Brevet FR2750555A1 — publié le 19980102

"MéTHODE DE CONTROLE D'ACCES A UN RESEAU, AINSI QUE DISPOSITIF ET SYSTEME POUR SA MISE EN OEUVRE" La présente invention concerne une méthode de contrôle des accès à un réseau de transmission, selon un mode de transfert asynchrone, de messages contenus dans des cellules émises par des sources de données, ladite méthode comprenant une première étape de définition d'un stock global maximal de jetons de réservation d'accès desdites cellules au réseau en fonction d'un critère prédéterminé et une deuxième étape de régulation d'accès des cellules se présentant à l'entrée du réseau en fonction du stock résiduel de jetons. L'invention concerne également, pour le contrôle des accès à un réseau de transmission, selon un mode de transfert asynchrone, de messages contenus dans des cellules émises par des sources de données, un dispositif comprenant un étage de réservation à jetons et un sous-ensemble de gestion d'accès, ainsi qu un système de communication comprenant un tel dispositif. Les réseaux de communication traditionnels tels que par exemple le téléphone ou la télévision par câble sont par nature destinés chacun à une utilisation particulière et donc individuellement inadaptés à traiter les tâches qu' exécutent les autres réseaux. Des réseaux d'un type nouveau sont alors apparus, et notamment ceux fonctionnant en mode de transfert asynchrone (ou ATM, de l'anglais Asynchronous Transfer Mode). Dans un même réseau ATM, des types de données de nature très différente peuvent circuler, avec pour chacun ses contraintes spécifiques. Par exemple, la transmission de la voix doit être effectuée en temps réel, mais des erreurs de transmission sont admissibles dans certaines limites. A l'inverse, aucune contrainte de temps réel n'affecte un transfert de fichier, mais les corrections d'erreur de transmission sont indispensables. Lorsque les informations transmises sont des données vidéo conformes à la norme MPEG2, une transmission en temps réel et avec un taux d'erreur aussi faible que possible est nécessaire. Pour permettre la coexistence de données aussi diverses dans le réseau, une caractérisation du trafic y est assurée, principalement par la réalisation de deux opérations appelées contrôle d'admission de connexion (en anglais, Connection Admission Control, ou CAC) et contrôle des paramètres d'utilisation (en anglais, User Parameter Control, ou UPC). L'opération de contrôle d'admission, qui n'est pas concernée par l'invention, consiste à vérifier, lorsqu'un utilisateur A veut communiquer avec un utilisateur B, si le réseau possède assez de ressources pour autoriser effectivement la connexion de A et le transfert de données correspondant vers B, compte tenu des connexions déjà établies à travers le réseau au même moment et de la nécessité de ne pas apporter de perturbations à ces connexions existantes. L'opération de contrôle des paramètres d'utilisation (UPC), sur laquelle porte la présente invention, consiste, pour le réseau constatant qu'une connexion a été admise entre deux utilisateurs A et B, à vérifier que l'utilisateur émetteur respecte bien le contrat de transmission qui a fait l'objet du contrôle d'admission préalable. En effet, si ce contrat est transgressé soit accidentellement (défaut de fonctionnement du matériel), soit volontairement (action frauduleuse), les ressources supplémentaires que doit consacrer le réseau à ces transferts de données non autorisés sont prélevées sur celles qui avaient déjà été accordées aux connexions contractuellement admises et respectant leur contrat de transmission. En outre, un encombrement imprévu de données peut résulter de cette violation de contrat et mettre en défaut tout ou partie du fonctionnement du réseau. Une méthode très fréquemment employée pour mettre en oeuvre cette opération de contrôle des paramètres d'utilisation est décrite dans la demande de brevet GB-2287854. Plus connue sous son nom anglais ("Leaky bucket algorithm"), cette méthode prévoit de n'autoriser l'accès d'un message, par exemple d'une cellule ATM, à un réseau qu'en fonction du niveau résiduel d'une réserve de jetons attribuée préalablement en fonction d'un certain nombre de critères liés notamment à la caractérisation du trafic. Initialement, une période de temps T(UPC) est définie et une réserve de N jetons est constituée pour la durée de cette période. Un message engendré par une source de données ne peut alors avoir accès au réseau qu'en utilisant l'un de ces jetons, et c'est donc N messages au maximum qui vont pouvoir pénétrer dans le réseau au cours de cette période T(UPC). Si le pointage des jetons montre, pour un nouvel accès demandé, qu'aucun jeton n'est plus disponible, le message est rejeté, ou en tout cas étiqueté pour n'être transmis, s'il est quand même admis, qu'avec une priorité plus faible et à la condition de n'entraîner aucun problème de fonctionnement du réseau. Cette méthode de contrôle présente cependant des inconvénients. Comme on ne peut disposer à un instant quelconque que de N jetons au maximum, aucun nouveau jeton n'est créé si aucun n'a été utilisé pendant la période T(UPC) qui s'achève. Si certains l'ont été, tous les jetons non utilisés sont perdus. Par ailleurs, dans la situation où aucun jeton n'a été encore utilisé et où survient brusquement une salve de N messages, chacun d'eux utilise un jeton et tous les messages accèdent au réseau, mais la réserve de jetons est épuisée et tout nouvel accès est désormais interdit pour une durée assez longue. Certains réseaux prévoient donc que les contrats de transmission ne sont pas conclus lorsque les messages se présentent ainsi en rafale, d'une manière très irrégulière risquant de perturber complètement le réseau. Un but de l'invention est de proposer une méthode améliorée de contrôle des paramètres d'utilisation, conduisant à une gestion plus souple des ressources du réseau concerné. A cet effet l'invention concerne une méthode telle que définie dans le préambule de la description et qui est en outre caractérisée en ce que - la première étape comprend une première opération de classement de la totalité des cellules qui se présentent par unité de temps en n groupes selon la valeur de l'intervalle de temps entre deux cellules successives d'une même source de données, dit débit instantané, et une deuxième opération de répartition dudit stock global de jetons proportionnellement au nombre de cellules dans chaque groupe - la deuxième étape comprend une première opération de demande d'autorisation d'accès au réseau de la cellule qui se présente, ledit accès se produisant uniquement en cas de jeton disponible dans le groupe correspondant au débit instantané de cette cellule, et, en cas de refus d'accès, une ou plusieurs opérations supplémentaires de demande d'autorisation d'accès par recherche d'un jeton disponible successivement dans chaque groupe de débits instantanés immédiatement supérieurs, jusqu 'à autorisation d'accès ou refus définitif. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de mise en oeuvre de ladite méthode. A cet effet l'invention concerne un dispositif tel que décrit dans le préambule de la description et qui est en outre caractérisé en ce que - ledit sous-ensemble de gestion d'accès comprend un circuit de caractérisation du trafic de chaque source de données, par détermination du débit instantané des cellules émises par ladite source et classement de chacune des cellules qui se présentent dans une unité de temps prédéterminée en n groupes selon la valeur de ce débit instantané, et un circuit d'allocation de jetons par répartition desdits jetons proportionnellement au nombre de cellules dans chacun desdits groupes - ledit étage de réservation à jetons comprend une mémoire de stockage des nombres de jetons affectés à chaque groupe par ledit circuit d'allocation et un interrupteur d'autorisation d'accès au réseau en fonction du nombre de jetons qui, pour une cellule émise avec une valeur de débit instantané donné, reste disponible dans le groupe correspondant à ladite valeur ou, à défaut, dans un groupe correspondant à des valeurs de débit instantané supérieures. Un autre but de l'invention est aussi de proposer un système de communication entre au moins une source de données et un réseau de communication, incluant un tel dispositif. A cet effet, l'invention concerne un système de communication comprenant également - un sous-ensemble de gestion d'accès incluant un circuit de caractérisation de trafic, pour le classement des cellules de données émises par chaque source en n groupes selon la valeur de débit instantané associée à chaque cellule, et un circuit d'allocation de jetons, par répartition d'une réserve de jetons proportionnellement au nombre de cellules dans chacun desdits groupes - un étage de réservation à jetons incluant une mémoire de stockage des nombres de jetons affectés à chaque groupe par ledit circuit d'allocation et un interrupteur d'autorisation d'accès en fonction du nombre de jetons qui, pour une cellule émise avec une valeur de débit instantané donné, reste disponible dans le groupe correspondant à ladite valeur ou, à défaut, dans un groupe correspondant à des valeurs de débit instantané supérieures. Les particularités et avantages de l'invention vont être maintenant présentés de façon plus détaillée dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels - la figure 1 est un exemple de système de communication mettant en oeuvre la méthode de contrôle d'accès selon l'invention - la figure 2 est un exemple de courbe de répartition des valeurs de débit instantané des cellules émises par une source de données - la figure 3 est un organigramme illustrant une mise en oeuvre de la méthode de contrôle d'accès selon l'invention. La méthode de contrôle d'accès selon l'invention et un exemple de sa mise en oeuvre sont ici décrits dans le cas d'un réseau ATM, pour lequel chaque message, ou bloc de données, est une cellule de longueur déterminée (un paquet de 53 octets). Bien entendu, cette mise en oeuvre particulière de l'invention à l'aide de modules électroniques câblés n'exclut pas d'autres modes de réalisation possibles incluant par exemple un microprocesseur qui assure l'exécution de séries d'instructions correspondant aux fonctions de certains ou de la totalité des circuits prévus dans l'exemple de réalisation décrit ci-après. La figure 1 montre un exemple de système de communication comprenant un réseau ATM 10, une source de données 11 et un dispositif de contrôle des accès au réseau, incluant un étage de réservation à jetons 12 et un sousensemble de gestion d'accès 13. La source de données il comprend par exemple, comme indiqué sur la figure 1, un générateur de cellules ATM 111 et une mémoire 112 de stockage des cellules délivrées par ce générateur. L'étage 12 comprend une mémoire 121 de stockage des réserves de jetons et un interrupteur 122. Le sous-ensemble de gestion d'accès 13 comprend un circuit 131 de caractérisation du trafic de la source et un circuit 132 d'allocation de jetons. Pendant une unité de temps appelée ici par exemple T(source), le circuit 131 enregistre la durée de chaque intervalle séparant deux cellules consécutives délivrées par la source de données il concernée (cette durée est appelée débit instantané des cellules). Lorsque la totalité de ces enregistrements pendant une unité de temps T(source) est disponible, il est possible de tracer, comme indiqué par exemple sur la figure 2, une courbe correspondant à la répartition de ces valeurs de débit instantané. Leur valeur maximale étant normalisée, à 1 par exemple, toutes les valeurs de débit instantané sont classées en n groupes, avec par exemple n = 4 : le premier groupe contient toutes les valeurs de débit instantané qui sont comprises par exemple entre O et 25 Y. de la valeur maximale, le deuxième groupe celles comprises entre 25 et 50 %, le troisième groupe celles comprises entre 50 % et 75 %, et le quatrième groupe celles comprises entre 75 % et 100 %. La figure 2 montre un exemple de répartition des débits instantanés pour un classement en quatre groupes d'égale largeur, mais le nombre de groupes peut bien entendu être différent et les largeurs de ces groupes peuvent être différentes les unes des autres. Dans le cas de l'invention, au lieu d'affecter une réserve donnée de jetons simplement par unité de temps T(source), les jetons sont en outre attribués par groupe et en nombre déterminé par la proportion de cellules attendues dans chaque groupe (c'est-à-dire par les proportions telles que représentées sur la courbe de répartition de la figure 2). Cette attribution est réalisée par le circuit 132 qui envoie vers la mémoire 121 les valeurs d'allocation de jetons par groupe. Ainsi, comme le montre l'organigramme de la figure 3, lorsqu'une cellule Ci émise par le générateur 111 et stockée dans la mémoire 112 se présente à l'entrée de l'étage 12, un contrôle du niveau de jetons dans le groupe auquel elle appartient (groupe déterminé par les tests T1, T2, T3, T4, dont les sorties Y et N désignent respectivement l'appartenance, ou non, au groupe testé) est effectué (contrôle TK1). Si un jeton est encore disponible (sortie Y1 du contrôle TK1), l'interrupteur 122 se ferme et l'accès de la cellule au réseau 10 est autorisé. Si au contraire une cellule ne trouve plus de jeton dans le groupe auquel elle appartient, son accès au réseau n'est pas autorisé (sortie N1 du contrôle Tu1), à moins qu'elle ne trouve un jeton disponible (contrôle TK2) dans le groupe adjacent correspondant à des débits instantanés de valeurs plus élevées. Ce jeton est alors utilisé, ce qui réduit d'autant la réserve de jetons qui était affectée aux cellules plus rapides. Si au contraire elle ne trouve pas de jeton dans ce groupe adjacent (sortie N2), son accès au réseau est à nouveau refusé, à moins, là encore, qu'elle ne trouve un jeton disponible (contrôle TK3, sortie Y3) dans le groupe adjacent de jetons correspondant à des débits de valeurs encore plus élevées, et ainsi de suite (contrôle TK4, sortie Y4 ou N4). Une cellule n'est donc admise dans le réseau que si elle trouve un jeton encore disponible dans le groupe auquel elle appartient ou, à défaut, dans un groupe correspondant à des débits instantanés de valeurs supérieures. La réciproque n'est pas autorisée : une cellule plus lente peut prendre la place d'une cellule plus rapide, mais non l'inverse. En choisissant par exemple une courbe de répartition des débits instantanés telle que celle représentée sur la figure 2, on peut donner dans le tableau suivant un exemple de réserves de jetons par groupe (cinquième colonne) Groupe MIN MAX PC NB 1 0 0,25 50% 10 2 0,25 0,50 20% 4 3 0,50 0,75 25% 5 4 0,75 1 5% 1 dans lequel - la première colonne désigne le numéro du groupe auquel appartient la cellule qui se présente - la deuxième colonne désigne la limite inférieure MIN, pour les cellules de ce groupe, du rapport des débits instantanés, par rapport à la valeur maximale de ceux-ci - la troisième colonne désigne la limite supérieure MAX, pour les cellules de ce groupe, du même rapport - la quatrième colonne indique la proportion de cellules appartenant à ce groupe - la cinquième colonne donne des exemples de nombres de jetons affectés à chaque groupe et correspondant à la proportion de cellules indiquée dans la colonne précédente. Si une cellule envoyée par la source 11 vers le circuit 12 a un débit instantané compris entre O et 0,25 fois le plus haut débit instantané possible dans le réseau, le sousensemble 13 vérifie si au moins un des dix jetons attribué à cè groupe au début de ladite période T (source) est encore disponible. Si oui, ce jeton est utilisé, et le compteur des jetons de ce groupe décroît d'une unité. Si ce n'est pas le cas, la même opération est reprise dans le groupe supérieur (vérification de l'existence d'un jeton disponible dans le groupe n"2, auquel quatre jetons ont été attribués), et ainsi de suite si nécessaire, jusqu a autorisation d'accès ou épuisement des groupes. REVENDICATIONS 1. Méthode de contrôle des accès à un réseau de transmission, selon un mode de transfert asynchrone, de messages contenus dans des cellules émises par des sources de données, ladite méthode comprenant une première étape de définition d'un stock global maximal de jetons de réservation d'accès desdites cellules au réseau en fonction d'un critère prédéterminé et une deuxième étape de régulation d'accès des cellules se présentant à l'entrée du réseau en fonction du stock résiduel de jetons, caractérisée en ce que - la première étape comprend une première opération de classement de la totalité des cellules qui se présentent par unité de temps en n groupes selon la valeur de l'intervalle de temps entre deux cellules successives d'une même source de données, dit débit instantané, et une deuxième opération de répartition dudit stock global de jetons proportionnellement au nombre de cellules dans chaque groupe - la deuxième étape comprend une première opération de demande d'autorisation d'accès au réseau de la cellule qui se présente, ledit accès se produisant uniquement en cas de jeton disponible dans le groupe correspondant au débit instantané de cette cellule, et, en cas de refus d'accès, une ou plusieurs opérations supplémentaires de demande d'autorisation d'accès par recherche d'un jeton disponible successivement dans chaque groupe de débits instantanés immédiatement supérieurs, jusqu'à autorisation d'accès ou refus définitif. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit classement est effectué en quatre groupes d'égale largeur. 3. Dispositif de contrôle des accès à un réseau de transmission, selon un mode de transfert asynchrone, de messages contenus dans des cellules émises par des sources de données, ledit dispositif comprenant un étage de réservation à jetons et un sous-ensemble de gestion d'acces, caractérisé en ce que - ledit sous-ensemble de gestion d'accès comprend un circuit de caractérisation du trafic de chaque source de données, par détermination du débit instantané des cellules émises par ladite source et classement de chacune des cellules qui se présentent dans une unité de temps prédéterminée en n groupes selon la valeur de ce débit instantané, et un circuit d'allocation de jetons par répartition desdits jetons proportionnellement au nombre de cellules dans chacun desdits groupes - ledit étage de réservation à jetons comprend une mémoire de stockage des nombres de jetons affectés à chaque groupe par ledit circuit d'allocation et un interrupteur d'autorisation d'accès au réseau en fonction du nombre de jetons qui, pour une cellule émise avec une valeur de débit instantané donné, reste disponible dans le groupe correspondant à ladite valeur ou, à défaut, dans un groupe correspondant à des valeurs de débit instantané supérieures. 4. Système'de communication entre au moins une source de données et un réseau de communication comprenant également - un sous-ensemble de gestion d'accès incluant un circuit de caractérisation de trafic, pour le classement des cellules de données émises par chaque source en n groupes selon la valeur de débit instantané associée à chaque cellule, et un circuit d'allocation de jetons, par répartition d'une réserve de jetons proportionnellement au nombre de cellules dans chacun desdits groupes - un étage de réservation à jetons incluant une mémoire de stockage des nombres de jetons affectés à chaque groupe par ledit circuit d'allocation et un interrupteur d'autorisation d'accès en fonction du nombre de jetons qui, pour une cellule émise avec une valeur de débit instantané donné, reste disponible dans le groupe correspondant à ladite valeur ou, à défaut, dans un groupe correspondant à des valeurs de débit instantané supérieures.