EVALUCACIÓN DEL CAMINO DE TRANSFERENCIA DE DATOS USANDO FILTRO Y DETECCIÓN DE CAMBIOS.

Evaluación del camino de transferencia de datos usando filtro y detección de cambios. Campo de la invención La invención se refiere de manera general a las redes de datos y, más concretamente, a la evaluación de los caminos de transferencia de datos en las redes de datos. Antecedentes de la invención Los documentos enumerados más adelante se incorporan aquí dentro por referencia: G. Bishop, y G.Welch, Una introducción al Filtro de Kalman, SIGGRAPH 2001, Curso 8. K. Jacobsson, H. Hjalmarsson, N. Möller y K H Johansson, Estimación del RTT y el ancho de banda para aplicaciones de control de congestión en redes de comunicación, en las Actas de la Conferencia sobre Decisión y Control (CDC) del IEEE 2004, Isla Paraíso, Bahamas, 2004. M. Jain y C. Dovrolis, Carga del camino: Una herramienta de medición para el ancho de banda disponible extremo a extremo En las Actas del taller de Medición Activa y Pasiva (PAM), 2002. M. Jain y C. Dovrolis, Ancho de Banda Disponible extremo a extremo: Metodología de Medición, Dinámica y Relación con el Flujo de Datos del TCP En las Actas de ACM del Sigcomm, 2002. S. Keshav, Un planteamiento de control teórico para el control de flujo. En las Actas de ACM del SIGCOMM91, páginas 3-15, Zúrich, Suiza, septiembre de 1991. M. Kim y B. Noble, SANE: estimación de red ágil estable, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias Informáticas de la Universidad de Míchigan. CSE-TR-432-00. 2000. M. Kim y B. Noble, Estimación de red móvil, Computación e Interconexión de Redes Móvil (ACB MOBICOM), Roma, Italia, 2001. B. Melander, M. Björkman, y P. Gunningberg, Un nuevo método de sondeo y análisis extremo a extremo para la estimación de los cuellos de botella del ancho de banda, Actas del Globecomm 00 del IEEE, San Francisco, EE.UU., noviembre de 2000. A. Pásztor y D. Veitch, La dependencia del tamaño del paquete de los métodos tipo pareja de paquetes, en las Actas, Décimo Taller Internacional sobre Calidad de Servicio (IWQoS 2002), Miami Beach, EE.UU., mayo 2002. V. Ribeiro, R. Riedi, R, Baraniuk, J. Navratil, L. Cottrell, Chirrido del camino: Estimación Eficiente del Ancho de Banda Disponible para Caminos de Red, en las Actas del taller de Medición Activa y Pasiva (PAM), 2003. A. Shriram, M. Murray, Y. Hyun, N. Brownlee, A. Broido, M. Fomenkov y KC Claffy, Comparación de Herramientas de Estimación del Ancho de Banda Extremo a Extremo Públicas sobre Enlaces de Alta Velocidad, en el taller de Medición Activa y Pasiva (PAM), 2005. Nowak, R.D. y Coates, M.J., Tomografía de red usando paquetes unidifusión muy juntos, Patente US 6.839.754 (2005). M. J. Coates y R.D. Nowak, Interferencia secuencial Monte Carlo de retardos internos en redes de datos no estacionarias, Transacciones en Procesamiento de Señal del IEEE, 50(2):366-376, febrero de 2002. S. Ekelin y M. Nilsson, Monitorización continua del ancho de banda disponible sobre un camino de red 2º Taller Nacional Sueco de Interconexión de Redes de Ordenadores, Karlstad, Suecia, 23-24 de noviembre de 2004. Prasad, R., Murray, M., Dovrolis, C., Claffy, K.C.: Estimación del Ancho de Banda: Métricas, Técnicas de Medición, y Herramientas. En: Revista de Red del IEEE (2003). La capacidad de medir el ancho de banda disponible extremo a extremo sobre un camino en una red de datos es útil en varios contextos, que incluyen la verificación del SLA (Acuerdo de Nivel de Servicio), la monitorización de red y la selección del servidor. La monitorización pasiva del ancho de banda disponible de un camino de red extremo a extremo es posible en principio, dispuesto que se puede acceder a todos los nodos en el camino. No obstante, esto típicamente no es posible, y la estimación del ancho de banda extremo a extremo disponible se hace típicamente mediante el sondeo activo del camino de red. El ancho de banda disponible se puede estimar inyectando tráfico de sondeo en la red, y luego analizando los efectos observados del tráfico transversal en las sondas. Este tipo de medición activa requiere solamente el acceso a los ordenadores centrales del remitente y del receptor (nodos), y no requiere el acceso a ningún nodo intermedio en el camino entre el remitente y el receptor. 2   Los planteamientos convencionales para el sondeo activo requieren la inyección de tráfico de paquetes de sondeo en el camino de interés a una tasa que es suficiente transitoriamente para usar todo el ancho de banda disponible y causar congestión. Si se usan solamente un pequeño número de paquetes de sondeo, entonces la congestión transitoria inducida se puede absorber mediante colas de almacenamiento temporal en los nodos. Por consiguiente, no se causa ninguna pérdida de paquetes, sino más bien solamente un aumento pequeño del retardo del camino de unos pocos paquetes. La medida deseada del ancho de banda disponible se determina en base al aumento del retardo. Los paquetes de sondeo se pueden enviar en parejas o en trenes, a varias tasas de paquetes de sondeo. La tasa de paquetes de sondeo en la que el retardo del camino empieza a aumentar corresponde con el punto de congestión, y de esta manera es indicativa del ancho de banda disponible. Los paquetes de sondeo también se pueden enviar de manera que la separación temporal entre los paquetes de sondeo dentro de un tren dado varía, de manera que cada tren puede cubrir una gama de tasas de sondeo. Las soluciones convencionales tales como aquéllas mencionadas anteriormente o bien no producen estimaciones en tiempo real del ancho de banda disponible, o bien no producen estimaciones suficientemente precisas del ancho de banda disponible, o ambas. Estas soluciones también tienden a requerir o bien recursos de procesamiento de datos significativos, o bien recursos de memoria significativos, o ambos. En Ekelin, S. y otros, Medición en Tiempo Real del Ancho de Banda Disponible Extremo a Extremo usando Filtrado de Kalman, Conferencia NOMS del IEEE, abril de 2006 y en Hartikainen y otros, Sintonizando las Características Temporales de un Método de Filtro de Kalman para la Estimación del Ancho de Banda Extremo a Extremo, IEEE/IFIP E2EMON, abril de 2006, se revela un método de aplicación de un filtro de Kalman para la estimación del ancho de banda. En el método revelado, la covarianza Q del ruido del proceso debe ser fijada a un valor alto (es decir, se elige la agilidad) para detectar los cambios rápidos. No obstante, hacerlo así provoca al sistema que sufra inestabilidad o fluctuación (es decir, los valores reproducidos fluctúan una gran cantidad). A la inversa, para evitar esta fluctuación, Q debe ser fijada a un bajo valor (es decir, se elige la estabilidad). Haciendo esto, no obstante, la respuesta a los cambios rápidos será lenta. Es por lo tanto deseable proporcionar una solución de sondeo activo que pueda estimar el ancho de banda disponible de un camino en una red de datos sin las dificultades anteriormente mencionadas de las soluciones convencionales. Resumen de la invención Las realizaciones ejemplares de la invención proporcionan el modelado de una condición en un camino de transferencia de datos adecuadamente para permitir el uso de un planteamiento basado en filtros para proporcionar una estimación de la condición. Esto permite estimaciones en tiempo real, precisas de la condición con requerimientos moderados para el procesamiento de datos y los recursos de memoria. Algunas realizaciones implementan detección de cambios para controlar un parámetro del filtro. Breve descripción de los dibujos La Figura 1 ilustra las operaciones ejemplares que se pueden realizar de acuerdo con la invención. La Figura 2 ilustra en forma de diagrama un aparato para la evaluación de un camino de transferencia de datos de acuerdo con las realizaciones ejemplares de la invención. La Figura 3 ilustra gráficamente una modelo lineal por tramos utilizado por las realizaciones ejemplares de la invención. La Figura 4 ilustra en forma de diagrama un aparato de detección de cambios que utiliza los residuos del filtro de acuerdo con las realizaciones ejemplares de la invención. La Figura 5 ilustra en forma de diagrama la lógica de alarma de la Figura 4 en más detalle de acuerdo con las realizaciones ejemplares de la invención que implementan una prueba de suma acumulativa. La Figura 6 ilustra en forma de diagrama las técnicas de detección de cambios adicionales que se utilizan de acuerdo con las realizaciones ejemplares de la invención. La Figura 7 ilustra en forma de diagrama la lógica de alarma de la Figura 4 en más detalle de acuerdo con las realizaciones ejemplares de la invención que implementan una prueba de la Relación de Probabilidad Generalizada. Descripción detallada Las realizaciones ejemplares de la invención proporcionan la estimación rápida y precisa de una condición dependiente del tiempo asociada con un camino de red de paquetes conmutados, por ejemplo,... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para evaluar el ancho de banda disponible en un camino de transferencia de datos que transfiere datos entre los nodos de comunicación de datos de una red de datos en la que los paquetes de sondeo se transmiten a través del camino de red en un patrón específico, que comprende: un filtro (26) para acoplar al camino de transferencia de datos, dicho filtro configurado para realizar una operación de filtro durante el funcionamiento en tiempo real del camino de transferencia de datos para producir información en tiempo real para usar en la estimación del ancho de banda disponible; la lógica (28) acoplada a dicho filtro para analizar dicha información en tiempo real, el aparato caracterizado porque comprende: un ajustador (40, 42, 43) que comprende un selector (43) acoplado a dicha lógica y dicho filtro para ajustar selectivamente dicha operación de filtro en respuesta a dicha lógica, seleccionando los parámetros del filtro a partir de un primer conjunto de parámetros del filtro que proporcionan estabilidad e insensibilidad al ruido, o a partir de un segundo conjunto alternativo de parámetros de filtro que proporciona una rápida adaptación a un nuevo estado del sistema, y un detector de cambios para proporcionar una indicación de alarma al selector (43) en un cambio brusco en el estado del sistema, en el que los parámetros del filtro se ajustan temporalmente a partir del primer conjunto de parámetros a dicho segundo conjunto de parámetros. 2. El aparato de la Reivindicación 1, en el que dicha información en tiempo real incluye las estimaciones de parámetros en tiempo real para usar en la estimación del ancho de banda disponible, y en el que dicha operación de filtro usa mediciones en tiempo real las cuales se relacionan con el ancho de banda disponible y las cuales corresponden respectivamente a dichas estimaciones de parámetros en tiempo real, dicha lógica que incluye un combinador (40) para la combinación de las mediciones en tiempo real con las estimaciones de parámetros en tiempo real correspondientes respectivamente para producir información de combinación, y dicha lógica configurada para analizar estadísticamente dicha información de combinación. 3. El aparato de la Reivindicación 2, en el que dicha información de combinación es indicativa de las comparaciones respectivas de dichas mediciones en tiempo real con las estimaciones de parámetros en tiempo real correspondientes respectivamente. 4. El aparato de la Reivindicación 3, en el que dicha lógica se configura para calcular una estadística de prueba en base a dicha información de combinación, y para comparar dicha estadística de prueba con un umbral. 5. El aparato de la Reivindicación 4, en el que dicha lógica se configura para analizar una relación entre la primera y segunda probabilidades, en la que dicha primera probabilidad es una probabilidad de que dicha información de combinación es indicativa de una primera característica en tiempo real del ancho de banda disponible, y en la que dicha segunda probabilidad es una probabilidad de que dicha información de combinación es indicativa de una segunda característica en tiempo real del ancho de banda disponible. 6. El aparato de la Reivindicación 4, en el que dicha lógica se configura para detectar si ha ocurrido un cambio en una característica estadística asociada con dicha información de combinación. 7. El aparato de la Reivindicación 3, en el que dicha lógica se configura para calcular una pluralidad de estadísticas de prueba en base a dicha información de combinación, seleccionar una de dichas estadísticas de prueba que tiene un valor máximo entre dichas estadísticas de prueba, y comparar dicha una estadística de prueba con dicho umbral. 8. El aparato de la Reivindicación 2, en el que dicha lógica se configura para aplicar una prueba de blancura con respecto a dicha información de combinación. 9. El aparato de la Reivindicación 2, en el que dicha lógica se configura para aplicar una prueba de suma acumulativa con respecto a dicha información de combinación. 10. El aparato de la Reivindicación 2, en el que dicha lógica se configura para aplicar una prueba de la Relación de Probabilidad Generalizada con respecto a dicha información de combinación. 11. El aparato de la Reivindicación 2, en el que dicha lógica incluye una pluralidad de filtros paralelos (71). 12. El aparato de la Reivindicación 2, en el que dicho ajustador se configura para ajustar dicho funcionamiento del filtro para aumentar temporalmente la sensibilidad del mismo a los cambios en el ancho de banda disponible. 13. El aparato de la Reivindicación 1, en el que dicho filtro incluye un filtro de Kalman (26), y dicho ajustador se configura para ajustar un parámetro de covarianza de ruido del proceso proporcionado a dicho filtro de Kalman.   14. El aparato de la Reivindicación 1, en el que dicha lógica se proporciona físicamente de manera separada de dicho filtro en una ubicación físicamente remota de dicho filtro. 15. Un método de evaluación del ancho de banda disponible en un camino de transferencia de datos entre los nodos de comunicación de datos de una red de datos, que comprende: transmitir los paquetes de sondeo en un patrón específico a través del camino de la red, durante la operación en tiempo real del camino de transferencia de datos, usando una operación del filtro (17) para producir una información en tiempo real para usar en la estimación del ancho de banda disponible; analizar dicha información en tiempo real; ajustar selectivamente (16) dicha operación del filtro en respuesta a dicho análisis, seleccionando los parámetros del filtro a partir de un primer conjunto de parámetros que proporcionan estabilidad e insensibilidad al ruido, o a partir de un segundo conjunto de parámetros, alternativo, que proporcionan una rápida adaptación a un nuevo estado del sistema, y detectar los cambios en el estado del sistema, y ajustar los parámetros del filtro temporalmente a partir del primer conjunto de parámetros a dicho segundo conjunto de parámetros, en caso de un cambio brusco. 16   17   18   19