Encaminamiento teniendo en cuenta la eficiencia energética.

Red de comunicación, que incluye

una pluralidad de elementos de red - nodos de comunicación - que están habilitados para solicitar el establecimientode conexiones - flujos - entre sí,

una pluralidad de elementos de red - conmutadores (3) - que soportan el encaminamiento de dichos flujos,unos medios para interceptar solicitudes de establecimiento de flujo,

por lo menos un módulo de cálculo (7) que está configurado para seleccionar previamente, para cada flujo, unconjunto de trayectos de red posibles que son compatibles con los requisitos de rendimiento y/o las restricciones decalidad de dicho flujo, en la que cada trayecto de red incluye un conjunto específico de conmutadores (3) que ha derecorrer dicho flujo, y

por lo menos un módulo de selección (8) que está configurado para aplicar un algoritmo de selección que analiza lacarga de los conmutadores (3) que están contenidos en cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamenteseleccionado de trayectos de red para determinar un único trayecto de red a partir de dicho conjunto previamenteseleccionado de trayectos de red que es el más adecuado en términos de eficiencia energética,caracterizada por que dicho módulo de selección (8) está configurado para realizar dicho algoritmo de selección talcomo sigue:

1) Crear el conjunto de conmutadores (3) que contiene todos los conmutadores (3) que son parte decualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red yapostillar cada uno de los conmutadores (3) con una métrica de utilización,

2) Desmarcar todos los conmutadores (3) en todos los trayectos de red,

3) Seleccionar, a partir del conjunto creado en 1), el conmutador (3) con el valor más alto de sumétrica de utilización,

4) Eliminar, con respecto al conjunto creado en 1), el conmutador seleccionado (3),

5) Marcar el conmutador seleccionado (3) en todos los trayectos de red que contienen el mismo, y

6) Si todos los conmutadores (3) en un trayecto de red están marcados, emitir como salida esetrayecto de red, en caso contrario, continuar con 3).

Encaminamiento teniendo en cuenta la eficiencia energética La presente invención se refiere a una red de comunicación, que incluye una pluralidad de elementos de red - nodos de comunicación - que están habilitados para solicitar el establecimiento de conexiones - flujos - entre sí, una pluralidad de elementos de red - conmutadores - que soportan el encaminamiento de dichos flujos, unos medios para interceptar solicitudes de establecimiento de flujo, por lo menos un módulo de cálculo que está configurado para seleccionar previamente, para cada flujo, un conjunto de trayectos de red posibles que son compatibles con los requisitos de rendimiento y/o las restricciones de calidad de dicho flujo, en la que cada trayecto de red incluye un conjunto específico de conmutadores que ha de recorrer dicho flujo, y por lo menos un módulo de selección que está configurado para aplicar un algoritmo de selección que analiza la carga de los conmutadores que están contenidos en cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red para determinar un único trayecto de red a partir de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red que es el más adecuado en términos de eficiencia energética.

Además, la presente invención se refiere a un método para accionar una red de comunicación, incluyendo dicha red una pluralidad de elementos de red - nodos de comunicación - que están habilitados para solicitar el establecimiento de conexiones - flujos - entre sí, y una pluralidad de elementos de red - conmutadores -que soportan el encaminamiento de dichos flujos, comprendiendo el método las etapas de interceptar solicitudes de establecimiento de los flujos, para cada flujo, seleccionar previamente un conjunto de trayectos de red posibles que son compatibles con los requisitos de rendimiento y/o las restricciones de calidad de dicho flujo, en el que cada trayecto de red incluye un conjunto específico de conmutadores que ha de recorrer dicho flujo, y aplicar un algoritmo de selección que analiza la carga de los conmutadores que están contenidos en cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red para determinar un único trayecto de red a partir de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red que es el más adecuado en términos de eficiencia energética.

Las redes de comunicación de hoy en día se caracterizan, a menudo, por una carga de red que se encuentra significativamente por debajo de la capacidad de red disponible total. Por ejemplo, en las redes de centro de datos, en determinados momentos del día, por ejemplo durante la noche, la carga de red es pequeña debido a que los servicios que se proporcionan mediante el centro de datos se solicitan con una frecuencia mucho más baja que durante el día y la red está diseñada para manejar picos de tráfico sin congestión. En consecuencia, los conmutadores de red se utilizan, a menudo, muy por debajo del 100 %. En otras redes, tal como las redes de banda ancha, otra razón para la pequeña carga es que el equipo de red, cuando acaba de actualizarse con el fin de proporcionar recursos de reserva que tengan en cuenta el futuro aumento de tráfico hasta que se realice la siguiente actualización, está provisto en exceso. Este hecho implica que, inicialmente, el equipo está significativamente subutilizado.

En tales situaciones de subutilización de red, en principio es posible desactivar algunos elementos de red en la red para ahorrar energía. No obstante, el tráfico se encamina, en general, de forma dinámica de una forma tal que todos se usan los elementos de red. Además, los requisitos de QoS (Quality of Service, calidad de servicio) y otras restricciones no permiten determinar con facilidad si un elemento de red es esencial o no y puede desactivarse sin afectar al rendimiento de la red o vulnerar las restricciones de QoS. Como resultado, a pesar de la ligera carga de red, virtualmente todo el equipo de red se mantiene en funcionamiento, y una gran cantidad de energía se malgasta cuando la utilización se encuentra significativamente por debajo del 100 %, en particular cuando se tiene en cuenta una gran cantidad de elementos de red.

La dificultad al inducir una concentración de carga en una red de comunicación es lograr la concentración de una forma tal que se cumple cualquier tipo de restricción, incluyendo la topología de red, la dinámica del tráfico de red a lo largo del tiempo, y diferentes tipos de QoS. Existen unos pocos enfoques que intentan abordar estos problemas. Por ejemplo, tal como se describe en el documento de L. Chiaraviglio y col., “Reducing Power Consumption in Backbone Networks”, en la IEEE International Conference on Communication, 2009, algunos métodos se basan en un conocimiento completo global que captura todos los requisitos, que es extensivo y puede ser sumamente dinámico. Por lo tanto, tales enfoques no pueden proporcionar, debido a la complejidad de cálculo, unos medios eficientes y escalables para concentrar la carga con el fin de ahorrar energía a la vez que se cumplen la totalidad de las restricciones que se mencionan anteriormente. Estos no son capaces de determinar, de una manera oportuna, qué decisiones de encaminamiento han de realizarse con el fin de lograr una red más energéticamente eficiente.

Además, con el fin de mejorar la eficiencia de cálculo, algunas soluciones siguen un enfoque diferente intentando conseguir una concentración de carga sin depender de un conocimiento completo, tal como se describe, por ejemplo, en el documento de M. Gupta y col., “A Feasibility Study for Power Management in LAN Switches”, en la 12th IEEE International Conference on Network Protocols, págs. 361-371, 2004. No obstante, tales soluciones o bien no pueden evitar por completo la situación de comprometer el rendimiento de la red debido a que estas no pueden cumplir con algunos parámetros relevantes para la QoS en su cálculo, o bien no pueden aprovechar el pleno potencial de ahorro de energía.

El documento US 200910010189 A1 divulga una red con una métrica de encaminamiento de duración de batería restante. De forma más específica, la red incluye una pluralidad de nodos de sensor acoplados de forma comunicativa que incluyen un nodo de destino. Un primer trayecto seleccionado de un nodo de origen al nodo de destino se determina a partir de cualquier pluralidad de trayectos posibles basándose en un coste del primer trayecto seleccionado. El coste de cualquier trayecto se basa, por lo menos en parte, en una función acumulativa de la duración de batería restante para cada nodo de sensor en ese trayecto.

Un objeto de la presente invención es mejorar y desarrollar adicionalmente una red de comunicación y un método para accionar una red de comunicación del tipo que se describe inicialmente de una forma tal que, mediante el empleo de unos mecanismos que pueden implementarse fácilmente, la eficiencia energética de la red se optimiza de una forma fiable y eficiente sin afectar al rendimiento global de la red.

De acuerdo con la invención, el objeto que se menciona anteriormente se logra mediante una red de comunicación que comprende las características de la reivindicación 1. De acuerdo con esta reivindicación, una red de este tipo se caracteriza por que dicho módulo de selección está configurado para realizar dicho algoritmo de selección tal como

sigue:

1) Crear el conjunto de conmutadores que contiene todos los conmutadores que son parte de

cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red y

apostillar cada uno de los conmutadores con una métrica de utilización,

2) Desmarcar todos los conmutadores en todos los trayectos de red,

3) Seleccionar, a partir del conjunto creado en 1) , el conmutador con el valor más alto de su métrica

de utilización,

4) Eliminar, con respecto al conjunto creado en 1) , el conmutador seleccionado,

5) Marcar el conmutador seleccionado en todos los trayectos de red que contienen el mismo, y

6) Si todos los conmutadores en un trayecto de red están marcados, emitir como salida ese trayecto

de red, en caso contrario, continuar con 3) .

Además, el objeto que se menciona anteriormente se logra mediante un método que comprende las características de la reivindicación independiente 12. De acuerdo con esta reivindicación, tal método se caracteriza por que dicho algoritmo de selección incluye las siguientes etapas: apostillar cada uno de dichos conmutadores que están contenidos en cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red con un valor escalar que está relacionado con su métrica de utilización, a partir del conjunto de conmutadores que están contenidos... [Seguir leyendo]

1. Red de comunicación, que incluye una pluralidad de elementos de red - nodos de comunicación - que están habilitados para solicitar el establecimiento de conexiones - flujos - entre sí, una pluralidad de elementos de red - conmutadores (3) - que soportan el encaminamiento de dichos flujos, unos medios para interceptar solicitudes de establecimiento de flujo, por lo menos un módulo de cálculo (7) que está configurado para seleccionar previamente, para cada flujo, un conjunto de trayectos de red posibles que son compatibles con los requisitos de rendimiento y/o las restricciones de calidad de dicho flujo, en la que cada trayecto de red incluye un conjunto específico de conmutadores (3) que ha de recorrer dicho flujo, y por lo menos un módulo de selección (8) que está configurado para aplicar un algoritmo de selección que analiza la carga de los conmutadores (3) que están contenidos en cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red para determinar un único trayecto de red a partir de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red que es el más adecuado en términos de eficiencia energética, caracterizada por que dicho módulo de selección (8) está configurado para realizar dicho algoritmo de selección tal como sigue:

1) Crear el conjunto de conmutadores (3) que contiene todos los conmutadores (3) que son parte de cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red y apostillar cada uno de los conmutadores (3) con una métrica de utilización,

2) Desmarcar todos los conmutadores (3) en todos los trayectos de red, 3) Seleccionar, a partir del conjunto creado en 1) , el conmutador (3) con el valor más alto de su

métrica de utilización, 4) Eliminar, con respecto al conjunto creado en 1) , el conmutador seleccionado (3) , 5) Marcar el conmutador seleccionado (3) en todos los trayectos de red que contienen el mismo, y 6) Si todos los conmutadores (3) en un trayecto de red están marcados, emitir como salida ese trayecto de red, en caso contrario, continuar con 3) .

2. Red de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye por lo menos un nodo de gestión (5) que funciona como entidad de coordinación para un dominio de gestión (4) que incluye por lo menos un subconjunto de dichos conmutadores (3) .

3. Red de acuerdo con la reivindicación 2, en la que dicho por lo menos un nodo de gestión (5) está equipado con un módulo de intercepción (6) que está configurado para recibir dichas solicitudes interceptadas de establecimiento de flujo.

4. Red de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, en la que dicho por lo menos un módulo de cálculo (7) y/o dicho por lo menos un módulo de selección (8) están incluidos en dicho por lo menos un nodo de gestión (5) .

5. Red de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dicho por lo menos un módulo de selección (8) está configurado para recibir como entrada dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red a partir de dicho por lo menos un módulo de cálculo (7) .

6. Red de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en la que dicho por lo menos un módulo de selección (8) está configurado para emitir como salida dicho único trayecto de red seleccionado a un módulo de control (9) de dicho por lo menos un nodo de gestión (5) , en la que dicho módulo de control (9) puede configurarse para imponer el flujo respectivo a través de dicho único trayecto de red seleccionado.

7. Red de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que dichos nodos de comunicación son servidores (2) de un centro de datos (1) , y/o en la que por lo menos uno de dichos conmutadores (3) se realiza como un conmutador de OpenFlow.

8. Red de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dicho módulo de intercepción (6) de dicho por lo menos un nodo de gestión (5) se realiza como un controlador de OpenFlow, y/o en la que dichos conmutadores (3) se realizan como puertos de conmutación, conmutadores de red o segmentos de red completos.

9. Método para accionar una red de comunicación, en particular una red de comunicación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, incluyendo dicha red una pluralidad de elementos de red - nodos de comunicación - que están habilitados para solicitar el establecimiento de conexiones - flujos - entre sí, y una pluralidad de elementos de red - conmutadores (3) - que soportan el encaminamiento de dichos flujos, comprendiendo el método las etapas de interceptar solicitudes de establecimiento de los flujos, para cada flujo, seleccionar previamente un conjunto de trayectos de red posibles que son compatibles con los

requisitos de rendimiento y/o las restricciones de calidad de dicho flujo, en el que cada trayecto de red incluye un conjunto específico de conmutadores (3) que ha de recorrer dicho flujo, y aplicar un algoritmo de selección que analiza la carga de los conmutadores (3) que están contenidos en cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red para determinar un único trayecto de red a partir de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red que es el más adecuado en términos de eficiencia energética, caracterizado por que dicho algoritmo de selección incluye las siguientes etapas: apostillar cada uno de dichos conmutadores (3) que están contenidos en cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red con un valor escalar que está relacionado con su métrica de utilización, a partir del conjunto de conmutadores (3) que están contenidos en cualquier trayecto de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red, seleccionar el conmutador (3) con la métrica de utilización más alta, eliminar dicho conmutador seleccionado (3) con respecto a dicho conjunto de conmutadores (3) , marcar el conmutador seleccionado (3) en todos los trayectos de red de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red que contienen dicho conmutador seleccionado (3) , en el caso en el que todos los conmutadores (3) de un trayecto de red preseleccionado están marcados, seleccionar ese trayecto de red preseleccionado como trayecto de red para el flujo respectivo.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho algoritmo de selección se desencadena mediante un cambio de la configuración de flujo en dicha red de comunicación.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en el que la interceptación de solicitudes de establecimiento de flujo se realiza por el conmutador (3) que se encuentra lo más cerca del nodo de comunicación solicitante.

12. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que las solicitudes interceptadas de establecimiento de flujo se reencaminan hacia un nodo de gestión (5) de dicha red de comunicación.

13. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que dicha métrica de utilización de un conmutador (3) se calcula basándose en el tráfico de red y/o el número de flujos que se están procesando mediante dicho conmutador (3) , y/o en el que el cálculo de dicha métrica de utilización se desencadena mediante cualquier cambio en el estado de dicho conmutador (3) .

14. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que dicho algoritmo de selección se ejecuta sobre un conjunto de trayectos alternativos que tienen diferentes puntos de extremo de trayecto, y/o en el que dicho algoritmo de selección está configurado para seleccionar a partir de dicho conjunto previamente seleccionado de trayectos de red como trayecto de red para el flujo respectivo un trayecto de red que incluye solo conmutadores (3) con una métrica de utilización por encima de un umbral predefinido.

15. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en el que dicho algoritmo de selección puede aplicarse a diferentes granularidades, en particular a puertos de conmutación, conmutadores de red o segmentos de red.