Un método de acceso de una red de banda ancha, que comprende las etapas siguientes:

una unidad de acceso que controla la validez de una demanda de acceso recibida procedente de un abonado;

para una demanda válida, la supresión del encapsulado de un protocolo punto a punto, protocolo ATM, u otros protocolos de capa de enlace del lado del abonado a partir de la demanda de acceso cuando se requiera, con el fin de obtener información de autenticación del abonado;

la realización de un encapsulado de capa de enlace en el lado de la red de acceso sobre la información de autenticación del abonado;

y el envío de la información de autenticación encapsulada del abonado a una unidad de control por intermedio de unaunidad de conmutación de ruta;

la unidad de control que controla un servidor externo o interno de autenticación, de autorización y de administración en la autenticación del abonado; después de que tenga resultado satisfactorio la autenticación, la obtención de la información de configuración del abonado que comprende una dirección al protocolo IP asignada por la unidad de control al abonado y el envío del resultado de la autenticación y de la información de configuración del abonado a la unidad de acceso por intermedio de la unidad de conmutación de ruta;

la unidad de conmutación de ruta y la unidad de acceso, en función de la información de configuración del abonado que comprende la dirección al protocolo IP, la asignación de un recurso correspondiente al abonado y el establecimiento de un canal de datos para el acceso a la red del abonado;

en donde, a cada asignación de la dirección al protocolo IP, la unidad de control advierte a la unidad de conmutación de ruta para configurar una tabla de traducción de direcciones y una tabla de direcciones de capa L2 correspondiente a la dirección al protocolo IP por intermedio de un protocolo interno.

Método de acceso de banda ancha con gran capacidad y su sistema asociado

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a tecnología de red de banda ancha y en particular, a un método de acceso de banda ancha y su sistema asociado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Un sistema de red de acceso de banda ancha comprende dispositivos de acceso de abonados (DSLAMs o LAN SWs) , un dispositivo de agregación de redes (ATM switch o Ethernet switch) , un servidor BAS (servidor de acceso de banda ancha) y un servidor de Autenticación, Autorización y Administración (AAA) .

La arquitectura de red de una red de acceso de banda ancha existente se representa en la Figura 1: los dispositivos de acceso de abonados proporcionan la función de agregación de líneas de abonado. Las líneas de abonado pueden ser líneas de abonado digitales, pares trenzados de categoría 5 o fibras ópticas. Cada dispositivo de acceso de abonado puede efectuar la agregación de decenas, centenares o miles de líneas de abonado y reenviar mensajes de datos procedentes de los abonados a una o a una pluralidad de enlaces ascendentes. Los dispositivos de acceso de abonado pueden reenviar mensajes de datos desde los enlaces ascendentes a los abonados. Los dispositivos de acceso de abonado suelen trabajar en el modo L2, esto es, solamente procesan información de la capa de enlace en los mensajes de datos y reenvía los mensajes en función de la información de direcciones en la capa de enlace. Para poder garantizar la seguridad y el nivel de servicio QoS del acceso del abonado, los dispositivos de acceso del abonado suelen asignar un canal virtual separado, en la capa de enlace, a cada abonado. En general, los dispositivos de acceso de abonado incluyen dispositivos DSLAM, conmutadores Ethernet y dispositivos de punto de acceso de red LAN inalámbricos, etc.

El dispositivo de agregación de redes conecta los dispositivos de acceso al abonado al servidor de acceso de banda ancha. El dispositivo de agregación de redes funciona también en el modo L2, esto es, solamente procesa información de capa de enlace en los mensajes de datos y reenvía los mensajes en función de la información de direcciones en la capa de enlace. Puesto que el dispositivo de agregación de redes ha de soportar la agregación de numerosos abonados de banda ancha, resulta difícil asignar un canal virtual separado en la capa de enlace a cada abonado; en cambio, puede asignar un canal virtual separado, en la capa de enlace, a cada dispositivo de acceso a abonado. En general, los dispositivos de agregación de redes incluyen conmutador ATM y conmutador Ethernet, etc.

El servidor de acceso de banda ancha termina la capa de enlace de acceso a abonados, esto es, recibe el identificador ID de usuario y su contraseña y los envía al servidor AAA para su autenticación; si la autenticación tiene un resultado satisfactorio, el servidor de acceso de banda ancha autoriza al abonado para el acceso a Internet. Cuando el abonado utiliza Internet, el servidor de acceso de banda ancha realiza la medición del uso de la red (duración o tráfico) , crea datos de contabilización esenciales y envía los datos al servidor AAA. Los protocolos de la capa de enlace, terminados por el servidor de acceso de banda ancha, incluyen los protocolos de Ethernet, ATM y PPP, etc. El servidor de acceso de banda ancha consigue también el control de la seguridad de la red de acceso al abonado y la prestación de servicios de valor añadido.

El servidor AAA memoriza y gestiona la información del número de cuenta y de la contraseña del abonado; durante la autenticación de un abonado, recibe el número de cuenta y la contraseña del abonado desde el servidor de acceso de banda ancha, verifica dicha información y proporciona al abonado una autorización en función del estado de la autoridad de acceso del abonado. Durante el acceso por el abonado de la red, el servidor AAA recoge los datos de contabilización esenciales desde el servidor de acceso de banda ancha, calcula la carga de acceso para el abonado y registra los datos de contabilización.

En el sistema ilustrado en la Figura 1, la gestión del acceso, agregación y autenticación de los abonados se pone en práctica en tres tipos de dispositivos diferentes. Los tres tipos de dispositivos son independientes entre sí. Durante la distribución del servicio, no solamente la información del abonado ha de configurarse en el servidor AAA, sino que también se requiere que la información del enlace, relacionada con los abonados, sea configurada en los tres tipos de dispositivos. Puesto que todo el tráfico de los abonados ha de fluir a través del servidor de acceso de banda ancha y el servidor de acceso de banda ancha ha de proporcionar una función de duplicación para cada abonado de multidifusión de banda ancha cuando la multidifusión se proporciona para el abonado, de este modo, el servidor de acceso de banda ancha se convertirá en un ‘cuello de botella' del tráfico de multidifusión.

En la solución existente del acceso de banda ancha de la red, los dispositivos de acceso son dispositivos de acceso al abonado de baja capacidad; en condiciones normales, dicho dispositivo de acceso de abonado puede proporcionar accesos para decenas a centenares de abonados. Aunque la capacidad de acceso del abonado puede aumentar a miles de abonados a través de una disposición en cascada de una pluralidad de dispositivos de acceso al abonado, resulta difícil aumentar todavía más el número de abonados.

Debido a la baja capacidad de los dispositivos de acceso al abonado, el dispositivo de agregación ha de utilizarse para agregar los dispositivos de acceso al abonado y luego conectarlos al servidor de acceso de banda ancha. En este caso, el servidor de acceso de banda ancha reside en una más alta capa de red y gestiona más abonados, lo que da lugar a los problemas siguientes: 1. El servidor de acceso de banda ancha se convierte en un punto de fallo único y en un ‘cuello de botella' del rendimiento; 2. Las capas de acceso y de agregación tienen una capacidad de control débil, el rendimiento de la red resulta afectado por el tráfico de difusión de los abonados en la capa de acceso y la capa de acceso tiene una capacidad débil sobre los anti-ataques de abonados de acceso ilegal; 3. Puesto que la capa de enlace del abonado está terminada centralmente, en particular en el caso de que se utilice el protocolo PPPoE, la copia del tráfico de multidifusión ha de realizarse en el servidor de acceso de banda ancha, lo que da lugar a un ‘cuello de botella' del tráfico y aporta dificultad a la prestación del servicio de multidifusión.

Para superar los inconvenientes anteriores, la técnica anterior ha utilizado un modo de poner en práctica la función del servidor de acceso de banda ancha en dispositivos de acceso al abonado. Es decir, las siguientes funciones se ponen en práctica en los dispositivos de acceso en el borde de la red: terminación de la capa de enlace de acceso por el abonado, autenticación de abonados y autorización del acceso por el abonado a Internet. De este modo, el control del acceso por los abonados se realiza en el borde de la red y en consecuencia, se superan los inconvenientes de ‘cuello de botella' del rendimiento y punto único de problema de fallos de los servidores de acceso de banda ancha centrales. Puesto que el control de los abonados se realiza en el borde de la red, está garantizada la seguridad de la capa de acceso de la red y el tráfico de difusión procedente de los abonados se filtra en el borde de la red, con lo que se aumenta la capacidad de la capa de acceso; puesto que la terminación de los abonados se realiza en el borde de la red, el problema de ‘cuello de botella' del rendimiento del servicio de multidifusión no está presente. Sin embargo, la solución técnica sigue teniendo los inconvenientes siguientes:

1. Dificultad en la planificación de direcciones al protocolo IP: existen numerosos dispositivos de acceso al abonado y cada dispositivo de acceso ha de asignarse con una concentración de direcciones al protocolo IP por separado; existen demasiadas rutas en la red debido a las concentraciones de direcciones al IP excesivamente asignadas y por lo tanto, es incapaz de permitir a una pluralidad de dispositivos de acceso compartir la misma concentración de direcciones de IP, lo que da lugar a un desperdicio de recursos de direcciones debido a una asignación de direcciones desequilibrada. En el caso de recurso de direcciones insuficiente, en particular cuando el número de direcciones es menor que el número... [Seguir leyendo]

1. Un método de acceso de una red de banda ancha, que comprende las etapas siguientes:

una unidad de acceso que controla la validez de una demanda de acceso recibida procedente de un abonado;

para una demanda válida, la supresión del encapsulado de un protocolo punto a punto, protocolo ATM, u otros protocolos de capa de enlace del lado del abonado a partir de la demanda de acceso cuando se requiera, con el fin de obtener información de autenticación del abonado;

la realización de un encapsulado de capa de enlace en el lado de la red de acceso sobre la información de autenticación del abonado;

y el envío de la información de autenticación encapsulada del abonado a una unidad de control por intermedio de una 15 unidad de conmutación de ruta;

la unidad de control que controla un servidor externo o interno de autenticación, de autorización y de administración en la autenticación del abonado; después de que tenga resultado satisfactorio la autenticación, la obtención de la información de configuración del abonado que comprende una dirección al protocolo IP asignada por la unidad de control al abonado y el envío del resultado de la autenticación y de la información de configuración del abonado a la unidad de acceso por intermedio de la unidad de conmutación de ruta;

la unidad de conmutación de ruta y la unidad de acceso, en función de la información de configuración del abonado que comprende la dirección al protocolo IP, la asignación de un recurso correspondiente al abonado y el establecimiento de 25 un canal de datos para el acceso a la red del abonado;

en donde, a cada asignación de la dirección al protocolo IP, la unidad de control advierte a la unidad de conmutación de ruta para configurar una tabla de traducción de direcciones y una tabla de direcciones de capa L2 correspondiente a la dirección al protocolo IP por intermedio de un protocolo interno.

2. El método según la reivindicación 1 que comprende, además, las etapas siguientes:

el control, por la unidad de acceso, de la validez del mensaje de datos recibido desde un abonado;

para un mensaje válido, la supresión del encapsulado de un protocolo punto a punto, de un protocolo ATM o de otros protocolos de capa de enlace en el lado del abonado a partir del mensaje de datos cuando se requiera, con el fin de obtener un mensaje interno del abonado;

la realización de un encapsulado de protocolo de capa de enlace, en el lado de la red de acceso, sobre el mensaje 40 interno del abonado y el envío del paquete de datos encapsulado a la unidad de conmutación de ruta;

la unidad de conmutación de ruta que realiza una conmutación de ruta para el paquetes de datos y la supresión del encapsulado del lado de la red de acceso a partir del paquete de datos; si la dirección de destino del paquete de datos está en el lado de la red, la realización de un encapsulado de capa de enlace en el lado de la red y el envío del paquete 45 de datos a la red; si la dirección destino del paquete de datos está en el lado del abonado, la realización de un encapsulado de capa de enlace en el lado de la red de acceso y el envío del mensaje de datos encapsulado a la unidad de acceso correspondiente.

3. El método según la reivindicación 1 que comprende, además, las etapas siguientes:

50 cuando se recibe un paquete de datos enviado desde la red, la determinación, por la unidad de conmutación de ruta, de la unidad de acceso de destino del paquete de datos; la supresión, por la unidad de conmutación de ruta, del encapsulado de la capa de enlace, en el lado de la red, desde el paquete de datos, la realización de un encapsulado de capa de enlace en el lado de la red de acceso y el envío del mensaje de datos encapsulado a la unidad de acceso 55 correspondiente;

la determinación, por la unidad de acceso, del abonado de destino del paquete de datos en función de la dirección de destino del paquete de datos; la supresión, por la unidad de acceso, del encapsulado de la capa de enlace, en el lado de la red de acceso, desde el paquete de datos, la realización de un encapsulado de capa de enlace en el lado del abonado 60 y el envío al abonado de destino.

4. El método según la reivindicación 1 que comprende, además: la vigilancia y el control, por la unidad de control, del estado de la unidad de conmutación de ruta y de la unidad de acceso al recibir periódicamente la información de estado desde la unidad de conmutación de ruta y de la unidad de acceso.

5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la unidad de acceso comparte el mismo grupo de concentraciones de direcciones en la unidad de conmutación de ruta con otras unidades de acceso.

6. El método según la reivindicación 5, en donde una interfaz principal de capa L3 y una pluralidad de interfaces de capa L3 secundarias están configuradas en cada interfaz L2 en la unidad de conmutación de ruta; durante la asignación de ruta, las direcciones en la concentración de direcciones correspondientes a la interfaz principal de capa L3 son asignadas primero y luego, se asignan las direcciones en la concentración de direcciones correspondiente a las interfaces secundarias de capa L3.

7. El método según la reivindicación 1 que comprende, además: la gestión, por la unidad de control, de la unidad de conmutación de ruta y de la unidad de acceso en un modo de gestión directa o en un modo de gestión por mandatario, en donde en el modo de gestión directa, la unidad de control gestiona directamente la unidad de conmutación de ruta y la unidad de acceso y la unidad de conmutación de ruta, la unidad de acceso y la relación estructural entre ellas son invisibles para el usuario y en el modo de gestión por mandatario, la unidad de control no gestiona los detalles de la unidad de conmutación de ruta y de la unidad de acceso, sino solamente reenvía las órdenes de gestión para ellas en la manera de un servidor mandatario.

8. El método según la reivindicación 1, en donde cuando el abonado se desconecta por su propia iniciativa, el método comprende, además, las etapas siguientes:

el envío, por el abonado, de un mensaje de demanda de desconexión a la unidad de acceso;

el envío, por la unidad de acceso, del mensaje de demanda de desconexión a la unidad de control por intermedio de la unidad de conmutación de ruta;

la realización, por la unidad de control, del procesamiento de desconexión y la liberación de recursos y el reenvío de un resultado a la unidad de acceso;

la unidad de acceso, después de recibir el resultado reenviado desde la unidad de control, procede a la liberación del recurso ocupado por el abonado.

9. El método según la reivindicación 1, en donde cuando la unidad de control o la unidad de acceso detecta una anormalidad o fallo del enlace del abonado, la unidad de control realiza un procesamiento de desconexión sobre el abonado y libera el recurso ocupado.

10. El método de acceso a red de banda ancha según la reivindicación 1, en donde, la unidad de control realiza las operaciones de:

controlar el registro de la unidad de acceso y/o la unidad de conmutación de ruta;

la vigilancia del estado de la unidad de acceso y/o la unidad de conmutación de ruta y la configuración y la demanda de la unidad de acceso y/o de la unidad de conmutación de ruta.

11. El método de acceso a una red de banda ancha según la reivindicación 10, en donde el control por la unidad de control, del registro de la unidad de acceso y/o de la unidad de conmutación de ruta comprende:

la recepción de una demanda de registro procedente de la unidad de acceso y/o de la unidad de conmutación de ruta;

la autenticación de la unidad de acceso y/o de la unidad de conmutación de ruta y el suministro de información con respecto al éxito operativo de la autenticación, a la unidad de acceso y/o a la unidad de conmutación de ruta así como el envío de información de configuración a la unidad de acceso y/o a la unidad de conmutación de ruta.

12. El método de acceso de red de banda ancha según la reivindicación 10, en donde la vigilancia, por la unidad de control, de los estados de la unidad de acceso y/o de la unidad de conmutación de ruta comprende:

la recepción de la información de estado o de la información de alarma desde la unidad de acceso y/o desde una unidad de conmutación de ruta;

la vigilancia de los estados de la unidad de acceso y/o de la unidad de conmutación de ruta en función de la información de estado o de la información de alarma.

13. El método de acceso a la red de banda ancha según la reivindicación 10, en donde la configuración y la demanda, por la unidad de control, de la unidad de acceso y/o de la unidad de conmutación de ruta comprende:

el análisis de una orden o de un mensaje de demanda procedente de una consola o de un dispositivo de gestión de red y la obtención de una unidad de acceso o de la unidad de conmutación de ruta que representa el destino del mensaje;

el envío del mensaje a la unidad de acceso o a la unidad de conmutación de ruta para su análisis y procesamiento;

la recepción de un mensaje de resultado procedente de la unidad de acceso o de la unidad de conmutación de ruta y el reenvío del mensaje de resultado a la consola o al dispositivo de gestión de red.

14. Un sistema de acceso a la red de banda ancha, que comprende:

al menos una unidad de acceso, una unidad de conmutación de ruta y una unidad de control, en donde la al menos una unidad de acceso está adaptada para comprobar la validez de una demanda de acceso recibida desde un abonado; para una demanda válida, la supresión del encapsulado del protocolo punto a punto, del protocolo ATM u otros protocolos de la capa de enlace del lado del abonado a partir de la demanda de acceso cuando se requiere, para obtener información de autenticación del abonado; para realizar un encapsulado de protocolo de capa de enlace en el lado de la red de acceso sobre la información de autenticación del abonado y para enviar la información de autenticación encapsulada del abonado a la unidad de control a través de la unidad de conmutación de ruta y la unidad de control está adaptada para controlar un servidor, interno o externo, de autenticación, autorización y administración en la autenticación del abonado; después del éxito operativo de la autenticación, la obtención de información de configuración de abonado que comprende la dirección al protocolo IP asignada por la unidad de control al abonado y el envío, a la unidad de acceso por intermedio de la unidad de conmutación de ruta, del resultado de la autenticación y la información de configuración del abonado, en función de la cual la unidad de conmutación de ruta y la unidad de acceso asignan un recurso correspondiente al abonado y establecen un canal de datos para el acceso a la red del abonado;

en donde, cuando se asigna la dirección al protocolo IP, la unidad de control está adaptada para notificar a la unidad de conmutación de ruta la configuración de una tabla de traducción de direcciones y una tabla de direcciones de capa L2 correspondiente a la dirección al protocolo IP por intermedio de un protocolo interno.

15. El sistema de acceso a la red de banda ancha en función de la reivindicación 14, en donde dicha unidad de control comprende:

un módulo de interfaz de comunicación, diseñado para conectar la unidad de conmutación de ruta;

un módulo de gestión, conectado con el módulo de interfaz de comunicación, diseñado para controlar el servidor, interno o externo, de autenticación, autorización y administración en la autenticación; después de que se consiga un éxito operativo de la autenticación, obtiene información de configuración del abonado y reenvía el resultado de la autenticación y la información de configuración del abonado por intermedio del módulo de interfaz de comunicación.

16. El sistema de acceso a red de banda ancha según la reivindicación 14, en donde dicha unidad de acceso comprende:

un módulo de control y de gestión, diseñado para controlar y gestionar cada módulo del dispositivo de acceso;

un módulo de módem de línea de abonado, conectado con el módulo de control y de gestión a través de un canal de control, diseñado para proporcionar una interfaz de servicio para abonados y para poner en práctica la modulación y demodulación en la capa física;

un módulo de adaptación de protocolo de capa de enlace de abonado, conectado con el módulo de control y de gestión a través de un canal de control y conectado con el módulo de interfaz/módem de la línea de abonado a través de un canal de datos y está diseñado para procesar los protocolos de capa de enlace de abonado bajo control del módulo de control y de gestión;

un módulo de procesamiento de capa L3, conectado con el módulo de control y gestión a través de un canal de control y conectado con el módulo de adaptación de protocolo de capa de enlace de abonado a través de un canal de datos y está diseñado para reenviar mensajes de abonados;

un módulo de adaptación de protocolo del lado de la red, conectado con el módulo de control y de gestión a través de un canal de control y conectado con el módulo de procesamiento de capa L3 a través de un canal de datos y está diseñado para realizar el encapsulado y desencapsulado de protocolos del lado de la red.

17. El sistema de acceso a red de banda ancha según la reivindicación 14, en donde al menos una de entre la unidad de control, la unidad de conmutación de ruta y la unidad de acceso están integradas juntas y están interconectadas por intermedio del bus interno.

18. El sistema de acceso a red de banda ancha según la reivindicación 14, en donde la unidad de conmutación de ruta está conectada con la unidad de acceso por intermedio de una interfaz de Ethernet (FE/GE) , una interfaz de ATM o una interfaz de RPR.

19. El sistema de acceso a una red de banda ancha según la reivindicación 14, en donde la al menos una de entre las unidades de acceso están conectadas con la unidad de conmutación de ruta en un modo en cascada.

20. El sistema de acceso a una red de banda ancha según la reivindicación 14, que comprende una unidad de

conmutación de ruta de reserva que comparte la carga y la reserva con la otra unidad de conmutación de ruta; la unidad de control y la unidad de acceso están conectadas con las dos unidades de conmutación de ruta mediante una conexión de doble anillo.

21. El sistema de acceso a una red de banda ancha según la reivindicación 14, en donde, la unidad de control está

adaptada, además, para la vigilancia y control del estado de la unidad de conmutación de ruta y de la unidad de acceso recibiendo periódicamente información del estado procedente de la unidad de conmutación de ruta y de la unidad de acceso.

22. El sistema de acceso a una red de banda ancha según la reivindicación 14, en donde la unidad de control está 20 adaptada, además, para gestionar la unidad de conmutación de ruta y la unidad de acceso en el modo de gestión directa o en el modo de gestión por servidor mandatario, en donde en el modo de gestión directa, la unidad de control gestiona directamente la unidad de conmutación de ruta y la unidad de acceso y la unidad de conmutación de ruta, la unidad de acceso y la relación estructural entre ellas son invisibles para el usuario y en el modo de gestión por servidor mandatario, la unidad de control no gestiona los detalles de la unidad de conmutación de ruta ni de la unidad de acceso, sino que solamente reenvía instrucciones de gestión a ellas en el modo de un servidor mandatario.

Figura 1

Abonado alta capacidad Ethernet/ATM/POS

Unidad de control Unidad conmutación ruta

Enlace gestión

Ethernet/ATM

Control Unidad acceso XDSL/Ethernet/Fibra óptica Abonado terminal Figura 2 Unidad de acceso Unidad de acceso Unidad de acceso

Figura 3

Servidor AAA

Autenticación Radius

Información gestión unidad,

informaciónOrden

Información Mensajeprotocolo inter

desde

configuración Módulo de autenticación consola sistema unid.gestión abonado Figura 4

Módulo interfazconsola

Módulo interfazcomunicación

Módulo de control y gestión

Canal de control

Figura 5 Unidad de control Registro

entrada

Vigilancia y control NM, Consola Configuración /consulta

NM, Consola

Unidad conmutación ruta Demanda registro entrada (difusión) Autenticación de unidad Inicialización de unidad Registro salida Mensaje Live/Alarma Mensaje Live/Alarma Mensaje demanda orden

Mensaje respuesta orden

Figura 6

Unidad de acceso Enlace red ON Abonado Unidad Unidad Servidor AAA acceso control

el abonado se registra con elnombre de usuario y contraseña

el resultado del registro de entrada

configuración en capa IP (adquisición de dirección IP, DNS, etc.)

Protocolo inter-unidades: la unidad de acceso proporciona ala unidad de control el nombre de usuario y contraseña del abonado Protocolo inter-unidades: la unidad de control reenvía el resultado de autenticación y lainformación de configuración de abonado a la unidad de acceso Figura 7

Autenticación Radius