Brevet FR2747256A1 — publié le 19971010

La présente invention concerne un dispositif d'estimation du taux de perte de cellules de données dans un commutateur de réseau de transmission numérique. Elle s'applique notamment à la réalisation de réseaux locaux fonctionnant dans le mode de transfert connu sous l'abréviation anglo-saxonne ATM de "Asynchronous Transfert Mode". Dans un réseau fonctionnant en mode ATM, les informations numériques sont échangées entre des noeuds du réseau sous forme de paquets de bits de format fixe appelés "cellules". Chaque cellule se compose, d'une part, d'un en-tête servant à identifier la cellule et la communication à laquelle elle appartient et d'autre part, d'un champ d'information contenant les données utiles à véhiculer. Les noeuds du réseau ont la charge d'aiguiller les cellules ATM appliquées à leurs entrées vers une ou plusieurs sorties. Ceux-ci sont constitués de commutateurs, structurés par exemple autour d'un bus de transfert de données couplé à des artères entrantes et des artères sortantes par l'intermédiaire de registres à décalage organisés en pile, afin de mémoriser les cellules en surnombre temporaire lorsque plusieurs cellules appliquées sur des artères entrantes différentes sont destinées à être diffusées sur la même sortie. Cependant, la taille limitée des piles de registre à décalage fait courir un risque de perte de cellules par débordement. Comme le taux de perte des cellules est directement fonction de la taille des piles de registres, ceux-ci sont dimensionnés afin de garantir d'excellentes valeurs de perte, de l'ordre de 10-10 par exemple. Cependant, quelle que soit cette taille, il est toujours possible que les piles de registre débordent en provocant la perte des cellules concernées. Une supervision de ce phénomène peut consister à compter le nombre de cellules effectivement perdues, puis à en déduire le taux de perte, par comparaison avec le nombre de cellules émises effectivement. Mais, la petitesse des taux à mesurer fait que l'intervalle de confiance de l'estimation statistique est trop grand pour qu'elle soit d'un maniement aisé. Une autre méthode consiste à assimiler chacun des trafics de cellules écoulées dans le commutateur à un modèle statistique plus ou moins simple pour lequel il est possible de calculer les caractéristiques de multiplexage dans une file d'attente ATM. La méthode introduite est novatrice en ce qu'elle utilise directement le trafic réel pour estimer le degré d'occupation des piles de registres de sortie. L'hypothèse qui est faite sur le profil des sources est minimale puisqu'elle revient simplement à supposer que le trafic écoulé peut être estimé, les sources étant considérées comme stationnaires et ergodiques. Le fondement de la méthode réside en l'existence d'une relation d'échelle dans la formule donnant le taux de perte d'un registre de taille B finie dont la capacité d'écoulement est de c cellules par secondes et soumis au trafic généré par N connexions identiques. Cette relation qui est connue notamment de l'article IEEE Transactions on Communications Vol. 43 n" 21314 C. Courcoubetis and al ayant pour titre "Admission Control and Routing ATM networks using Inferences from Measured Buffer Occupancy" est la suivante: f((i+)N,B,c)=F(N,B, (1) 1 + E L'estimation du second terme de la relation (i) est possible en émulant la pile de registre qui lui correspond. Cela revient à incrémenter un compteur au rythme d'arrivée des cellules et à le décrémenter au rythme de service c/(l+E). La fonction F est approximée par la relation dans laquelle les coefficients A, E et s sont déterminés en donnant à B trois valeurs de tailles de registres différentes et en résolvant le système d'équation à trois inconnus correspondant. Le taux d'erreur estimé par cette méthode est du même ordre de grandeur que le taux de perte réel, cependant ces bons résultats ne sont obtenus qu'au prix d'une bonne connaissance de l'état courant du lien emprunté, du profil du trafic demandeur et sur l'objectif de qualité exigé par toutes connexions établies et à établir, sachant que dans un réseau ATM la décision d'admettre ou de rejeter une connexion peut être lourde de conséquences, puisque tout surcroît de trafic est potentiellement source de dégradation de la qualité du service offert aux connexions déjà établies. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités par une méthode de traitement qui n'exige aucune hypothèse sur la nature statistique du trafic. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif pour l'estimation du taux de perte de cellules de données dans un commutateur de réseau de transmission numérique comportant des moyens de routage de cellules présentes sur des artères entrantes vers des artères sortantes au travers de piles de registres, caractérisé en ce qu'il comprend un sommateur de trafic du nombre de cellules présentes sur chaque artères entrantes durant chaque instant cellule et destinées à une même artère sortante, un groupe d'émulation d'artère attribué à chaque artère sortante composé d'un nombre déterminé de compteurs chargés simultanément par le nombre total des cellules destinées à cette artère et présentées sur les artères entrantes du commutateur, les comptages respectifs de chaque compteur étant limités par des seuils pour estimer, lorsque le nombre de cellules totalisées dans un compteur dépasse un seuil, le nombre de cellules qui peuvent être perdues sur l'artère sortante correspondante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent. La figure 1 une organisation de piles de registres virtuels pour la mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 un mode de réalisation d'un dispositif complet permettant l'estimation du taux de perte de cellules d'un commutateur ATM selon l'invention. Le dispositif qui est représenté à la figure 1 permet d'évaluer rapidement le taux de perte de cellules appliquées sur les entrées d'un commutateur et qui sont destinées à une même artère de sortie. Ce dispositif comporte, outre la pile de registre B nécessaire pour la mise en file d'attente des cellules destinées à l'artère de sortie, un ensemble de n compteurs référencés de B1 à Bn ayant respectivement des tailles T1 à Tn et des seuils de comptage Si(i=y. . n) différents tels que Si-1 Suivant cette disposition, chaque fois que N cellules entrent dans le commutateur à destination de l'artère de sortie un nombre identique N de cellules est additionné au contenu de chaque compteur Bi. Chaque fois que le nombre totalisé dans un compteur Bi dépasse dans chaque intervalle de temps cellule le seuil Si qui lui est attribué, la différence Ll est comptabilisée dans un registre extérieur non représenté sur la figure 1, puis le contenu du compteur Bi est ramené à la valeur de seuil Sj. La gradation des différents seuils Sj permet d'obtenir une estimation relativement précise du nombre de cellules perdues Li quel que soit le nombre plus ou moins grand de cellules qui sont présentes simultanément sur les artères d'entrée du commutateur. Comme le nombre total de cellules susceptibles d'être routées sur une artère de sortie pendant le temps de transmission d'une cellule est supposé borné par le nombre total d'artères N du commutateur moins une et que la valeur totalisée dans un compteur Bi ne peut dépasser la valeur du seuil Sj qui lui est attribuée, la taille Ti d'un compteur Bi est déterminée par la relation Ti > Si+N-1 Le contenu d'un compteur Bi est décrémenté de l'unité à chaque période d'une base de temps Ci dont le cadencement est calibré sur la vitesse de transmission de chaque pile de registre virtuel associé à chaque compteur Bi. L'évaluation du taux de perte de cellules sur l'ensemble du commutateur a lieu de la manière représenté à la figure 2 qui représente un commutateur muni de moyens de routage interne 2 de cellules entrantes sur des artères A1. AN vers une artère sortante p au travers d'une pile de registre 3. Un sommateur de trafic 4 entretient pour chaque artère p du commutateur une variable Sp égale au nombre de cellules qui lui sont destinées durant chaque temps de cycle courant d'une cellule. Au temps de cycle suivant, la valeur p est transmise à un groupe d'émulation d'artère 5 en même temps qu'est transmise une cellule destinée à la pile de registre 3. Le groupe d'émulation 5 comporte N compteurs Bj du type de ceux représentés à la figure 1. Ceux-ci déterminent en fonction de la valeur Sp chaque différence Li et les transmettent à un dispositif de calcul 6 du taux de perte réel des cellules sur l'artère p. Dans ce calcul le nombre de cellules perdues s'obtient par les relations LiMax(Ki +M-Si,o) et K; v Min(Si,Ki+M) dans lesquelles M est le nombre de cellules apparues sur les artères d'entrées et qui lui sont destinées, Li est le nombre de cellules virtuellement perdues et Ki est la valeur du compteur Bi. De cette façon le taux de perte peut être estimé de façon simple à chaque temps de cycle en faisant le rapport entre le nombre de cellules considérées comme perdues par les compteurs Bi et les cellules qui ont été comptées par le sommateur de trafic. L'avantage de cette solution elle qu'elle permet une évaluation des pertes que pourrait subir le registre B relié à l'artère bien avant que les L cellules causant le débordement du registre B ne soient effectivement perdues. REVENDICATION Dispositif pour l'estimation du taux de perte de cellules de données dans un commutateur de réseau de transmission numérique comportant des moyens de routage (2) de cellules présentes sur des artères entrantes (A1. AN) vers des artères sortantes au travers de piles de registres, caractérisé en ce qu'il comprend un sommateur de trafic (4) du nombre de cellules présentes sur chaque artères entrantes durant chaque instant cellule et destinées à une même artère sortante (p), un groupe d'émulation d'artère (p) attribué à chaque artère sortante composé d'un nombre déterminé de compteurs (Bi) chargés simultanément par le nombre total des cellules destinées à cette artère et présentées sur les artères entrantes du commutateur, les comptages respectifs de chaque compteur (Bi) étant limité par des seuils (Si) pour estimer, lorsque le nombre de cellules totalisées dans un compteur (Bi) dépasse un seuil (Si), le nombre de cellules qui peuvent être perdues sur l'artère sortante (p) correspondante.