Procedimiento de asignación de recursos de red en arquitecturas de servicio basadas en TISPAN.

Un procedimiento para mejorar la asignación de recursos de red en una red TISPAN,

cuando un usuario de red solicita al menos un servicio de comunicación entre un nodo de acceso IP (22) de la red TISPAN y un nodo de destino, usando la red TISPAN una red de transporte MPLS basada en paquetes, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:

a) el subsistema de control de admisión de recursos, RACS (21, 51), de la red TISPAN genera una petición de conexión de flujo de paquetes por cada servicio de comunicación solicitado por el usuario, incluyendo la petición de conexión el nodo de destino, el ancho de banda necesario, la clase de servicio requerida y los requisitos de QoS, calidad de servicio, a continuación dicha petición de conexión es enviada (52) al nodo de acceso IP (22);

b) cuando el nodo de acceso IP (22) recibe la petición, comprueba (53) si hay un túnel MPLS disponible con dicho nodo de destino y que soporte la clase de servicio requerida;

c) si hay un túnel MPLS disponible con dicho nodo de destino y que soporte la clase de servicio requerida, el nodo de acceso IP (22) asigna dicha petición de conexión de flujo de paquetes al túnel MPLS disponible, y se establece la comunicación solicitada en la petición de conexión de flujo de paquetes usando dicho túnel MPLS y a continuación se avanza a la etapa g);

d) si no hay ningún túnel MPLS disponible con dicho nodo de destino y que soporte la clase de servicio requerida, el nodo de acceso IP (22) envía una petición de túnel (b2; 56) a un nodo de la capa MPLS denominado gestor de cálculo de trayectorias MPLS (23; 57), la petición de túnel incluye el nodo de destino, el ancho de banda necesario, la clase de servicio requerida y los requisitos de QoS;

e) el gestor de cálculo MPLS (23; 57), tras recibir la petición de túnel ejecuta un algoritmo de cálculo de trayectorias capaz de determinar el túnel por paquetes MPLS óptimo a través de la red por paquetes MPLS según el ancho de banda, la clase de servicio requerida e información acerca del uso de la red de paquetes;

f) una vez calculado el túnel por paquetes MPLS, el gestor de cálculo de trayectorias MPLS (23; 57) informará (b3) al nodo de acceso IP (22) acerca de la trayectoria calculada y el nodo de acceso IP adoptará las acciones necesarias para establecer el nuevo túnel por paquetes MPLS entre el nodo de acceso IP (22) y el nodo de destino a través de la red MPLS (26; 55) y se establece la comunicación solicitada en la petición de conexión de flujo de paquetes usando dicho túnel MPLS;

g) las características de tráfico de cada túnel MPLS son monitorizadas mediante un módulo de la red MPLS, denominado sistema de monitorización de tráfico (27; 50), si este nodo detecta que el volumen de tráfico de una clase de servicio dada en un túnel entre dos nodos de red está por encima de un umbral de capacidad predefinido, envía (c3) una alerta al gestor de cálculo de trayectorias MPLS (23; 57).

h) tras recibir la alerta, el gestor de cálculo de trayectorias MPLS (23; 57) envía (c4) una petición de conexión de conmutación de circuitos a un módulo de una red de transporte basada en conmutación de circuitos GMPLS denominada gestor de cálculo de trayectorias GMPLS (24; 59), incluyendo la petición nodo fuente y de destino del túnel cuya capacidad se ha excedido, la cantidad de tráfico que el gestor de cálculo de trayectorias por paquetes MPLS (23; 57) quiere encaminar a través de la conexión de conmutación de circuitos, la clase de servicio requerida y los requisitos de QoS;

i) cuando el gestor de cálculo de trayectorias GMPLS (24; 59) recibe la petición de conexión de conmutación de circuitos (24; 59), calcula la trayectoria de conmutación de circuitos optima según la cantidad de tráfico que el gestor de cálculo de trayectorias por paquetes MPLS quiere encaminar a través de la conexión de conmutación de circuitos, la clase de servicio e información acerca de la red de conmutación de circuitos GMPLS;

j) una vez calculada la trayectoria de conmutación de circuitos, se establece la conexión de circuitos GMPLS entre los dos nodos usando dicha trayectoria de conmutación de circuitos óptima.

Procedimiento de asignación de recursos de red en arquitecturas de servicio basadas en TISPAN

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, a la asignación de recursos en redes de telecomunicaciones y, más particularmente, a un procedimiento para la asignación de recursos de red en actuales arquitecturas de servicio basadas en TISPAN (Telecomunicaciones y convergencia a Internet de Servicios y Protocolos de Redes Avanzadas) .

Descripción de la técnica anterior La invención propuesta pretende minimizar las inversiones de red requeridas para garantizar la QoS en redes convergentes que soportan cualquier clase de servicio. Hay dos requisitos principales para el control de QoS en redes convergentes que soportan cualquier clase de servicio:

Reconocimiento de aplicaciones: Las redes con reconocimiento de aplicaciones pueden reconocer el tráfico de diferentes aplicaciones y actuar en consecuencia. Se requiere reconocimiento de aplicaciones para garantizar la QoS adecuada para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, P2P (mejor esfuerzo) y videoconferencia (tiempo real) soportados sobre una infraestructura común.

Mecanismos de control de QoS ajustables a escala: Los mecanismos de QoS (CAC, monitorización de rendimiento, encaminamiento diferenciado según QoS, etc.) usados en redes convergentes deberían poder gestionar un enorme volumen de tráfico procedente de diferentes usuarios y aplicaciones.

En la actualidad, un enfoque de red con reconocimiento de aplicaciones común se basa en la combinación de tecnologías existentes tales como TISPAN (http://www.etsi.org/tispan/) e IMS (subsistema multimedia IP) .

Una NGN (redes de nueva generación) TISPAN es una red basada en paquetes que puede proporcionar servicios de telecomunicaciones y que puede hacer uso de múltiples tecnologías de transporte de banda ancha, con capacidad para QoS, y en la que las funciones relacionadas con los servicios son independientes de las tecnologías relacionadas con el transporte subyacentes. Las redes NGN incluyen una capa de control basada en la norma IMS (subsistema multimedia IP) definida por el proyecto 3GPP. Esta norma iba dirigida inicialmente sólo a redes móviles, pero más tarde se generalizó a otras tecnologías de red de acceso (fija, WLAN, etc.) aunque habitualmente dentro del ámbito de las telecomunicaciones.

El control de QoS de TISPAN se basa en las especificaciones IMS. Según el modelo TISPAN-IMS, el control de QoS se basa en los siguientes principios:

Se mantiene una visión centralizada de todos los recursos de red.

Las peticiones de recursos de red se aceptan o rechazan de manera individual y bajo demanda.

Las peticiones de recursos de red pueden realizarlas usuarios finales y proveedores de servicios de aplicaciones.

Los recursos se reservan una vez aceptada una petición y se liberan una vez concluida la sesión.

Las peticiones, la aceptación y reserva de recursos de red pueden gestionarse independientemente para los sentidos ascendente y descendente.

Según la definición de TISPAN, el subsistema de control de admisión de recursos, RACS (11) , se encarga de garantizar la QoS requerida para cada conexión. En la figura 1 se muestra un diagrama de bloques del subsistema RACS (11) accediendo a una capa de transporte de la red de transporte MPLS (conmutación de etiquetas multiprotocolo) en una red NGN TISPAN actual, incluyendo los nombres de las diferentes interfaces.

La función de aplicación, AF (12) , se comunica con el RACS para transferir información dinámica de servicios relacionada con la QoS.

Una entidad funcional centralizada (denominada SPDF, 13) decide la política apropiada para un servicio solicitado dado (modelo pasivo "push" de elección de políticas) .

Una pasarela paquete a paquete para tráfico de medios en el plano del usuario (denominada C-BGF, 14) realiza funciones de ejecución de políticas bajo el control de la SPDF.

La función de control de recursos y admisión de acceso, A-RACF (15) , comprueba si los recursos de QoS solicitados pueden ponerse a disposición para el acceso solicitado en cuestión (control de admisión) . También garantiza que la petición de la SPDF corresponda con las políticas de acceso.

La función de mejora de control de recursos, RCEF (16) , realiza funciones de ejecución de políticas haciendo uso de las políticas definidas por el proveedor de acceso. Se supone que el nodo de acceso (17) es un equipo L2 que proporciona conectividad al equipo en las instalaciones del cliente (CPE, 18) . La función de terminación de capa 2 (L2TF, 19) es el punto en el que termina la comunicación L2 con el CPE.

El subsistema de acoplamiento a la red (NASS, 10) proporciona de manera dinámica direcciones IP y otros parámetros de configuración de terminales, así como autenticación y autorización (basándose en perfiles de usuario) .

En TISPAN, las redes de transporte metropolitanas (también conocidas como redes metro) y las redes de transporte centrales deben soportar tráfico IP. Según este enfoque, las actuales soluciones con reconocimiento de aplicaciones se basan normalmente en el interfuncionamiento entre mecanismos de control de QoS basados en IP y TISPAN. Sin embargo, el modelo actual no se aplica a otros modelos de red metro y núcleo basadas en otras tecnologías de transporte tales como OTN (red de transporte óptica) , SDH (jerarquía digital sincrónica) , MPLS-TP (protocolo de transporte) o OBS (conmutación de ráfagas ópticas) sobre WSON (redes ópticas de conmutación de longitudes de onda) .

Las soluciones TISPAN sobre IP existentes presentan problemas de escalabilidad en términos de potencia de procesamiento y costes:

Potencia de procesamiento: Las actuales redes con reconocimiento de aplicaciones, tales como TISPAN-IMS, realizan diferenciación de QoS por flujo de usuario. Según esto, tanto el C-BGF como el SPDF requieren un alto rendimiento y una alta potencia de procesamiento para la activación de políticas y gestionar un gran número de flujos IP individuales. Este enfoque podría ser factible para volúmenes de tráfico reducidos como los generados por servicios de voz. Sin embargo, pueden aparecer ciertos problemas de escalabilidad para demandas de tráfico mayores generadas por aplicaciones de vídeo tales como videoconferencia, HDTV, UHDT, etc.

Costes: Las actuales redes con reconocimiento de aplicaciones se basan normalmente en la conexión en red entre mecanismos de control de QoS basados en IP del estado de la técnica y TISPAN. Las redes principales IP 25 actuales se basan a menudo en una jerarquía de encaminadores interconectados a través de WDM (multiplexación por división de longitud de onda) punto a punto de alta velocidad. Esta arquitectura ha demostrado ser muy útil para proporcionar servicios IP para empresas y particulares, debido a la tremenda flexibilidad que proporcionan los encaminadores IP. Sin embargo, dado que el coste de la conmutación electrónica de paquetes depende directamente de la tasa de transmisión, las arquitecturas IP tradicionales pueden presentar problemas de escalabilidad desde el punto de vista económico para demandas de tráfico más elevadas generadas por aplicaciones que consumen mucho ancho de banda tales como vídeo 3D, HDTV o UHDTV.

Szymaski et al, "NOBEL phase 2-Document Odiverable 02.2-"Report ou multilayer trafic engineering mechanisms for NOBEL solutions in medium and lorg term scenaries", 27-11-2007, XP 60268452, mostraron un procedimiento para mejorar la asignación de recursos de red en una red TISPAN usando una red de transporte basada en MPLS, donde se observa un LSP 10 usado por clase de servicio (CoS) y tráfico en el nivel de LSP con el fin de realizar el desvío o cambiar el ancho de banda del LSP.

Sumario de la invención La presente invención usa un nuevo procedimiento y sistema que reducirá o eliminará las deficiencias de las 40 herramientas actuales.

La invención propuesta describe un nuevo procedimiento de conexión en red entre una arquitectura de capa de servicios basada en ETSI (Instituto Europeo de Normalización de las Telecomunicaciones) -TISPAN (Telecomunicaciones y convergencia a Internet de Servicios y Protocolos de Redes Avanzadas) y una arquitectura de red IETF (Grupo de Trabajo sobre Ingeniería de Internet) -GMPLS (Conmutación de etiquetas multiprotocolo 45 generalizada) de múltiples capas basada en la combinación de tecnologías de transporte por paquetes basada en MPLS (por ejemplo, IP/MPLS, OBS, MPLS-TP) y tecnologías de conmutación de circuitos basadas en GMPLS (por ejemplo, SDH, OTN WSON) .

Particularmente, la invención propuesta define un procedimiento de comunicación entre arquitecturas de capa de servicios TISPAN y arquitecturas... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para mejorar la asignación de recursos de red en una red TISPAN, cuando un usuario de red solicita al menos un servicio de comunicación entre un nodo de acceso IP (22) de la red TISPAN y un nodo de destino, usando la red TISPAN una red de transporte MPLS basada en paquetes, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:

a) el subsistema de control de admisión de recursos, RACS (21, 51) , de la red TISPAN genera una petición de conexión de flujo de paquetes por cada servicio de comunicación solicitado por el usuario, incluyendo la petición de conexión el nodo de destino, el ancho de banda necesario, la clase de servicio requerida y los requisitos de QoS, calidad de servicio, a continuación dicha petición de conexión es enviada (52) al nodo de acceso IP (22) ;

b) cuando el nodo de acceso IP (22) recibe la petición, comprueba (53) si hay un túnel MPLS disponible con dicho nodo de destino y que soporte la clase de servicio requerida;

c) si hay un túnel MPLS disponible con dicho nodo de destino y que soporte la clase de servicio requerida, el nodo de acceso IP (22) asigna dicha petición de conexión de flujo de paquetes al túnel MPLS disponible, y se establece la comunicación solicitada en la petición de conexión de flujo de paquetes usando dicho túnel MPLS y a continuación se avanza a la etapa g) ;

d) si no hay ningún túnel MPLS disponible con dicho nodo de destino y que soporte la clase de servicio requerida, el nodo de acceso IP (22) envía una petición de túnel (b2; 56) a un nodo de la capa MPLS denominado gestor de cálculo de trayectorias MPLS (23; 57) , la petición de túnel incluye el nodo de destino, el ancho de banda necesario, la clase de servicio requerida y los requisitos de QoS;

e) el gestor de cálculo MPLS (23; 57) , tras recibir la petición de túnel ejecuta un algoritmo de cálculo de trayectorias capaz de determinar el túnel por paquetes MPLS óptimo a través de la red por paquetes MPLS según el ancho de banda, la clase de servicio requerida e información acerca del uso de la red de paquetes;

f) una vez calculado el túnel por paquetes MPLS, el gestor de cálculo de trayectorias MPLS (23; 57) informará (b3) al nodo de acceso IP (22) acerca de la trayectoria calculada y el nodo de acceso IP adoptará las acciones necesarias para establecer el nuevo túnel por paquetes MPLS entre el nodo de acceso IP (22) y el nodo de destino a través de la red MPLS (26; 55) y se establece la comunicación solicitada en la petición de conexión de flujo de paquetes usando dicho túnel MPLS;

g) las características de tráfico de cada túnel MPLS son monitorizadas mediante un módulo de la red MPLS, denominado sistema de monitorización de tráfico (27; 50) , si este nodo detecta que el volumen de tráfico de una clase de servicio dada en un túnel entre dos nodos de red está por encima de un umbral de capacidad predefinido, envía (c3) una alerta al gestor de cálculo de trayectorias MPLS (23; 57) .

h) tras recibir la alerta, el gestor de cálculo de trayectorias MPLS (23; 57) envía (c4) una petición de conexión de conmutación de circuitos a un módulo de una red de transporte basada en conmutación de circuitos GMPLS denominada gestor de cálculo de trayectorias GMPLS (24; 59) , incluyendo la petición nodo fuente y de destino del túnel cuya capacidad se ha excedido, la cantidad de tráfico que el gestor de cálculo de trayectorias por paquetes MPLS (23; 57) quiere encaminar a través de la conexión de conmutación de circuitos, la clase de servicio requerida y los requisitos de QoS;

i) cuando el gestor de cálculo de trayectorias GMPLS (24; 59) recibe la petición de conexión de conmutación de circuitos (24; 59) , calcula la trayectoria de conmutación de circuitos optima según la cantidad de tráfico que el gestor de cálculo de trayectorias por paquetes MPLS quiere encaminar a través de la conexión de conmutación de circuitos, la clase de servicio e información acerca de la red de conmutación de circuitos GMPLS;

j) una vez calculada la trayectoria de conmutación de circuitos, se establece la conexión de circuitos GMPLS 45 entre los dos nodos usando dicha trayectoria de conmutación de circuitos óptima.

2. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la red TISPAN es una red TISPAN de nueva generación, NGN.

3. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los parámetros de QoS incluidos

en la petición de conexión son seleccionados del grupo que comprende retardo, fluctuación, probabilidad de 50 bloqueo, disponibilidad de red, tiempo de configuración, retardo medio y tasa de pérdida de paquetes.

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el servicio solicitado es transmisión de datos, de voz o de vídeo.

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la clase de servicio puede ser de

tiempo real o de flujo continuo o de transacción o de mayor esfuerzo.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la información acerca del uso de la red por paquetes comprende información acerca del tráfico y el protocolo de encaminamiento de la red MPLS.

7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la información acerca de la

información de uso de la red GMPLS comprende información acerca del tráfico y el protocolo de encaminamiento de la red GMPLS proporcionada por nodos de la red de transporte GMPLS.

8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el umbral de capacidad predefinido depende de la clase de servicio de las comunicaciones asignadas al túnel.

9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la red de transporte basada en

conmutación de circuitos GMPLS y/o las tecnologías de transporte basadas en paquetes MPLS son tecnologías de transporte ópticas.

10. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las tecnologías de transporte basadas en conmutación de circuitos GMPLS pueden ser tecnologías de redes ópticas de conmutación de longitudes de onda, WSON.

11. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las tecnologías de transporte basadas en paquetes MPLS pueden ser tecnologías MPLS-TP o de conmutación de ráfagas ópticas, OBS.

12. Un programa informático que comprende medios de código de programa informático adaptados para realizar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, cuando dicho programa es ejecutado en un ordenador, un procesador de señal digital, una disposición de puertas programables en campo, un circuito integrado de aplicación específica, un microprocesador, un microcontrolador, o cualquier otra forma de hardware programable.