Procedimiento para el control de redes de mallas de saltos múltiples,

"MMN", sin hilos transparente para IP, con soporte de la movilidad, que comprende nodos MMN, que presentan al menos una interfaz de la red, a través de la cual se pueden comunicar entre sí y acondicionan el acceso sin hilos de terminales móviles a la red de mallas, en el que la transmisión transparente para IP de paquetes por debajo de la capa de la red se realiza a través de un nodo de la MMN sobre la base de una Tabla de Desvío de Malla; en el que la Tabla de Desvío de Malla se forma tanto a través de un Protocolo de Encaminamiento de Malla como también a través de la asociación de terminales con el nodo de la MMN, de manera que los terminales no aptos para la malla se pueden integrar en la red de mallas de forma transparente para IP, caracterizado porque la Tabla de Desvío de Malla lleva a cabo una copia de parejas de direcciones de hardware fuente-cola sobre las interfaces de la red del nodo de la MMN y la dirección del salto siguiente, de manera que con la ayuda de las parejas de direcciones de hardware fuente-cola se puede decidir cómo se realiza la transmisión de los paquetes

La importancia de las redes de saltos múltiples sin hilos en el campo de la telefonía móvil aumenta actualmente de forma constante. Un estado posible de la técnica se conoce a partir de la publicación de patente US 206/0256741. Como un desarrollo de las redes móviles ad hoc (MANETs), las redes de mallas de saltos múltiples sin hilos (MMN) ofrecen para los proveedores de telecomunicaciones una serie de ventajas en comparación con las redes tradicionales. Por ejemplo, estas redes reducen la infraestructura de cables necesaria y, por lo tanto, se pueden instalar, entre otras cosas, rápidamente, de forma flexible y con coste favorable. En la figura 1 se representa la estructura general de una MMN de este tipo.

En principio, una red de este tipo se puede dividir en una espina vertebral MMN y un acceso MMN. La espina vertebral MMN se forma por los nodos MMN. Cada uno de estos nodos dispone de una interfaz de red de espina vertebral, con cuya ayuda, el nodo se puede comunicar con los otros nodos MMN. En principio, los nodos MMN se pueden dividir, además, en encaminamiento MMN y puertos de entrada MMN. La diferencia entre los dos tipos reside en que los puertos de entrada disponen adicionalmente de una interfaz de la red, que asegura la conexión con redes externas y de esta manera, posibilita, por ejemplo, una conexión a Internet. El acceso MMN de la MMN se forma por las interfaces de la red de acceso, que pueden estar instaladas en los nodos MMN. Estas interfaces se utilizan para la conexión de terminales. Tanto para la interfaz de la red de espina vertebral como también para la interfaz de la red de acceso están disponibles diferentes tecnologías, por ejemplo IEEE 802.11abg, IEEE 802.16, etc.

Los nodos MMN deben disponer de determinadas funcionalidades, por ejemplo soporte de un Protocolo de Encaminamiento, que es necesario para la comunicación de saltos múltiples en la espina vertebral MMN. En virtud del desacoplamiento del acceso MMN y de la espina vertebral MMN, los terminales, que están conectados a través de la interfaz de acceso de un encaminamiento MMN en la red, no tienen que presentar funcionalidades adicionales, puesto que la MMN mantiene un punto de acceso normal de la tecnología de acceso respectiva.

Los Protocolos de Encaminamiento juegan un papel muy importante en MMNs, puesto que aseguran la comunicación de saltos múltiples en la espina vertebral de la MMN. En virtud de su modo de funcionamiento principal se pueden dividir en preactivos (por ejemplo Optimizad Link State Routing – OLSR [1]) o bien reactivos (por ejemplo, Dynamic Source Routing – DSR [3]), Ad-hoc On-demand Distance Vector –AODV [2]). Pero en principio, en redes de saltos múltiples se utiliza encaminamiento basado en IP. Con la ayuda del Protocolo de Encaminamiento se decide sobre qué salto (Hop) (sobre qué nodo de la MMN en la proximidad directa) se puede acceder a la dirección de destino IP. La dirección IP de la cola sirve en este caso como una identificación unívoca, que es necesaria para transmitir los paquetes de datos IP a través de una red de mallas de saltos múltiples. Para una transmisión de paquetes con éxito se presupone que cada paquete de datos contiene una dirección de destino IP válida en la cabecera IP. Esto presupone de nuevo que cada terminal conectado en la MMN posea una dirección IP unívoca. En las soluciones MMN actuales, a tal fin cada interfaz de la red de acceso de un encaminamiento cubre una sub-red IP propia, ver la figura 2. Dentro de esta sub-red, el nodo de la MMN puede asignar con la ayuda de DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol [6], en el caso de que se utilice el protocolo de Internet Versión 4, IPv4) direcciones IP a los terminales conectados. A través de esta dirección topológicamente correcta se garantiza la conectividad IP de los terminales con otros usuarios IP.

El estado actual descrito anteriormente de las soluciones MMN existentes tiene inconvenientes decisivos. El primer problema consiste en la transmisión de paquetes, que pertenecen a protocolos, que se ejecutan por debajo de la Capa IP y, por lo tanto, no contienen cabecera IP, por ejemplo Address Resolution Protocol (ARP [4]) o Neighbour Discovery Protocol (NDP [5]). Puesto que las soluciones MMN actuales transmiten paquetes dentro de una red de mallas con la ayuda de la dirección de destino IP, estos paquetes no se pueden transmitir a través de varios saltos.

En efecto, existen soluciones Túnel y Proxy ARP (por ejemplo [12]), que pueden aliviar este problema, pero éstas requieren un gasto de configuración alto y, por lo tanto, vuelven inflexible la estructura de tales redes.

El segundo problema de los principios existentes hasta ahora consiste en un soporte insuficiente de la movilidad de los terminales. Pero el soporte de la movilidad juega un papel importante en redes de mallas de saltos múltiples, para elevar la satisfacción de los clientes y la aceptación de tales redes. El soporte de la movilidad amplía la posibilidades de aplicación de una red de mallas, posibilitando a los terminales móviles moverse entre diferentes nodos MMN, sin interrumpir en este caso las comunicaciones de datos activas. Puesto que en las soluciones actuales cada encaminamiento MMN cubre una sub-red IP propia para cada interfaz de acceso, la dirección IP de un terminal móvil debe modificarse, cuando éste lleva a cabo una llamada “conmutación” (Handover). Los principios de movilidad en la Capa de la Red (Mobile IPv4 [7]) o capas superiores (HIP [9], SIP [8], SCTP [10]) deben utilizarse para garantizar la conectividad ininterrumpida entre los terminales móviles y otros terminales IP. En virtud de las demoras, que se producen a través de la configuración de una dirección IP nueva, por ejemplo a través de DHCP, no se garantiza, sin embargo, una movilidad sin solución de continuidad. También las soluciones Túnel y Proxy ya mencionadas anteriormente soportan la movilidad solamente en una medida insuficiente.

Los Protocolos de Encaminamiento de Malla de Capa 2 hasta ahora, que han sido desarrollados, por ejemplo, dentro de las Normas IEEE 802.16 y 802.11s, están diseñados de tal forma que están adaptados a la norma respectiva y, por lo tanto, estarán integrados en el hardware (tarjeta de interfaz de la red). Por lo tanto, estos protocolos solamente se pueden emplear dentro de una red de mallas que se basa en la tecnología respectiva. Tales redes de mallas no se pueden emplear, por lo tanto, con los nodos MMN, que se basan en otra tecnología. Esto significa que hardware de diferentes fabricantes o bien de diferentes normas no es compatible entre sí.

Las limitaciones descritas anteriormente del estado actual de la técnica requieren configuraciones parcialmente complicadas de nodos MMN, en particular en el caso de la ampliación de una red de mallas de saltos múltiples existente, lo que retarda esencialmente su ampliación y, por lo tanto, eleva el gasto, pero también los costes. Además, en el caso de aplicación de protocolos de movilidad de capas más elevadas, se producen tiempos de conmutación grandes, que no pueden garantizar un cambio ininterrumpido del punto de acceso. Esto se debe a que después de una conmutación se configura en primer lugar una dirección IP nueva y eventualmente debe establecerse una ruta nueva a través de la red de mallas de saltos múltiples. El retardo de conmutación puede ser, por lo tanto, de varios segundos, lo que puede ser un valor inaceptable para los clientes móviles, en particular en el caso de aplicaciones críticas de tiempo, como por ejemplo Voice over IP (VoIP) o vídeo conferencia.

Resumen de la invención

La presente solicitud describe un procedimiento y un sistema de comunicaciones, para eliminar los problemas descritos anteriormente del estado de la técnica. Con el procedimiento propuesto anteriormente se puede realizar un llamada Plug-and-Play MMN, que aparece para el usuario con una red con varios puntos de acceso conectados directamente en la sub-red y que funciona de forma transparente con respecto a la Capa IP.

Este cometido se soluciona a través de un procedimiento y un dispositivo con las características de las reivindicaciones independientes. A partir de la figura 4 se puede deducir una representación gráfica correspondiente.

La idea básica de la invención consiste en una nueva unidad de conmutación de paquetes, que se emplean entre las Capas MAC e IP y que procesa los paquetes de datos con la ayuda de direcciones de hardware fuente y de hardware cola. Las informaciones sobre cómo debe procesarse un paquete por la unidad de conmutación de paquetes, se memorizan en una Tabla... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el control de redes de mallas de saltos múltiples, “MMN”, sin hilos transparente para IP, con soporte de la movilidad, que comprende nodos MMN, que presentan al menos una interfaz de la red, a través de la cual se pueden comunicar entre sí y acondicionan el acceso sin hilos de terminales móviles a la red de mallas, en el que la transmisión transparente para IP de paquetes por debajo de la capa de la red se realiza a través de un nodo de la MMN sobre la base de una Tabla de Desvío de Malla; en el que la Tabla de Desvío de Malla se forma tanto a través de un Protocolo de Encaminamiento de Malla como también a través de la asociación de terminales con el nodo de la MMN, de manera que los terminales no aptos para la malla se pueden integrar en la red de mallas de forma transparente para IP, caracterizado porque la Tabla de Desvío de Malla lleva a cabo una copia de parejas de direcciones de hardware fuente-cola sobre las interfaces de la red del nodo de la MMN y la dirección del salto siguiente, de manera que con la ayuda de las parejas de direcciones de hardware fuente-cola se puede decidir cómo se realiza la transmisión de los paquetes.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que las direcciones son direcciones de Capa 2, en particular direcciones MAC.

3. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que las parejas de direcciones de hardware de fuente – cola pueden ser ampliadas en la Tabla de Desvío de Malla a través de otros contenidos de paquetes, de manera que se pueden optimizar la distribución de las rutas y/o de la carga.

4. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que la Tabla de Desvío de Malla introduce, después del comienzo, del nodo de la MMN, entradas para las direcciones de las interfaces propias de la red en la Tabla de Desvío de Malla.

5. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que la asociación de las direcciones de hardware de fuente – cola para las interfaces propias remite a una dirección IP propia, de manera que se reconoce que paquetes, que están dirigidos directamente a los nodos MMN, son procesados por un plano más elevado del protocolo del nodo de la MMN.

6. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que después de la solicitud de un terminal móvil, se introduce en la Tabla de Desvío de Malla una entrada de parejas de direcciones de hardware de fuente – cola para interfaces del nodo de la MMN.

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que un nodo de la MMN con una interfaz de puerto de acceso es conducido como entrada de puerto de acceso caracterizada autónoma en la Tabla de Desvío de Malla.

8. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que la asociación de interfaces está dividida de nuevo, en nodos MMN adyacentes, que son accesibles directamente a través de la interfaz.

9. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que se proporciona adicio0nalmente una asociación de dirección de difusión a interfaz, que regula un tratamiento de paquetes de difusión.

10. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que las entradas de la Tabla de Desvío de Malla son propagadas al arranque del sistema de un nodo de la MMN en la red o en el caso de modificación de la Tabla de Desvío de Malla, como a través de la solicitud de un terminal móvil.

11. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que las entradas de la Tabla de Desvío de Malla son procesadas a través de un algoritmo de encaminamiento y luego se transmite el resultado del algoritmo de encaminamiento a través de un Protocolo de Encaminamiento a otros nodos MMN.

12. Nodo de la MMN, que funciona como componente de una red de malla de saltos múltiples sin hilos transparente para IP, con soporte de la movilidad y que acondiciona el acceso sin hilos de terminales móviles a la red de mallas, que comprende al menos una interfaz de la red, una unidad de encaminamiento, que lleva a cabo la transmisión de paquetes sobre la base de una Tabla de Desvío de Malla, en el que la Tabla de Desvío de Malla está depositada en una memoria y se forma tanto a través de un Protocolo de Encaminamiento de malla como también a través de la asociación de terminales con el nodo de la MMN, de manera que se pueden integrar terminales no aptos para la malla en la red de mallas de manera transparente de IP, caracterizado porque la Tabla de Desvío de Mallas lleva a cabo una copia de parejas de direcciones de hardware fuente-cola sobre las interfaces de la red del nodo de la MMN y la dirección del salto siguiente, de manera que con la ayuda de las parejas de direcciones de hardware fuente-cola se puede decidir cómo se realiza la transmisión de los paquetes.

13. Nodo MNN de acuerdo con la reivindicación 12, en el que las direcciones son direcciones de la Capa 2, en particular direcciones MAC.

14. Nodo de la MMN de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 y 13, en el que las parejas de direcciones de hardware de fuente-cola son ampliadas en la Tabla de Desvío de Malla a través de otros contenidos de paquetes, de manera que se pueden optimizar la distribución de rutas y/o de la carga.

15. Nodo de la MMN de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 a 14, en el que están presentes medios, que introducen en la Tabla de Desvío de Malla después del comienzo del nodo unas entradas para las direcciones de la interfaz propiamente dicha de la red.

16. Nodo de la MMN de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que la asociación de las parejas de direcciones de hardware de fuente-cola para las interfaces propias remite a una dirección IP propia, de manera que la unidad de encaminamiento reconoce que paquetes, que están dirigidos directamente a los nodos MMN, son procesados por un plano más elevado del protocolo del nodo de la MMN.

17. Nodo de la MMN de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que después de la solicitud de un terminal móvil, se introduce en la Tabla de Desvío de Malla una entrada de parejas de direcciones de hardware de fuente – cola para interfaces del nodo de la MMN.

18. Nodo de la MMN de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 a 17, en el que un nodo de la MMN con una interfaz de puerto de acceso es conducido como entrada de puerto de acceso caracterizada autónoma en la Tabla de Desvío de Malla, que permite una entrada adicional en la asociación de parejas de direcciones de hardware de fuente-cola.

19. Nodo de la MMN de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 a 18, en el que la asociación de interfaces está dividida de nuevo en la memoria en nodos MMN adyacentes, que son accesibles directamente a través de la interfaz.

20. Nodo de la MMN de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 a 19, en el que se proporciona adicionalmente una asociación de dirección de difusión a interfaz, que regula un tratamiento de paquetes de difusión.

21. Nodo de la MMN de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 a 20, en el que las entradas de la Tabla de Desvío de Malla son propagadas al arranque del sistema de un nodo de la MMN en la red o en el caso de modificación de la Tabla de Desvío de Malla, como a través de la solicitud de un terminal móvil.

22. Nodo MNN de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 a 21, en el que las entradas de la Tabla de Desvío de Malla son procesadas a través de un algoritmo de encaminamiento y luego se transmite el resultado del algoritmo de encaminamiento a través de un Protocolo de Encaminamiento a otros nodos MMN.