Método y sistema de comunicaciones de empresa de servicios.

Un método de configurar una red de comunicaciones de área ancha de paquetes conmutados incluyendo una pluralidad de nodos (1-5) interconectados mediante enlaces internodales (a-f) en una topología en malla,

incluyendo

-identificar, entre un nodo de envío (1) y un nodo de recepción (3), rutas de comunicación primera y segunda (A, B) sin enlace o nodo en común excepto para el nodo de envío y recepción, donde un nodo intermedio (2) de la primera ruta de comunicación (A) y un nodo intermedio (4, 5) de la segunda ruta de comunicación (B) están interconectados mediante un enlace internodal (d, e) de la red de comunicaciones,

-configurar, en la red de comunicaciones, una primera red virtual de área local VLAN y una segunda VLAN en base a la primera y a la segunda ruta de comunicación, respectivamente, y

-configurar el nodo de envío y recepción para que operen según el protocolo de redundancia paralela PRP,

asignándose puertos de comunicación primero y segundo del nodo de envío y puertos de comunicación primero y segundo del nodo de recepción a la primera y la segunda VLAN, respectivamente.

Método y sistema de comunicaciones de empresa de servicios Campo de la invención

La invención se refiere al campo de la comunicación de empresas de servicios, en particular a la comunicación de área ancha por redes de comunicaciones con topología en malla y alta disponibilidad.

Antecedentes de la invención

Las empresas de servicios suministran agua, gas o energía eléctrica de forma continua y mediante adecuados sistemas de transmisión y distribución. Estos últimos incluyen lugares, tales como fuentes y subestaciones, que han de ser coordinadas de una forma u otra a través de distancias de cientos de kilómetros. Dentro de sus sistemas de comunicaciones de empresas de servicios, se intercambia una variedad de mensajes por enlaces de comunicación a larga distancia entre lugares distantes de la empresa de servicios con el fin de transmitir y distribuir de forma segura agua, gas o energía eléctrica.

Para transmitir mensajes con seguridad largas distancias de un lugar a otro, la empresa de servicios puede revertir a una red de comunicaciones de área ancha (WAN). En la presente contexto, una WAN puede ser un enlace de comunicación punto a punto dedicado entre dos lugares en base, por ejemplo, a fibra óptica o hilos piloto, una red de comunicaciones orientada a conexión con una tasa de datos garantizada tal como Ethernet por SDH/HDLC, o una red de comunicaciones orientada a paquetes que interconecta un número de lugares de la empresa de servicios, e incluyendo una pluralidad de elementos de red específicos tal como conmutadores, repetidores y posiblemente medios ópticos de transmisión en la capa física.

Las compañías eléctricas dependen a menudo de redes SDH (jerarquía digital síncrona) orientadas a conexión o de circuitos conmutados o SONET para comunicación de datos de operación críticos para la misión como señales de teleprotección o datos de control y supervisión SCADA. Esta tecnología incluye calidad de servicio demostrada y resiliencia de ruta de menos de 5 ms en caso de fallo de un enlace óptico. Además, es posible predefinir la ruta de datos que un servicio de comunicación concreto seguirá dentro de la red, lo que a continuación se denomina 'ingeniería de tráfico'.

La figura 1 ¡lustra una red de comunicaciones ejemplar con una topología o estructura en malla como la que se encuentra a menudo en redes de empresas de servicios, en las que nodos 1 a 5 y enlaces a a g forman una pluralidad de bucles. Cada nodo está conectado a al menos dos nodos contiguos de la red en malla así como a dispositivos de cliente o extremo (no ¡lustrados) que ejecutan aplicaciones de empresas de servicios que comunican por la red. Mientras que en esta topología la ruta de tráfico normal para datos entre nodo 1 y 3 es a través del enlace a-b, los sistemas SDH y SONET son capaces de conmutar este tráfico, por ejemplo, a enlaces c-g-f dentro de 5 ms en caso de un fallo de enlace de fibra en el enlace a. Un prerrequisito importante para habilitar esta conmutación de ruta es la ingeniería de tráfico, que permite al usuario predefinir la ruta de trabajo del servicio de comunicaciones, es decir, el enlace a-b, e igualmente predefinir la ruta de protección de estos servicios, es decir, los enlaces c-g-f, y configurar los nodos para manejar consiguientemente el tráfico.

Como alternativa a dicha red de comunicaciones orientada a conexión, la red de comunicaciones de área ancha (WAN) puede ser una red de comunicaciones de paquetes conmutados, tal como una red Ethernet (Capa-2 de la pila de comunicación OSI) red o una IP (Capa-3) con un número de conmutadores o routers interconectados como los nodos. En el contexto de la presente invención, se considera que la diferencia entre una red de área local (LAN) y una WAN reside en la extensión geográfica más bien que en la topología de red, limitándose la distancia internodal WAN superior a 1 km, en contraposición a las LANs, a instalaciones o subestaciones individuales de empresas de servicios.

En general, la tecnología de los sistemas de comunicaciones, dentro de cualquier red de área local (LAN) construida conectando una pluralidad de ordenadores u otros dispositivos inteligentes, un concepto llamado "LAN virtual" (VLAN) emplea funcionalidad para agrupar terminales o nodos que están conectados a conmutadores de la red. Las VLANs Ethernet según IEEE 82.1Q permiten restringir el acceso a los terminales conectados a una red Ethernet dentro de una VLAN así como restringir el flujo de datos de mensajes Ethernet multidifusión a partes predefinidas de la red Ethernet a la que están conectados terminales de recepción pertenecientes a la misma VLAN.

En el estado de la técnica, las definiciones de redes VLAN basadas en conmutación de Ethernet son manejadas dentro de los conmutadores de Ethernet; por lo tanto, estos últimos tienen que estar configurados o ser conscientes de otro modo de las VLANs relevantes. Además, se supone que cualquier terminal único conectado pertenece a una VLAN específica. Este terminal solamente puede comunicar entonces con otros terminales pertenecientes a la misma VLAN. Al configurar los conmutadores, el puerto a dicho terminal de conexión única se denomina por lo tanto puerto de acceso, y este puerto de acceso solamente puede pertenecer a una VLAN, mientras que los otros puertos internos al sistema de comunicación, llamados puertos troncales, pueden pertenecer a varias VLANs.

Un estándar recientemente introducido titulado Protocolo de Redundancia Paralela (PRP, IEC 62439-3 cláusula 4) proporciona redundancia continua y conmutación para sistemas de comunicaciones basados en Ethernet con dos redes Ethernet redundantes, es decir, completamente duplicadas. El tráfico Ethernet que entra en un nodo capaz de PRP es duplicado por este nodo y enviado a un nodo destino a través de las dos redes redundantes. El nodo destino deshace la redundancia aceptando el primero de los paquetes duplicados y desechando el paquete redundante que, en la operación normal, llega en un tiempo posterior. Duplicando el tráfico y enviándolo por dos redes distintas, el fallo de cualquier enlace de red en el sistema no interrumpe ni retarda el tráfico entre los nodos emisor y receptor.

Aunque PRP es una solución viable para LANs, la creación de redes de comunicaciones de empresas de servicios de área ancha plenamente redundantes con elementos de red adecuadamente duplicados no es una solución práctica ni económica. En concreto, donde la empresa de servicios ya posee y opera una red de comunicaciones con enlaces no redundantes, la posterior duplicación, por ejemplo, de enlaces de fibra óptica no es atractiva.

Descripción de la invención

Por lo tanto, un objetivo de la invención es proporcionar la redundancia continua en redes de comunicaciones de área ancha sin una plena duplicación de la infraestructura de red. Este objetivo se logra con un método de configurar una red de comunicaciones, y por una red de comunicaciones de área ancha de paquetes conmutados según las reivindicaciones independientes. Realizaciones preferidas son evidentes a partir de las reivindicaciones de patente dependientes.

Según la invención, el Protocolo de Redundancia Paralela PRP (IEC 62439-3) se usa para duplicación de tráfico y el transporte redundante del tráfico duplicado en una sola red de comunicaciones de área ancha de paquetes conmutados incluyendo una pluralidad de nodos interconectados mediante enlaces internodales en una topología en malla. Implica el paso de identificar, entre un nodo de envío y recepción, dos rutas de comunicación distintas y completamente redundantes sin enlace o nodo en común excepto para el nodo de envío y recepción, así como el paso de configurar los nodos de envío y recepción para operar según el Protocolo de Redundancia Paralela PRP, siendo asignados dos puertos de comunicación distintos de ambos nodos de envío y recepción a las dos rutas de comunicación. En cualquier momento durante la operación regular, y para cualquier mensaje crítico a transmitir desde el nodo de envío al de recepción, entonces se generan dos paquetes redundantes, y cada uno de los paquetes redundantes es enviado mediante una de las dos rutas de comunicación.

En una realización ventajosa de la invención, se ejecuta un algoritmo de protocolo de árbol de expansión múltiple MSTP para un número de puentes raíz seleccionados de entre los nodos de la red de comunicaciones y distribuidos adecuadamente por la red. Para cada puente raíz, se retiene una instancia de un árbol de expansión. Se Identifican dos instancias de árbol de expansión que incluyen dos rutas de comunicación distintas entre nodos de envío y recepción, y una primera y una segunda VLAN en base a las dos Instancias de árbol... [Seguir leyendo]

1. Un método de configurar una red de comunicaciones de área ancha de paquetes conmutados incluyendo una pluralidad de nodos (1-5) interconectados mediante enlaces internodales (a-f) en una topología en malla, Incluyendo

-Identificar, entre un nodo de envío (1) y un nodo de recepción (3), rutas de comunicación primera y segunda (A, B) sin enlace o nodo en común excepto para el nodo de envío y recepción, donde un nodo Intermedio (2) de la primera ruta de comunicación (A) y un nodo intermedio (4, 5) de la segunda ruta de comunicación (B) están Interconectados mediante un enlace internodal (d, e) de la red de comunicaciones,

-configurar, en la red de comunicaciones, una primera red virtual de área local VLAN y una segunda VLAN en base a la primera y a la segunda ruta de comunicación, respectivamente, y

-configurar el nodo de envío y recepción para que operen según el protocolo de redundancia paralela PRP, asignándose puertos de comunicación primero y segundo del nodo de envío y puertos de comunicación primero y segundo del nodo de recepción a la primera y la segunda VLAN, respectivamente.

2. El método según la reivindicación 1, incluyendo

-etiquetar, por el nodo de envío, un paquete con un identificador de VLAN de la primera VLAN y etiquetar un paquete duplicado con un identificador de VLAN de la segunda VLAN.

3. El método según la reivindicación 1, incluyendo

-realizar un algoritmo de protocolo de árbol de expansión múltiple MSTP para un número de nodos (2, 4) de la red de comunicaciones como puentes raíz para obtener un número de instancias de árbol de expansión,

-identificar una primera instancia de árbol de expansión que incluye la primera ruta de comunicación (A), y una segunda instancia de árbol de expansión que incluye la segunda ruta de comunicación (B) entre el nodo de envío (1) y el nodo de recepción (3),

-configurar, en la red de comunicaciones, la primera VLAN y la segunda VLAN en base a la primera y la segunda instancia de árbol de expansión, respectivamente.

4. El método según la reivindicación 1, Incluyendo

-Identificar las rutas de comunicación primera y segunda (A, B) por medio de ingeniería de tráfico de conmutación multiprotocolo mediante etiquetas MPLS.

5. El método según una de las reivindicaciones 1 a 4, Incluyendo

-Identificar todos los pares de nodos (1, 3; 2, 4) de la red de comunicaciones que intercambian mensajes críticos, y -repetir el procedimiento para todos los pares de nodos identificados.

6. El método según una de las reivindicaciones 1 a 4, donde la red de comunicaciones de área ancha incluye nodos (1-5) situados en distintas subestaciones de una empresa de servicios.

7. Una red de comunicaciones de área ancha de paquetes conmutados incluyendo una pluralidad de nodos (1-5) Interconectados mediante enlaces ¡nternodales (a-f) en una topología en malla, Incluyendo

- una primera y una segunda ruta de comunicación (A, B) entre un nodo de envío (1) y un nodo de recepción (3) sin enlace o nodo en común excepto para el nodo de envío y recepción e interconectándose un nodo intermedio (2) de la primera ruta de comunicación (A) y un nodo intermedio (4, 5) de la segunda ruta de comunicación (B) mediante un enlace ¡nternodal (d, e) de la red de comunicaciones,

- puertos de comunicación primero y segundo del nodo de envío y puertos de comunicación primero y segundo del nodo de recepción asignados a la primera y la segunda ruta de comunicación, respectivamente

- una primera red virtual de área local VLAN y una segunda VLAN en base a la primera y la segunda ruta de comunicación, respectivamente

- donde los nodos de envío y recepción están configurados para operar según el protocolo de redundancia paralela PRP, incluyendo que el nodo de envío está configurado para transmitir un paquete a lo largo de una ruta A en la primera VLAN y para transmitir, redundantemente, un paquete duplicado mediante la ruta B en la segunda VLAN, e Incluyendo que el nodo de recepción esté configurado para aceptar el primero de los paquetes redundantes y

desechar el segundo de los paquetes redundantes que llega en un tiempo posterior.

8. La red de comunicaciones de área ancha de paquetes conmutados según la reivindicación 7, donde la primera VLAN incluye un paquete que está etiquetado con un identificador de VLAN de la primera VLAN y la segunda VLAN 5 incluye un paquete duplicado que está etiquetado con un identificador de VLAN de la segunda VLAN.

9. La red de comunicaciones de área ancha de paquetes conmutados según la 5) están situados en distintas subestaciones de una empresa de servicios.

reivindicación 7, donde los nodos (1-