ALGORITMOS PARA ENCRIPTACI?N DE DATOS

2.4.4 Cómo se implementa la Transmisión en Tiempo Real

2.4.4.1 Introducción

A continuación se describen tres enfoques distintos de cómo implementar redes para la transmisión en tiempo real.

El objetivo de una transmisión en tiempo real es asegurar una calidad de servicio entre emisor y receptor. Esta transmisión normalmente atraviesa varios tipos de redes como se muestra en la Figura 2.1. En esta red se quiere establecer un canal de comunicación entre una computadora conectada a una red privada a un computadora conectada a una pública. Este sería el típico caso de comunicación entre un empleado de una empresa y un cliente desde su casa. La red privada de la empresa, que es una red local, está conectada a la red pública 1 y ésta a la red pública 2 donde está conectado el receptor.

La calidad de servicio siempre se va a referir de emisor a receptor. Pero ésta va a depender de la calidad de servicio que pueda ofrecer cada subred. Por ello se necesitan mecanismos globales que gestionen esta calidad y negocien con las subredes la calidad de servicio individualmente. Cada subred tiene que proporcionar mecanismos locales de calidad de servicio como puede ser ATM o 802.1p. Así, la calidad de servicio global será consecuencia de las calidades de servicio negociadas en cada una de las subredes. La gestión de calidad de servicio en cada subred vendrá determinada por el modelo de servicio, que podrá ser de servicios integrados o diferenciados. Este modelo determinará como se gestionan los recursos en la subred y la relación con el resto de las subredes.

Un aspecto importante para gestionar la calidad de servicio es la señalización, es decir, los mensajes que se envían los distintos componentes de la red para gestionar los recursos. Estos mensajes son necesarios para poder garantizar esta calidad de servicio pero al costo de consumir recursos. En este sentido, si se aumenta la señalización entre elementos se puede sobrecargar la red. Una alternativa es que se administre la red para que sólo determinados dispositivos críticos participen en la señalización y el control de admisión. Por ello, es muy importante al diseñar una red en tiempo real, tener en cuenta la sobrecarga que suponen los protocolos que ofrecen calidad de servicio.

2.4.4.2 Componentes comunes para la transmisión en tiempo real

Los servicios de comunicaciones para la transmisión, por ejemplo multimedia, tienen en general dos requerimientos: especificar y asegurar la calidad de servicio y ofrecer soporte para la comunicación de grupos. La comunicación de audio o vídeo requiere la provisión de cierto nivel de calidad (QoS), garantizándolo durante el tiempo de la transmisión. Este nivel de calidad lo tienen que establecer las aplicaciones a la hora de comunicarse. Por lo tanto se tienen que proveer mecanismos para

- El establecimiento y corte de los canales

- La negociación de los niveles de calidad entre emisor y receptor, sistemas intermedios y control de red

- Y el control del nivel de calidad acordado

En general, proporcionar este tipo de servicios es más complejo que implementar una pila de protocolos TCP o OSI. En cambio, cuando se ha establecido la comunicación los requerimientos son menores en conceptos como tratamiento de errores y control de flujo. La implementación de estos sistemas incluye el uso de routers que soporten este tipo de transmisión. Cada router sólo debe admitir nuevas comunicaciones si permiten obtener la calidad requerida.

Las redes basadas en paquetes como IP tienen como objetivo maximizar la utilización de la red por medio de la multiplexación de los canales.

Además pueden proporcionar comunicación multipunto, y proporcionar robustez adaptándose a la dinámica de la red. Sin embargo, este funcionamiento hace que el comportamiento sea difícilmente predecible.

En cambio, las redes basadas en conexión proporcionan un servicio garantizado, pero hacen un uso no eficiente de los recursos de la red, no se adaptan a los fallos de la red y no soportan comunicaciones multipunto.

Se puede hablar de una Red de Paquetes de Servicios Integrados (RPSI) en la que se mezclan estos dos paradigmas de comunicación: combinando la comunicación multipunto y multiplexada, la robustez de la red de paquetes conmutados y la garantía de servicio del modelo de conexión.

El desarrollo de este tipo de redes requiere distintos aspectos, que incluyen:

- Especificación del flujo: Una especificación del flujo definiendo el tipo del tráfico, los requerimientos del receptor y la calidad de servicio que se va a proporcionar al flujo.

- Encaminamiento: La red debe decidir como transportar los paquetes desde la fuente al destino. Para ello se requiere un protocolo de encaminamiento que soporte calidad de servicio y rutas unicast y multicast.

- Reserva de recursos: Para mantener un flujo con una calidad de servicio se requiere un protocolo de reserva para crear y mantener las reservas de recursos, como son el ancho de banda o número de buffers.

- Control de admisión: Un algoritmo de control de admisión para mantener la carga de la red a un determinado nivel.

- Planificador de paquetes: Un algoritmo de servicio de paquetes para planificar la transmisión de los paquetes con el objetivo de mantener el servicio garantizado para cada flujo.

2.4.4.3 Modelo conceptual de una red en tiempo real

Se puede modelar una red en tiempo real y concretamente los canales, como una red de flujos, en el que cada canal es un flujo [Cobb97]. El emisor introduce en la red un flujo de entrada E(t) (la información a transmitir) y el receptor recibe un flujo de salida R(t) (la información recibida) como se muestra en la Figura 2.2.

El emisor introduce el flujo en la red a una determinada tasa. Este flujo se cuantifica en paquetes en el emisor. Cuando un paquete de un flujo llega a un nodo (a través de su enlace de entrada) lo pasa al nodo de salida aplicando una disciplina de servicio: si en ese momento no lo puede transmitir lo almacena en una cola, lo cual provocará un retraso en el flujo. Cuando este paquete llega al receptor se decodifica para formar el flujo de salida R(t). Por lo tanto, el almacenamiento del flujo en la red es lo que provoca el retraso de emisor-receptor como se puede ver en la Figura 2.3a.

La función E(t) representa los bits enviados en la red para el tiempo t y R(t) los bits recibidos en la red para el mismo tiempo t. La representación de estas dos funciones (Figura 2.3) es útil para calcular dos valores: el retraso en función del tiempo (el valor d) y la cantidad de la información almacenada en la red (valor b o backlog). Una forma de calcular una cota del retraso máximo es obtener el máximo valor de d para cualquier tiempo t.

En el caso de que la red no pueda servir el tráfico introducido a la tasa pedida se producirá un almacenamiento de la red (incremento de b) hasta que se produzca pérdida de información (Figura 2.3b). Si la red puede admitir el tráfico a la misma tasa que la pedida, el almacenamiento será 0 y el retraso sólo dependerá de la latencia de la red (retraso constante) como se muestra en la Figura 2.3c.