PT2103055E

PT2103055E - Processo de optimização da partilha de uma pluralidade de recursos de rede entre uma pluralidade de fluxos de aplicação

Info

Publication number: PT2103055E
Application number: PT07857795T
Authority: PT
Inventors: Thierry Grenot
Original assignee: Ipanema Technologies
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2011-01-10
Also published as: JP5194025B2; US8126004B2; JP2010514299A; AU2007336220A1; US20100067542A1; EP2103055B1; EP2103055A1; AU2007336220B2; DE602007010349D1; CA2673325C; ES2355687T3; FR2910760B1; WO2008074817A1; DK2103055T3; ATE487307T1; FR2910760A1; PL2103055T3; CA2673325A1; BRPI0720233A2

Description

ΕΡ 2 103 055/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Processo de optimização da partilha de uma pluralidade de recursos de rede entre uma pluralidade de fluxos de aplicação"

DOMÍNIO TÉCNICO O presente invento situa-se no domínio das telecomunicações e refere-se mais especificamente a um processo de optimização da partilha de uma pluralidade de recursos de rede entre uma pluralidade de fluxos de dados gerados por uma pluralidade de aplicações, estando os ditos fluxos susceptíveis de tomarem um número n de caminhos [ABi], i = 1 a n, que ligam pelo menos um sítio A e pelo menos um sítio B numa rede de telecomunicações. O invento refere-se igualmente a um dispositivo e a um suporte lógico adaptados para concretizar o processo.

Este processo e este dispositivo podem ser concretizados qualquer que seja o alcance geográfico da rede, qualquer que seja o débito conduzido por aquele e qualquer que seja o número de utilizadores dessa rede.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

As redes de telecomunicações em modo pacote caracterizam-se por as informações conduzidas serem veiculadas em grupos que se chamam pacotes constituídos essencialmente por um cabeçalho que contém as informações para a condução do pacote na rede e dos dados a transmitir.

As informações de endereçamento são inseridas nos cabeçalhos para permitir a identificação dos fluxos de informação pelas aplicações finais. Os pacotes são veiculados através da rede e tomam ao nível desta rede meios de transmissão e de comutação variados. A principal tecnologia concretizada actualmente para estas redes de telecomunicações em modo de pacote é o protocolo IP (internet Protocol) . Este protocolo é utilizado 2 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ de ponta a ponta e pode ser utilizado nas redes de transmissão muito diversificadas. Um exemplo de rede em modo de pacote é a rede Internet, que funciona com o protocolo IP. Alguns exemplos de meios de transmissão e de comutação associados ao protocolo IP são as redes Ethernet, RNIS (para Rede Numérica com integração de Serviço), FR (para "Frame Relay"), ATM (para "Asynchronous Transfer Mode"), SDH (Synchronous Digital Hierarchy), SONET (para "Synchronous Optical Network"), MPLS (para "Multiprotocol Label Switching"), ou ainda DWDM (para "Dense Wavelength Digital Multiplexing"), etc.

Um exemplo de utilização de rede que funciona com o protocolo IP é constituído pelas VPN (para "Virtual Private Networks") ou Redes Privadas Virtuais. Estas redes oferecem uma interligação ao nível IP de maneira privativa para um dado grupo de utilizadores (tipicamente uma empresa ou uma organização que tem vários estabelecimentos), ao utilizar uma infra-estrutura de rede partilhada (por exemplo a Internet).

Os pacotes são tipicamente emitidos por um grande número de fontes que funcionam independentemente umas das outras, para um grande número de destinos que funcionam igualmente de modo independente uns dos outros. A FIG. 1 dá um exemplo de uma tal rede 2.

Os utilizadores 4 podem ser os utilizadores individuais, quer seja das agências, quer das empresas que têm a sua própria rede local interna, etc. A rede de trânsito 6 representa a parte central, geralmente de grande capacidade e cobrindo um extenso território (o mundo inteiro no caso da rede Internet). Esta rede é geralmente partilhada por uma multiplicidade de utilizadores e/ou de redes privadas.

As redes de acesso 8 são geralmente de débito médio ou lento e partilhadas entre os utilizadores localizados numa zona geográfica limitada. O « circuito fechado local », ligação por fios, óptica, rádio, etc. entre o utilizador e o 3

ΕΡ 2 103 055/PT fornecedor do serviço de acesso é assim considerado como fazendo parte da rede de acesso. A FIG. 2 mostra diferentes casos possíveis de redes de acesso. As convenções de escrita são as seguintes: - Para as redes: "Carrier" (em língua inglesa): transportador de grandes quantidades de informação em distâncias extensas; realiza também a interligação com outros "carriers", permitindo assim no caso da rede de Internet uma interoperacionalidade entre os utilizadores dos diferentes fornecedores de serviço de Internet ISP ("Internet Service Provider" em língua inglesa). IAP : ("Internet Access Provider" em língua inglesa) fornecedor de acesso à rede; recolhe o tráfico para a contagem do ISP, fornecendo este último tipicamente aos seus utilizadores diversos servidores de autenticação, de alojamento de sítio Web, de tarifação, de correio electrónico, etc., assim como o acesso à rede de trânsito.

Circuito fechado local : ("Local Loop" em língua inglesa) ligação (por fios, óptica, rádio, ...) que liga o utilizador à rede. TELCO : operador telefónico, muitas vezes proprietário do circuito fechado local. - Para os equipamentos: CPE : ("Customer Premices Equipment" em língua inglesa) equipamento de utilizador ligado à rede (em geral um "router" de acesso). MUX : multiplexador/desmultiplexador (existem numerosos tipos: telefónico, xDSL, SDH, etc. ...). NAS : ("Network Access Server" em língua inglesa) servidor de acesso à rede; este pode ser também um "router" de acesso. 4 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ R : "Router" (ou comutador).

Pode verificar-se que existem numerosas configurações possíveis. Cada um dos equipamentos (CPE, MUX, NAS, R, ...) corresponde a uma função de concentração de tráfico e de concretizar em comum os recursos de telecomunicação.

Com o desenvolvimento prodigioso das trocas de informação através das redes de telecomunicações, torna-se essencial para os operadores assegurar uma qualidade de serviço aos seus clientes. A Qualidade de Serviço é constituída pelo conjunto das características pertinentes que afectam a transferência das informações entre dois dados pontos de uma rede. Encontramos em particular: - qualidade do acesso ao serviço; - a disponibilidade do serviço; os tempos de entrega em serviço em caso de enfraquecimento; - qualidade do serviço de transferência de informação; - o atraso da transferência das informações entre a fonte e o destino; - a variação do atraso de transferência das informações (a distorção aleatória por intermitência); a degradação das informações veiculadas (perdas, erros). A Qualidade de Serviço está principalmente ligada ao estado de congestionamento dos diferentes elementos da rede tomados pelas informações durante a sua transferência. Se bem que exista uma infinidade de gradações, pode esquematizar-se os casos de funcionamento encontrados por estes dois modos: - quer não exista nenhuma reserva de fonte e a rede faça o melhor para mudar as informações até ao destinatário; - quer exista uma reserva de recurso e a quantidade de informações injectadas na rede seja mais ou menos estatisticamente controlada.

Em qualquer dos casos, os sistemas de armazenagem temporária em fila de espera (memórias), situados em cada ponto de multiplexagem, de concentração ou de comutação, 5 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ permitem tratar as simultaneidades de chegada dos pacotes. A taxa instantânea de ocupação de memória encontrada por um pacote e a politica de gestão (prioridade, número de filas de espera, regra de esvaziamento, rejeição, . . .) realizada ao nivel de cada fila de espera determinam os tempos passados por um pacote neste dispositivo, assim como a sua eventual rejeição.

Desempenho de ponta a ponta O desempenho de ponta a ponta, tal como é constatado pelas aplicações de fontes de fluxo e pelos utilizadores (humanos ou máquinas) que utilizam estas aplicações dependem não somente do dimensionamento da rede, mas também dos mecanismos de gestão de tráfico implementados na rede. Alguns destes mecanismos são muito gerais e apresentam um funcionamento com uma granularidade grande, outros são muito delicados, e apresentam um funcionamento diferenciado fluxo por fluxo. A produtividade destas aplicações está fortemente ligada às caracteristicas técnicas da rede de ponta a ponta, tais como atrasos, perdas e capacidade de troca em termos de banda de passagem.

As ligações entre sitios são sujeitas a uma carga variável em função, por um lado, da quantidade de comunicações que é veiculada e, por outro lado, do comportamento efectivo de cada uma das suas comunicações. A carga apresentada pode bem entendido ser superior à capacidade da ligação: é aquilo a que se chama uma congestão.

Nas situações de congestão, é a rede que se torna o elemento preponderante no que diz respeito ao desempenho de ponta a ponta das aplicações. É portanto necessário, quer evitar as congestões ao sobredimensionar a rede, quer gerar as congestões de maneira a não degradar o desempenho abaixo de um limite predeterminado. 6 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ

Elasticidade dos fluxos de aplicação

Os fluxos de aplicação gerados podem ter diferentes comportamentos em função da natureza da aplicação que os gera assim como as caracteristicas da rede. Um factor particularmente significativo a ter em conta é a elasticidade dos fluxos, quer dizer a sua capacidade de mais ou menos utilizar a fonte de rede, nomeadamente a banda de passagem, colocada à sua disposição.

Esta caracteristica está ligada por um lado à natureza própria da aplicação e, por outro lado, ao tipo de protocolo de ponta a ponta que é utilizado. Por exemplo, os fluxos trocados pelo protocolo UDP não são em geral elásticos, ao passo que aqueles que são trocados pelo protocolo TCP são em geral mediamente ou bastante elásticos.

Assim por exemplo: - um fluxo em tempo real não é em geral praticamente elástico: não se adapta ao recurso de rede colocado à sua disposição. Isto traduz-se no facto de este fluxo não poder adaptar-se correctamente a um recurso insuficiente e por a aplicação não funcionar nesta situação. Além do mais, se o recurso estiver em excesso, a aplicação não utilizará o suplemento de recurso disponível. Um exemplo de aplicação de fonte de fluxo em tempo real não elástico é o transporte da voz ; - um fluxo transaccional é mediamente elástico: o mesmo adapta-se mediamente ao recurso colocado à sua disposição. Resulta que se o recurso for insuficiente, as transacções demoram tempo a ser executadas e, que se o recurso estiver em excesso, a aplicação apenas utilizará reduzidamente o suplemento de recurso. Um exemplo de aplicação de fonte de fluxo transaccional elástico é a aquisição de formulário.

Pelo contrário, um fluxo de transferência de dados caracteriza-se além disso muitas vezes por uma grande elasticidade: o mesmo adapta-se ao recurso colocado à sua disposição. Assim que o recurso for insuficiente, o tempo tomado pela transferência prolongar-se-á mas inversamente este fluxo será capaz de utilizar um grande recurso de rede e 7 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ de diminuir assim o tempo tomado pela transferência dos dados. Um exemplo de aplicação de fonte de fluxo de transferência elástica é a cópia de ficheiros.

Custo da rede O custo da rede, quer seja para o operador da rede quer seja para um cliente que lhe compra o serviço, está em grande parte ligado ao nivel de recurso, nomeadamente por débito, disponível para transportar fluxos de aplicação entre diferentes utilizadores. De modo geral, quanto mais elevados os débitos disponíveis mais cara será a rede. Além disso, para controlar o custo da rede deverá tentar limitar-se o seu dimensionamento de maneira a utilizar ao máximo o recurso disponível.

Problemática da escolha da melhor ligação

Num certo número de casos, pode ser interessante ter várias ligações disponíveis entre os sítios de fonte e os sítios de destino a fim, por exemplo, de aumentar a disponibilidade dos sítios ligados deste modo, ou ainda aumentar o recurso total disponível no sítio.

De uma maneira geral, estas ligações diferentes podem apresentar características diferentes: o débito: por exemplo um acesso dispendioso de reduzido débito e um acesso pouco dispendioso de grande débito; - os desempenhos: por exemplo os tempos de trânsito e a probabilidade de perda de informações; - a carga instantânea; - o nível de segurança: por exemplo, um acesso primário MPLS (para "Multiprotocol Label Switching") e um acesso secundário do tipo Internet; - a disponibilidade (probabilidade de uma avaria total de um acesso); - etc.

Por outro lado, as diferentes comunicações podem ter exigências de níveis diferentes (desempenho, disponibilidade, 8 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ segurança...) em função da natureza das aplicações e da sensibilidade das informações trocadas.

Coloca-se então a questão de decidir a melhor repartição dos fluxos de aplicação entre as ligações disponíveis para obter o melhor compromisso custo/desempenho. A FIG. 3 apresenta a relação geral entre o desempenho de aplicação e o nível do recurso atribuído para que a aplicação troque os seus dados: encontram-se três zonas distintas, quer uma primeira zona Z1 de sub-capacidade, uma segunda zona Z2 de capacidade adaptada, e uma terceira zona Z3 de sobrecapacidade. Entre a primeira zona Z1 e a terceira zona Z3, a produtividade de uma aplicação cresce com o desempenho de rede, atingindo depois um valor assimptota correspondente à zona de sobrecapacidade. É por exemplo inútil que uma transacção possa ser executada mais rápido que as operações de aquisição que a desencadearam. Estas zonas dependem em grande parte dos modos de gestão do tráfico implementados na rede assim como a natureza das aplicações que trocam as informações. Uma sobrecapacidade leva a um sobre-custo de funcionamento, uma sub-capacidade leva a uma má produtividade.

As soluções conhecidas na arte anterior, ver por exemplo o documento FR 2842677 Al (iPANEMATECHNOLOGIES [FR]), publicado a 23 de Janeiro de 2004 (2204-01-23), para resolver este problema, fundam-se na utilização de diferentes critérios utilizados de maneira independente ou combinados entre si, tais como por exemplo: repartição estática, que consiste em orientar os fluxos que estão orientados em função da natureza da aplicação (ou da identidade do emissor ou do receptor) que gera os dados que constituem estes fluxos; - repartição estatística, na qual cada novo fluxo tem uma probabilidade definida sobre uma das ligações disponíveis; - repartição dinâmica que consiste em orientar os fluxos em função da carga média das ligações; - etc. 9 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ

Estes mecanismos alcançam de modo imperfeito o seu objectivo, em particular devido à natureza elástica da maioria dos fluxos de aplicação: as ligações têm tendência para serem carregadas (congestionadas) por um reduzido número de fluxos de aplicação elásticos, e o conjunto de fluxos será repartido de modo independente do impacto destas congestões nas diferentes aplicações.

Uma outra solução conhecida consiste em sobredimensionar as ligações. Contudo, é muito difícil determinar a capacidade de rede realmente necessária em função dos objectivos da entidade que utiliza esta rede. Por exemplo, numa empresa, os fluxos «de conforto» tais como o acesso pessoal à Internet, a música em linha, as volumosas peças que se anexam aos correios electrónicos, etc. entram em competição com as aplicações mais significativas (aplicações de trabalho, monetárias, etc.) no que diz respeito à empresa, sem que seja possível regular simplesmente o equilíbrio.

Além do seu custo, o sobredimensionamento crónico encoraja as «más práticas» de utilização da rede, o que leva a um aumento regular da proporção dos fluxos pouco críticos na rede. O objectivo do invento consiste em assegurar uma repartição da carga que permite controlar ao máximo os desempenhos de ponta a ponta, o custo da rede, o dimensionamento da capacidade da rede, e os diferentes estados de congestão de maneira a obter uma utilização óptima dos recursos da rede garantindo, ao mesmo tempo, a produtividade das aplicações que geram os fluxos trocados através da rede.

EXPOSIÇÃO DO INVENTO

Este objectivo é conseguido por meio de um processo de optimização da partilha de uma pluralidade de recursos de rede entre uma pluralidade de fluxos de dados gerados por uma pluralidade de aplicações, estando os ditos fluxos susceptíveis de tomarem um número n de caminhos [ABi], i = 1 a n, ligando pelo menos um sítio A e pelo menos um sítio B numa rede de telecomunicações. 10

ΕΡ 2 103 055/PT Ο processo de acordo com o invento comporta: - uma primeira fase que consiste em determinar em cada instante t para cada fluxo um valor U(t) que representa a utilização pelo dito fluxo de pelo menos um recurso de rede entre a pluralidade de recursos de rede disponíveis, um valor D (t) que representa a procura de recursos de rede necessária e suficiente para que o fluxo satisfaça um objectivo de desempenho pré-estabelecido para a dita aplicação, e um valor C(t) que representa um constrangimento que limita o recurso de rede atribuível ao fluxo considerado; - uma segunda fase que consiste em: • calcular, em função dos ditos valores U(t), D(t) e C(t), um valor DE(t) que representa a quantidade de recurso de rede efectivamente necessário para um instante t para satisfazer o objectivo de desempenho do dito fluxo em função do constrangimento C(t), do tipo de aplicação que gera o dito fluxo e do tipo de utilização da dita aplicação; e em • calcular, em função dos diferentes valores DE (t), e para cada caminho de transmissão [ABi], i = 1 a n, um valor DDEi(t) que representa a Densidade de Procura Efectiva no dito caminho, tendo em conta o conjunto dos fluxos trocados entre os sítios A e B; uma terceira fase que consiste em repartir dinamicamente os fluxos gerados pelas diferentes aplicações entre os diferentes caminhos [ABi], i = 1 a n, em função das densidades de Procura Efectiva DDEi(t) nos caminhos [ABi], i = 1 a n. O valor DDEi(t) caracteriza a Procura Efectiva no recurso considerado convertida à capacidade do caminho.

De acordo com o invento, para cada fluxo trocado entre os sítios A e B, a fase de regulação comporta as etapas que se seguem: - medir o valor de utilização U(t); - determinar o valor da Procura D(t); - determinar o valor do Constrangimento C(t); - calcular o valor da Procura Efectiva DE(t); 11 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ - calcular as densidades da Procura Efectiva DDEi(t) em cada caminho [ABi], i = 1 a n, tendo em conta o conjunto dos fluxos trocados entre os sítios A e B; - modificar a repartição dos fluxos nos caminhos [ABi], i = 1 a n, de maneira a equilibrar as Densidades de Procura Efectiva nos caminhos disponíveis. O processo de acordo com o invento aplica-se igualmente para encaminhar um ou vários fluxos recentemente gerados para o melhor caminho, quer dizer, o caminho que terá a Densidade de Procura Efectiva mais pequena entre o conjunto dos caminhos possíveis uma vez realizado o encaminhamento.

Neste caso, a fase de regulação comporta um processo descontínuo que comporta as etapas que se seguem: quando um novo fluxo que tiver de ser trocado entre o sítio A e o sítio B surgir: - identificar a natureza da aplicação que gera o dito novo fluxo; - determinar o valor D(t) inicialmente associado a este novo fluxo; efectuar uma projecção da Densidade de Procura Efectiva DDEi(t) em cada caminho [ABi], i = 1 a n, na hipótese em que os novos fluxos tomarão cada um dos ditos caminhos; - encaminhar o novo fluxo para o caminho que tem a mais pequena projecção de Densidade de Procura Efectiva DDEi(t). A projecção da Densidade de Procura Efectiva sobre os caminhos disponíveis é uma estimativa do que será a Densidade de Procura Efectiva nos caminhos se o novo fluxo de aplicação os tomar.

Note-se que a repartição dos fluxos entre os diferentes caminhos [ABi] , i = 1 a n, é efectuada para além disso em função do nível de segurança de cada um dos ditos caminhos [ABi], i = 1 a n, e/ou do nível de qualidade assegurado por cada um dos ditos caminhos [ABi], i = 1 a n, e/ou do custo financeiro de utilização de cada um dos ditos caminhos [ABi], = 1 a n. 1 12 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ

Numa variante de concretização do processo de acordo com o invento, cada fluxo trocado entre os sítios A e B é um agregado de vários fluxos individuais.

Nesta variante, os fluxos individuais são agregados em função da topologia da rede, e/ou da topologia dos fluxos, e/ou do número de fluxos para cada aplicação, e/ou da criticalidade de cada fluxo.

Num exemplo de aplicação do processo de acordo com o invento, o recurso de rede partilhado entre os diferentes fluxos representa a banda de passagem global disponível para trocar estes fluxos durante uma comunicação entre os sítios A e B.

Nesta aplicação, o valor U(t) representa o débito efectivamente utilizado para transmitir um fluxo entre os sítios A e B, o valor D(t) representa o débito necessário e suficiente para que o fluxo gerado satisfaça o objectivo de desempenho pré-estabelecido associado à aplicação que gera o dito fluxo, o valor C(t) representa o valor máximo do débito permitido pela rede para transmitir o fluxo considerado, e o valor DE(t) representa uma estimativa do débito do débito efectivamente necessário para que o dito fluxo satisfaça o seu objectivo de desempenho ao ter em conta as suas características de elasticidade. O valor DE (t) é definido da maneira que se segue: - na ausência de limitação de débito (fluxo de aplicação não constrangido pela rede); DE (t) = Min [U (t) , D (t) ] ; e na presença de limitações de débito (fluxo de aplicação constrangido pela rede ao valor C(t)): • quando C(t) é superior a D(t), tem-se também DE(t) = Min[U(t), D(t)] . 13 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ

Contudo, pode considerar-se que como por definição do constrangimento C(t) tem-se U(t) ~ C(t) e que, por outro lado, C(t) > D(t) temos finalmente: DE (t) = D (t) e • quando C(t) é inferior ou igual a D(t), apenas se pode fazer uma estimativa à priori da procura efectiva DE(t): DE (t) = D (t)

Neste modo de realização, para um dado caminho [ABj.] , i = 1 a n, de banda de passagem disponível BWi, tomado por uma pluralidade de fluxos Fj, j=l a F, o valor da Densidade de Procura Efectiva DDEi(t) no instante t é igual à soma das Procuras Efectivas DEj(t) de cada fluxo dividida pela banda de passagem total BWi do dito caminho: DDEi(t) = [Σ( j=i a f) DEj (t) ] / BWi.

No caso de novos fluxos terem de ser trocados entre os sitios A e B, se supusermos que a Densidade de Procura Efectiva de cada caminho DDEi(t) já esta determinada, a projecção de Densidade de Procura Efectiva para o caminho quando da chegada do novo fluxo (nf) calcula-se tal como se segue:

Proj [DDEi(t)] = DDEi(t) + Dnf(t)/BW.

Considera-se então que: • Proj [DDEi(t)] inferior a 100% indica que o caminho está sub-carregado e portanto capaz de acolher o novo fluxo de aplicação continuando a satisfazer os desempenhos daqueles já presentes; • Proj [DDEi(t)] inferior ou igual a 100% indica que o caminho está sobrecarregado e que não pode atribuir de modo suficiente recursos para satisfazer os desempenhos de todos os fluxos. 14 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ

Neste caso, é possível quer desfavorecer certos fluxos, julgados menos críticos, para se protegerem outros, julgados mais críticos, quer constranger todos os fluxos de uma forma idêntica. O processo de acordo com o invento é concretizado por meio de um dispositivo que comporta: • meios para determinar em cada instante t, para cada fluxo, um valor U(t) que representa a utilização pelo dito fluxo de pelo menos um recurso de rede entre a pluralidade de recursos de rede disponíveis, um valor D(t) que representa a procura de recursos de rede necessária e suficiente para que o fluxo satisfaça um objectivo de desempenho pré-estabelecido para a dita aplicação, e um valor C(t) que representa um constrangimento que limita o recurso de rede que se pode atribuir ao fluxo considerado, e para calcular, em função dos ditos valores U(t), D(t) e C(t), um valor DE (t) que representa o recurso de rede efectivamente necessário a um instante t para que o dito fluxo satisfaça o objectivo de desempenho na presença do constrangimento C(t), do tipo de aplicação que gera o dito fluxo e do tipo de utilização da dita aplicação; • meios para calcular, em função dos diferentes valores DE (t), e para cada caminho de transmissão [ABi], i = 1 a n, um valor DDEi(t) que representa a Densidade de Procura Efectiva do dito recurso de rede no dito caminho tendo em conta o conjunto de fluxos trocados entre os sítios A e B, e para repartir dinamicamente os fluxos gerados entre os diferentes caminhos [ABi], i = 1 a n, em função das

Densidades de Procura Efectiva DDEi(t) dos caminhos [ABi], i = 1 a n.

De acordo com o invento, os ditos meios comportam: os ditos meios (19) comportam: - um módulo para medir o valor U(t) para cada fluxo trocado no decorrer de uma comunicação entre o sítio A e o sítio B; - um módulo para determinar o valor D(t); - um módulo para determinar o valor C(t); 15 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ - um módulo para calcular o valor DE(t); - um módulo para calcular as densidades de Procura Efectiva DDEi(t) em cada caminho [ABi], i = 1 a n, tendo em conta o conjunto de fluxos trocados entre os sítios A e B; - um módulo para repartir os fluxos nos caminhos [ABi], i = 1 a n, de maneira a equilibrar as Densidades de Procura Efectiva dos caminhos disponíveis.

De preferência, os ditos meios comportam, para além disso: - um módulo para identificar um novo fluxo que troca informações entre o sítio A e o sítio B; - um módulo para determinar o valor D(t) associado inicialmente a este novo fluxo; - um módulo para efectuar uma projecção da Densidade de Procura Efectiva em cada caminho [ABi], i = 1 a n, na hipótese de o novo fluxo tomar cada um dos ditos caminhos; - um módulo para encaminhar o novo fluxo para o caminho i que tenha a mais pequena projecção de densidade de Procura Efectiva DDEi (t) . O processo de acordo com o invento é implementado por meio de um suporte lógico armazenado num suporte que se pode ligar a uma rede de telecomunicações adaptada para a optimização da partilha de uma pluralidade de recursos de rede entre uma pluralidade de fluxos de dados gerados por uma pluralidade de aplicações, estando os ditos fluxos susceptíveis de tomarem um número n de caminhos [ABi], i = 1 a n, que ligam pelo menos um sitio A e pelo menos um sítio B numa rede de telecomunicações.

Este suporte lógico comporta: - instruções para determinar em cada instante t para cada fluxo um valor U(t) que representa a utilização pelo dito fluxo de pelo menos um recurso de rede entre a pluralidade de recursos de rede disponíveis, um valor D(t) que representa a procura de recurso de rede necessária e suficiente para que o fluxo satisfaça um objectivo de desempenho pré-estabelecido para a dita aplicação, e um valor 16 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ C(t) que representa um constrangimento que limita o recurso de rede que se pode atribuir ao fluxo considerado; e - instruções para: • calcular, em função dos ditos valores U(t), D (t) e C(t), um valor DE(t) que representa a quantidade de recurso de rede efectivamente necessário num instante t para satisfazer o objectivo de desempenho do dito fluxo em função do constrangimento C(t), do tipo de aplicação que gera o dito fluxo e do tipo de utilização da dita aplicação; e para • calcular, em função dos diferentes valores DE(t), e para cada caminho de transmissão [ABi], i = 1 a n, um valor DDEi(t) que representa a Densidade de Procura Efectiva no dito caminho tendo em conta o conjunto de fluxos trocados entre os sitios A e B; e instruções para repartir dinamicamente os fluxos gerados pelas diferentes aplicações entre os diferentes caminhos [ABi], i = 1 a n, em função das Densidades de

Procura Efectiva DDEi(t) nos caminhos [ABi], i = 1 a n; - instruções para medir o valor U(t) para cada fluxo trocado no decorrer de uma comunicação entre o sítio A e o sitio B; - instruções para determinar o valor D(t); - instruções para determinar o valor C(t); - instruções para calcular o valor DE(t); - instruções para calcular as Densidades de Procura Efectiva respectivas DDEi(t) de cada caminho [ABi], i = 1 a n, para o conjunto dos fluxos trocados entre os sítios A e B; - instruções para repartir os fluxos nos caminhos [ABi], i = 1 a n, de maneira a equilibrar as Densidades de Procuras Efectivas nos caminhos disponíveis.

Num modo preferido de realização, o suporte lógico de acordo com o invento comporta além do mais: - instruções para identificar um novo fluxo a trocar entre o sítio A e o sítio B; instruções para medir o valor D(t) associado inicialmente a este novo fluxo; 17 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ - instruções para calcular uma projecção da Densidade de Procura Efectiva DDEi(t) de cada caminho [ABi], i = 1 a n, na hipótese em que o novo fluxo toma cada um dos ditos caminhos; - instruções para encaminhar o novo fluxo para o caminho i que tem a mais pequena projecção da Densidade de Procura Efectiva DDEi(t).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Outras caracteristicas e vantagens do invento ressurgirão da descrição que se segue, tomada a titulo de exemplo não limitativo, com referencia às figuras anexas nas quais: - a FIG. 1 representa um esquema geral de uma rede de transmissão na qual é concretizado o processo de acordo com o invento; - a FIG. 2 representa diferentes topologias de redes de acesso; - a FIG. 3 representa uma curva que ilustra o desempenho de uma aplicação em função dos desempenhos da rede; - as FIGS. 4 e 5 representam esquematicamente dois sitios A e B que trocam de dados através de vários acessos a uma rede de telecomunicações; - a FIG. 6 representa um exemplo de curva que ilustra a variação no decurso do tempo da utilização e da procura de débito para uma aplicação que gera um fluxo entre os sitios A e B; - a FIG. 7 representa a variação no decorrer do tempo da Procura Efectiva para um fluxo não constrangido de acordo com o invento; - a FIG. 8 representa a variação no decorrer do tempo da Procura Efectiva para um fluxo cujo constrangimento é superior à Procura de acordo com o invento; - a FIG. 9 representa a variação no decorrer do tempo da Procura Efectiva para um fluxo cujo constrangimento é inferior à Procura de acordo com o invento; - a FIG. 10 representa um organigrama que ilustra um processo de optimização da repartição dos fluxos estabelecidos num conjunto de recursos partilhados de acordo com o invento; 18 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ - a FIG. 11 é um organigrama gue ilustra um processo de encaminhamento dos novos fluxos num conjunto de recursos partilhados de acordo com o invento.

EXPOSIÇÃO DETALHADA DOS MODOS DE REALIZAÇÃO PARTICULARES

Com referência à FIG. 4, dois sitios A e B ligados a uma rede de interligação 10 estão susceptiveis de trocarem informações através de n caminhos [ABl], [AB2], . .., [ABn]. A capacidade de cada um destes caminhos é indicada por BW[ABi] (em bits/segundo), com i a pertencer a [ 1..n].

Com referencia à FIG. 5, cada um dos sitios A e B comporta pelo menos um equipamento de acesso à rede 11, pelo menos um concentrador/comutador 14 e, eventualmente, pelo menos uma estação de trabalho 16 e, pelo menos, um servidor de aplicação 18.

As estações de trabalho 16 e os servidores 18 são terminais de diferentes naturezas (telefones, câmaras, ecrãs, computadores, sistemas de armazenagem ...) susceptiveis de trocar os fluxos de aplicação no decorrer de uma comunicação entre os sitios A e B.

De acordo com o invento, cada um dos sitios A e B comporta para além do mais pelo menos um encaminhador/regulador 19 programado para optimizar a repartição dos fluxos de aplicação nos diferentes caminhos disponíveis entre os sítios A e B. Com efeito, a cada fluxo de aplicação está associado um conjunto de valores que o caracteriza: A utilização, a Procura, o Constrangimento e a Procura Efectiva de débito durante a duração da comunicação (transacção, chamada telefónica, videoconferência ...).

Utilização associada a um fluxo de aplicação

Em função da actividade dos utilizadores, os fluxos de aplicação evoluem em permanência, em número, em natureza e em quantidade das informações trocadas. A utilização varia no tempo e representa a utilização eficaz da rede pelos fluxos de aplicação (tipicamente em 19 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ número de elementos binários - bit - por segundo) . A sua medição é portanto objectiva. A utilização que corresponde a cada fluxo pode ser num segundo tempo classificada e agregada de acordo com diferentes critérios, entre os quais: - a topologia de rede: acessos de entrada, acessos de saída; - a topologia dos fluxos: contagem de fluxos para cada aplicação; - a criticalidade dos fluxos: nível de importância de cada fluxo.

Procura associada ao fluxo de aplicação O valor de Procura está ligado aos objectivos associados a cada fluxo de aplicação. Este valor dá indícios sobre o débito necessário e suficiente (tipicamente em bit/s) para que o fluxo satisfaça o objectivo de desempenho associado à aplicação que o gera. Note-se que a Procura não está correlacionada directamente com a Utilização. Em particular tal como é ilustrado pela FIG. 6: - a Procura pode ser maior do que a Utilização porque os constrangimentos aplicados no fluxo não o permitirão atender o seu objectivo. Neste caso é a rede que limita o débito; - a Procura pode ser maior do que a Utilização porque a aplicação não tem realmente falta de um tal recurso (por exemplo, os dados a transmitir são pouco numerosos e o fluxo não utiliza toda a capacidade de rede que lhe é oferecida) . Neste caso é a aplicação que limita o débito; - a Procura pode ser mais pequena que a Utilização porque o recurso de rede é suficiente (na verdade excessiva) e porque a aplicação é suficientemente elástica para sua utilização. Neste caso, o débito pode ser limitado pela aplicação ou pela rede, mas a Procura é largamente servida. O valor da Procura associado a um fluxo de aplicação pode ser alcançado por diferentes meios, por exemplo: - por configuração estática que consiste em afectar previamente um valor de Procura de um fluxo de aplicação, e 20 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ quando ο fluxo é reconhecido, efectua-se a associação à Procura; - por sinalização: as aplicações dão sinal à rede da sua própria Procura. Isto é o caso nomeadamente dos fluxos em tempo real tais como a telefonia, por exemplo para as redes que utilizam o protocolo ip. Neste caso, as aplicações dão sinal à rede da sua própria Procura através do protocolo RSVP (para "Resource ReServation Protocol"), ou o protocolo SIP (para "Session Iniciation Protocol"). Nesta caso, a associação entre um fluxo e uma Procura tem dinamicamente em conta o valor sinalizado; - por defeito: no caso onde não existe nem configuração prévia nem sinalização da Procura pela aplicação, um valor por defeito de Procura pode ser atribuído ao fluxo.

Para simplificar as explicações consideramos que, desde que o fluxo de aplicação seja detectado, a sua Procura é validada; quando cessa, a sua Procura vale zero.

Contudo, o processo de acordo com o invento aplica-se mesmo que a Procura de um dado fluxo de aplicação varie de modo contínuo no tempo.

Constrangimento aplicado sobre o fluxo de aplicação O parâmetro Constrangimento sobre um fluxo de aplicação representa a limitação de recurso aplicada pela rede sobre o fluxo de aplicação considerado (tipicamente em bit/s). O mecanismo que exerce o constrangimento pode tomar diferentes formas.

Em particular, este mecanismo pode consistir: - numa limitação simples do débito global das ligações: neste caso o recurso é partilhado de modo mais ou menos arbitrário entre os fluxos. É principalmente o comportamento dos protocolos de transporte do tipo TCP, UDP, STP, por exemplo, quando os mesmos entram em competição directa. O resultado final depende então essencialmente do recurso de rede, do número de fluxos em competição e da sua elasticidade; 21 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ - num mecanismo de alocação dos recursos: neste caso, um dispositivo de alocação exerce uma regulação sobre os fluxos de aplicação. Este constrangimento pode ser calculado e aplicado sobre os fluxos de diversas maneiras. O mesmo pode igualmente aplicar-se quer sobre os fluxos tomados isoladamente, quer sobre os grupos de fluxos. A titulo de exemplo de mecanismos de alocação dos recursos podemos citar: os mecanismos de reserva fixa ou semi-fixa (configuração estática); os mecanismos de reserva dinâmica (que analisam e tratam os elementos de sinalização emitidos pela aplicação e na dedução de uma estimativa da necessidade de recursos para o fluxo de aplicação); os mecanismos de adaptação de suporte local ao acesso ou global à rede (de ponta a ponta) e que procuram repartir dinamicamente o recurso entre todos os fluxos activos de acordo com as situações de congestão que se podem encontrar.

Assim, no decurso de uma comunicação entre os sitios A e B, quando o fluxo de aplicação é detectado, o seu Constrangimento é estimado e exercido se tiver que ser, e quando a transmissão do dito fluxo cessa, o seu Constrangimento associado torna-se indeterminado.

Em função dos dispositivos dispostos nem sempre é possível estimar o Constrangimento. Por exemplo, na ausência de congestão, é possível que a única informação que se pode determinar seja que o fluxo não está constrangido (quer dizer Constrangimento > Utilização). Note-se que o processo de acordo com o invento aplica-se mesmo que o Constrangimento aplicado a um fluxo varie no decurso do tempo.

Procura Efectiva associada ao fluxo de aplicação

Para numerosas aplicações, o recurso efectivamente consumido (sem Constrangimento associado à rede) por um fluxo de aplicação varia consideravelmente no tempo. Esta variação pode ser devido ao comportamento dos protocolos de comunicação (TCP), às fases de actividade ligadas à própria aplicação, por exemplo, um fluxo de aplicação consumirá muito dos recursos quando da afixação de um novo formulário de aquisição, mas poucos recursos na fase de preenchimento deste 22 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ formulário por um operador. De facto, não é óptimo associar ao fluxo uma Procura constante, pois aquela será sobredimensionada no número de situações.

De acordo com um modo preferido de realização do invento, introduz-se a noção de Procura Efectiva no instante t (indicada por DE (t)) da maneira que se segue: - quando o fluxo de aplicação não está constringido tal como é ilustrado pela FIG. 7, quer dizer quando o seu débito não é limitado pela rede, então: Constrangimento (t) >

Utilização (t), e DE(t) = Min [Utilização (t) ; Procura (t)] - quando o fluxo de aplicação é constrangido pela rede de tal maneira que o Constrangimento é superior à Procura, tal como é ilustrado pela FIG. 8, então: Constrangimento (t) > Procura (t), e DE (t) = Min [Utilização (t) ; Procura (t)] = Procura (t) - quando o fluxo de aplicação é constrangido pela rede de tal maneira que o Constrangimento é inferior ou igual à Procura, tal como é ilustrado pela FIG. 9, então:

Constrangimento (t) ^ Procura (t), e DE (t) = Procura (t)

Note-se que a Procura Efectiva DE(t) varia no tempo. Densidade de Procura Efectiva DDE(t) A Densidade de Procura Efectiva (DDE) num caminho caracteriza a sua taxa de carga efectiva, quer dizer em Procuras Efectivas. O objectivo do invento é equilibrar as Densidades de Procura Efectiva de cada caminho disponível entre dois sítios, de maneira a obter o melhor rendimento possível do conjunto. 23 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ

De acordo com o invento, para um dado caminho de capacidade total BW, e tomado pelos fluxos de aplicação 1 a F, define-se o valor da Densidade de Procura Efectiva no instante t ao somar as Procuras Efectivas de cada fluxo e ao converter o valor na capacidade total do caminho:

DDE (t) = [Σ(j=i a F) DEj (t) ] / BW

Note-se que: - DDE(t) inferior a 100% significa que o caminho está sub-carregado e, portanto, capaz de acolher novos fluxos de aplicação ao mesmo tempo que satisfaz os já presentes; DDE(t) superior ou igual a 100% significa que o caminho está sobrecarregado e que não pode atribuir de modo suficiente os recursos a cada fluxo. Neste caso, é possível quer desfavorecer certos fluxos pouco críticos para proteger outros mais críticos, quer constranger todos os fluxos de um modo idêntico. É importante notar que a noção de Densidade de Procura Efectiva é diferente da noção de congestão do caminho.

Com efeito, um caminho pode estar congestionado, quer dizer, a soma das Utilizações atinge a sua capacidade máxima, pois a Densidade de Procura Efectiva deste caminho é inferior a 100%, nomeadamente devido à elasticidade dos fluxos. Pelo contrário, um caminho não congestionado, quer dizer, para o qual a soma das Utilizações não atinge a capacidade máxima do caminho, terá sempre uma Densidade de Procura Efectiva inferior a 100%. A optimização da repartição de vários fluxos de aplicação nos diferentes caminhos disponíveis entre o sítio A e o sítio B pode fazer-se quer de acordo com um processo contínuo na ausência de novos fluxos (FIG. 10) quer de acordo com um processo descontínuo quando um novo fluxo tiver de ser trocado entre os sítios A e B (FIG. 11). O processo contínuo permite dispor de novo periodicamente os fluxos de aplicação entre os diferentes caminhos possíveis, ao passo que o processo descontinuo 24 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ permite escolher ο melhor caminho para um novo fluxo de aplicação no momento do seu aparecimento. Este último processo é aplicado quando da passagem activa de um fluxo de aplicação. Trata-se essencialmente de determinar sobre que caminho se encaminha este novo fluxo.

Para além da chegada de um novo fluxo de aplicação, outros parâmetros podem variar em cada um dos caminhos e influenciar deste modo a Densidade de Procura Efectiva destes caminhos. Entre estes parâmetros, citemos por exemplo: - a chegada de certos fluxos; a variação da Procura Efectiva de certos fluxos (mudança do seu perfil de actividade); - a variação da capacidade do caminho (podendo ir até à sua completa indisponibilidade).

Existem então duas estratégias possíveis: - não intervir para dispor de novo os fluxos, tendo em conta as chegadas de fluxos antigos (o que faz diminuir a Densidade de Procura Efectiva) e na chegada de novos fluxos para calcular progressivamente um bom equilíbrio; intervir periodicamente ao dispor de novo os diferentes fluxos para equilibrar de novo as Densidades de Procura Efectivas nos caminhos disponíveis. O período de nova disposição depende da implementação, da velocidade de variação de diferentes parâmetros e da precisão do equilíbrio que se procura. Nas redes actuais, um período razoável estende-se tipicamente de alguns segundos a alguns minutos. A FIG. 10 ilustra esquematicamente as etapas essenciais de um processo contínuo. A etapa 20 corresponde ao começo de um novo período de nova disposição.

Na etapa 22, o encaminhador/regulador 19 determina a Utilização U(t) de cada fluxo de aplicação. 25 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ

Na etapa 24, ο encaminhador/regulador 19 determina a Procura D(t) de cada fluxo de aplicação.

Na etapa 26, o encaminhador/regulador 19 determina o Constrangimento C(t) aplicado em cada fluxo de aplicação. Este constrangimento pode ser aplicado ao nível do próprio encaminhador/regulador 19 ou ainda num equipamento externo, por exemplo, o equipamento de acesso à rede 11. Pode ter em conta a natureza do fluxo, a sua criticalidade, etc.

Na etapa 28, o encaminhador/regulador 19 calcula a

Procura Efectiva DE(t) de cada fluxo de aplicação e depois determina a Densidade de Procura Efectiva DDE (t) de cada caminho.

Na etapa 30, o encaminhador/regulador 19 determina as novas disposições óptimas de acordo com a política escolhida para equilibrar a Densidade de Procura Efectiva DE(t) de cada caminho.

De acordo com uma característica do processo do invento, para estimar à priori o impacto do deslocamento de um fluxo existente, indicado por af, de um caminho antigo de capacidade indicada por BWac para um novo caminho de capacidade indicada por BWnc nas Densidades de Procura

Efectiva respectivas destes dois caminhos, utiliza-se a função ProjEff [DDE(t)] que representa a Projecção Efectiva da Densidade de Procura Efectiva, definida tal como se segue:

Impacto sobre o novo caminho:

ProjEff [DDEnc (t) ] = DDEnc(t) + DEaf(t)/BWnc

Impacto sobre um caminho antigo:

ProjEff [DDEac(t)] = DDEac (t) - DEaf(t)/BWac O encaminhador/regulador 19 está programado para utilizar um ou vários dos critérios de nova disposição que se seguem: 26 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ - não fazer nada: contar com a espera dos fluxos para fazer diminuir a Densidade de Procura Efectiva e com a chegada de novos fluxos para se aproximar progressivamente do equilíbrio entre os caminhos; - dispor de novo unicamente os fluxos que têm uma forte Procura (forte valor de D(t)) ou ainda uma forte procura efectiva (forte valor de DE(t)); - dispor de novo unicamente os fluxos que têm uma grande esperança de vida (estimada de acordo com a natureza do fluxo ou de acordo com uma aprendizagem da duração de vida dos fluxos de aplicação similares no passado).

Note-se que o processo de acordo com o invento pode ser implementado por meio de algoritmos similares aos realizados para optimizar os dispositivos de armazenagem de blocos de informações de tamanhos variados (discos rígidos, etc.).

Na etapa 32, o encaminhador/regulador 19 aplica as eventuais modificações de caminho para cada um dos fluxos de aplicação de que o mesmo decidiu a nova disposição.

Os processos descontínuos são descritos pela FIG. 11. A etapa 40 corresponde à detecção do aparecimento de um novo fluxo trocado entre os sítios A e B.

Na etapa 42, o encaminhador/regulador 19 identifica o novo fluxo. Esta tarefa consiste, por um lado, em reconhecer a natureza da aplicação em que as informações são suportadas por este novo fluxo e, por outro lado, em determinar o sítio de destino deste fluxo. Indicar-se-á por « nf » este novo fluxo de aplicação.

Na etapa 44, conhecendo a natureza da aplicação, o encaminhador/regulador 19 deduz a Procura associada ao novo fluxo de aplicação (por exemplo por uma tabela configurada a partir de um dispositivo externo, ou ainda analisando os elementos de sinalização que podem acompanhar este fluxo). Esta Procura Dnf(t) é, à priori, constante durante toda a via do fluxo, e passa de novo a zero quando o fluxo deixa de estar presente. Pode igualmente variar no tempo (por exemplo graças aos elementos de sinalização). Pode considerar-se que 27 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ nesta etapa não se conhece mais o comportamento efectivo do novo fluxo.

Na etapa 46, o encaminhador/regulador 19 efectua uma projecção da Densidade de Procura Efectiva DDE(t) no conjunto dos caminhos disponíveis. Trata-se de uma estimativa daquilo que será a Densidade de Procura Efectiva DDE(t) destes caminhos se o novo fluxo de aplicação os tomar.

Se supusermos que a Densidade de Procura Efectiva DDE(t) de cada caminho já está determinada, por exemplo pelo processo contínuo, a Projecção de Densidade de Procura Efectiva para o caminho quando da chegada do novo fluxo (nf) é calculada na etapa 46 da maneira que se segue:

Proj [DDE (t) ] = DDE (t) + Dnf(t)/BW.

Na etapa 48, o encaminhador/regulador 19 determina o caminho óptimo CO para o novo fluxo de aplicação que tem o valor mais reduzido de projecção da Densidade de Procura Efectiva entre o conjunto dos caminhos possíveis. Na etapa 50, o encaminhador/regulador 19 encaminha então o novo fluxo (nf) no caminho óptimo (CO) tal como determinado na etapa precedente.

Este encaminhamento pode ser realizado de diversas maneiras, em função das tecnologias de rede (emissão numa interface física particular, marcação do fluxo com um indicador que será utilizado para seleccionar a interface do equipamento de acesso, emissão de um comando para um órgão de encaminhamento situado no caminho, etc.).

Note-se que o processo de acordo com o invento aplica-se a grupos de fluxos de aplicação primeiro que aos fluxos individuais sem sair do âmbito do invento.

Neste caso, é suficiente substituir: - a utilização de um fluxo de aplicação U(t) pela utilização do grupo de fluxos Ug(t); - a procura de um fluxo de aplicação D (t) a procura do grupo de fluxos Dg(t); 28 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ - ο constrangimento aplicado num fluxo de aplicação C(t) pelo constrangimento aplicado no grupo de fluxos Cg(t); - a Procura Efectiva de um fluxo de aplicação DE(t) pela Procura Efectiva do grupo de fluxos DEg(t); etc. .

Um caso onde é particularmente interessante trabalhar nos grupos de fluxos de aplicações encontra-se nas redes do tipo MPLS com Classes de Serviço, sendo os grupos chamados de « Behavior Aggregate ».

Note-se igualmente que os critérios de escolha do caminho podem ser completados de acordo com as circunstâncias e o contexto de outros parâmetros associados às ligações disponíveis tais como por exemplo: - o nivel de segurança; - o custo; - o nivel de qualidade; - etc. O dispositivo que concretiza o processo de acordo com o invento é quer um "router" de acesso disposto na entrada de uma rede de interligação, quer um multiplexador disposto na rede de interligação, quer um servidor de acesso à rede.

Lisboa, 2011-01-03

Claims

ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 1/7 REIVINDICAÇÕES 1 - Processo de optimização da partilha de uma pluralidade de recursos de rede entre uma pluralidade de fluxos de dados gerados por uma pluralidade de aplicações, estando os ditos fluxos susceptíveis de tomarem um número n de caminhos [ABi], i = 1 a n, ligando pelo menos um sitio A e pelo menos um sitio B numa rede de telecomunicações (6), processo caracterizado por o mesmo comportar: - uma primeira fase que consiste em determinar em cada instante t para cada fluxo um valor U(t) que representa a utilização pelo dito fluxo de pelo menos um recurso de rede entre a pluralidade de recursos de rede disponíveis, um valor D (t) que representa a procura de recursos de rede necessária e suficiente para que o fluxo satisfaça um objectivo de desempenho pré-estabelecido para a dita aplicação, e um valor C(t) que representa um constrangimento que limita o recurso de rede atribuível ao fluxo considerado; - uma segunda fase que consiste em: • calcular, em função dos ditos valores U(t), D(t) e C(t), um valor DE (t) que representa a quantidade de recurso de rede efectivamente necessário para um instante t para satisfazer o objectivo de desempenho do dito fluxo em função do constrangimento C(t), do tipo de aplicação que gera o dito fluxo e do tipo de utilização da dita aplicação; e em • calcular, em função dos diferentes valores DE(t), e para cada caminho de transmissão [ABi], i = 1 a n, um valor DDEi(t) que representa a Densidade de Procura Efectiva no dito caminho tendo em conta o conjunto dos fluxos trocados entre os sítios A e B; uma terceira fase que consiste em repartir dinamicamente os fluxos gerados pelas diferentes aplicações entre os diferentes caminhos [ABi], i = 1 a n, em função das densidades de Procura Efectiva DDEi(t) nos caminhos [ABi], i = 1 a n.
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual, para cada fluxo trocado entre os sítios A e B, a fase de regulação comporta as etapas que se seguem: ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 2/7 - medir ο valor de utilização U(t); - determinar o valor da Procura D(t); - determinar o valor da Constrangimento C(t); - calcular o valor da Procura Efectiva DE(t); - calcular as densidades da Procura Efectiva DDEi(t) em cada caminho [ABi] , i = 1 a n, tendo em conta o conjunto dos fluxos trocados entre os sitios A e B; - modificar a repartição dos fluxos nos caminhos [ABi], i = 1 a n, de maneira a equilibrar as Densidades de Procura Efectiva nos caminhos disponíveis.
3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, comportando para além do mais as etapas que se seguem quando um novo fluxo que tiver de ser trocado entre o sítio A e o sítio B surgir: - identificar a natureza da aplicação que gera o dito novo fluxo; - determinar o valor D(t) inicialmente associado a este novo fluxo; efectuar uma projecção da Densidade de Procura Efectiva Proj [DDEi(t)] em cada caminho [ABi], i = 1 a n, na hipótese em que o novo fluxo tomará cada um dos ditos caminhos; - encaminhar o novo fluxo para o caminho que tem a mais pequena projecção de Densidade de Procura Efectiva Proj [DDEi(t)].
4 - Processo de acordo com a reivindicação 2 ou a reivindicação 3, caracterizado por a repartição dos fluxos entre os diferentes caminhos [ABi], i = 1 a n, ser efectuada para além do mais em função do nível de segurança de cada um dos ditos caminhos [ABi], i = 1 a n, e/ou do nível de qualidade assegurado por cada um dos ditos caminhos [ABi], i = 1 a n, e/ou do custo financeiro da utilização de cada um dos ditos caminhos [ABi], i = 1 a n.
5 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, no qual cada fluxo trocado entre os sítios A e B é um agregado de vários fluxos individuais. ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 3/7
6 - Processo de acordo com a reivindicação 5, no qual os ditos fluxos individuais são agregados em função da topologia da rede, e/ou da topologia dos fluxos, e/ou do número de fluxos para cada aplicação, e/ou da criticalidade de cada fluxo.
7 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, no qual o dito recurso de rede representa a banda de passagem global disponível para trocar os fluxos durante uma comunicação entre os sítios A e B, e em que o valor U(t) representa o débito efectivamente utilizado para transmitir um fluxo entre os sítios A e B, o valor D(t) representa o débito necessário e suficiente para que o fluxo gerado satisfaça o objectivo de desempenho pré-estabelecido associado à aplicação que gera o dito fluxo, o valor C(t) representa o valor máximo do débito permitido pela rede para transmitir o fluxo considerado, e o valor DE(t) representa o débito efectivamente necessário pelo dito fluxo em função de limitações de débito, do tipo de aplicação que gera o dito fluxo e do tipo de utilização da dita aplicação para satisfazer o objectivo de desempenho durante a dita comunicação entre os sítios A e B.
8 - Processo de acordo com a reivindicação 7, no qual o valor DE(t) é variável no tempo e é definido da forma que se segue: quando o recurso consumido pelo fluxo não está limitado pela rede: DE (t) = Min [U (t), D (t) ]; e - quando o recurso consumido pelo fluxo está limitado pela rede a um valor C(t): DE (t) = D (t) .
9 - Processo de acordo com a reivindicação 7, no qual para um dado caminho [ABi], i = 1 a n, de banda de passagem disponível BWi, tomado por uma pluralidade de fluxos Fj, j = 1 a F, o valor da Densidade de Procura Efectiva DDEi(t) no instante t é igual à soma das Procuras Efectivas DEj(t) de ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 4/7 cada fluxo dividida pela banda de passagem total BW± do dito caminho: DDEi(t) = [E(j = i a F) DE j (t) ] / BWi
10 - Processo de acordo com as reivindicações 3 e 10, caracterizado por, se novos fluxos que tiverem de ser trocados entre os sítios A e B surgirem, a projecção da Densidade de Procura Efectiva para o caminho [ABi] quando da chegada do novo fluxo (nf) calcula-se tal como se segue: Proj [DDEi(t)] = DDEi(t) + Dnf(t)/BWi representando BW± o recurso partilhado entre as aplicações que geram os fluxos no caminho [ABi].
11 - Dispositivo de optimização da partilha de uma pluralidade de recursos de rede entre uma pluralidade de fluxos de dados gerados por uma pluralidade de aplicações, estando os ditos fluxos susceptíveis de tomarem um número n de caminhos [ABi], i = 1 a n, ligando pelo menos um sítio A e pelo menos um sítio B numa rede de telecomunicações (6), dispositivo caracterizado por comportar: • meios (19) para determinar em cada instante t, para cada fluxo, um valor U(t) que representa a utilização pelo dito fluxo de pelo menos um recurso de rede entre a pluralidade de recursos de rede disponíveis, um valor D(t) que representa a procura de recursos de rede necessária e suficiente para que o fluxo satisfaça um objectivo de desempenho pré-estabelecido para a dita aplicação, e um valor C(t) que representa um constrangimento que limita o recurso de rede que se pode atribuir ao fluxo considerado, e para calcular, em função dos ditos valores U(t), D(t) e C(t), um valor DE(t) que representa o recurso de rede efectivamente necessário a um instante t para que o dito fluxo satisfaça o objectivo de desempenho na presença do constrangimento C(t), do tipo de aplicação que gera o dito fluxo e do tipo de utilização da dita aplicação; • meios (19) para calcular, em função dos diferentes valores DE(t), e para cada caminho de transmissão [ABi], i = ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 5/7 1 a η, um valor DDEi(t) que representa a Densidade de Procura Efectiva do dito recurso de rede no dito caminho tendo em conta o conjunto de fluxos trocados entre os sítios A e B, e para repartir dinamicamente os fluxos gerados entre os diferentes caminhos [ABi], i = 1 a n, em função das Densidades de Procura Efectiva DDEi(t) dos caminhos [ABi], i = 1 a n.
12 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por os ditos meios (19) comportarem: - um módulo para medir o valor U(t) para cada fluxo trocado no decorrer de uma comunicação entre o sítio A e o sítio B; - um módulo para determinar o valor D(t); - um módulo para determinar o valor C(t); - um módulo para calcular o valor DE(t); - um módulo para calcular as densidades de Procura Efectiva DDE (t) em cada caminho [ABi], i = 1 a n, tendo em conta o conjunto de fluxos trocados entre os sítios A e B; - um módulo para repartir os fluxos nos caminhos [ABi], i = 1 a n, de maneira a equilibrar as Densidades de Procura Efectiva dos caminhos disponíveis.
13 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por os ditos meios (19) comportarem além do mais: - um módulo para identificar um novo fluxo que troca informações entre o sítio A e o sítio B; - um módulo para determinar o valor D(t) associado inicialmente a este novo fluxo; - um módulo para efectuar uma projecção da Densidade de Procura Efectiva em cada caminho [ABi], i = 1 a n, na hipótese de o novo fluxo tomar cada um dos ditos caminhos; - um módulo para encaminhar o novo fluxo para o caminho i que tem a mais pequena projecção de densidade de Procura Efectiva Proj [DDEi(t)].
14 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 12 ou a reivindicação 12, caracterizado por o mesmo consistir num ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 6/7 "router" de acesso disposto na entrada de uma rede de interligação.
15 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 12 ou a reivindicação 13, caracterizado por o mesmo consistir num multiplexador disposto na rede de interligação.
16 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 12 ou a reivindicação 13, caracterizado por o mesmo consistir num servidor de acesso à rede.
17 - Suporte lógico armazenado num suporte que se pode ligar a uma rede de telecomunicações adaptada para a optimização da partilha de uma pluralidade de recursos de rede entre uma pluralidade de fluxos de dados gerados por uma pluralidade de aplicações, estando os ditos fluxos susceptiveis de tomarem um número n de caminhos [ABi], i = 1 a n, que ligam pelo menos um sitio A e pelo menos um sitio B numa rede de telecomunicações (6), caracterizado por o mesmo comportar: - instruções para determinar em cada instante t para cada fluxo um valor U(t) que representa a utilização pelo dito fluxo de pelo menos um recurso de rede entre a pluralidade de recursos de rede disponíveis, um valor D(t) que representa a procura de recurso de rede necessária e suficiente para que o fluxo satisfaça um objectivo de desempenho pré-estabelecido para a dita aplicação, e um valor C(t) que representa um constrangimento que limita o recurso de rede que se pode atribuir ao fluxo considerado; e - instruções para: • calcular, em função dos ditos valores U(t), D(t) e C(t), um valor DE (t) que representa a quantidade de recurso de rede efectivamente necessário a um instante t para satisfazer o objectivo de desempenho do dito fluxo em função do constrangimento C(t), do tipo de aplicação que gera o dito fluxo e do tipo de utilização da dita aplicação; e para • calcular, em função dos diferentes valores DE(t), e para cada caminho de transmissão [ABi], i = 1 a n, um valor DDEi(t) que representa a Densidade de Procura Efectiva no ΕΡ 2 103 055/PT 7/7 dito caminho tendo em conta o conjunto dos fluxos trocados entre os sitios A e B; e instruções para repartir dinamicamente os fluxos gerados pelas diferentes aplicações entre os diferentes caminhos [ABi], i = 1 a n, em função das densidades de Procura Efectiva DDEi(t) nos caminhos [ABi], i = 1 a n.
18 - Suporte lógico de acordo com a reivindicação 17, comportando para além do mais: - instruções para medir o valor U(t) para cada fluxo trocado no decorrer de uma comunicação entre o sitio A e o sitio B; - instruções para determinar o valor D(t); - instruções para determinar o valor C(t); - instruções para calcular o valor DE(t); - instruções para calcular as Densidades de Procura Efectiva respectivas DDEi(t) de cada caminho [ABi], i = 1 a n, para o conjunto dos fluxos trocados entre os sitios A e B; - instruções para repartir os fluxos nos caminhos [ABi], i = 1 a n, de maneira a equilibrar as Densidades de Procuras Efectivas nos caminhos disponíveis.
19 - Suporte lógico de acordo com a reivindicação 17, comportando para além do mais: - instruções para identificar um novo fluxo a trocar entre o sitio A e o sitio B; instruções para medir o valor D(t) associado inicialmente a este novo fluxo; - instruções para calcular uma projecção da Densidade de Procura Efectiva Proj [DDEi(t)] de cada caminho [ABi], i = 1 a n, na hipótese em que o novo fluxo toma cada um dos ditos caminhos; - instruções para encaminhar o novo fluxo para o caminho i que tem a mais pequena projecção da Densidade de Procura Efectiva Proj [DDEi(t)]. Lisboa, 2011-01-03 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 1/7

οLL 1 1 1 I 1 ι | ι | 1 / I I ι 1 ίΟ

ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 2/7

| UTILIZADOR | | ACESSO | | TRÂNSITO

Ζ Old EP 2 103 055/PT 3/7 DESEMPENHO DA APLICAÇÃO

FIG. 3 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 4/7

Mi* | Λ I I

FIG. 5 EP 2 103 055/PT 5/7 Bit/s

FIG.6

FIG. 7 EP 2 103 055/PT 6/7 Bitís^ Bit/s

FIG. 8

FIG. 9 ΕΡ 2 103 055/ΡΤ 7/7 20 22 24 26 26 30

FIG. 10 FIG. 11 32