Traducción de direcciones de red (NAT) para acceso IP local.

Un método para discriminar paquetes en una estación base celular de hogar que tiene una pasarela local coubicada que proporciona acceso a una red IP local,

en donde la estación base celular de hogar y la pasarela local coubicada están conectadas a una red central de paquetes de operador móvil, que comprende:

abrir un túnel IPSec entre la estación base celular de hogar y una pasarela de seguridad, SeGW y tunelizar dos interfaces a través de un mismo túnel IPSec, en donde una primera interfaz de las dos interfaces es una interfaz cuyo punto final local es la estación base celular de hogar y cuyo punto final remoto es un nodo que reside en la red central de paquetes del operador y una segunda interfaz de las dos interfaces es una interfaz cuyo punto final local es la pasarela local y cuyo punto final remoto es un nodo que reside en la red central de paquetes del operador,

en donde una misma dirección IP se asigna para las dos interfaces y

en donde se asignan a las dos interfaces distintos intervalos de identificadores de punto final de túnel, TEID, respectivamente, para discriminar paquetes entregados en las dos interfaces.

Traducción de direcciones de red (NAT) para acceso IP local

Campo técnico

La invención se refiere a acceso IP local, también conocido como LIPA. LIPA es un rasgo de redes de comunicación móvil, que se introdujo en la Publicación 10 del 3GPP (ver en particular la sección 5.7.1 de la TS 22.220 V10.0.0, del 3GPP del 09-2009) .

Antecedentes de la técnica Con la convergencia progresiva del mundo Internet y del mundo de las telecomunicaciones, la mayoría de servicios que se ofrecen en Internet llegan a estar disponibles en los teléfonos móviles y a la inversa los servicios de voz llegan a estar disponibles a través de Internet (Voz sobre IP) . Además, la convergencia fijo-móvil aspira a proponer dispositivos de comunicación únicos capaces de conectar tanto con una red celular (por ejemplo, cuando se viaja) como a una red local (tal como una red de hogar, cuando está en casa o una red corporativa o un punto caliente) . Aunque la convergencia fijo-móvil no es aún una realidad extendida, muchos dispositivos de comunicación ya tienen tanto una interfaz radio para conectar con redes celulares como otra interfaz radio para conectar con una red local. Muy a menudo las dos interfaces radio se usan independientemente sin embargo (es decir, el usuario selecciona manualmente o bien explícita o bien implícitamente, qué tecnología quiere usar) . Tener dos interfaces radio fuerza al dispositivo de comunicación a incorporar dos tecnologías radio diferentes (por ejemplo una interfaz WLAN y una interfaz radio celular) , lo que es más caro, ocupa más espacio (si bien el tamaño y el peso son características importantes) y consume mucha energía dado que las dos interfaces radio necesitan ser alimentadas, lo cual reduce la autonomía del dispositivo de comunicación (y también reduce la vida de la batería) .

Las redes celulares son muy convenientes debido a que ofrecen una cobertura extremadamente amplia (por ejemplo un usuario GSM típicamente puede hacer llamadas de teléfono desde casi cualquier sitio en el mundo) . No obstante, su ancho de banda es típicamente más bien bajo comparado con el ancho de banda ofrecido a los usuarios de redes locales (que típicamente están conectados a Internet a través de conexiones más bien de alta velocidad tales como fibra, DSL o cable, para redes de hogar) . Además, en general son más caras de usar. A pesar de su cobertura extensiva, las redes celulares no están siempre disponibles, por ejemplo no están disponibles en ciertas ubicaciones remotas (tales como ciertas áreas rurales o ciertos pueblos muy pequeños) o ubicaciones de interior no alcanzables por las señales de la red celular (sótanos, habitaciones rodeadas por varias capas de paredes, etc.) .

La publicación de solicitud internacional Nº WO 2009/051528 describe un método de seguridad entre dos nodos de una red de comunicación que aspira a asegurar que los ajustes de seguridad decididos cuando se establece un portador para una sesión se mantienen cuando el portador se mueve a otros nodos.

Se pueden usar pequeñas estaciones base celulares llamadas femtoceldas para mitigar la indisponibilidad de redes celulares, siempre que esté disponible un acceso de red alternativo (típicamente una red cableada) . Las femtoceldas típicamente pueden ser dispositivos simples instalados por los usuarios finales por sí mismos. Las femtoceldas se comportan como una red celular con respecto a dispositivos de comunicación (que pueden usar su interfaz radio celular habitual para comunicar con ellos) y conectar con una red central de operador de red celular a través del acceso de red alternativo (tal como acceso a Internet a través de suscripciones de fibra, DSL o cable) . Las femtoceldas se pueden desarrollar para cualquier tipo de tecnología de redes celulares, por ejemplo tecnologías WCDMA, GSM, CDMA2000, TD-SCDMA, WiMAX o LTE. El 3GPP se refiere a femtoceldas 3G como Nodos B de Hogar (HNB) y en LTE la terminología adecuada para una femtocelda es eNodoB de Hogar (HeNB) . Las femtoceldas son de hecho estaciones base celulares "de hogar".

En el contexto de convergencia fijo-móvil de servicios de voz, el uso de femtoceldas es una alternativa ventajosa a la incorporación de dos tecnologías radio diferentes en un dispositivo de comunicación, dado que el dispositivo de comunicación llega a ser más simple de implementar, puede ser más pequeño, más ligero, más barato y tener una mejor autonomía de batería.

El LIPA va un paso más allá y aspira a proporcionar acceso desde un dispositivo de comunicación a una red basada en hogar (para cualquier tipo de servicios basados en IP, no solamente para voz) a través de una femtocelda. Una red basada en hogar es de hecho cualquier tipo de red local (por ejemplo, puede ser un entorno residencial o corporativo o un punto caliente público) , es decir, no es necesariamente una red en el hogar de un individuo (el término "hogar" tiene que ser entendido en un sentido amplio, lo mismo aplica a otras expresiones tales como estación base celular "de hogar") .

Aunque ya está disponible una especificación inicial de LIPA, el LIPA aún está siendo especificado ya que no han sido abordados todos los asuntos. El LIPA es por lo tanto un objeto de los esfuerzos de estandarización en el 3GPP. Muchos aspectos de LIPA aún se expresan como metas a ser logradas, sin indicaciones sobre cómo lograr estas metas.

Una clase de soluciones de LIPA que están actualmente bajo estudio en el 3GPP se conoce como las "soluciones que dependen de la conexión de Red de Datos por Paquetes (PDN) Local". Con este tipo de soluciones hay varios asuntos abiertos.

El informe técnico TR 23.8xy v0.2.0 del 3GPP ("Local IP Access and Selected IP Traffic Offload") es un estudio de soluciones arquitectónicas para LIPA para la red basada en hogar desde una femtocelda (NodoB de Hogar o eNodoB de Hogar) , así como un estudio de soluciones arquitectónicas para Descarga de Tráfico IP Seleccionado (SIPTO) tanto para femtoceldas como macroceldas. El número 23.8xy fue un nombre temporal para el informe técnico sobre LIPA cuando la primera solicitud de patente (US 61/375.016) cuya prioridad se reivindica en la presente solicitud de patente fue presentada (2 de noviembre de 2009) . Se asignó más tarde un número de TR permanente por la administración del 3GPP (TR 23.829) . Todas las versiones de este documento se almacenan bajo el nombre permanente en el portal web del 3GPP. El TR 23.829 v0.2.0 se actualizó por las contribuciones técnicas presentadas al 3GPP por los inventores de la presente invención, después de la fecha de prioridad de la presente solicitud. Las soluciones de LIPA bajo estudio en este informe técnico cuando se presentó la primera solicitud de prioridad se pueden resumir ampliamente en dos categorías. La primera se refiere a soluciones basadas en desglose de tráfico realizado dentro de un H (e) NB que usa una conexión de PDN local y la segunda se refiere a soluciones que dependen de un dispositivo de NAT (Traducción de Direcciones de Red) . La primera categoría es de particular interés en el contexto de la invención. El informe técnico estaba aún en fase de estudio y no contenía ninguna figura arquitectónica en toda regla acordada en el estándar en la fecha de prioridad de la presente solicitud. En su lugar contenía una lista de requisitos arquitectónicos, principios arquitectónicos y una lista de asuntos abiertos y soluciones propuestas para tales asuntos. La Figura 1 resalta algunos de los posibles requisitos arquitectónicos para una solución de LIPA para un HeNB usando una conexión de PDN local según el informe técnico.

Los siguientes son posibles requisitos de LIPA según la Figura 1. Una función de Pasarela de PDN Local (L-GW) está coubicada con el HeNB (por ejemplo se puede incorporar en el HeNB o cada función se puede incorporar en un dispositivo correspondiente, ambos dispositivos que están en las misma ubicación geográfica) . La Pasarela de PDN local proporciona acceso IP directo a la red IP basada en hogar. La Entidad de Gestión de Movilidad (MME) y los nodos de Pasarela de Servicio (SGW) se sitúan en el Núcleo de Paquetes Evolucionado (EPC) . Un nodo de Pasarela de Seguridad (SeGW) se sitúa en el borde de la red central de operador; su papel es mantener una asociación segura con el HeNB a través de la red de retroceso IP que se posee típicamente por un proveedor diferente y por lo tanto se considera insegura. Un encaminador de hogar (que típicamente se comporta como un dispositivo NAT) se sitúa en el límite de la red IP basada en hogar y la red de retroceso IP, que se encuentra típicamente en despliegues de acceso DSL o cable de hoy en día. También es posible tener un elemento (opcional) , representado en la Figura 1 que consta de una... [Seguir leyendo]

1. Un método para discriminar paquetes en una estación base celular de hogar que tiene una pasarela local coubicada que proporciona acceso a una red IP local, en donde la estación base celular de hogar y la pasarela local coubicada están conectadas a una red central de paquetes de operador móvil, que comprende:

abrir un túnel IPSec entre la estación base celular de hogar y una pasarela de seguridad, SeGW y tunelizar dos interfaces a través de un mismo túnel IPSec, en donde una primera interfaz de las dos interfaces es una interfaz cuyo punto final local es la estación base celular de hogar y cuyo punto final remoto es un nodo que reside en la red central de paquetes del operador y una segunda interfaz de las dos interfaces es una interfaz cuyo punto final local es la pasarela local y cuyo punto final remoto es un nodo que reside en la red central de paquetes del operador, en donde una misma dirección IP se asigna para las dos interfaces y en donde se asignan a las dos interfaces distintos intervalos de identificadores de punto final de túnel, TEID, respectivamente, para discriminar paquetes entregados en las dos interfaces.

2. El método según la reivindicación 1, en donde la primera interfaz es una interfaz S1-U y la segunda interfaz es una interfaz del plano de usuario S5.

3. El método según la reivindicación 1, en donde la primera interfaz es una interfaz del plano de usuario Iuh y la segunda interfaz es una interfaz del plano de usuario S5.

4. El método según la reivindicación 1, en donde la estación base celular de hogar es un Nodo B de hogar, HNB, o Nodo B evolucionado de Hogar, HeNB.

5. El método según la reivindicación 1, en donde los paquetes fluyen en base a un protocolo GTP-U.

6. Una estación base celular de hogar para discriminar paquetes, en donde la estación base celular de hogar tiene una pasarela local coubicada que proporciona acceso a una red IP local, en donde la estación base celular de hogar y la pasarela local coubicada están conectadas a una red central de paquetes de operador móvil, que comprende:

un procesador configurado para:

abrir un túnel IPSec entre la estación base celular de hogar y una pasarela de seguridad, SeGW y tunelizar dos interfaces a través de un mismo túnel IPsec, en donde una primera interfaz de las dos interfaces es una interfaz cuyo punto final local es la estación base celular de hogar y cuyo punto final remoto es un nodo que reside en la red central de paquetes del operador y una segunda interfaz de las dos interfaces es una interfaz cuyo punto final local es la pasarela local y cuyo punto final remoto es un nodo que reside en la red central de paquetes del operador, en donde una misma dirección IP se asigna para las dos interfaces y en donde se asignan a las dos interfaces distintos intervalos de identificadores de punto final de túnel, TEID, respectivamente, para discriminar paquetes entregados en las dos interfaces.