Reenvío de pipeline - Enciclopedia

Reenvío de pipeline (PF)
"." Se aplica al reenvío de paquetes en redes de computadoras el concepto básico de reenvío en pipeline, que se ha utilizado ampliamente y con éxito en la informática —específicamente, en la arquitectura de todas las principales unidades centrales de procesamiento (CPUs)— y en la fabricación —específicamente, en las líneas de ensamblaje de diversas industrias, desde la automotriz hasta muchas otras. Se sabe que el reenvío en pipeline es óptimo independientemente de su implementación específica. En particular, PF es óptimo desde varios puntos de vista:

Alta eficiencia en el uso de recursos de red, lo que permite acoger una mayor cantidad de tráfico en la red, reduciendo así los costos operativos y constituyendo la base para acoger el crecimiento exponencial de las redes modernas.
Baja complejidad de implementación, lo que permite la realización de sistemas de red más grandes y poderosos a bajo costo, ofreciendo así un apoyo adicional al crecimiento de la red.
Alta escalabilidad, que es una consecuencia directa de las dos características anteriores.
Operación determinista y predecible con el mínimo retraso y sin pérdida de paquetes incluso bajo condiciones de carga completa, lo que es crucial para satisfacer las demandas exigentes de los nuevos y valiosos servicios que están siendo desplegados o planeados para ser desplegados en redes modernas, como la telefonía, las videoconferencias, la presencia virtual, la video bajo demanda y los juegos distribuidos.
Varios aspectos de la tecnología están cubiertos por varias patentes emitidas tanto por la Oficina de Patentes y Marcas Registradas de los Estados Unidos como por la Oficina Europea de Patentes.


Principios de operación
Como en otras implementaciones de reenvío en pipeline, se necesita un tiempo de referencia común (CTR) para realizar el reenvío en pipeline. En el contexto de redes globales, el CTR puede realizarse de manera efectiva mediante el uso de UTC (tiempo universal coordinado), que está disponible globalmente a través de GPS (sistema de posicionamiento global) o Galileo en el futuro próximo. Por ejemplo, el segundo UTC se divide en intervalos de duración fija, que se agrupan en ciclos de tiempo de modo que en cada segundo UTC hay un número entero predefinido de ciclos de tiempo. Alternativamente, o complementariamente, el CTR puede obtenerse a través de la red mediante protocolos de sincronización como IEEE 1588.
Los paquetes se reenvían de nodo a nodo según horarios predefinidos, como se muestra en la figura siguiente, es decir, cada nodo reenvía paquetes de un flujo determinado durante intervalos de tiempo predefinidos. Los ciclos de tiempo definen la recurrencia periódica de los varios horarios predefinidos. La programación periódica dentro de cada nodo resulta en un reenvío periódico de paquetes a través de la red, que se denomina reenvío en pipeline por la forma ordenada y paso a paso con la que los paquetes viajan hacia su destino.

A través de un procedimiento de reserva de recursos, se reserva capacidad para un flujo en cada enlace que cruza durante el intervalo (o intervalos) de tiempo predefinido para su reenvío, configurando así un tubería virtual síncrona (SVP). La capacidad durante cada intervalo de tiempo puede reservarse parcialmente o totalmente a uno o más flujos. Como consecuencia, el ciclo de tiempo proporciona la base para una repetición periódica de la reserva que asegura que haya suficientes recursos de transmisión disponibles en cada enlace para reenviar los paquetes de cada flujo, lo que previene retrasos debido a la contención de recursos y pérdida que resultan en la congestión.


= Opciones de reenvío =
Como se ilustra en la figura superior, que representa el viaje de un paquete desde el nodo A al nodo D a través de tres conmutadores de reenvío en pipeline, el retraso de reenvío puede tener diferentes valores para diferentes nodos, debido a diferentes retrasos de propagación en diferentes enlaces (por ejemplo, Tab, Tbc y Tcd) y diferentes tiempos de procesamiento y conmutación en nodos heterogéneos (por ejemplo, Tbb y Tcc). Además, son posibles dos variantes de la operación básica de reenvío en pipeline. Cuando el nodo n implementa reenvío inmediato, el retraso de reenvío tiene el mismo valor para todos los paquetes recibidos por el nodo n en el enlace de entrada i y es el mínimo necesario para acoger el tiempo de propagación, procesamiento y conmutación del paquete. Cuando se implementa reenvío no inmediato, el nodo n puede usar diferentes retrasos de reenvío para diferentes paquetes.

Se propusieron dos implementaciones del reenvío en pipeline: conmutación impulsada por tiempo (TDS) - también conocida como conmutación lambda fraccionaria (FλS) en el contexto de redes ópticas - y prioridad impulsada por tiempo (TDP) y pueden utilizarse para crear redes paralelas de reenvío en pipeline en el futuro Internet.


Referencias