Brevet FR2715257A1 — publié le 19950721

Procédé de contrôle de congestion à l'interface entre des entités consommatrices de bande passante et une entité fournisseuse de bande passante dans un réseau de télécommunication à mode de transfert asynchrone. L'invention concerne un procédé de contrôle de congestion à l'interface entre des entités consommatrices de bande passante et une entité fournisseuse de bande passante, dans un réseau de télécommunication à mode de transfert asynchrone. Les entités consommatrices de bande passante peuvent être des terminaux et l'entité fournisseuse de bande passante est alors une terminaison de réseau. Dans un autre cas, les entités consommatrices de bande passante sont des noeuds d'un réseau et l'entité fournisseuse de bande passante est un autre noeud de ce réseau, auquel sont reliés les noeuds précédents. Chaque circuit virtuel dans un réseau à mode de transfert asynchrone peut acheminer deux types de trafic un trafic dont le débit de cellules est ininterrompu ou bien un trafic dont le débit est sporadique. Le premier type est caractérisé par un débit parfaitement constant ou par un débit variable mais qui n'est jamais nul. Le second type est caractérisé par un débit pouvant être nul pendant certains intervalles de temps, mais qui ne dépasse pas un débit crête déclaré. L'entité fournisseuse de bande passante dispose d'une bande passante totale qui est fixée, pour recevoir des cellules en provenance des entités consommatrices de bande passante qui sont reliées à cette entité fournisseuse. De manière analogue, l'entité fournisseuse de bande passante dispose d'une bande passante totale fixée pour recevoir, en provenance d'un réseau de télécommunication, des cellules qui sont à retransmettre en direction des entités consommatrices de bande passante. La somme des bandes passantes nécessaires à toutes les entités consommatrices peut, à certains instants, être supérieure à la bande passante totale fixée de l'entité fournisseuse. I1 est donc nécessaire de mettre en oeuvre un procédé de contrôle de congestion à l'interface entre les entités consommatrices et l'entité fournisseuse. S'il se produit effectivement une congestion de l'entité fournisseuse, il n'y a pas d'autre solution que de perdre des cellules, parce qu'il n'y a pas suffisamment de bande passante pour les transmettre toutes, et parce qu'il n'est pas pensable de les stocker pendant une longue durée à cause de la capacité énorme des mémoires qui seraient nécessaires. Le procédé de contrôle de congestion le plus simple consiste à traiter de la même manière les cellules acheminées sur toutes les connexions, c'est-à-dire sans distinguer les connexions à débit constant ou variable, d'une part, et les connexions à débit sporadique, d'autre part. Il en résulterait alors une dégradation de la qualité de service pour les connexions à débit constant, bien qu'elles ne soient pour rien dans la survenue d'une congestion, étant donné que leur débit est d'une régularité exemplaire. Le but de l'invention est de proposer un procédé de contrôle de congestion permettant de garantir la qualité de service sur les connexions à débit ininterrompu, même dans le cas où il y a saturation de la bande passante de l'entité fournisseuse, par le débit des connexions à débit sporadique. L'objet de l'invention est un procédé de contrôle de congestion à l'interface entre des entités consommatrices de bande pasante et une entité fournisseuse de bande passante, dans un réseau de télécommunication à mode de transfert asynchrone; caractérisé en ce que pour partager la bande passante de l'entité fournisseuse, et l'attribuer aux entités consommatrices, il consiste à - émettre d'une entité consommatrice à une entité fournisseuse un message de déclaration de profil de trafic, lors de l'établissement d'une connexion entre cette entité consommatrice et une autre entité dudit réseau, ce message contenant -- l'identité de l'entité qui l'émet; -- et des valeurs de paramètres décrivant le profil de trafic de l'entité qui émet ce message, notamment indiquant soit que ce trafic a un débit soit ininterrompu, soit que ce trafic a un débit constant; et en ce qu'il consiste à - attribuer en priorité une bande passante à une entité consommatrice ayant déclaré un débit ininterrompu, si cette bande passante est disponible à l'instant où elle fait cette déclaration, ou si elle est occupée par une ou plusieurs connexions du type à débit sporadique; - attribuer une bande passante à une entité consommatrice ayant déclaré un profil de trafic du type à débit sporadique, si cette bande passante est disponible à l'instant où l'entité fournisseuse reçoit une cellule émise par cette entité utilisatrice; - reprendre, à au moins une entité consommatrice ayant déclaré un profil de trafic du type à débit binaire sporadique, la bande passante lui ayant été allouée, lorsque la bande passante de l'entité fournisseuse atteint un seuil de congestion. Le procédé ainsi caractérisé permet de garantir la qualité de service des connexions à débit constant ou variable mais ininterrompu, parce qu'il attribue la bande passante à chaque instant en priorité aux entités consommatrices ayant déclaré un tel profil de trafic. La bande passante restant éventuellement disponible est attribuée ensuite, au mieux, aux entités consommatrices ayant déclaré un profil de trafic du type à débit sporadique et dont la valeur maximale déclarée est compatible avec la bande passante restante. Cette attribution reste révocable à tout instant si la bande passante correspondante est demandée pour une nouvelle connexion à profil de trafic du type à débit ininterrompu. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront à l'aide de la description cidessous d'un exemple de mise en oeuvre, et des figures l'accompagnant - les figures 1 à 3 illustrent respectivement trois exemples d'application du protocole selon l'invention; - la figure 4 représente un diagramme temporel illustrant une première étape, dite de déclaration, dans un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - et la figure 5 représente un diagramme temporel illustrant une seconde étape, dite d'exploitation de la bande passante, dans un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 1 représente le schéma synoptique d'une installation d'abonné par exemple, comportant trois entités consommatrices de bande passante qui sont trois terminaux TE1, TE2, TE3, à large bande, qui sont reliés à une entité fournisseuse de bande passante qui est une terminaison NT2 d'un réseau à large bande, par une interface normalisé SB. Ces terminaux sont reliés à cette terminaison par des liaisons en étoile : chaque terminal est relié par une liaison individuelle à une entrée de la terminaison NT2, présentant l'interface normalisé SB. La figure 2 illustre un deuxième exemple d'application du procédé selon l'invention. Elle représente une installation d'abonné, comportant quatre entités consommatrices de bande passante qui sont quatre terminaux TE4, TE5, TE6, TE7, reliés respectivement à des coupleurs C1, C2, C3, C4. Les coupleurs C1, C2, C3, C4 sont reliés en série par deux bus B1, B2 à mode de transfer asynchrone, et ayant des sens de propagation opposés. Chaque bus B1, B2 comporte deux extrémités reliées respectivement à une entrée et à une sortie d'une terminaison de réseau NT2', qui constitue une entité fournisseuse de bande passante. Cette entrée et cette sortie présentent l'interface normalisée SB. La figure 3 représente un troisième exemple d'application du protocole selon l'invention. Dans cet exemple les entités consommatrices de bande passante sont trois noeuds constitués par exemple de centres de commutation locaux ou de rattachement d'abonnés, reliés à des centres de transit N4 et N5, appartenant respectivement à deux réseaux superposés et spécialisés : NW2 établissant des connexions à débit sporadique, essentiellement pour la transmission de données, et NW1 établissant des connexions à débit ininterrompu, pour des services tels que le téléphone. Chaque noeud N1, N2, N3 est rattaché aux deux noeuds N4 et N5 par au moins deux connexions. Toutes les connexions à débit sporadiques sont reliées au centre N4. Toutes les connexions à débit ininterrompu sont reliées au centre N5. Chaque noeud N4 et N5 est une entité fournisseuse de bande passante pour les noeuds N1, N2, N3. La figure 4 représente un diagramme temporel illustrant une première étape de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, étape consistant à déclarer le profil de trafic d'une entité consommatrice de bande passante, référencée BWU, auprès d'une entité fournisseuse de bande passante, référencée BWP. L'entité consommatrice BWU émet un message de déclaration de profil de trafic, référencé ASSIGN-REQUEST, sur un circuit virtuel spécialisé pour la transmission d'une méta-signalisation entre l'entité BWU et 1'entité BWP. L'entité BWU lance alors une temporisation TIM1 et n'émet pas d'autres messages tant que cette temporisation n'a pas expiré. Cette temporisation correspond à la durée nécessaire pour la propagation du message de déclaration vers l'entité BWP, et la propagation d'un message de réponse en retour vers l'entité BWU. Le message ASSIGN-REQUEST contient les paramètres suivants - l'identité de l'entité consommatrice BWU, cette identité étant allouée de manière aléatoire par l'entité BWU elle-même; - les paramètres définissant son profil de trafic -- une valeur moyenne maximale du débit de cellules; -- une valeur maximale du débit de cellules; -- une valeur maximale de durée de salve de cellules; -- une valeur minimale de l'intervalle de temps séparant deux salves consécutives de cellules. Ces paramètres sont définis dans le document "ATM UNI Specification (V2.4)" publié par 1'ATM Forum, le 5 août 1993. Si la valeur minimale de l'intervalle entre deux salves est nulle, cela signifie que le profil de trafic est du type à débit ininterrompu. Si cette valeur est non nulle cela signifie que le profil de trafic est du type à débit sporadique. Les trois autres paramètres sont utilisés pour attribuer la bande passante. La signalisation entre une entité consommatrice et une entité fournisseuse de bande passante est acheminée par un circuit virtuel réservé au transfert de cellules de signalisation. Ces circuits virtuels sont établis par des procédures dites de méta-signalisation. Ces procédures permettent la gestion des circuits virtuels de signalisation. D'autre part, un circuit de diffusion de signalisation est prévu pour diffuser un même message de signalisation vers toutes les entités consommatrices qui sont reliées à une même entité fournisseuse. Ce circuit virtuel de diffusion est défini à l'interface UNI entre terminaux et terminaisons de réseaux. I1 peut être défini de manière analogue à l'interface NNI entre des noeuds d'un réseau. Un message de la méta-signalisation, ASSIGN REQUEST, comporte des valeurs de paramètres pour définir un profil de trafic. Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, il suffit de prévoir dans ce message les quatre paramètres cités ci-dessus, qui permettent de distinguer les connexions à débit ininterrompu et celles à débit sporadique, et d'allouer la bande passante. Lorsque l'entité fournisseuse BWP reçoit un message de déclaration, ASSIGN-REQUEST, elle alloue une identité de circuit virtuel à l'entité demandeuse, dans tous les cas. Par ailleurs, elle déduit de la valeur du paramètre "valeur minimale de l'intervalle de temps séparant deux salves consécutives de cellules" le type de profil de trafic - Si le profil déclaré est du type à débit constant ou variable, mais ininterrompu, l'entité fournisseuse considère l'entité demandeuse comme prioritaire par rapport à toutes celles ayant déclaré un profil de type à débit sporadique. Elle attribue, de manière irrévocable, la bande passante demandée, nécessaire pour acheminer les cellules de signalisation. Si la bande passante non utilisée à l'instant considéré n'est pas suffisante pour satisfaire l'entité demandeuse, l'entité fournisseuse retire aux connexions ayant déclaré un profil de type à débit sporadique au moins une partie de la bande passante qui leur a été attribuée précédemment, pour l'attribuer à l'entité demandeuse. Si la bande passante ainsi libérable n'est pas suffisante pour satisfaire l'entité demandeuse, l'entité fournisseuse rejette la demande, sans avoir récupéré la bande passante libérable. - Si le profil déclaré est du type à débit sporadique l'entité fournisseuse considère l'entité demandeuse comme non prioritaire par rapport aux entités consommatrices à débit ininterrompu. Elle ne fait qu'enregistrer les paramètres de trafic, et le caractère non prioritaire du circuit virtuel correspondant. L'entité demandeuse a toujours le droit de commencer émettre des cellules sur le circuit virtuel qui lui a été attribué. Mais ce droit est limité à la durée maximale de salve, que l'entité demandeuse a déclaré; et il peut être retiré avant la fin de cette durée en cas de congestion. Le droit de continuer à émettre peut en effet lui être retiré à chaque instant. La bande passante qu'elle a demandée lui est donc attribuée mais cette attribution est révocable dès qu'elle a émise une première cellule. Selon le type de 1'entité demandeuse, la connexion établie selon le procédé ci-dessus est utilisée de deux manières différentes - Si l'entité demandeuse a un profil de trafic du type à débit constant ou à débit variable ininterrompu, la connexion est utilisée pour échanger de la signalisation classique avec le réseau. Cette signalisation classique est émise par l'application exécutée dans cette entité. I1 y a donc un premier message de déclaration, référencé ASSIGN REQUEST, contenant des valeurs de paramètre qui décrivent un profil de trafic qui nécessite généralement une faible bande passante puisque celle-ci est utilisée seulement pour des messages de méta-signalisation. L'entité demandeuse établit ensuite une seconde connexion, pour les besoins de l'application, en utilisant un second message de déclaration, mais en utilisant la signalisation classique, celle-ci étant émise sur la première connexion. Les paramètres déclarés dans ce second message de déclaration, pour établir la seconde connexion, décrivent généralement un profil de trafic nécessitant une bande passante plus grande que pour la première connexion. - Si l'entité demandeuse a un profil de trafic du type sporadique, l'entité fournisseuse lui attribue une connexion qui sera utilisée dès que nécessaire pour les besoins de son application, cette dernière n'établissant pas une seconde connexion pour ses besoins. Lorsque l'entité fournisseuse alloue une connexion à l'entité demandeuse, elle lui envoie un message référencé ASSIGNED, contenant l'identité de l'entité demandeuse et l'identité d'un conduit virtuel ou d'un circuit virtuel. Si l'entité fournisseuse refuse d'allouer une connexion, elle émet un message noté DENIED contenant l'identité de l'entité demandeuse. L'entité demandeuse BWU, ou l'entité fournisseuse BWP, peut demander le relâchement de la connexion allouée en envoyant à l'autre entité un message noté REMOVED. Au cours d'une seconde étape, l'entité demandeuse BWU exploite la connexion qui lui a été allouée. Dans le cas d'une entité ayant un profil de trafic du type à débit continu, ou à débit variable mais ininterrompu, cette entité doit demander une nouvelle bande passante correspondant aux besoins d'une application, en invoquant des procédures de signalisation classique. Dans le cas d'une entité demandeuse ayant un profil de trafic du type à débit sporadique, celleci peut invoquer instantanément l'usage de la bande passante qu'elle a déclarée au cours de la première phase. Par contre, cette bande passante peut lui être retirée à tout moment. La figure 5 représente un exemple de mise en oeuvre de la seconde étape du procédé selon l'invention par une entité demandeuse BWU' de ce dernier type. Les étapes représentées sur cette figure 5 correspondent à l'émission d'une salve, et sont répétées chaque fois qu'une salve est à transmettre de l'entité demandeuse BWU à l'entité fournisseuse BWP. Ces deux entités échangent des cellules comportant une charge utile et comportant une en-tête. L'en-tête achemine un message inscrit dans quatre bits dits de "contrôle de flux générique" prévus dans le format normalisé des en-têtes de cellule pour le mode de transfert asynchrone. Lorsque l'entité demandeuse BWU a une salve à émettre, elle émet toujours la première cellule de cette salve, en incluant un message, noté Begin, dans l'en-tête de cette cellule pour indiquer qu'elle souhaite commencer l'émission d'une salve. Simultanément elle lance une temporisation TIM2 dont la durée correspond à la durée de propagation de la première cellule vers l'entité fournisseuse BWP et la durée de propagation en retour d'un éventuel message, porté par une cellule unique émise par l'entité fournisseuse BWP pour lui indiquer une pénurie de bande passante. Lorsque la temporisation TIN2 a expiré, et si l'entité demandeuse n'a pas reçu de message, elle poursuit l'émission de la salve en émettant une deuxième cellule, en incluant un message, noté Continue, dans l'en-tête de cette cellule, pour indiquer que ce n'est pas la première ni la dernière cellule d'une salve. Puis l'entité BWU émet une troisième cellule, avec le même message, etc... Si l'entité fournisseuse constate une congestion de bande passante, elle émet une cellule de commande à destination de l'ensemble des entités demandeuses, sur le circuit virtuel de diffusion ou sur certains seulement des circuits virtuels attribués aux entités dont le profil de trafic est du type sporadique, selon le degré de congestion de la bande passante. L'en-tête de cette cellule contient, dans les quatre bits de contrôle de flux générique, un message noté Stop. Ce message n'est pris en compte que par celles ayant un profil de trafic du type à débit sporadique. Ces dernières arrêtent l'émission de toute salve en cours d'émission. Lorsque l'entité fournisseuse BWP constate la fin de la congestion de la bande passante, elle émet une autre cellule de commande, sur le circuit virtuel de diffusion ou sur certains seulement des circuits virtuels attribués aux entités dont le profil de trafic est du type sporadique, selon le degré de congestion de la bande passante. Les quatre bits de contrôle générique de flux, de cette cellule, contiennent un message noté Go. Parmi les entités demandeuses BWU du type à débit sporadique, celles qui reçoivent le message GO et qui étaient en cours d'émission d'unt salve, et qui ont été interrompues, reprennent cette émission en émettant une cellule suivante. Elles mettent dans les quatre bits de contrôle générique de flux, de cette cellule, un message noté Continue, si ce n'est pas la dernière cellule de la salve; ou bien un message noté End si c'est la dernière cellule de la salve. Un type de message supplémentaire peut être prévu, à émettre de l'entité fournisseuse à l'entité demandeuse, pour faire cesser l'émission d'une salve par une entité demandeuse qui ne respecterait pas le profil de trafic qu'elle aurait déclarée. REVENDICATIONS 1) Procédé de contrôle de congestion à l'interface (UNI;NNI) entre des entités consommatrices de bande pasante (BWU, BWU') et une entité fournisseuse de bande passante (BWP), dans un réseau de télécommunication à mode de transfert asynchrone; caractérisé en ce que pour partager la bande passante de l'entité fournisseuse, et l'attribuer aux entités consommatrices, il consiste à - émettre d'une entité consommatrice (BWU) à une entité fournisseuse (BWP) un message (ASSIGN-REQUEST) de déclaration de profil de trafic, lors de l'établissement d'une connexion entre cette entité consommatrice et une autre entité dudit réseau, ce message contenant -- l'identité de l'entité qui l'émet; -- et des valeurs de paramètres décrivant le profil de trafic de l'entité qui émet ce message, notamment indiquant soit que ce trafic a un débit soit ininterrompu, soit que ce trafic a un débit constant; et en ce qu'il consiste à - attribuer en priorité une bande passante à une entité consommatrice (BWU) ayant déclaré un débit ininterrompu, si cette bande passante est disponible à l'instant où elle fait cette déclaration, ou si elle est occupée par une ou plusieurs connexions du type à débit sporadique; - attribuer une bande passante à une entité consommatrice (BWU') ayant déclaré un profil de trafic du type à débit sporadique, si cette bande passante est disponible à l'instant où l'entité fournisseuse (BWP) reçoit une cellule émise par cette entité utilisatrice (BWU'); - reprendre, à au moins une entité consommatrice ayant déclaré un profil de trafic du type à débit binaire sporadique, la bande passante lui ayant été attribué lorsque la bande passante de l'entité fournisseuse atteint un seuil de congestion. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsqu'une entité consommatrice (BWU') ayant déclaré un profil de trafic du type à débit sporadique a une salve de cellules à émettre, il consiste à - émettre de cette entité consommatrice (BWU) vers l'entité fourniseuse (BWP) une première cellule de cette salve en inserrant dans l'en-tête de cette cellule un message (Begin) indiquant que cette entité a une salve à émettre; - lancer dans cette entité consommatrice (BWU) une temporisation (TIM2) dont la durée correspond au temps nécessaire pour que l'entité fournisseuse (BWP) fasse parvenir éventuellement à cette entité consommatrice un message (Stop) lui interdisant de continuer à émettre, à cause d'une congestion de la bande passante; - émettre consécutivement les autres cellules de la salve jusqu'à l'avant-dernière, après la fin de la temporisation (TIN2) et si l'entité consommatrice n'a pas reçu de message lui interdisant de continuer à émettre; en incluant dans l'en-tête de chaque cellule émise un message (Continue) indiquant que c'est une salve en cours d'émission; cette émission pouvant être interrompue à tout moment par un message (Stop) interdisant de poursuivre l'émission de cette salve; - émettre la dernière cellule de la salve en incluant dans son en-tête un message (End) indiquant que c'est la fin d'une salve. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à inscrire les messages dans les bits dits de "contrôle de flux générique" prévus dans le format normalisé des en-têtes de cellule pour le mode transfert asynchrone. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs de paramètre décrivant le profil de trafic comportent notamment - une valeur moyenne maximale du débit de cellules; - une valeur maximale du débit de cellules; - une valeur maximale de durée de salve de cellules; - une valeur minimale de l'intervalle de temps séparant deux salves consécutives.