Sistema de comunicaciones, elementos de red y procedimiento para facilitar el encaminamiento de paquetes de datos.

Sistema de comunicaciones, elementos de red y procedimiento para facilitar el encaminamiento de paquetes de datos.

Un sistema, elementos de red y procedimiento para aumentar el número de clases de servicio disponibles en MPLS, permitiendo combinar 3 bits EXP en una primera etiqueta con 3 bits EXP en una segunda etiqueta. En un aspecto particular de la invención, estos 6 bits de clases de servicio están disponibles adicionalmente durante un procedimiento de reencaminamiento rápido

(FRR), desplazando los 3 bits EXP de la etiqueta externa a la etiqueta FRR, así como los 3 bits EXP de la etiqueta interna a la etiqueta externa. En esta configuración, los 6 bits pueden ser utilizados por encaminadores en la ruta alternativa. Al final del procedimiento de reencaminamiento, los bits EXP son devueltos a sus posiciones originales.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331280.

Solicitante: VODAFONE ESPAÑA, S.A.U.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: PEREZ DE LA ROSA,JOSE ANGEL, LÓPEZ MORILLO,Manuel Julián, MUÑOZ MARÍN,Luis Ángel.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION... > Redes de datos de conmutación (interconexión o... > H04L12/723 (Etiquetar o encaminamiento basado en etiquetas, p. ej.: multi-Protocol Label Switching [MPLS] o generalised multi-protocol label switching [GMPLS])

PDF original: ES-2530592_A1.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de comunicaciones, elementos de red y procedimiento para facilitar el encaminamiento de paquetes de datos

Campo de la invención

La presente invención se refiere a la transmisión de datos a través de redes de distinto tipo. En concreto, la presente invención se refiere a la transmisión de datos a través de redes de distinto tipo, de modo que se mantengan los parámetros de calidad de servicio. Todavía más concretamente, la presente invención se refiere a la transmisión de datos de una red de protocolo de Internet (IP, del inglés Internet Protocol) a una red con un mecanismo diferente de transporte de datos, tal como conmutación por etiquetas multiprotocolo (MPLS, del inglés Multiprotocol Label Switching) de modo que retengan todas las clases de tráfico, o al menos la mayoría de ellas, utilizadas por el protocolo de Internet. Todavía más concretamente, la presente invención se refiere a la transmisión de datos originados en una red IP, a través de una red MPLS, mientras se retienen todas las clases de servicio, o al menos la mayoría de ellas, utilizadas por el protocolo de Internet, incluso cuando se implementan protocolos específicos de MPLS, tales como reencaminamiento rápido (FRR, del inglés Fast Re-Route).

Antecedentes

Los requerimientos de calidad de servicio para redes de transporte son importantes para muchos productos y servicios que utilizan redes de comunicaciones, particularmente productos y servicios en los campos de M2M (máquina a máquina), automoción, mHealth (del inglés mobile health, que se refiere a procedimientos relacionados con la medicina y la salud pública soportados por dispositivos de comunicación móvil), computación en la nube y virtualización de redes.

El protocolo de Internet (IP) es un protocolo empleado extensivamente para transmitir datos a través de redes. Es un protocolo de encaminamiento que encapsula paquetes de datos con direcciones de fuente y destino con el fin de encaminar los paquetes a través de la red.

En el protocolo de Internet se proporciona típicamente una calidad de servicio por medio del mecanismo de servicio diferenciado (DiffServ). DiffServ clasifica el tráfico de datos,

colocando cada paquete de datos en una clase de tráfico de un número limitado de clases

de tráfico. Cada encaminador (también denominado con la palabra inglesa router) en la red está configurado para diferenciar el tráfico en base a la clase designada para cada paquete, en lugar de diferenciar el tráfico de red en base a los requerimientos de un flujo individual. Cada clase de tráfico puede ser gestionada de modo diferente, asegurando un tratamiento preferente para un tráfico de alta prioridad.

DiffServ utiliza un campo de 6 bits (campo DS) en la cabecera de un paquete encapsulado en IP a los efectos de clasificar la calidad de servicio. Este campo de 6 bits permite soportar hasta 64 clases diferentes. A este respecto, el punto de código de servicios diferenciados (DSCP, del inglés DiffServ Code Poinf) es un campo de 8 bits, en el que 3 bits son los puntos de código de selector de clase (CS, del inglés Class Selector), otros 3 bits son la precedencia de descarte (DP, del inglés Drop Precedence) y 2 bits designados bien como sin uso actual (CU, del inglés Currently Unused) o bien, para IPv4 e IPv6, como una notificación de congestión explícita (ECN, del inglés Explicit Congestión Notification).

Las aplicaciones y uso de las 64 categorías de tráfico diferentes del protocolo de Internet se definen en las normas RFC 2597, RFC 2598 y RFC 2474.

El protocolo de Internet ha sido utilizado extensivamente por proveedores de redes de telecomunicaciones en sus redes terrestres para la transmisión de datos, sin embargo, en la actualidad hay una transición del protocolo de Internet a conmutación por etiquetas multiprotocolo (MPLS). Como el protocolo de Internet se continuará utilizando en muchas redes concurrentes, existe una necesidad de poder transferir de modo efectivo datos entre redes IP y redes MPLS.

En MPLS, una etiqueta de 4 bytes se anexa a los paquetes de datos, en donde se proporciona un campo de valor de etiqueta no estructurada de 20 bits, así como 3 bits para uso experimental (EXP), un bit para indicar el fondo de la pila (S, del inglés Stack) y 8 bits para un campo de tiempo de vida (TTL, del inglés Time To Uve). Una ilustración de esta etiqueta se proporciona en la figura 1.

En la actualidad, el campo EXP de 3 bits se utiliza como un campo de clase de servicio en la etiqueta MPLS. Cuando los paquetes de IP se mapean a tal etiqueta MPLS, solo es posible mapear una porción del DSCP, típicamente el campo de punto de código de selector de clase CS. Por lo tanto, mientras que el protocolo de Internet soporta hasta 64 clases de servicio diferentes (esto es, el campo DSCP de 6 bits permite 26 = 64 clases diferentes), MPLS solo soporta 8 (esto es, el campo de 3 bits sólo permite 23 = 8 clases). Por lo tanto,

MPLS esencialmente sólo puede mapear directamente los puntos de código de selector de clase, pero no los puntos de código de precedencia de descarte. Por lo tanto, se pierde capacidad de diferenciación de servicios al mapear paquetes de IP a MPLS, ya que las 64 clases de servicio diferentes deben ser reducidas tan sólo a 8.

Por tanto, existe una necesidad de mejorar la calidad de servicio en el mapeado entre mecanismos de transporte de datos, y concretamente al mapear de IP a un mecanismo de transporte de datos que proporciona menos clases de servicio. Más concretamente, esta necesidad se aplica al mapeado para redes IP/MPLS.

Resumen de la invención

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención proporciona sistemas y procedimientos como se establece en las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para facilitar el encaminado de un paquete de datos utilizando un elemento de red situado en una segunda red de datos, en el que el paquete de datos recibido ha sido transmitido a través de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos hasta la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que el procedimiento incluye que el elemento de red: lea un primer campo de una primera etiqueta asociada con el paquete de datos; y si el primer campo indica que el paquete de datos está siendo trasmitido de acuerdo con una configuración de calidad de servicio dada, lea un segundo campo de una segunda etiqueta; y utilice los datos de los campos primero y segundo en combinación con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para el paquete de datos.

Preferiblemente la configuración de calidad de servicio dada es un reenvío garantizado y el procedimiento incluye además reconocer el primer campo como definitorio de una clase de reenvío garantizado en virtud de un valor del primer campo, tal que el reconocimiento sirve como desencadenante para leer el segundo campo de la segunda etiqueta. Ventajosamente, la presente invención permite asociar un número aumentado de campos de QoS con un paquete de datos con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para ese paquete. Se necesita hacer cambios mínimos en los nodos/elementos de red con el fin de soportar este aspecto de la invención: los nodos de red sólo necesitan ser

programados de modo que reconozcan una entrada o valor en el primer campo del primer paquete de datos como definitorio de una clase de reenvío garantizado.

De acuerdo con un aspecto adicional, la presente invención proporciona un elemento de red situado en una segunda red de datos, y adaptado para interpretar un paquete de datos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para facilitar el encaminamiento de un paquete de datos utilizando un primer elemento de red situado en una primera red de datos, en el que el paquete de datos recibido se asocia a una primera etiqueta que incluye un primer campo de calidad de servicio y a una segunda etiqueta que incluye un segundo campo de calidad de servicio, tal que el procedimiento incluye los siguientes pasos realizados por el primer elemento de red:

determinar que ha tenido lugar un fallo en una ruta predeterminada aplicable al paquete de datos recibido;

aplicar una etiqueta de reencaminamiento al paquete de datos recibido que define una ruta alternativa para el paquete de datos recibido;

copiar el primer campo de calidad de servicio de la primera etiqueta a la etiqueta de reencaminamiento;

copiar el segundo campo de calidad de servicio de la segunda etiqueta a la primera etiqueta;

tal que los campos de calidad de servicio en la etiqueta de reencaminamiento y en la primera etiqueta se puedan utilizar en combinación por encaminadores sobre la ruta alternativa con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para el paquete de datos;

en el que la primera red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutación por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde otra red que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la primera red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de servicio del protocolo de Internet.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1 que además comprende los siguientes pasos realizados por un segundo elemento de red situado en la primera red de datos: determinar que el segundo elemento de red es el penúltimo nodo en la ruta alternativa que sortea el fallo;

copiar el segundo campo de calidad de servicio de la primera etiqueta a la segunda etiqueta;

copiar el primer campo de calidad de servicio de la etiqueta de reencaminamiento a la primera etiqueta;

eliminar la etiqueta de reencaminamiento;

tal que los campos de calidad de servicio en las etiquetas primera y segunda pueden ser utilizados en combinación por encaminadores subsiguientes con el fin de proporcionar una calidad del servicio mejorada para el paquete de datos.

3. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 que además comprende los siguientes pasos realizados por un tercer elemento de red situado en la primera red de datos:

utilizar la etiqueta de reencaminamiento para determinar la ruta alternativa tomada por el paquete;

modificar la primera etiqueta para reenviar el paquete al siguiente nodo de red en la ruta alternativa;

determinar el primer campo de calidad de servicio en la etiqueta de reencaminamiento; determinar el segundo campo de calidad de servicio en la primera etiqueta; utilizar los campos de calidad de servicio primero y segundo en combinación y aplicar una calidad de servicio resultante al paquete en relación con el reenvío del paquete hacia el siguiente nodo de red.

4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera etiqueta es una etiqueta de enlace/externa y la segunda etiqueta es una etiqueta de servicio/interna y los elementos de red primero, segundo y tercero aplican la ruta alternativa al paquete de datos recibido de acuerdo con un mecanismo de reencaminamiento rápido, FRR, de modo que la etiqueta de reencaminamiento sea una etiqueta de reencaminamiento FRR.

5. Un elemento de red situado en una segunda red de datos, y adaptado para facilitar el encaminamiento de un paquete de datos recibido, en el que el paquete de datos recibido ha sido transmitido a través de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos a la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos, estando configurado el elemento de red para:

determinar que ha tenido lugar un fallo en una ruta predeterminada aplicable al paquete de datos recibido;

aplicar una etiqueta de reencaminamiento al paquete de datos recibido que define una ruta alternativa para el paquete de datos recibido;

copiar un primer campo de calidad de servicio de una primera etiqueta existente asociada con el paquete a la etiqueta de reencaminamiento;

copiar un segundo campo de calidad de servicio de una segunda etiqueta existente asociada con el paquete a la primera etiqueta existente;

tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo en la etiqueta de reencaminamiento y en la primera etiqueta existente se puedan utilizar en combinación por encaminadores sobre la ruta alternativa con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para el paquete de datos;

en el que la segunda red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutación por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde la primera red de datos que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de servicio del protocolo de Internet.

6. Un elemento de red situado en una segunda red de datos, y adaptado para facilitar el encaminamiento de un paquete de datos recibido, en el que el paquete de datos recibido ha sido transmitido a través de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos a la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos y está asociado con etiquetas primera y segunda y una etiqueta de reencaminamiento, tal que la etiqueta de reencaminamiento define una ruta alternativa que sortea un fallo, estando configurado el elemento de red para:

determinar que el elemento de red es el penúltimo nodo en la ruta alternativa que sortea el fallo;

copiar un segundo campo de calidad de servicio de la primera etiqueta a la segunda etiqueta;

copiar un primer campo de calidad de servicio de la etiqueta de reencaminamiento a la primera etiqueta;

eliminar la etiqueta de reencaminamiento;

tal que los campos de calidad de servicio en las etiquetas primera y segunda pueden ser utilizados en combinación por encaminadores subsiguientes con el fin de proporcionar una calidad del servicio mejorada para el paquete de datos;

en el que la segunda red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutación por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde la primera red de datos que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de

servicio del protocolo de Internet.

7. Un elemento de red situado en una segunda red de datos, y adaptado para facilitar el encaminamiento de un paquete de datos recibido, en el que el paquete de datos recibido ha sido transmitido a través de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos a la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos y está asociado con al menos una primera etiqueta y una etiqueta de reencaminamiento que define una ruta alternativa que sortea un fallo, estando configurado el elemento de red para:

utilizar la etiqueta de reencaminamiento para determinar la ruta alternativa tomada por el paquete;

modificar la primera etiqueta para reenviar el paquete al siguiente nodo de red en la ruta alternativa;

determinar un primer campo de calidad de servicio en la etiqueta de reencaminamiento; determinar un segundo campo de calidad de servicio en la primera etiqueta; utilizar los campos de calidad de servicio primero y segundo en combinación y aplicar una calidad de servicio resultante al paquete en relación con el reenvío del paquete hacia el siguiente nodo de red;

en el que la segunda red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutación por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde la primera red de datos que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de servicio del protocolo de Internet.

8. El nodo de red de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que la primera etiqueta es una etiqueta de enlace/externa y la segunda etiqueta es una etiqueta de servicio/interna y la etiqueta de reencaminamiento define la ruta alternativa para el paquete de datos recibido de acuerdo con un mecanismo de reencaminamiento rápido, FRR, de modo que la etiqueta de reencaminamiento sea una etiqueta de reencaminamiento FRR.

9. Un sistema de comunicaciones que incluye al menos elementos de red primero y segundo situados en una segunda red de datos, y adaptados para facilitar el reencaminamiento de un paquete de datos recibido, en el que el paquete de datos

recibido ha sido transmitido a través de una primera de red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos a la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos y está asociado con etiquetas primera y segunda, tal que el primer elemento de red está configurado para:

determinar que ha tenido lugar un fallo en una ruta predeterminada aplicable al paquete de datos recibido;

aplicar una etiqueta de reencaminamiento al paquete de datos recibido que define una ruta alternativa para el paquete de datos recibido;

copiar un primer campo de calidad de servicio de una primera etiqueta existente asociada con el paquete a la etiqueta de reencaminamiento;

copiar un segundo campo de calidad de servicio de una segunda etiqueta existente asociada con el paquete a la primera etiqueta existente; y el segundo elemento de red está configurado para:

determinar que el segundo elemento de red es el penúltimo nodo en la ruta alternativa que sortea el fallo;

copiar el segundo campo de calidad de servicio de la primera etiqueta an la segunda etiqueta;

copiar el primer campo de calidad de servicio de la etiqueta de reencaminamiento an la primera etiqueta;

eliminar la etiqueta de reencaminamiento;

tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo en la etiqueta de reencaminamiento y en la primera etiqueta existente se puedan utilizar en combinación por encaminadores sobre la ruta alternativa con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para el paquete de datos;

en el que la segunda red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutación por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde la primera red de datos que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de servicio del protocolo de Internet.

10.El sistema de comunicaciones de la reivindicación 9, que incluye además un tercer elemento de red configurado para:

utilizar la etiqueta de reencaminamiento para determinar la ruta alternativa tomada por el paquete;

modificar la primera etiqueta para reenviar el paquete al siguiente nodo de red en la ruta alternativa;

determinar un primer campo de calidad de servicio en la etiqueta de reencaminamiento; determinar un segundo campo de calidad de servicio en la primera etiqueta;

utilizar los campos de calidad de servicio primero y segundo en combinación y aplicar una calidad de servicio resultante al paquete en relación con el reenvío del paquete hacia el siguiente nodo de red.

11.El sistema de comunicaciones de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, en el que 10 la primera etiqueta es una etiqueta de enlace/externa y la segunda etiqueta es una etiqueta de servicio/interna y la etiqueta de reencaminamiento define la ruta alternativa para el paquete de datos recibido de acuerdo con un mecanismo de reencaminamiento rápido, FRR, de modo que la etiqueta de reencaminamiento sea una etiqueta de reencaminamiento FRR.