REDUCCIÓN DE LA POTENCIA DEPENDIENTE DE LA CARGA DE TRÁFICO EN SISTEMAS DE CONMUTACIÓN POR PAQUETES DE ALTA VELOCIDAD.

Un método de reducción del consumo de potencia un sistema de conmutación por paquetes que tiene un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente de una troncal de red y un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente de una troncal de red que comprende capacidades de procesamiento de paquetes paralelo,

el método que comprende: - determinar una tasa de tráfico para los paquetes de datos entrantes en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente; - procesar los paquetes de datos entrantes; - transmitir una indicación de la tasa de tráfico determinada desde el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente al dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente en un momento previo al momento que se transmiten los paquetes de datos procesados para los cuales ha sido determinada la tasa de tráfico para el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente; - apagar o encender adaptativamente los recursos de procesamiento de paquetes paralelos disponibles en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente en base a la indicación de la tasa de tráfico recibida; y - transmitir los paquetes de datos procesados desde el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente al dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente

La invención se refiere a un método y dispositivos para un sistema de conmutación por paquetes para la reducción de la potencia dependiente de la carga de tráfico en sistemas de conmutación por paquetes.

El tráfico de Internet tiene y se espera que siga creciendo exponencialmente según la ley de Moore. Consecuentemente, la velocidad de línea de red se ha doblado alrededor de cada dos años en el pasado. No obstante, las tasas de reloj de las memorias y los circuitos integrados no han mejorado en la misma medida, siendo una razón que los retardos de cable en la pastilla entre la lógica del dispositivo no escalan en relación a los tamaños geométricos sino más bien permanecen constantes. Una solución común para dirigir este tema de los retardos de interconexión en diseño de alta velocidad es una paralelización de los recursos, tal como los bancos de memoria paralelos de gestores de tráfico o un alto número de interfaces pastilla a pastilla de baja velocidad comparativamente.

Tal paralelización de recursos para el procesamiento de paquetes de datos de alta velocidad se produce a expensas del espacio requerido y el consumo de potencia, y últimamente, costes más altos. Adicionalmente, el consumo de potencia aumentado combinado con el cada vez más pequeño diseño de los componentes físicos de los ordenadores de hoy en día y los dispositivos de red de procesamiento de paquetes provoca altas densidades de potencia. Estas altas densidades de potencia perjudican la fiabilidad y la esperanza de vida de la pastilla, aumentan los costes de enfriamiento, y, para grandes centros de datos, incluso elevan las preocupaciones medioambientales.

En los diseños de última tecnología, se pueden reducir dos formas de consumo de potencia, consumo de potencia dinámico y consumo de potencia estático, mediante técnicas de circuitos y nivel lógico (por ejemplo, diseño de transistores, interconexiones de baja potencia), arquitecturas de almacenamiento en caché (por ejemplo cachés adaptativas), y escalado dinámico de voltaje (DVS).

La US 2005/0249227 A1 revela un método que permite a un punto de acceso de de red de área local inalámbrica (WLAN), tras la recepción de una trama activadora en el punto de acceso desde la estación móvil, informar a una estación móvil que funciona de acuerdo con un modo de baja potencia del funcionamiento del estado del almacenamiento temporal de cualesquiera secuencias de tráfico asociadas con la estación móvil en respuesta a la recepción de la trama de activación.

No obstante, la mayoría de estas técnicas son demasiado complejas para dispositivos de procesamiento de paquetes de alta velocidad, es decir, de 100 Gb/s y por encima, tales como procesadores de red (NP), gestores de tráfico (TM) y matrices de conmutación (SF). Por ejemplo, el método de DVS, que modula el voltaje de suministro y la frecuencia de reloj de la pastilla, es muy difícil de incorporar en dispositivos de procesamiento de paquetes de alta velocidad que tienen requerimientos especiales de ancho de banda, latencia de procesamiento y fluctuación.

Por lo tanto, hay una necesidad de resolver los temas mencionados anteriormente para proporcionar una reducción de potencia más eficiente y rentable para sistemas de conmutación por paquetes de alta velocidad.

En vista de los problemas anteriores de la técnica previa, es un objeto de la invención proporcionar un método más eficiente y sistema de conmutación por paquetes que sea capaz de reducir el consumo de potencia de los sistemas de conmutación por paquetes, particularmente de los sistemas de conmutación por paquetes de alta velocidad de 100 Gb/s y por encima.

Este objeto se logra mediante el asunto del tema de acuerdo con las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes se refieren a las realizaciones preferentes de la invención.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se propone un método y un sistema para reducir el consumo de potencia de un sistema de conmutación por paquetes que tiene un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente y un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente. El dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente puede ser en particular un procesador de red. El dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente puede ser en particular un gestor de tráfico y / o una matriz de conmutación.

El método puede comprender el paso de determinar una tasa de tráfico para los paquetes de datos entrantes en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente. A modo de ejemplo, los paquetes de datos entrantes se pueden almacenar en un almacenamiento central de preclasificación del dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente para gestionar la sobresuscripción del interfaz, para filtrar las ráfagas, realizar una clasificación inicial, y determinar la longitud del paquete. La longitud del paquete determinada se puede usar a continuación en la medición posterior de la tasa de tráfico para los paquetes de datos entrantes la cual puede incluir medir el número de paquetes de datos de entrada. La tasa de tráfico se puede determinar por una unidad de medición del tráfico. De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, los paquetes de datos entrantes se pueden procesar en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente y se pueden transmitir a continuación desde el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente al dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente. A modo de ejemplo, el procesamiento de paquetes en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente puede incluir al menos una de las siguientes: clasificación de paquetes, encolamiento, aprendizaje de direcciones y gestión de la tabla de envío, funcionalidad de puente incluyendo asignación de direcciones y clase de servicio (CoS), intercambio o generación de etiquetas MPLS.

El método puede incluir el paso de transmitir una indicación de la tasa de tráfico determinada antes de tiempo desde el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente al dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente, es decir, en un momento previo al momento que se transmiten los paquetes de datos procesados para los que ha sido determinado el tráfico al dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente. La diferencia de tiempos entre la transmisión de la indicación de la tasa de tráfico y la transmisión de los paquetes de datos procesados correspondientes a la tasa de tráfico puede ser al menos el tiempo necesario para activar o desactivar un recurso de procesamiento de paquetes del dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente. Esta indicación de la tasa de tráfico puede ser un valor derivado de la tasa de tráfico determinada de los paquetes de datos de entrada y puede comprender información para describir la tasa de tráfico. De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, los recursos de procesamiento de paquetes disponibles en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente se pueden ajustar en base a la tasa de tráfico recibida. Los recursos disponibles se pueden ajustar encendiendo o apagando algunos de los recursos de procesamiento de paquetes en paralelo del dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente para adaptar los recursos activos a la carga de tráfico de manera que las capacidades de procesamiento de reserva se puedan apagar para ahorrar energía, reducir la generación de calor y aumentar el tiempo de vida de las unidades de procesamiento.

En el contexto de esta invención, un recurso de procesamiento de paquetes puede incluir una memoria de datos, en particular bancos de memoria paralelo, líneas de transmisión de paquetes de datos, o cualquier otro recurso de manejo de paquetes de datos, tal como almacenar, encolar, enviar, o cambiar los paquetes de datos.

En otras palabras, enviando una información de medición de carga determinada para un conjunto de paquetes de datos desde un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente a uno de enlace descendente mientras que los paquetes de datos para los que se ha medido la información de medición de la carga todavía están siendo procesados en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente, el método y el sistema de acuerdo con la invención puede transmitir un valor de previsión del tráfico a un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente en base a que el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente... [Seguir leyendo]

1. Un método de reducción del consumo de potencia un sistema de conmutación por paquetes que tiene un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente de una troncal de red y un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente de una troncal de red que comprende capacidades de procesamiento de paquetes paralelo, el método que comprende:

- determinar una tasa de tráfico para los paquetes de datos entrantes en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente;

- procesar los paquetes de datos entrantes;

- transmitir una indicación de la tasa de tráfico determinada desde el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente al dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente en un momento previo al momento que se transmiten los paquetes de datos procesados para los cuales ha sido determinada la tasa de tráfico para el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente;

- apagar o encender adaptativamente los recursos de procesamiento de paquetes paralelos disponibles en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente en base a la indicación de la tasa de tráfico recibida; y

- transmitir los paquetes de datos procesados desde el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente al dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cuando se transmite la indicación de la tasa de tráfico, el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente añade un campo de cabecera que comprende la tasa de tráfico determinada para los paquetes de datos entrantes que todavía están siendo procesados en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente a al menos un paquete de datos ya procesado por el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la diferencia de tiempo entre la transmisión de la indicación de la tasa de tráfico y la transmisión de los paquetes de datos procesados correspondientes a la tasa de tráfico es al menos el tiempo necesario para activar o desactivar un recurso de procesamiento de paquetes del dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la tasa de tráfico se determina determinando un valor de la tasa de información y/ o un valor de la tasa de ráfagas para los paquetes de datos entrantes.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el valor de la tasa de información y/ o el valor de la tasa de ráfagas se determina separadamente para cada flujo de paquetes entrantes.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el valor de la tasa de información y/ o el valor de la tasa de ráfagas se determina para un ancho de banda de paquetes agregado.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende la distribución de carga de los paquetes de datos a través de un recurso de procesamiento de paquetes con unidades de procesamiento paralelo en donde se minimiza el número de unidades de procesamiento de paquetes paralelas.

8. Un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente de una troncal de red que comprende:

- medios para recibir una indicación transmitida para una tasa de tráfico determinada en un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente en un momento previo al momento que se reciben los paquetes de datos procesados para el cual se ha determinado la tasa de tráfico en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente; y

- un gestor de recursos (23) configurado para encender y apagar adaptativamente los recursos de procesamiento de paquetes paralelos en el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente en base al indicador de la tasa de tráfico recibida.

9. El dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente es un gestor de tráfico (20) de una troncal de red que comprende:

- las capacidades de procesamiento paralelo configuradas para implementar el tráfico

- la gestión, encolamiento, segmentación y reensamblado de los paquetes de datos, y

- la gestión del interfaz para una matriz de conmutación y un procesador de red,

en donde el gestor de tráfico (20) se conecta a través de un interfaz de transmisión multienlace al dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace ascendente; y en donde el gestor de recursos (23) comprende una máquina de estado que cambia un estado de los recursos de procesamiento de paquetes en base a la indicación de la tasa de tráfico recibida.

10. El dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente de acuerdo con la reivindicación 9, en donde los elementos de procesamiento paralelo del gestor de tráfico que se gestionan en base a la indicación de la tasa de tráfico recibida son bancos de memoria en paralelo (21) y/o bucles de canalización y/o múltiples caminos de transmisión del interfaz hacia un procesador de red.

11. El dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente es una matriz de conmutación (30) de una troncal de red que comprende múltiples dispositivos de conmutación (32) en conexión cruzada con una pluralidad de gestores de tráfico paralelo (20), y en donde el gestor de recursos (31) de la matriz de conmutación

(30) se configura para recibir las tasas de tráfico transmitidas desde una pluralidad de procesadores de red (10) a la matriz de conmutación (30) y gestiona los recursos de procesamiento de paquetes de la matriz de conmutación (30) en base a una información de la tasa de tráfico agregada determinada a partir de las indicaciones de la tasa de tráfico recibidas.

12. El dispositivo de matriz de conmutación (32) de acuerdo con la reivindicación 11, en donde un dispositivo de conmutación en conexión cruzada de la matriz de conmutación se configura para ser desactivado si todos los enlaces de transmisión (52) que conectan el dispositivo de conmutación (32) con una pluralidad de gestores de tráfico (20) se han desactivado por los gestores de tráfico (20) en base a las indicaciones de la tasa de tráfico recibidas en los gestores de tráfico (20).

13. Un sistema de conmutación de paquetes que tiene un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente de acuerdo con la reivindicación 9 y un dispositivo de procesamiento de paquetes de enlace descendente de acuerdo con la reivindicación 11.