

La régulation de la vitesse de compartiment fuyant classique décrite cidessus pose au moins deux problèmes. Soit R la vitesse câblée qui est associée à la liaison montante et, par conséquent, au port d'accès d'entrée 110. Lorsqu'une salve de paquets d'une taille L " b arrive au port d'entrée 110, le compartiment fuyant d'entrée commence aussitôt à laisse tomber une proportion 1 - r/R des paquets entrants pendant la salve. Si ces paquets sont constitutifs d'une session de données TCP/IP (d'après "Transport Control Protocol sur Internet Protocol", à savoir protocole de commande de transport sur protocole d'Internet), la soudaine absence d'accusés de réception pour 90 % des paquets amènera l'émission à un quasi-arrêt lorsque la salve de trafic de contenu régulée sera suivie d'une salve correspondante de réémission de paquets n'ayant pas eu d'accusés de réception, ce qui a pour effet de réduire le rendement contenu/paquets de façon dramatique et inutile.

Un deuxième inconvénient lié à la régulation de la vitesse de compartiment fuyant classique est que celle-ci ne prend pas en considération les priorités de traitement des paquets. En faisant de nouveau référence à l'exemple précédent, lorsque plus de 90 % des paquets sont rejetés pendant une longue salve, les associations de classes de trafic des paquets qu'on a laissé tombé ne sont pas réfléchies dans l'action régulatoire, ce qui conduit par conséquent à une qualité de service inappropriée. Lorsqu'on emploie sur la sortie la régulation classique de vitesse de compartiment fuyant, la cessation temporaire d'émission de paquets peut conduire à un retard inacceptable subi par des paquets de haute priorité.

Les modèles actuels de circuits matériels pour la commande de vitesse qui fournissent une différenciation des classes de trafic souffrent d'avoir une mise en oeuvre complexe. Typiquement, ces conceptions font appel à l'emploi d'un compartiment fuyant classique séparé pour chaque groupe de flux, ou circulation, de trafic devant être régulé, à raison d'un par port et par classe, ou même d'un par circulation de contenu. La complexité combinatoire de la mise en oeuvre d'une telle force brute est renversante. D'énormes quantités de parallélisme sont donc nécessaires, puisque de nombreuses machines d'état sous forme matérielle doivent être simultanément en mesure de répondre lors de l'addition périodique de jetons à chaque compartiment. Selon une autre possibilité, on peut en réalité utiliser un moins grand nombre de machines d'état, mais alors chacune d'elles doit traiter un certain sous-ensemble du nombre total de contraintes fortes s'appliquant au compartiment lors de la synchronisation des traitements.

Le fait de produire un compartiment fuyant classique par un port d'accès et par classe de trafic dans le circuit matériel ne conduit pas seulement à mettre en oeuvre un nombre élevé de portes, mais est en outre excessivement restrictif. Souvent, l'administrateur qui traite des utilisateurs 106 (abonnés) ne sait pas comment partager la largeur de bande négociée entre les diverses classes de trafic ou microcirculations par utilisateur, ce qui donne une énorme abondance de paramètres à programmer. Même si l'on peut raisonnablement savoir comment partager la largeur de bande, ces partages peuvent rapidement évoluer avec le temps et conduire à des servitudes de configurations énormes. Par exemple, on suppose que l'utilisateur 106 négocie 10 Mb/s pour chacune des trois classes de trafic 0, 1 et 2. Une régulation de vitesse employant trois compartiments fuyant classiques ne donne pas la possibilité à l'utilisateur 106 de pouvoir envoyer 30 Mb/s combinés suivant un autre rapport à une occasion ultérieure, ce qui entraîne que les paquets sont laissés tomber inutilement en raison d'un manque de souplesse.

Sur le port d'entrée 110, les classes de trafic ne sont typiquement importantes à l'échelle locale que dans le but de définir des niveaux différents de service. Ainsi, il ne doit y avoir aucune raison pour arrêter l'émission faite par l'utilisateur 106 du fait que celle-ci ne s'ajuste pas sur les partages en classes spécifiques, même si la largeur de bande totale de 30 Mb/s qui a été payée n'est pas dépassée.

Les recherches concernant la mesure du trafic comportent le document Request For Comments (RFC 2698) "A Two Rate Three Color Marker", auquel on pourra se reporter. Selon la norme RFC 2698, des paquets classés d'un flux particulier sont suivis lorsque les paquets traversent un autre réseau et sont repérés à l'entrée au moyen de l'une de trois "couleurs" utilisant l'état de deux compartiments fuyant d'entrée associés avec le flux. A la sortie, après que les paquets ont traversé le noeud de réseau, on peut rejeter les paquets si la liaison est encombrée. L'opération consistant à laisser tomber des paquets s'appuie en partie sur les couleurs avec lesquelles les paquets ont été marqués. Toutefois, outre la mise en oeuvre complexe de plusieurs compartiments, si l'on utilise les enseignements de RFC 2698 lors de la commande de vitesse d'adressage se rapportant à une liaison montante et à une liaison descendante entre un noeud de réseau de bord et un dispositif d'accès au réseau, les questions en rapport avec la traversée par le paquet du noeud de réseau de bord complique la mise en oeuvre en empêchant que des mises en oeuvre matérielles telles que le marquage coloré d'un paquet ou le rejet d'un paquet sur la base de la couleur ne soient effectuées respectivement sur un circuit matériel d'entrée et un circuit matériel de sortie qui sont typiquement séparés.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 6 176 027, intitulé "Flow control Technique for X.25 Traffic in a High Speed Packet Switching Network", délivré le 26 décembre 2000 à Aubert et al. décrit un mécanisme de commande de circulation X.25. Chaque noeud d'accès du réseau comporte un composant d'un compartiment fuyant. A chaque fois qu'un paquet entrant est reçu par le composant de compartiment fuyant, on compare le nombre de jetons disponibles avec deux valeurs de seuil prédéterminées. Si le nombre de jetons disponibles est inférieur au seuil bas, les accusés de réception des paquets reçus sont arrêtés, ce qui induit une interruption des paquets émis par les bornes X.25 attachées émettrices. Le fait d'interrompre l'émission des paquets conduit à une régénération du nombre de jetons présents dans le groupe de jetons, car les paquets précédemment reçus y sont traités. Si le nombre de jetons atteint le seuil haut, les accusés de réception sont de nouveau produits afin de restaurer l'émission des paquets. Les deux seuils jouent pour l'essentiel le rôle consistant à avertir de l'état "compartiment vide" et de l'état "compartiment plein". Bien que cette solution soit inventive, elle souffre des inconvénients ci-dessus indiqués du compartiment fuyant classique en ce que, notamment dans un environnement X.25, des paquets dépourvus d'accusé de réception arrivant à des vitesses élevées seront certainement suivis par des réémissions des paquets correspondants à des vitesses élevées, et les associations en classes de trafic ne seront pas prises en compte dans la réalisation de la commande de circulation proposée.

La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique intitulée " Method and apparatus for guaranteeing data transfer rates and enforcing conformance with traffic profiles in a packet network", publiée sous le n0 20 020 036 984A1 le 28 mars 2002 par Chiussi et ai., décrit la soumission à des profils de trafic utilisant deux compartiments fuyant par flux. Bien que ceci soit inventif, comme indiqué ci-dessus, l'emploi de deux compartiments qui fuient est considéré comme ajoutant une inutile complexité.

La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique intitulée "Gigabit Switch with Fast Filtering Processor", et publiée sous le n0 20 020 012 585A1 le 31 janvier 2002 par Klakunte et ai., décrit le suivi du contenu d'un trafic via un compartiment fuyant classique servant à des buts de conformation du trafic lors de la commutation de paquets. Bien que ceci soit inventif, une détermination antérieure complexe du fait que des paquets sont selon le profil ou ne sont pas selon le profil est nécessaire dans l'opération de retrait de jetons et d'ajout de jetons au compartiment fuyant classique.

Une mise en oeuvre basée sur des ports d'accès, conduisant à une mise en oeuvre matérielle, est recherchée comme adressant les résultats d'un modèle de fourniture de services dans lequel les utilisateurs tireront pleinement avantage de la largeur de bande à laquelle ils ont souscrit. Par conséquent, il existe une nécessité de surmonter les limitations cidessus indiquées.

Selon un aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de commande de la vitesse de sortie qui contrôle le trafic de contenu émis depuis un noeud de réseau de bord d'un noeud de réseau de télécommunications à commutation par paquets. Le dispositif de commande de la vitesse de sortie comporte un compartiment qui fuit, ou fuyant un nombre initial maximal de jetons, lequel diminue lorsque des paquets sont reçus dans un tampon de sortie associé à une vitesse de réception de jetons relatifs à l'émission. Plusieurs registres de niveau de seuil de disponibilité de jetons spécifient une pluralité correspondante de quantités de jetons définissant des régions de disponibilité de jetons. Un dispositif de commande de suppression d'émission de paquets supprime sélectivement la transmission d'un paquet ayant une association de classe de trafic basée sur le niveau courant de disponibilité de jetons se trouvant à l'intérieur d'une région de disponibilité de jetons spécifiant la réduction de l'émission de paquets de la classe de trafic.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de commande de vitesse d'entrée qui contrôle le trafic de contenu reçu en un noeud de réseau de bord d'un noeud de réseau de télécommunications à commutation par paquets. Le dispositif de commande de vitesse d'entrée comporte un compartiment fuyant, possédant un nombre initial maximal de jetons, lequel diminue lorsque des paquets reçus à une certaine vitesse de réception de jetons sont acceptés. Plusieurs registres de niveau de seuil de disponibilité de jetons spécifient une pluralité correspondante de quantités de jetons définissant des régions de disponibilité de jetons. Une pluralité de registres de probabilité de rejet de paquets, spécifient, chacun, la probabilité avec laquelle des paquets d'une classe de trafic spécifique doivent être laissés tomber lorsque le niveau de disponibilité de jetons courante se trouve à l'intérieur d'une région de disponibilité de jetons. Un dispositif de commande d'acceptation de paquets rejette sélectivement au hasard des paquets ayant une association de classes de trafic basée sur le niveau de disponibilité de jetons courante qui se trouve à l'intérieur d'une région de disponibilité de jetons spécifiant le rejet aléatoire de paquets de la classe de trafic.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé permettant de mettre en oeuvre la commande de vitesse de sortie. Ce procédé comporte l'opération consistant à réduire sélectivement l'émission de paquets pour un paquet d'une classe de trafic particulière lorsqu'un niveau de disponibilité de jetons courant d'un compartiment fuyant qui suit les émissions de paquets se trouve entre deux niveaux de seuil de disponibilité de jetons d'une pluralité de niveaux de seuil de disponibilité de jetons.

Selon un autre aspect, il est proposé un procédé permettant de mettre en oeuvre une commande de vitesse d'entrée. Ce procédé comporte l'opération consistant à rejeter au hasard des paquets d'une classe de trafic particulière lorsqu'un niveau de disponibilité de jetons courante d'un compartiment fuyant qui suit des paquets se trouve entre deux niveaux de seuil de disponibilité de jetons d'une pluralité de niveaux de seuil de disponibilité de jetons.

Des avantages se déduisent de l'existence de plusieurs seuils associés à un unique compartiment fuyant pour chaque direction de circulation du trafic, permettant au mécanisme de commande de vitesse de commander sélectivement les vitesses du trafic sur la base d'un critère de classes de trafic.

La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elles s'appuient sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma simplifié montrant, selon un mode de réalisation de l'invention pris comme exemple, des éléments coopérants qui produisent un échange de contenu commandé par la vitesse entre un dispositif d'accès à un réseau et un équipement de bord de réseau de télécommunications; la figure 2 est un schéma simplifié montrant, selon le mode de réalisation de l'invention présenté comme exemple, trois scénarios de commande de vitesse de sortie pour le contenu de trafic acheminé via un port d'accès de sortie d'utilisateur d'un noeud de réseau de bord; et la figure 3 est un schéma simplifié montrant, selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, trois scénarios de commande de vitesse d'entrée pour un contenu de trafic acheminé via un port d'accès d'entrée d'utilisateur d'un noeud de réseau de bord.

On voudra bien noter que, sur les schémas présentés, des particularités identiques sont désignées par des références identiques.

Comme on peut le voir sur la figure 1, selon un mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, un dispositif 200 de commande de vitesse de sortie comporte: un module 202 de classement de paquets, un dispositif 204 de commande de réduction, des registres 206 de seuil de disponibilité de jetons, un registre 208 de taille de compartiment, et un registre 210 de disponibilité courante de jetons.

Selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, il est employé un unique compartiment fuyant pour chaque port d'accès de sortie 104 dans la mise en oeuvre de la commande de vitesse de sortie relativement à tout le contenu acheminé via le port d'accès de sortie 104.

Le registre 208 de taille de compartiment maintient une valeur "b" représentative du nombre maximal de jetons affectés au compartiment lors de la mise en oeuvre de la commande de la vitesse de sortie dans le port d'accès de sortie 104.

On note que la taille b du compartiment fuyant employée lors de la commande de vitesse de sortie, lorsqu'elle est multipliée par la taille de chaque jeton, est alors au plus égale à la taille du tampon 212 du port d'accès de sortie. La valeur b peut être fixée extérieurement et, ou bien, être fixe et égale à une valeur spécifiée pendant le démarrage du noeud 202 de réseau de bord. En employant un tampon 112 de port d'accès de sortie plus grand que le compartiment fuyant, on peut réduire l'émission des paquets sur des liaisons descendantes sans rejeter de paquets.

Lors du démarrage, la valeur du registre 210 de disponibilité courante de jetons est fixée à b. Après le stockage, dans le tampon 112 du port de sortie, alors qu'un paquet doit être transporté via le port de sortie 104, lors de la préparation du paquet pour l'émission, si le nombre de jetons nécessaires pour stocker le paquet dans le tampon 112 du port de sortie est inférieur à la valeur du registre 210 de disponibilité courante de jetons, alors la valeur du registre 210 de disponibilité courante de jetons est décrémentée de ce nombre de jetons. Des paquets sont transmis sur la liaison descendante via le port de sortie 104 lorsque la liaison descendante est libre et qu'un paquet est disponible dans le tampon 112 du port de sortie. La valeur du registre 210 de disponibilité courante de jetons est incrémentée à la vitesse r négociée de liaison descendante lorsque les jetons disponibles dans le compartiment sont périodiquement ramenés à l'état plein.

Selon le mode de réalisation de l'invention présenté comme exemple, la commande de vitesse de sortie dans le noeud de réseau de bord 102 prend en compte le fait que les paquets ont traversé le réseau tout entier depuis des sources éloignées et que le fait de laisser tomber des paquets si près du noeud 106 de l'utilisateur de destination impliquerait une importante servitude de transport dans le réseau de télécommunications 100. Par conséquent, la commande de vitesse de sortie, si l'on suppose la disponibilité d'un grand stockage 112 dans le noeud de réseau de bord 102 sera mieux réalisé via la réduction de l'envoi direct de paquets que par le fait de laisser tomber des paquets. La question suivante se pose: si les paquets ont survécu à la transmission sur une longue distance, pourquoi chargerait-on le noeud de il réseau de bord 102 et ne transmettrait-on pas juste les paquets sur les liaisons descendantes afin de réduire l'utilisation des ressources de stockage au niveau du noeud de réseau de bord 102 ? Alors que ceci serait intéressant du point de vue de l'utilisation des ressources de stockage dans le but de vider le tampon de sortie 112 le plus vite possible, l'utilisation d'une largeur de bande supérieure à celle négociée, et payée, induit également de la diaphonie entre liaisons descendantes et liaisons montantes adjacentes desservant d'autres utilisateurs 106, ce qui dégrade les services fournis aux autres utilisateurs 106.

Il est important d'insister de nouveau sur le fait que ce qui est réduit, c'est l'émission de paquets sur la liaison descendante dans le but que les paquets soient transmis à un moment ultérieur. Par conséquent, le dispositif 204 de commande de réduction fournira son signal de réduction 214 à un moyen de préparation 212. Lorsque le moyen de préparation 212 dessert le port d'accès de sortie 104 en moyenne à la vitesse r de desserte négociée de liaison descendante, des jetons sont ajoutés au compartiment, en moyenne, à la vitesse r de desserte négociée de liaison descendante.

N registres de seuil 206 sont peuplés, pendant le démarrage du noeud 102 de réseau de bord et, ou bien, par la reconfiguration, au moyen de valeurs de niveaux de disponibilité de jetons de compartiment fuyant. Selon le mode de réalisation de l'invention présenté comme exemple, les valeurs des N registres de seuil définissent des régions de disponibilité de jetons,correspondant à la réponse prévue pour l'utilisation de la largeur de bande eu égard aux classes de trafic de paquets entretenues dans le noeud de réseau de bord 102. Les valeurs des registres de seuil 206 peuvent être spécifiées en termes de jetons ou de pourcentages de la taille b du compartiment. Les valeurs réelles des registres de seuil sont exprimées en jetons. Lorsque le nombre de classes de trafic entretenues par le noeud 102 de réseau de bord est connu lors de la conception du noeud de réseau de bord, des valeurs de registres de seuil par défaut peuvent être fournies pendant un déploiement minimisant les servitudes de configuration.

Le dispositif 202 de classement des paquets classe les paquets en fonction de M classes de trafic entretenues par le noeud 102 de réseau de bord. Selon le mode réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, la commande de la vitesse de sortie est réalisée par le dispositif 204 de commande de réduction sur la base de la valeur du registre 210 de disponibilité courante de jetons, par comparaison avec les valeurs des N registres de seuil 206, relativement aux paquets d'associativité de classes spécifique.

Selon la mise en oeuvre à deux registres de seuil (N, 1), on produit le comportement suivant pour la commande de vitesse de sortie combinée Disponibilité courante de jetons Comportement de commande de sortie Supérieure aux jetons du seuil (N) Autoriser tous les trafics Entre les jetons du seuil (N) et du seuil Réduire le trafic de priorité inférieur (1) Inférieure aux jetons du seuil (1), mais Réduire tout le trafic à l'exception du trafic de suffisamment de jetons priorité supérieure Pas assez de jetons Réduire tout le trafic indépendamment du nombre M de classes de trafic entretenu par le noeud 102 de réseau de bord.

La figure 2 montre, à titre d'exemple, trois scénarios de commande de vitesse de sortie se rapportant à une mise en oeuvre générique.

Selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, l'utilisation de plusieurs seuils de disponibilité de jetons en rapport avec un unique compartiment fuyant, la commande prévue de vitesse de sortie autorise un arrêt sélectif de la péparation de classes de trafic de priorité inférieure en vue de l'émission dans le cas o le compartiment est pauvre en jetons. De plus, toute classe unique de jetons acheminés peut utiliser toute la largeur de bande r négociée de la liaison descendante, pour autant que le trafic regroupé nécessite une grandeur égale ou inférieure à la largeur de bande négociée r.

En fonction de l'algorithme de préparation employé par le dispositif de préparation 212 dans la desserte du tampon 112 du port d'accès de sortie, il peut exister des effets collatéraux liés à la cessation temporaire de la préparation de paquets d'une ou plusieurs classes de trafic en vue de leur émission. Bien que ces résultats soient à l'extérieur du domaine de la présente description, il est important pour le concepteur ou l'administrateur de considérer avec soin l'impact de la commande de vitesse de sortie sur des mises en oeuvre particulières de préparation. Un trafic en temps réel présentant des bonds stricts de retard, comme par exemple, sans que ceci constitue une limitation, des mises en oeuvre de signaux vocaux sur des paquets, tirera le plus avantage de la présente approche, car des paquets associés à d'autres classes de trafic sont retardés (réduits) en faveur de ceux-ci.

Selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, lorsqu'on combine la différenciation des classes de trafic et la commande du type de compartiment fuyant dans la mise en oeuvre de la commande de vitesse de sortie, la qualité du service peut être assurée de manière appropriée par le fait qu'on distingue entre paquets ayant des associations de classes de trafic différentes d'une manière simple et souple.

Lorsqu'on fait référence à la figure 1, selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, un dispositif 300 de commande de vitesse d'entrée comporte: un module 302 de classement de paquets, un dispositif 304 de commande d'acceptation, plusieurs registres de seuil de disponibilité de jetons et plusieurs registres correspondants 316 de probabilité de rejet, un registre 308 de taille de compartiment et un registre 310 de disponibilité courant de jetons.

Selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, on emploie un unique compartiment fuyant par port d'accès d'entrée 110 dans la mise en oeuvre de la commande de vitesse d'entrée relativement à la totalité du contenu acheminé via le port d'entrée 110. Le registre 308 de taille de compartiment maintient une valeur b représentative du nombre maximal de jetons affectés au compartiment dans la mise en oeuvre de la commande de vitesse d'entrée dans le port d'entrée 110.

On note que la taille b du compartiment fuyant employé dans la commande de vitesse d'entrée, lorsqu'on la multiplie par la taille de chaque jeton, est au plus égale à la taille du tampon 114 du port d'entrée. La valeur b peut être fixée de l'extérieur et, ou bien, être fixée à une valeur spécifiée pendant le démarrage du noeud 102 de réseau de bord. En employant un tampon 112 de port d'entrée plus grand que le compartiment fuyant, on peut produire un creux dans le nombre de paquets acheminés afin de masquer la commande de vitesse d'entrée des paquets sur la liaison montante avec l'intention de minimiser les effets de retransmission des paquets qui sont associés avec les cas de rejet de paquets.

Au démarrage, la valeur du registre 310 de disponibilité courante des jetons est fixée à b. Dès la réception d'un paquet via le port d'entrée 110, si le nombre de jetons nécessaires pour stocker le paquet dans le tampon 114 du port d'entrée est inférieur à la valeur du registre 310 de disponibilité courante de jetons, la valeur du registre 310 de disponibilité courante de jetons subit une décrémentation égale à ce nombre de jetons. On s'attend à ce que, en moyenne, un dispositif de préparation du système, employé dans la desserte du port d'entrée 110, desserve le port d'entrée 110 avec la vitesse r de desserte négociée de liaison montante, si bien que, en moyenne, des jetons sont ajoutés dans le compartiment, avec la vitesse de desserte négociée de liaison montante r.

Selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, la commande de la vitesse d'entrée dans le noeud 102 de réseau de bord prend en compte le fait que les paquets n'ont voyagé que d'un simple saut depuis le dispositif 108 d'accès en réseau, et que, par conséquent, le fait de rejeter des paquets en effectuant la commande de vitesse d'entrée n'implique qu'une servitude relativement faible de transport de paquets dans le réseau de télécommunications.

Il est important d'insister de nouveau sur le fait que les paquets rejetés seront réémis à un moment ultérieur par le noeud de réseau 106 de l'utilisateur (ou le dispositif 108 d'accès au réseau). Le noeud de réseau 106 de l'utilisateur attendra typiquement un temps prédéterminé avant de réémettre. Le fait de rejeter un grand nombre de paquets au cours d'une grande salve conduira à une non-disponibilité immédiate des paquets en vue de l'émission pendant le temps d'attente prédéterminé qui fait suite à une salve ultérieure de paquets, après l'expiration de mise en attente. Le fait de produire un creux dans le nombre des paquets acheminés peut soulager de l'absence de paquets pendant la durée d'attente prédéterminée tout en introduisant un retard global, mais ceci n'empêchera pas la salve ultérieure.

Selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, on emploie dans la mise en oeuvre de la commande de vitesse d'entrée, lorsque des jetons du compartiment sont en train de devenir moins nombreux, une discipline de rejet précoce de paquets qui favorise les classes de trafic de paquets ayant une priorité plus élevée.

N registres de seuil 306 sont peuplés, pendant le démarrage du noeud 102 de réseau de bord et, ou bien, par la reconfiguration, au moyen de valeurs de niveaux de disponibilité de jetons du compartiment fuyant. Selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, les valeurs des N registres de seuil définissent des régions de disponibilité de jetons correspondant à la réponse prévue à l'utilisation de la largeur de bande relativement aux classes de trafic de paquets entretenues dans le noeud 102 de réseau de bord. Les valeurs des registres de seuil 306 peuvent être spécifiés en termes de jetons ou de pourcentages de la taille b du compartiment. Les valeurs réelles des registres de seuil sont exprimées en jetons. Lorsque le nombre de classes de trafic entretenues par le noeud 102 de réseau de bord est connu au moment de la conception du noeud de réseau de bord, des valeurs de registres de seuil par défaut peuvent être fournies pour minimiser la configuration pendant le déploiement.

N registres de probabilité de rejet 307 sont peuplés, pendant le démarrage du noeud 102 de réseau de bord et, ou bien, la reconfiguration, au moyen de valeurs de probabilité de rejet correspondant aux régions de disponibilité des jetons. Lorsque le nombre de classes de trafic entretenues par le noeud 102 de réseau de bord est connu au moment de la conception du noeud de réseau de bord, on peut fournir des valeurs de registres de probabilité de rejet par défaut pendant le déploiement afin de minimiser les servitudes de configuration.

Le dispositif 302 de classement des paquets effectue le classement des paquets en fonction de M classes de trafic entretenues par le noeud 102 de réseau de bord. Selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, la commande de la vitesse d'entrée est effectuée par le dispositif 304 de commande d'acceptation, sur la base de la valeur du registre 310 de disponibilité courante des jetons par comparaison avec les valeurs des N registres de seuil 306, eu égard aux paquets d'associativité de classe spécifique. Des paquets réels d'une classe de trafic particulière sont rejetés au hasard avec la probabilité de rejet qui est spécifiée dans le registre 316 de probabilité de rejet correspondante.

Selon une mise en oeuvre utilisant des registres à deux seuils (N, 1) et des registres à deux probabilités de rejet, le comportement suivant de commande de vitesse d'entrée est réalisé.

Disponibilité courante des jetons Comportement de commande d'entrée Supérieure au seuil (N) de jetons Accepter tous les trafics Entre le seuil (N) et le seuil (1) de Laisser tomber les paquets de la classe de jetons trafic de priorité inférieure avec une probabilité spécifiée correspondante. Ne pas laisser tomber d'autres sortes de trafics. Inférieure au seuil (1) de jetons, mais Laisser tomber tous les paquets des classes suffisamment de jetons de trafic de priorité inférieure.

Ne pas laisser tomber de paquets des classes de trafic de priorité supérieure.

Laisser tomber tous les autres trafics avec une probabilité spécifiée correspondante.

Nombre insuffisant de jetons Laisser tomber la totalité du trafic indépendamment du nombre M de classes de trafic entretenues par le noeud 102 de réseau de bord.

La figure 3 montre trois scénarios de commande de vitesse d'entrée en liaison avec une mise en oeuvre générique.

Le procédé de commande de la vitesse d'entrée qui est ici présenté dote les paquets de la classe de priorité de trafic la plus élevée avec quelque chose très semblable à un groupe de jetons réservés, même lorsque le prestataire de services assure qu'aucune ressource supplémentaire n'est utilisée. Le caractère aléatoire du rejet probabiliste des paquets améliore encore les performances du TCP.

On peut laisser tomber des paquets au niveau de l'entrée pour des raisons autres que la commande de la vitesse d'entrée: par exemple, une insuffisance de ressources de stockage de paquets dans le noeud 102 de réseau de bord en aval du port d'accès d'entrée 110. Il est crucial que les jetons ne soient pas retirés du compartiment avant que le paquet ait finalement été émis. Dans la mise en oeuvre, ceci peut nécessiter un superviseur central de rejet des paquets, qui prendrait comme signal d'entrée le signal 314 de commande d'acceptation.

Selon le mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, en combinant les différents seuils de disponibilité des jetons et le rejet précoce aléatoire avec le compartiment fuyant, on assure, avec un rejet aléatoire de paquets lors de l'exécution de la commande de vitesse d'entrée lorsque les jetons contenus dans le compartiment s'épuisent, une réduction de puissance plus intéressante pour les transmissions TCP pendant une grande salve de paquets.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple, on peut employer le rejet de paquets au niveau de l'entrée d'un dispositif 108 d'accès au réseau en utilisant une régulation de compartiment fuyant. Cette approche peut être appliquée dans des produits qui sont développés pour un modèle économique dans lequel l'utilisateur 106 est autorisé à être gourmand, mais o le prestataire de services adhère à un SLA ("Service Level Agreement", à savoir accord de niveau de service) garantissant à l'utilisateur 106 une largeur de bande qui n'est ni meilleure ni pire qu'un niveau agréé. De tels produits comprennent des MDU (d'après "MultiDwelling Units", à savoir unités multiséjour) employées par une multitude d'utilisateurs 106 pour avoir accès à un réseau 100 d'un prestataire de services.

Ainsi, l'invention propose un mécanisme de commande de vitesse d'entrée et de sortie dans des noeuds de réseau de paquets fournissant de la qualité dans le support des services.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des dispositifs et des procédés dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

Claims (27)

REVENDICATIONS

1. Dispositif (200) de commande de vitesse de sortie, qui contrôle le trafic de contenu émis depuis un noeud de réseau de bord (102) d'un noeud de réseau de télécommunications à commutation par paquets, caractérisé en ce qu'il comprend: a. un compartiment fuyant qui possède un nombre initial maximal de jetons, lequel diminue lorsque des paquets sont reçus dans un tampon de sortie (112) associé avec une vitesse de jetons de réception relative à l'émission; b. une pluralité de registres (206) de niveau de seuil de disponibilité de jetons qui spécifient une pluralité correspondante de quantités de jetons définissant des régions de disponibilité de jetons; et c. un dispositif (204) de commande de réduction d'émission de paquets, qui réduit sélectivement l'émission d'un paquet possédant une association de classe de trafic basée sur un niveau de disponibilité courante de jetons se trouvant à l'intérieur d'une région de disponibilité de jetons spécifiant la réduction d'émission de paquets de la classe de trafic.

2. Dispositif de commande de vitesse de sortie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de classement (202) qui classe des paquets reçus en fonction d'une pluralité de classes de trafic.

3. Dispositif de commande de vitesse de sortie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de préparation (212) qui retarde la préparation d'émission des paquets en fonction d'un signal de réduction d'émission de paquets produit par le dispositif de commande de réduction d'émission de paquets.

4. Dispositif de commande de vitesse de sortie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un registre (208) de taille (b) de compartiment, qui maintient une valeur représentative du nombre maximal de jetons affectés au compartiment fuyant.

5. Dispositif de commande de vitesse de sortie selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un tampon de sortie (112), la taille du compartiment fuyant étant, en jetons, au moins égale à la taille du tampon de sortie, l'emploi d'un tampon de sortie plus grand que le compartiment fuyant autorisant la réduction de l'émission de paquets sans rejet de paquets.

6. Dispositif de commande de vitesse de sortie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (200) de commande de vitesse de sortie est associé à un port de sortie (104) du noeud de réseau de bord (102).

7. Noeud de réseau de télécommunications, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif (200) de commande de vitesse de sortie tel que défini dans la revendication 1.

8. Noeud de réseau de télécommunications, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif (200) de commande de vitesse de sortie tel que défini dans la revendication 1, qui est associé à au moins un port de sortie (104) de celui-ci.

9. Dispositif (300) de commande de vitesse d'entrée, qui contrôle le trafic de contenu reçu en un noeud (102) de réseau de bord d'un noeud de réseau de télécommunications à commutation par paquets, caractérisé en ce qu'il comprend: a. un compartiment fuyant qui possède un nombre initial maximal de jetons, lequel diminue lorsque des paquets reçus avec une vitesse de jetons de réception sont acceptés; b. une pluralité de registres (306) de niveau de seuil de disponibilité de jetons spécifiant une pluralité correspondante de quantités de jetons définissant des régions de disponibilité de jetons; c. une pluralité de registres (316) de probabilité de rejet de jetons, chaque registre de probabilité de rejet de jetons spécifiant une probabilité avec laquelle des paquets d'une classe de trafic particulière doivent être laissés tomber lorsqu'un niveau de disponibilité courante de jetons se trouve à l'intérieur d'une région de disponibilité de jetons, et d. un dispositif (304) de commande d'acceptation de paquet, qui rejette sélectivement au hasard des paquets ayant une association de classe de trafic basée sur le niveau de disponibilité courante de jetons se trouvant à l'intérieur d'une région de disponibilité de jetons qui spécifie le rejet de paquets au hasard pour les paquets de la classe de trafic.

10. Dispositif de commande de vitesse d'entrée selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif (302) de classement qui classe les paquets reçus en fonction d'une pluralité de classes de trafic.

11. Dispositif de commande de vitesse d'entrée selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un registre (308) de taille (b) de compartiment qui maintient une valeur représentative d'un nombre maximal de jetons affectés au compartiment fuyant.

12. Dispositif de commande de vitesse d'entrée selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un tampon d'entrée (114), la taille du compartiment fuyant étant, en jetons, au moins égale à la taille du tampon d'entrée, l'emploi d'un tampon d'entrée plus grand que le compartiment fuyant fournissant un creux dans le nombre de paquets disponibles pour l'émission afin de masquer les effets de la commande de vitesse d'entrée effectuée.

13. Dispositif de commande de vitesse d'entrée selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif (300) de commande de vitesse d'entrée est associé à un port d'entrée (306) du noeud de réseau de bord (102).

14. Noeud de réseau de télécommunications, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif (300) de commande de vitesse d'entrée tel que défini dans la revendication 9.

15. Noeud de réseau de télécommunications, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif (300) de commande de vitesse d'entrée tel que défini dans la revendication 9, qui est associé avec au moins un port d'entrée (110) de celui-ci.

16. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse de sortie, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération qui consiste à réduire sélectivement l'émission de paquets pour un paquet d'une classe de trafic particulière lorsqu'un niveau de disponibilité courante de jetons d'un compartiment fuyant qui suit les émissions de paquets se trouve entre deux niveaux de seuil de disponibilité de jetons d'une pluralité de niveaux de seuil de disponibilité de jetons.

17. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse de sortie selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on réduit sélectivement l'émission de paquets, le procédé comprenant en outre l'opération qui consiste à réduire sélectivement la préparation de l'émission de paquets.

18. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse de sortie selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à repréparer le paquet en vue de l'émission.

19. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse de sortie selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération antérieure qui consiste à classer les paquets en fonction d'une pluralité de classes de trafic.

20. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse de sortie selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les opérations suivantes: a. déterminer si une pluralité de jetons correspondant à une taille du paquet sont disponibles dans le compartiment fuyant; et b. réduire sélectivement l'émission de paquets s'il y a un nombre insuffisante de jetons disponibles dans le compartiment fuyant.

21. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse de sortie selon la revendication 20, caractérisé par la réduction sélective de l'émission de paquets, le procédé comprenant en outre l'opération qui consiste à réduire sélectivement la préparation de l'émission de paquets.

22. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse de sortie selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à stocker le paquet dans un tampon de sortie.

23. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse de sortie selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération qui consiste à repréparer le paquet en vue de l'émission.

24. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse d'entrée, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération qui consiste à rejeter au hasard sélectivement des paquets d'une classe de trafic particulière lorsqu'un niveau de disponibilité courante de jetons d'un compartiment fuyant qui suit des paquets se trouve entre deux niveaux de seuil de disponibilité de jetons d'une pluralité de niveaux de seuil de disponibilité de jetons.

25. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse d'entrée selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'on rejette au hasard des paquets, le procédé comprenant en outre l'opération qui consiste à rejeter au hasard des paquets avec une probabilité de rejet correspondante.

26. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse d'entrée selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération antérieure qui consiste à classer des paquets selon une pluralité de classes de trafic.

27. Procédé d'exécution d'une commande de vitesse d'entrée selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les opérations suivantes: a. déterminer si une pluralité de jetons correspondant à une taille du paquet sont disponibles dans le compartiment fuyant; et b. rejeter sélectivement le paquet s'il existe un nombre insuffisant de jetons disponibles dans le compartiment fuyant.