Método, sistema y nodos para una detección de topología de red en redes de comunicación.

Método para detectar y emplear tipos (4001, 4002, 4003) de topología de red en redes de telecomunicación que tienen una pluralidad de nodos (a,

b, c, d, e), comprendiendo dicho método las etapas de:

difundir, por parte de un nodo (b) iniciador, un mensaje (M1) de descubrimiento a nodos (a, c) adyacentes,

recibir, por parte de dicho nodo (b) iniciador de al menos un nodo (a, c, d, e) adicional, resultados (611, 612) de la respuesta (M3, M11) de mensaje de descubrimiento,

caracterizado por

determinar, por parte de dicho nodo iniciador, un tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de operación de topología de red propuesto adecuado para operar la red según los análisis de dicho nodo iniciador,

enviar, por parte de dicho nodo (b) iniciador a al menos uno de dichos nodos (a, c, d, e) adicionales, un primer mensaje (M5) de información que comprende dicho tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de operación de topología de red propuesto, recibir, por parte de dicho nodo (b) iniciador, un segundo mensaje (M20) de información que comprende un tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de operación de topología de red propuesto adicional de al menos uno de dichos nodos (a, c, d, e) adicionales, y

conmutar, por parte de dicho nodo (b) iniciador, a un tipo (11100, 11200, 11300) de operación de topología de red resultante dependiendo de dicho tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de topología de red propuesto, y dichos tipos (7100, 7200, 8100, 8200) de topología de red propuestos adicionales de dicha segunda información (1001, 1002).

Método, sistema y nodos para una detección de topología de red en redes de comunicación Campo técnico de la invención La presente invención se refiere a una detección de topología de red en tecnología de redes de comunicación, particularmente a un método, a un aparato de red, a un dispositivo y a un medio legible por ordenador para detectar tipos de topología de red en un entorno de red de telecomunicación.

Antecedentes de la invención Esta invención permitirá que redes en malla inalámbricas o de línea cableada detecten la topología de red en la que consisten y proporcionen una solución sobre cómo seleccionar el mejor modo operativo adecuado.

Esta invención puede aplicarse a los siguientes campos de tecnología, tecnología de red WiFi y WiMAX, tecnología de red en malla y ad hoc, redes de sensor inalámbricas, encaminamiento y tecnología de conmutación tal como por ejemplo Ethernet, tecnología de microondas.

Wi-Fi es la marca registrada para la tecnología inalámbrica popular usada en redes domésticas, teléfonos móviles, videojuegos y otros dispositivos electrónicos que requieren alguna forma de capacidad de red inalámbrica. En particular, cubre las diversas tecnologías de la norma IEEE 802.11 (incluyendo las normas 802.11a, 802.11b, 802.11g y 802.11n) .

WiMAX, que significa interoperabilidad mundial para acceso por microondas, es una tecnología de telecomunicaciones que proporciona la transmisión inalámbrica de datos que usan una variedad de modos de transmisión, desde enlaces de punto a punto hasta acceso a Internet portátil. La tecnología se basa en las normas IEEE 802.16.

La LTE (evolución a largo plazo) de 3GPP es el nombre para un proyecto dentro del proyecto de asociación de segunda generación adyacente para hacer frente a evoluciones tecnológicas futuras. Las metas incluyen mejorar una eficacia espectral, reducir costes, mejorar servicios, usar un espectro nuevo y oportunidades de espectro readaptadas y mejor integración con otras normas abiertas.

La integración de una capacidad multisalto implementando estaciones de retransmisión (RS) se ha convertido en un tema importante para una comunicación celular inalámbrica tal como WiMAX y LTE. Por ejemplo, la norma IEEE ha establecido un grupo de trabajo de retransmisión con el fin de introducir estaciones de retransmisión en sistemas basados en la norma IEEE 802.16.

La red en malla es una manera de encaminar datos, voz e instrucciones entre nodos. Permite conexiones continuas y una reconfiguración alrededor de trayectorias rotas o bloqueadas saltando de nodo a nodo hasta que se alcance el destino. Se considera que una red en malla es un conjunto de nodos inalámbricos dispuestos aleatoriamente que pueden configurar conexiones a nodos adyacentes sin ningún cuidado manual especial requerido. Los nodos se configurarán de una manera que se configuren los encaminamientos óptimos empleando esquemas de encaminamiento basados en paquetes en enlace de datos o capa de red del modelo de referencia de la interconexión de sistema abierto (OSI) .

Puede ser necesario configurar una configuración de malla cuando los nodos pueden colocarse de una manera completamente desordenada. Esto puede suceder durante una fase de configuración de una red de comunicación o cuando las caídas o enlaces de nodos se rompen aleatoriamente.

Las redes en malla pueden observarse como un tipo de red ad hoc. Las redes en malla se recuperan automáticamente: la red todavía puede operar incluso cuando un nodo se rompe o una conexión funciona mal ya que puede suceder que todo el conjunto de nodos o un número significativo de nodos se disponen de una manera más ordenada. Como resultado, se forma una red muy fiable. Este concepto es aplicable a redes inalámbricas y redes por cable.

Las redes en malla inalámbricas son los representantes más populares de las arquitecturas de malla. Los nodos en malla también pueden soportar múltiples tarjetas de radio, operando cada una a una frecuencia, código o ranura de tiempo dados de ejemplo diferentes.

Los protocolos de encaminamiento y conmutación en malla son temas de normalización, principalmente en las normas IEEE 802.11 s y IEEE 802.16j.

Una red ad hoc inalámbrica es una red inalámbrica descentralizada. La red es ad hoc porque cada nodo está dispuesto a reenviar datos a otros nodos, y por tanto la determinación de qué nodos reenvían datos se hace de manera dinámica basándose en las condiciones de conectividad de red. Esto es a diferencia de las redes por cable en las que los encaminadores realizan la tarea de encaminamiento.

Una red de sensor inalámbrica (WSN) es una red inalámbrica que consiste en dispositivos autónomos distribuidos espacialmente usando sensores para monitorizar de manera conjunta condiciones físicas o medioambientales, tales como temperatura, sonido, vibración, presión, movimiento o contaminantes, en ubicaciones diferentes Ethernet es una familia de tecnologías de red para redes de área local (LAN) . Define varias normas de cableado y de señalización para la capa física del modelo de referencia de la interconexión de sistemas abiertos (OSI) , a través de medios de acceso de red en el control de acceso a medios (MAC) de la capa de enlace de datos (DLL) , y un formato de direccionamiento común. Ethernet se normaliza como IEEE 802.3.

La radiotransmisión por microondas es una tecnología para transmitir señales digitales y analógicas, tales como llamadas telefónicas a larga distancia y la retransmisión de programas de televisión a transmisores, entre dos ubicaciones en una línea de conexión de radio de visión.

Las redes están dispuestas en cadena margarita cuando cada nodo se conecta en serie al siguiente. Si se pretende que haya un mensaje para un nodo en la línea, cada nodo lo reenvía en secuencia hasta que alcanza el destino.

Conectando los nodos dispuestos en cadena margarita en cada extremo, puede formarse una topología en anillo. Una ventaja del anillo es que el número de transmisores y receptores puede reducirse a la mitad, puesto que un mensaje circulará eventualmente por todo el anillo. Cuando un nodo envía un mensaje, el mensaje se procesa por cada nodo en el anillo. Si un nodo no es el nodo de destino, pasará el mensaje al siguiente nodo, hasta que el mensaje llegue a su destino. Si el mensaje no se acepta por ningún nodo en la red, puede trasladarse alrededor de todo el anillo y volver al remitente.

El documento EP000115476 de Hauenstein et. al., da a conocer un método para, por ejemplo red de área local virtual, construir una base de datos de topología que describa una topología de red basada en descriptores de topología recibidos informados por un host central.

En las redes de comunicación fijas e inalámbricas actuales hay más a menudo una constelación en la que los nodos que reenvían datos tienen conectividad a más de uno o dos nodos adyacentes, lo que permite más de una opción o elección para encaminamientos.

Un ejemplo típico es una red encaminada en la que un encaminador de IP tiene conectividad para muchos encaminadores de IP, por lo que los paquetes transferidos de un extremo del mismo nivel de una red a otro extremo del mismo nivel de la red pueden usar encaminamientos diferentes a través de la red utilizando encaminadores de IP diferentes, en el caso extremo para cada paquete.

Otro ejemplo es una red de Ethernet en la que los paquetes pueden atravesar conmutadores, concentradores o puentes diferentes de una red de capa 2.

Siempre que haya más de una elección de encaminamientos para elegir entre el número de posibles encaminamientos, se amplía considerablemente el número de nodos implicados, pero todavía puede haber sólo uno de estos encaminamientos que es óptimo en términos de QoS y fiabilidad para cada conexión y sólo la selección de los mejores encaminamientos posibles para todas las conexiones permitirá ejecutar toda la red apropiadamente.

El hallazgo de algoritmos inteligentes es una de las áreas más innovadoras para determinar los encaminamientos óptimos, y hay muchos algoritmos y métodos sobre cómo conseguirlos.

En las redes encaminadas hay diferentes variaciones de protocolos de encaminamiento implicadas que pueden clasificarse en protocolos de encaminamiento proactivos tales como OLSR (encaminamiento de estado de enlace optimizado) , protocolos de encaminamiento reactivos tales como DSR (encaminamiento de fuente dinámica) y protocolos de encaminamiento híbridos tales como ZRP (protocolos de encaminamiento de zona)

Los algoritmos detrás son diversos y se especializan en diferentes casos de uso, teniendo cada uno sus propias ventajas y desventajas.

Hay numerosas maneras... [Seguir leyendo]

1. Método para detectar y emplear tipos (4001, 4002, 4003) de topología de red en redes de telecomunicación que tienen una pluralidad de nodos (a, b, c, d, e) , comprendiendo dicho método las etapas de:

difundir, por parte de un nodo (b) iniciador, un mensaje (M1) de descubrimiento a nodos (a, c) adyacentes,

recibir, por parte de dicho nodo (b) iniciador de al menos un nodo (a, c, d, e) adicional, resultados (611, 612) de la respuesta (M3, M11) de mensaje de descubrimiento,

caracterizado por

determinar, por parte de dicho nodo iniciador, un tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de operación de topología de red propuesto adecuado para operar la red según los análisis de dicho nodo iniciador,

enviar, por parte de dicho nodo (b) iniciador a al menos uno de dichos nodos (a, c, d, e) adicionales, un primer mensaje (M5) de información que comprende dicho tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de operación de topología de red propuesto,

recibir, por parte de dicho nodo (b) iniciador, un segundo mensaje (M20) de información que comprende un tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de operación de topología de red propuesto adicional de al menos uno de dichos nodos (a, c, d, e) adicionales, y

conmutar, por parte de dicho nodo (b) iniciador, a un tipo (11100, 11200, 11300) de operación de topología de red resultante dependiendo de dicho tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de topología de red propuesto, y dichos tipos (7100, 7200, 8100, 8200) de topología de red propuestos adicionales de dicha segunda información (1001, 1002) .

2. Método según la reivindicación 1, comprendiendo además dicho método:

clasificar los tipos (11201, 11202, 11203) de topología de red proporcionados aplicando una regla de clasificación y dicho tipo (11100, 11200, 11300) de operación de topología de red resultante es el tipo de topología de red menos clasificado si uno o más de dicho tipo (701, 702, 801, 802) de topología de red propuesto adicional difiere de dicho tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de topología de red propuesto,

en el que el tipo de topología menos clasificado es adecuado para la operación para cada nodo implicado.

3. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicho tipo (11100, 11200, 11300) de operación de topología de red resultante es un tipo (11100) de cadena margarita y los nodos (a, b, c, d, e, f, g, h) que tienen la capacidad de usar al menos dos portadoras (c1, c2, c3) de radio diferentes.

4. Método según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además dicho método las etapas de:

analizar, por parte del nodo (b) iniciador, dichos resultados (611, 612) de dicha respuesta (M3, M11) de mensaje de descubrimiento recibida de al menos uno de dichos nodos (a, e) adicionales, y

determinar dicho tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de operación de topología de red propuesto.

5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además dicho método las etapas de:

recibir, por parte de dicho nodo (a, c, d, e) adicional, un mensaje (M1, M7, M8) de descubrimiento de dichos nodos (b, c, d) adyacentes,

analizar, por parte de dicho nodo (a, c, d, e) adicional, la calidad de su conexión a nodos (a, b, c, d, e, f) adyacentes, y depender del resultado del análisis, difundir, por parte de dicho nodo (a, c, d, e) adicional, un mensaje (M7, M8) de descubrimiento a sus nodos (d, e) adyacentes, o enviar, por parte de dicho nodo (a, c, d, e) adicional, dicha respuesta (M3, M11) de mensaje de descubrimiento a dicho nodo (b) iniciador.

6. Método según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además dicho método: añadir, por parte de dicho nodo (a, c, d, e) adicional, información (6020) acerca de la conectividad a sus nodos adyacentes a dicha respuesta (M3, M11) de mensaje de descubrimiento.

7. Método según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además dicho método:

tener exactamente, por parte de dicho nodo adicional, un nodo (a, e) adyacente,

enviar, por parte de dicho nodo adicional, dicha respuesta (M3, M11) de mensaje de descubrimiento a dicho nodo (b) iniciador.

8. Método según la reivindicación 3, comprendiendo además dicho método las etapas de: tener, por parte de dicho nodo (b) iniciador, un primer dicho nodo (a) adyacente, un segundo dicho nodo (c) adyacente, un primer dicho nodo (d) adicional y un segundo dicho nodo (e) adicional, la capacidad de usar al menos dos portadoras (c1, c2, c3) de radio diferentes,

estar, dicho nodo (b) iniciador, adyacente a dicho primer nodo (a) adyacente y a dicho segundo nodo (c) adyacente,

estar, dicho primer nodo (d) adicional, adyacente a dicho segundo nodo (c) adyacente y dicho segundo nodo (e) adicional,

reenviar, por parte de dicho segundo nodo (c) adyacente, datos directamente a dicho primer nodo (a) adyacente usando una primera portadora (c1) de radio,

reenviar, por parte de dicho segundo nodo (e) adicional, datos directamente a dicho segundo nodo (c) adyacente usando una segunda portadora (c2) de radio y

reenviar, por parte de dicho nodo (b) iniciador, datos directamente a dicho primer nodo (d) adicional usando una tercera portadora (c3) de radio adyacente.

9. Método según la reivindicación 8, en el que el método comprende además las etapas de:

negociar qué portadora (c1, c2, c3) se usa para reenviar los datos entre dicho primer nodo (a) adyacente y dicho segundo nodo (c) adyacente, y

negociar qué portadora (c1, c2, c3) se usa para reenviar los datos entre dicho segundo nodo (c) adyacente y dicho segundo nodo (e) adicional, y

negociar qué portadora (c1, c2, c3) se usa para reenviar los datos entre dicho nodo (b) iniciador y dicho primer nodo (c) adicional.

10. Método según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que dicho segundo nodo (c) adyacente comprende además las etapas de:

detectar un fallo (1401, 1501) de enlace en dicho primer nodo (d) adicional,

enviar un mensaje (M100) de detección de fallo de enlace a dicho segundo nodo (e) adicional,

recibir un mensaje (M200) de acuse de recibo con respecto a dicho mensaje (M100) de detección de fallo de enlace, estableciendo una transmisión (1403) transparente a dicho segundo nodo (e) adicional en el que dicho segundo nodo (c) adyacente conmuta a un modo de transmisión transparente en el que dicha conmutación tiene lugar recibiendo tráfico de dicho nodo (b) iniciador en dicha tercera portadora (c3) de radio y reenviando el tráfico de dicho nodo (b) iniciador a dicho segundo nodo (e) adicional.

11. Método según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que dicho segundo nodo (c) adyacente comprende además las etapas de:

detectar un fallo (1501) de enlace a dicho primer nodo (d) adicional,

enviar una detección (M100) de fallo de enlace a dicho segundo nodo (e) adicional, y

recibir un mensaje (M200) de acuse de recibo con respecto al mensaje (M100) de detección de fallo de enlace de dicho segundo nodo (e) adicional

establecer un modo (1503) de transmisión no transparente en el que dicho segundo nodo (c) adyacente conmuta a modo (1503) de transmisión no transparente en el que dichas conmutaciones tienen lugar enviando un mensaje (M400) a un nodo (b) iniciador.

12. Aparato que tiene medios adaptados para conmutar a un tipo de operación de topología de red apropiado caracterizado por

estar dispuesto para enviar a al menos un nodo (a, c) adicional un mensaje (M1, M2) que comprende una petición de descubrimiento (601) ,

estar dispuesto para recibir de al menos un nodo (a, c, d, e) adicional resultados (611, 612) de la respuesta (M3, M11) de mensaje de descubrimiento,

caracterizado por estar dispuesto para determinar un tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de operación de topología de red propuesto adecuado para operar la red según los análisis de dicho nodo iniciador,

estar dispuesto para enviar a un nodo (a, c) adicional un mensaje (M5) que comprende dicho tipo (702) de operación de topología de red propuesto,

estar dispuesto para recibir un segundo mensaje (M20) de información que comprende un tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de operación de topología de red propuesto adicional de al menos uno de dichos nodos (a, c, d, e) adicionales, y

estar dispuesto para conmutar a dicho tipo de operación de topología de red apropiado dependiendo de dicho tipo (7100, 7200, 8100, 8200) de topología de red propuesto, y dichos tipos (7100, 7200, 8100, 8200)

de topología de red propuestos adicionales de dicha segunda información (1001, 1002) .

13. Aparato según la reivindicación 12, en el que dicho aparato es un aparato (1200, 4001, 4002, 4003) de red en una red de telecomunicación.

14. Aparato según la reivindicación 12 ó 13, en el que dicho aparato es un nodo (a, b, c, d, e) .