Conmutador de paquetes distribuido para su utilización en una red.

Conmutador de paquetes distribuido configurado para controlar los flujos de paquetes de datos en una red dedispositivos,

comprendiendo dicho conmutador:

unos medios para el funcionamiento sobre un soporte de fibra óptico cerrado de ráfagas asincrónicas; ypor lo menos un sistema de control previsto en un nodo configurado para controlar las características 10 de los flujosde paquetes de datos, y funcionar dependiendo de por lo menos un parámetro de eficiencia,caracterizado porque:

dicho parámetro de eficiencia es definido por la proporción entre la cantidad de información transmitida desde undispositivo durante un intervalo de tiempo y la cantidad máxima teórica que se podría transmitir durante el intervalopara por lo menos un flujo de paquete de datos.

Conmutador de paquetes distribuido para su utilización en una red.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento y un aparato de construcción de un conmutador para conectar flujos de datos de paquetes entre puertas o nodos para su utilización en una red de comunicación.

Antecedentes de la invención

Las redes de telecomunicaciones se utilizan para prestar servicios que generan ingresos a gran escala a los abonados particulares y comerciales. Los servicios prestados a estos abonados han evolucionado durante los últimos 10 años desde las comunicaciones de voz primarias, a menudo denominadas POTS (Plain Old Telephony Services) , hasta un rango más amplio de servicios basados en la transmisión de paquetes para interconectar dispositivos de terminal y plataformas de servicios más avanzados desde el punto de vista informático. La distribución de ancho de banda entre los abonados ha aumentado sustancialmente y continúa haciéndolo, de tal manera que cuando la infraestructura lo admita, los operadores de telefonía serán técnicamente capaces de ofrecer todos los servicios esenciales a los consumidores a través de una única estructura de red basada en paquetes.

La evolución de la tecnología ha permitido incrementar la distribución de ancho de banda basada en paquetes entre los edificios de los abonados, y se han elaborado los protocolos avanzados L3 y superiores y arquitecturas de gestión y control de contenidos para utilizar en el núcleo, pero la infraestructura que conecta el borde con el núcleo no es idónea para adaptarse al crecimiento causado por la distribución de los servicios integrados. Esto es válido para la aplicación de unidifusión a servicios personales, tales como la IPTV, pero más particularmente para los servicios de comunicación de banda ancha de persona a persona entre redes pares, tales como el intercambio de vídeos y los juegos interactivos. Esta idea se ilustra considerando que la red de transporte está dividida en tres zonas. La primera zona es la de conexión entre el dispositivo del borde del servicio basado en paquetes y el abonado. Esta es la denominada red de acceso. La segunda zona es la de conexión entre los dispositivos del borde del servicio basado en paquetes y los dispositivos del núcleo de la red. Esta es la denominada red colectora. La tercera zona es la del núcleo, que permite la conexión entre redes colectoras.

La tecnología actual del colector permite la interconexión entre los dispositivos del borde del servicio de paquetes y los dispositivos del núcleo mediante canales ópticos DWDM fijos. Estos canales están disponibles en el borde del servicio como interfaces de paquetes estándares bidireccionales que operan con un ancho de banda elevado. Un ejemplo de este tipo de interfaz es la interfaz Ethernet de 10 Gbit. Puesto que el canal óptico tiene una capacidad fija, la planificación de red exige que la ocupación del canal sea inferior a la capacidad completa, para permitir el flujo sin problemas de los paquetes en la banda de base combinada con los picos de ráfagas superpuestos. A medida que el ancho de banda de la red de acceso se incrementa, se necesitan puertas ópticas adicionales para llevar la conectividad hasta el núcleo. De ello resulta que las interfaces de los dispositivos de borde del servicio se transfieren al núcleo de la red, donde deben cambiarse con fines de acondicionamiento y agregación antes de realizar la entrega a los dispositivos del núcleo. Uno de los problemas de esta disposición es que la creciente incorporación de servicios provoca un incremento de los canales ópticos DWDM parcialmente ocupados en el colector y un correspondiente aumento de las puertas de conmutación y la capacidad de tejido en el extremo de la cabecera del colector.

Se han descrito conmutadores de paquetes distribuidos basados en la tecnología de óptica de ráfagas de dos grandes categorías: los sistemas ópticos abiertos y los sistemas ópticos cerrados. Un sistema óptico abierto es un sistema que ofrece conexiones ópticas externas. Un sistema óptico cerrado permite el uso de un sistema de control de gestión de potencia óptica determinista. Esto significa que no existen interfaces ópticas externas en el lado de la línea. Todas las interfaces externas de la presente invención están en el lado de la puerta. Las interfaces del lado de la puerta pueden ser de fibra óptica, pero no está prevista externamente ninguna interfaz con el sistema óptico de conmutación y transmisión. Se han descrito dos categorías de conmutación distribuida de paquetes basada en los sistemas ópticos cerrados: los sistemas sincrónicos y los sistemas asincrónicos. Con la primera, se distribuye una temporización precisa por todo el sistema óptico cerrado, y esta se utiliza para asegurar que cada puerta del conmutador distribuido pueda obtener acceso determinista a la capacidad disponible de la fibra, conjuntamente con otras puertas que también requieren acceso. Este procedimiento se conoce como "planificación".

No obstante, uno de los defectos de los sistemas sincrónicos es la complejidad de la temporización precisa, que conlleva la necesidad poco práctica de controlar las longitudes de fibra entre nodos, y la ineficacia resultante de la desalineación entre las longitudes de los paquetes y las longitudes de las unidades de los contenedores de transmisión disponibles en el sistema óptico.

Los conmutadores de paquetes distribuidos basados en la conmutación óptica de ráfagas asincrónicas se han descrito previamente en la publicación de patente PCT número W02005/125264. En estos sistemas, están previstos unos medios de prevención de colisiones, en los cuales una puerta del sistema puede detectar que un canal óptico

está libre, conmutar el láser de la fuente al canal libre y transmitir una ráfaga de datos de paquetes. Está previsto un retardo para que, en caso de que se detecte posteriormente que el canal está siendo utilizado por un nodo precedente, la transmisión pueda truncarse y evitar una colisión. Este sistema ofrece un uso eficiente del medio óptico y un acceso sensible a los medios ópticos en cualquier puerta local y no presenta ninguna restricción inviable sobre la longitud de la fibra ni complicaciones derivadas de la temporización precisa.

No obstante, uno de los inconvenientes de un conmutador distribuido con acceso asincrónico y tecnología de previsión de colisiones es que, cuando la red está muy cargada con flujos de paquetes, un canal óptico precedente puede ocupar un canal óptico para sus necesidades y mantenerlo ocupado como respuesta a las demandas de carga, impidiendo de ese modo que los siguientes nodos obtengan el acceso.

Aunque esto de por sí no resulta problemático en flujos de tráfico completamente conectados, es inutilizable en la aplicación de colector donde una gran proporción de los flujos de paquetes converge en los nodos siguientes de la cadena óptica. Para superar esta deficiencia, se han propuesto unos procedimientos en los que un mecanismo de retroalimentación arbitra el acceso a un canal óptico de un destino con sobresuscripción. No obstante, esta propuesta unidimensional simple da lugar al bloqueo de la selección de longitud de onda en los nodos de origen, pudiendo entonces cada nodo acceder solo a su vecino más lejano siendo la reiniciación la única manera de resolver esta situación, o pudiéndose producir oscilaciones, en las que la profundidad de la ocupación de las memorias tampón de datos de entrada aumenta y disminuye con alternancia. Con estas dos condiciones, se inducen latencia e inestabilidad en los servicios prestados a través del conmutador distribuido, lo cual hace que este sea poco práctico para las aplicaciones de interconexión en red reales.

La publicación de solicitud de patente europea nº 1 351 458 divulga un grupo de longitudes de onda compartidas para diferenciar trayectorias de conmutación por etiquetas para el control de la congestión en redes de conmutación de ráfagas ópticas.

La publicación de solicitud de patente europea nº 1 705 848 divulga procedimientos y dispositivos para encaminar el tráfico mediante equilibrado aleatorio de la carga.

La publicación de patente US nº 6.728.212 divulga un planificador asimétrico de relleno de vacíos con captura de ancho de banda.

Objetivo de la invención

La presente invención se refiere a la aplicación de un sistema de planificación y control de conmutación óptica que permite a un conmutador... [Seguir leyendo]

1. Conmutador de paquetes distribuido configurado para controlar los flujos de paquetes de datos en una red de dispositivos,

comprendiendo dicho conmutador:

unos medios para el funcionamiento sobre un soporte de fibra óptico cerrado de ráfagas asincrónicas; y

por lo menos un sistema de control previsto en un nodo configurado para controlar las características de los flujos de paquetes de datos, y funcionar dependiendo de por lo menos un parámetro de eficiencia,

caracterizado porque:

dicho parámetro de eficiencia es definido por la proporción entre la cantidad de información transmitida desde un dispositivo durante un intervalo de tiempo y la cantidad máxima teórica que se podría transmitir durante el intervalo para por lo menos un flujo de paquete de datos.

2. Conmutador de paquetes distribuido según la reivindicación 1, en el que dicha red comprende por lo menos un dispositivo de servicio y por lo menos un dispositivo de núcleo (303) de manera que dicho sistema de control controla directamente los flujos de paquetes dentro del soporte de fibra cerrado.

3. Conmutador de paquetes distribuido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho por lo menos un sistema de control está configurado para comunicar con otros sistemas de control a través de un canal de señalización ancho de red común.

4. Conmutador de paquetes distribuido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho por lo menos un sistema de control comprende un árbitro de fuente (120) configurado para funcionar con información local disponible en el nodo, y un procesador de planificación (115) que comprende unos medios para recibir las entradas desde otros sistemas de control y la información local disponible en el nodo.

5. Conmutador de paquetes distribuido según la reivindicación 4, en el que el procesador de planificación (115) está configurado para calcular los parámetros de prioridad del árbitro de fuente utilizando el parámetro de eficiencia.

6. Conmutador de paquetes distribuido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho por lo menos un sistema de control comprende unos medios configurados para modificar la prioridad en la transmisión de los datos de paquetes desde las líneas de espera de entrada hasta un nodo, según cualquiera o todas las combinaciones de las entradas siguientes:

a. un conjunto de flujos especificado por un usuario;

b. la velocidad media del flujo a través de la puerta de entrada, combinada o por línea de espera, en el que la media puede determinarse sobre un intervalo configurable;

c. el retardo medio experimentado por los paquetes que fluyen a través de una puerta, en el que la media puede determinarse sobre un intervalo configurable;

d. las condiciones de carga de la totalidad de las otras puertas del soporte de fibra cerrado, como se ha determinado mediante la última información recibida desde las otras puertas en el soporte de fibra cerrado por un canal de señalización común para todas las puertas en el sistema óptico cerrado;

e. una asignación de un sistema de computación local o central que está configurada para modificar los flujos especificados por el usuario.

7. Conmutador de paquetes distribuido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho por lo menos un sistema de control está configurado para responder de forma autónoma al estado de las entradas actuales de acuerdo con los parámetros introducidos desde un segundo sistema de control configurado para el funcionamiento a partir de las entradas proporcionadas por un usuario y del resto de los otros sistemas de control de en red.

8. Conmutador de paquetes distribuido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende unos medios para que el usuario introduzca las características del flujo de datos de entrada asignado, en el que dichos medios de asignación comprenden un acumulador de dos dimensiones configurado para ser utilizado para impedir la aceptación de entradas de usuario cuando las entradas hacen que el acumulador supere doblemente la estocástica para el rendimiento de conmutación de paquetes deseado.

9. Conmutador de paquetes distribuido según la reivindicación 8, en el que los flujos por defecto son establecidos como iguales para todas las puertas a todas las otras puertas, de tal manera que, sin intervención del usuario, se atribuye una equidad igual a todas las puertas.

10. Conmutador de paquetes distribuido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho por lo menos un sistema de control está configurado para monitorizar el flujo de datos a través de una puerta de entrada y en el interior del soporte óptico de ráfagas, y para transmitir una forma del flujo de datos monitorizada a todos los otros sistemas de control en todas las otras puertas en red.

11. Conmutador de paquetes distribuido según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, comprendiendo dicho conmutador unos medios para que el usuario establezca un parámetro de eficiencia de estructura, en el que el parámetro de eficiencia de estructura se utiliza como entrada para el procesador de planificación.

12. Procedimiento de funcionamiento un conmutador de paquetes distribuido para controlar los flujos de paquetes de 15 datos en una red de dispositivos, comprendiendo dicho procedimiento:

hacer funcionar el conmutador de paquetes distribuido sobre un soporte de fibra óptico cerrado de ráfagas asincrónicas y

controlar, en un nodo, las características de los flujos de paquetes de datos, de tal forma que dicho conmutador de paquetes distribuido está configurado para funcionar dependiendo de por lo menos un parámetro de eficiencia,

caracterizado porque:

dicho parámetro de eficiencia es definido por la proporción entre la cantidad de información transmitida desde un dispositivo durante un intervalo de tiempo y la cantidad máxima teórica que podría transmitirse durante el intervalo para por lo menos un flujo de paquete de datos.

13. Programa de ordenador que comprende instrucciones de programa para hacer que el ordenador realice todas las etapas del procedimiento según la reivindicación 12.