Procedimiento para poner en cola paquetes entre diferentes capas de un protocolo de comunicación.

Un procedimiento de transmisión de paquetes entre una aplicación de un equipo emisor y una aplicación de unequipo receptor a través de una red de paquetes (40,

50), en el que la velocidad de transmisión de dichos paqueteses superior a la capacidad de transmisión del canal de transporte de una conexión de dicha red de paquetes (40, 50),que comprende la etapa de:

- en un equipo emisor, almacenar en una cola de entrada (InputQueue) de una determinada capa de protocolo(Capa Demux, L+ 1), una pluralidad de paquetes (Pi) procedentes de una capa de protocolo de orden superior (IP,L);

estando el procedimiento caracterizado por las etapas de:

- en dicho equipo emisor, controlar, mediante una pluralidad de procesos (SenderQ_1, SenderQ_2 ... SenderQ_n)implementados en dicha determinada capa de protocolo (Capa Demux, L+ 1), la inserción de cada uno de dichospaquetes (Pi) en una cola de salida de una pluralidad de colas de salida (OutpuC 1, OutpuC2 ... OutpuCn) de unacapa de protocolo de orden inferior (Enlace, L-1), en el que cada una de dichas colas de salida (OutpuC 1,OutpuC2 ... OutpuCn) está asociada de forma biunívoca a uno de dichos procesos (SenderQ_1, SenderQ_2 ...SenderQ_n) y cada una de dichas colas de salida (OutpuC 1, OutpuC2 ... OutpuCn) está a su vez asociada a undeterminado interfaz físico (NIC1, NIC2, ... NICn), estando dichos procesos (SenderQ_1, SenderQ_2 ...SenderQ_n) configurados para controlar la inserción de paquetes en dichas colas de salida (OutpuC 1,OutpuC2 ... OutpuCn) en función del flujo de salida de paquetes de dichos interfaces físicos (NIC1, NIC2, ...NICn);

- transmitir los paquetes insertados en dichas colas de salida (OutpuC 1, OutpuC2 ... OutpuCn) asociadas adichos interfaces físicos (NIC1, NIC2, ... NICn) a través de sendos canales de transporte de dicha red depaquetes (40, 50).

Procedimiento para poner en cola paquetes entre diferentes capas de un protocolo de comunicación Campo de la invención La presente invención se aplica al campo de las redes digitales de paquetes y, más concretamente, a la multiplexación inversa de canales heterogéneos en dichas redes.

Antecedentes de la invención Las redes actuales tienen una arquitectura basada en capas: cada capa usa los servicios de la capa inmediatamente inferior y ofrece servicios a las capas superiores. El funcionamiento de capa es transparente para las capas superiores. En los sistemas operativos actuales, en la implementación de esta arquitectura de capas, cada interfaz de red físico tiene asociado en la capa de enlace una cola de transmisión, en la que se almacenan los paquetes de las capas superiores para su envío a través del canal de comunicaciones. Esta cola de transmisión se vacía a la velocidad a la que el interfaz físico puede enviar información por el canal de comunicaciones. En las implementaciones actuales de la arquitectura de capas de red, cada capa genera tráfico para las capas inferiores y se desentiende de lo que ocurre en la capa inferior. En el caso de que las capas superiores generen tráfico más rápidamente del que el dispositivo físico puede transmitir, la cola de transmisión asociada al dispositivo se llena y el sistema operativo expulsa los paquetes, produciéndose pérdidas de paquetes locales al sistema que realiza la transmisión, tal como se muestra en la figura 1. Es decir, en la situación actual de la arquitectura de capas de red, la independencia entre capas y el exceso de velocidad en las capas superiores provocan pérdidas de paquetes locales al sistema que realiza la transmisión (sin salir al medio físico) . En estos casos, tal como está diseñada la arquitectura de capas de red actual, los protocolos de las capas superiores son los responsables de tratar extremo a extremo de la comunicación la pérdida de paquetes, bien sea local al sistema que transmite o en cualquier otro punto intermedio de la comunicación entre capas.

Por otra parte, agregar un ancho de banda de varios canales de comunicaciones de bajo coste para crear un único canal con un ancho de banda superior al de un único canal es una técnica común en el mundo de las redes que se conoce como multiplexación inversa. Si se realiza a nivel físico o de enlace se conoce como "bonding". Cuando los diferentes medios que se desea agregar son homogéneos, la agregación de ancho de banda es simple y efectiva, ya que se puede hacer a partir de reglas predefinidas (en función del ancho de banda nominal de cada canal) .

Sin embargo, cuando los diferentes medios que se desea agregar son de naturaleza heterogénea y con características cambiantes dinámicamente, la agregación del ancho de banda se vuelve un problema complejo. En estos casos, la distribución del flujo de información generado por las capas superiores (en el extremo de la aplicación) por los diferentes medios, se ha de realizar teniendo en cuenta las características de latencia y ancho de banda de cada medio en el momento de enviar tráfico por el mismo.

Esto es especialmente complejo en el caso de las redes de comunicaciones móviles para aplicaciones que requieran alto ancho de banda y comunicaciones en tiempo real en el enlace de subida, ya que el ancho de banda del canal de comunicaciones móvil varía dinámicamente y la adaptación a las condiciones del canal para aplicaciones en tiempo real ha de ser quasi-instantánea.

La agregación de canales o conexiones paralelas para la transferencia de datos estáticos (páginas web, ficheros) , donde el orden de llegada de la información en el destino no es importante, es ampliamente conocida en Internet y existen diversos algoritmos que a día de hoy lo implementan: uso de conexiones TCP paralelas para la transferencia de ficheros mediante FTP y descarga de paginas web, etc. Además, la mayoría de estas implementaciones usan los enlaces descendentes, donde el ancho de banda es normalmente superior a los enlaces ascendentes.

La patente europea EP 165370681 trata de resolver este problema mediante mecanismos de multiplexación inversa del flujo de datos (en concreto, vídeo) de alta velocidad de transmisión, para dividir ese flujo en una pluralidad de flujos de menor velocidad de transmisión. De esta forma, se consigue doblar el ancho de banda en sentido ascendente. En concreto, la distribución del flujo en el sistema descrito en EP 1653706 81 se basa en la paridad de cada paquete entrante, distribuyéndose cada paquete de forma alternativa en cada una de las diversas conexiones destinadas a tal efecto. El algoritmo clasifica los paquetes entrantes por su número de secuencia. Además, con el fin de regular el flujo de paquetes que llegan de manera aleatoria al servidor de multiplexación, se utiliza un algoritmo de cubo goteante (Ieaky bucket) .

Sin embargo, el mecanismo de multiplexación inversa de EP 1653706 81 carece de adaptación en tiempo real, debido a que se basa en algoritmos que distribuyen la carga de una forma predefinida (en este caso, por la paridad) . Por esta razón, la división del flujo es estática. Es decir, en esta solución, el algoritmo de multiplexación inversa se configura y se pone en marcha, pero luego no se adapta (pues está pensado para situaciones en las que se conoce el ancho de banda de antemano) .

Además, en otros algoritmos de multiplexación inversa, la distribución del tráfico se realiza en un solo proceso algorítmico y a partir de reglas predeterminadas, en las que a partir del flujo de entrada se decide cómo se distribuye el flujo entre los interfaces de salida.

La solicitud de patente de los Estados Unidos US 2006/2567930 A1 divulga un procedimiento para distribuir tráfico en una red, en la que la velocidad de transmisión de los paquetes es superior a la capacidad de transmisión del canal de transporte. Los paquetes que se van a transmitir deben ser puestos en cola, y el documento US 2006/2567930 describe cómo entran y salen los paquetes de forma secuencial a/desde una memoria en la que los paquetes son organizados como una cola. La cola se lleva a cabo por separado para cada capa del protocolo de comunicación. Más particularmente, dos capas vecinas del protocolo de comunicación son conectadas por un buffer de cola, de tal manera que cada paquete de la capa superior puede ser conectado a cada paquete de la capa inferior usando el respectivo buffer de cola. No obstante, esta técnica de control de flujo no asocia las colas de paquetes en la capa superior de una forma biunívoca con las colas de paquetes en la capa inferior.

Resumen de la invención La presente invención trata de resolver los problemas mencionados anteriormente mediante un procedimiento de transmisión de paquetes entre una aplicación de un equipo emisor y una aplicación de un equipo receptor a través de una red de paquetes.

Concretamente, en un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de transmisión de paquetes entre una aplicación de un equipo emisor y una aplicación de un equipo receptor a través de una red de paquetes, donde la velocidad de transmisión de dichos paquetes es superior a la capacidad de transmisión del canal de transporte de una conexión de dicha red de paquetes. El procedimiento comprende la etapa de, en un equipo emisor, almacenar en una cola de entrada de una determinada capa de protocolo, una pluralidad de paquetes procedentes de una capa de protocolo de orden superior. El procedimiento comprende además las etapas de: en dicho equipo emisor, controlar, mediante una pluralidad de procesos implementados en dicha determinada capa de protocolo, la inserción de cada uno de dichos paquetes en una cola de salida de una pluralidad de colas de salida de una capa de protocolo de orden inferior, donde cada una de dichas colas de salida está asociada de forma biunívoca a uno de dichos procesos y cada una de dichas colas de salida está a su vez asociada a un determinado interfaz físico, estando dichos procesos configurados para controlar la inserción de paquetes en dichas colas de salida en función del flujo de salida de paquetes de dichos interfaces físicos para evitar la pérdida de paquetes en dichas colas de salida; y transmitir los paquetes insertados en dichas colas de salida asociadas a dichos interfaces físicos a través de sendos canales de transporte de dicha red de paquetes.

En una realización particular, al menos dos de dichos interfaces físicos son diferentes entre sí.

En una realización particular, al menos dos de dichos interfaces físicos tienen velocidades maxlmas diferentes, transmitiéndose los paquetes a través de cada interfaz físico a la velocidad del canal de transporte de dicho interfaz físico.... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de transmisión de paquetes entre una aplicación de un equipo emisor y una aplicación de un equipo receptor a través de una red de paquetes (40, 50) , en el que la velocidad de transmisión de dichos paquetes es superior a la capacidad de transmisión del canal de transporte de una conexión de dicha red de paquetes (40, 50) ,

que comprende la etapa de:

-en un equipo emisor, almacenar en una cola de entrada (InputQueue) de una determinada capa de protocolo (Capa Demux, L+ 1) , una pluralidad de paquetes (Pi) procedentes de una capa de protocolo de orden superior (IP, L) ;

estando el procedimiento caracterizado por las etapas de:

- en dicho equipo emisor, controlar, mediante una pluralidad de procesos (SenderQ_1, SenderQ_2 ... SenderQ_n) implementados en dicha determinada capa de protocolo (Capa Demux, L+ 1) , la inserción de cada uno de dichos paquetes (Pi) en una cola de salida de una pluralidad de colas de salida (OutpuC 1, OutpuC2 ... OutpuCn) de una capa de protocolo de orden inferior (Enlace, L-1) , en el que cada una de dichas colas de salida (OutpuC 1, OutpuC2 ... OutpuCn) está asociada de forma biunívoca a uno de dichos procesos (SenderQ_1, SenderQ_2 ... 15 SenderQ_n) y cada una de dichas colas de salida (OutpuC 1, OutpuC2 ... OutpuCn) está a su vez asociada a un determinado interfaz físico (NIC1, NIC2, ... NICn) , estando dichos procesos (SenderQ_1, SenderQ_2 ... SenderQ_n) configurados para controlar la inserción de paquetes en dichas colas de salida (OutpuC1, OutpuC2 ... OutpuCn) en función del flujo de salida de paquetes de dichos interfaces físicos (NIC1, NIC2, ... NICn) ;

-transmitir los paquetes insertados en dichas colas de salida (OutpuC 1, OutpuC2 ... OutpuCn) asociadas a dichos interfaces físicos (NIC1, NIC2, ... NICn) a través de sendos canales de transporte de dicha red de paquetes (40, 50) .

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que al menos dos de dichos interfaces físicos (NIC1, NIC2, ... NICn) son diferentes entre sí.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 ó 2, en el que al menos dos de dichos interfaces físicos (NIC1, NIC2, ... NICn) tienen velocidades máximas diferentes, transmitiéndose los paquetes a través de cada interfaz físico (NIC1, NIC2, ... NICn) a la velocidad del canal de transporte de dicho interfaz físico.

4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha determinada capa de protocolo (Capa Demux, L+1) es una capa de demultiplexado o multiplexación inversa.

5. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de controlar, mediante dicha pluralidad de procesos (SenderQ_1, SenderQ_2 ... SenderQ_n) , la inserción de paquetes (Pi) en dichas colas de salida (OutpuC1, OutpuC2 ... OutpuCn) comprende las etapas de:

-cada uno de dichos procesos (SenderQ_1 SenderQ_2... SenderQ_n) monitoriza el estado de su correspondiente cola de salida (OutpuC1, OutpuC2... OutpuCn) ; y

-dichos procesos (SenderQ_1 SenderQ_2 ... SenderQ_n) compiten entre sí para enviar paquetes (Pi) desde dicha cola de entrada (InputQueue) hacia su cola de salida correspondiente (OutpuC1, OutpuC2... OutpuCn) .

6. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de controlar, mediante dicha pluralidad de procesos (SenderQ_1, SenderQ_2 ... SenderQ_n) , la inserción de paquetes (Pi) en dichas 40 colas de salida (OutpuC1, OutpuC2 ... OutpuCn) comprende las etapas de:

-analizar, por parte de cada proceso (SenderQ_1, SenderQ_2 ... SenderQ_n) , la carga de de paquetes acumulados en su cola de salida asociada (OutpuC1, OutpuC2 ... OutpuCn) ; y

-si un proceso (SenderQ_1) tiene su cola de salida (OutpuC1) llena por encima de un cierto umbral (OutQMax) , dicho proceso (SenderQ_1) no trata de desencolar un determinado paquete (Pi) de la cola de 45 entrada (InputQueue) , mientras que

-si el número de paquetes de una cola de salida (OutpuCn) es inferior (OutQ) o igual a un cierto umbral (OutQMax) , el proceso (SenderQ_n) que controla dicha cola de salida (OutpuCn) trata de sacar de la cola un determinado paquete (Pi) de la cola de entrada (InputQueue) para insertarlo en su cola de salida asociada (OutpuCn) , consiguiéndolo el proceso que invoque a la cola de entrada (InputQueue) antes.

7. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada cola de salida (OutpuC1 ... OutpuCn) se vacía según la velocidad del interfaz físico asociado a la misma (NIC1, NIC2, ... NICn) .

8. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que antes de dicha etapa de almacenar en dicha cola de entrada (InputQueue) dicha pluralidad de paquetes (Pi) procedentes de una capa de protocolo de orden superior (IP, L) , se produce la etapa de:

- re-encapsular dichos paquetes (Pi) y asignarles un número de secuencia respectivo para facilitar su posterior 5 ordenación en el extremo receptor.

9. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha determinada capa de protocolo (Capa Demux, L+ 1) se implementa en la capa de aplicación y, más concretamente, a nivel del Protocolo de Transporte en Tiempo Real (RTP) .

10. Un procedimiento de recepción de paquetes por una aplicación de un equipo receptor, en el que dichos paquetes

han sido enviados a través de una red de paquetes (40, 50) , Y en el que la velocidad de transmisión de dichos paquetes es superior a la capacidad de transmisión del canal de transporte de una conexión de dicha red de paquetes (40, 50) , caracterizado porque dichos paquetes han sido enviados según un procedimiento de transmisión de paquetes de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de ordenación y

recuperación de paquetes mediante la implementación de un mecanismo basado en uno de los siguientes aspectos: en la duplicación de paquetes para minimizar la probabilidad de pérdida, en una ventana de tiempo, en una ventana de secuencia, en una diferencia de marca de tiempo, en la dispersión dentro de una ventana de ordenación.

12. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de recuperación de 20 paquetes por reconocimiento negativo.

13. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos paquetes se transmiten a través de una red de telefonía móvil que se conecta a dicha red de paquetes (40, 50) Y dichos interfaces físicos (NIC1, NIC2, ... NICn) se eligen del siguiente grupo: GPRS, EDGE, 3G, HSUPA y Ethernet.

14. Un sistema de transmisión de paquetes que comprende:

- un equipo emisor que comprende una determinada aplicación;

-una red de paquetes (40, 50) ;

-un equipo receptor que comprende esa misma determinada aplicación,

en el que la velocidad de transmisión de dichos paquetes es superior a la capacidad de transmisión del canal de transporte de una conexión de dicha red de paquetes (40, 50) ;

caracterizado porque dicho equipo emisor comprende medios para llevar a cabo las etapas del procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-9.

15. El sistema de la reivindicación 14, en el que dicho equipo receptor comprende medios para llevar a cabo el procedimiento de la reivindicación 10.

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