Procedimiento y equipo para reproducir cabeceras de red en cabeceras MPLS en arquitecturas de portador.

Procedimiento para intercambiar informaciones entre componentes (19,

13, 12, 14) en una red con aparatos terminales (11) que intercambian a través de la red paquetes de información de IP (22) que disponen de cabeceras de IP (25) con direcciones de IP, con una zona de memoria en la que se gestionan identificadores de aparatos terminales inequívocos en relación con direcciones de IP,

con al menos un subconjunto de componentes con capacidad de MPLS en la red, que enrutan paquetes de información (22) sobre la base de rutas MPLS y las correspondientes cabeceras MPLS (24) a través de la red,

• con una primera etapa de configuración en la que los componentes (19, 13, 12, 14) se configuran tal que las rutas MPLS hacia los aparatos terminales (11) son inequívocas, estando señalizadas las rutas MPLS mediante el identificador de aparato terminal inequívoco, que está reproducido en las cabeceras MPLS (24),

• con una segunda etapa de envío de información, en la que los componentes capaces de MPLS retiran las cabeceras de IP (25) o partes de las mismas del paquete de información de IP (22), para dotar al paquete de información de IP (22) así modificado de cabeceras MPLS (24), conteniendo la cabecera MPLS (24) el identificador de aparato terminal, que se gestiona en relación con la dirección de IP, para a continuación enviar el paquete de datos (26) así modificado,

• con una tercera etapa de recepción de información, en la que los componentes capaces de MPLS leen las cabeceras MPLS (24) de los paquetes de información (22) enviados en la segunda etapa, para determinar en base al identificador de aparato terminal la correspondiente dirección de IP, para modificar entonces el paquete de información (22) tal que el identificador de IP inicial (24) sustituye a la cabecera MPLS (24).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2002/003786.

Solicitante: Nokia Solutions and Networks GmbH & Co. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: St.-Martin-Strasse 76 81541 Munich ALEMANIA.

Inventor/es: GRIMMINGER, JOCHEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H04L1/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04L TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION TELEGRAFICA (disposiciones comunes a las comunicaciones telegráficas y telefónicas H04M; selección H04Q). › Disposiciones para detectar o evitar errores en la información recibida.
  • H04L12/723 H04L […] › H04L 12/00 Redes de datos de conmutación (interconexión o transferencia de información o de otras señales entre memorias, dispositivos de entrada/salida o unidades de tratamiento G06F 13/00). › Etiquetar o encaminamiento basado en etiquetas, p. ej.: multi-Protocol Label Switching [MPLS] o generalised multi-protocol label switching [GMPLS].
  • H04L29/06 H04L […] › H04L 29/00 Disposiciones, aparatos, circuitos o sistemas no cubiertos por uno solo de los grupos H04L 1/00 - H04L 27/00. › caracterizadas por un protocolo.
  • H04L29/12 H04L 29/00 […] › caracterizados por el terminal de datos.
  • H04W28/06 H04 […] › H04W REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS.H04W 28/00 Tráfico de red o gestión de recursos. › Optimización, p. ej. compresión de cabeceras o dimensionado de la información.
  • H04W8/26 H04W […] › H04W 8/00 Gestión de datos de red. › Direccionamiento de red o numeración para apoyar la movilidad.

PDF original: ES-2537547_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

PROCEDIMIENTO Y EQUIPO PARA REPRODUCIR CABECERAS DE RED EN CABECERAS MPLS EN ARQUITECTURAS DE PORTADOR

Mediante la introducción de tecnologías orientadas a paquetes como UMTS y GPRS, es de esperar que la transmisión de datos se realice en el futuro cada vez más de forma inalámbrica. Al respecto no se limitará la transmisión de datos a la transmisión de informaciones de voz, sino que se utilizarán cada vez más inalámbricamente otros servicios, tales como por ejemplo los que se ofrecen en Internet.

En este momento la mayoría de las redes de telefonía móvil están constituidas orientadas a la conexión. Esta orientación a la conexión existe al menos entre el aparato terminal y la estación de base. Por el contrario, las redes troncales (backbone) presentan a menudo una estructura orientada a paquetes. No obstante, precisamente en transmisiones de voz y datos no se necesita toda la anchura de banda, ya que una transmisión de datos sólo tiene lugar en instantes discretos y a menudo existe un gran espacio de tiempo entre las distintas transmisiones efectivas 15 de información. Así se desaprovecha una gran parte de la anchura de banda. Las redes orientadas a paquetes tienen la ventaja de que los paquetes sólo utilizan la anchura de banda necesaria. Al respecto el flujo de datos se descompone en pequeños paquetes. Pero un inconveniente de esta forma de funcionamiento es que bajo determinadas circunstancias no existe anchura de banda suficiente cuando hay una gran demanda. Esto origina precisamente en transmisiones de voz una considerable pérdida de calidad, que se refleja en una mala calidad 20 auditiva. Para tales redes es necesaria una gestión de la calidad. Además es necesario que los paquetes de datos se conduzcan a través de la red con más rapidez. Para lograr esto se necesitan conmutadores y enrutadores rápidos.

Para responder en el futuro también a la creciente afluencia de datos en abonados inalámbricos, las redes de 25 acceso para redes de telefonía móvil estarán en el futuro también basadas en IP (Internet Protocol, protocolo de Internet) , es decir, entre las estaciones de base y la pasarela hacia la red núcleo (core) se encuentra una red de transporte basada en IP, la llamada RAN (Radio Access Network, red de acceso radioeléctrico) . Los aparatos terminales se conectan a través de una interfaz de aire primeramente con una estación de base BS que cierra la interfaz de aire. A continuación se enrutan los datos del aparato terminal MH a través de un enrutador de acceso AR. 30 Por lo general constituyen los enrutadores de acceso conectados entre sí la red de acceso radioeléctrico (Radio-Access-Network) . El AR se ocupa de la retransmisión al servidor de acceso de radio (Radio-Access-Server, RAS) u otros enrutadores.

Debido a las distintas topologías de las redes, se establece a menudo un túnel de protocolo entre aparato terminal 35 MH y enrutador de acceso RAS o bien entre AR y RAS, así como entre AR y AR. Un túnel de protocolo existe siempre cuando un primer protocolo de transmisión está encapsulado en un segundo protocolo de transmisión. Se habla de empaquetamiento de los paquetes de un primer protocolo de transmisión en los paquetes del segundo protocolo de transmisión. Esto es por ejemplo necesario siempre que sobre un segmento de red no se apoye el primer protocolo de transmisión. En este segmento de red debe entonces enrutarse el paquete con ayuda del 40 segundo protocolo de transmisión. Mediante el túnel de protocolo resultan una serie de ventajas.

Para el aparato terminal puede apoyarse en la red de transporte RAN la movilidad con cualesquiera medios de forma transparente. Esta ventaja se basa en que los paquetes no se modifican y con ello pueden determinarse la clase y forma del transporte mediante la topología de la red, sin que sea de temer una modificación de los datos de 45 usuario.

Los datos no basados en IP (por ejemplo paquetes de IP comprimidos y/o codificados, voz) pueden conducirse sencillamente a través de la red de transporte RAN a los correspondientes convertidores en el borde de la red de transporte RAN, siempre que la tecnología de túnel utilizada apoye el transporte de paquetes de datos de otros 50 protocolos distintos a los de IP.

Los procedimientos conocidos utilizan túnel bien desde el aparato terminal MH hasta el RAS o bien desde el enrutador de acceso AR hasta el RAS. Entonces pueden utilizarse distintas tecnologías, por ejemplo PPP, IP-in-IP.

Debido a su simple estructura y al elevado rendimiento, puede utilizarse ventajosamente como tecnología de túnel también el Multiprotocol Label Switching (conmutación multiprotocolo mediante etiquetas, MPLS, IETF Proposed Standard [RFC 3031]) .

En redes MPLS emigra un paquete de un enrutador al siguiente. Cada enrutador toma una decisión independiente 60 en cuanto a la retransmisión. Es decir, cada enrutador analiza la cabecera (header) del paquete y cada enrutador ejecuta un programa con el algoritmo de enrutador. Cada enrutador elige una nueva ruta en función del resultado del algoritmo del enrutador. La elección de la siguiente ruta se realiza así en dos etapas. La primera etapa reparte la cantidad total de paquetes posibles en un conjunto de clases equivalentes (FEC) . La segunda etapa reproduce cada FEC sobre una ruta. En cuanto a la decisión relativa a la retransmisión, no se hace ninguna diferenciación entre los 65 paquetes que pertenecen a la misma FEC. Distintos paquetes que pertenecen a la misma FEC no pueden diferenciarse. En este aspecto se diferencia la presente invención. Para poder utilizar etiquetas como direcciones, debe existir una asociación inequívoca con un FEC. Es decir, un FEC incluye siempre sólo una etiqueta. Esta etiqueta se asocia sólo a una dirección de destino.

Como paquetes distintos se consideran los paquetes que presentan una dirección de destino o dirección de origen 5 distinta. No obstante, para poder utilizar MPLS para la presente invención, debe ser inequívoca una ruta y con ello la clase de equivalencia. Es decir, una clase de equivalencia es sinónimo de un aparato terminal o entity inequívoco de origen y de destino. En una red MPLS se realiza la asociación a una FEC sólo una vez, precisamente cuando el paquete entra en la red. La FEC a la que se ha asociado un paquete está codificada como valor corto, que se denomina etiqueta. Cuando un paquete se envía a la siguiente ruta, se envía a la vez la etiqueta. En los siguientes 10 enrutadores no se realiza ningún análisis de los otros contenidos del paquete. Solamente se comprueba la etiqueta. La etiqueta se utiliza como un índice para una tabla de la que pueden tomarse la siguiente ruta y la siguiente etiqueta. La etiqueta antigua se sustituye por la etiqueta nueva y el paquete se retransmite a la siguiente ruta. En una red MPLS se controla la retransmisión sólo mediante las etiquetas. Esto tiene una serie de ventajas. Así los enrutadores sólo tienen que tener capacidades pequeñas. Los mismos sólo tienen que estar en condiciones de 15 analizar la etiqueta y comprobar en una tabla qué ruta está asociada a esta etiqueta, para sustituir la etiqueta antigua por una nueva etiqueta. Además, mediante estas sencillas tareas puede realizarse un elevado flujo de datos. Otras ventajas pueden tomarse del documento [RFC 3031].

A continuación se definen algunos fundamentos. Una etiqueta es un identificador breve, importante localmente, que 20 presenta una longitud fija, para identificar una FEC. La etiqueta sirve para representar una FEC a la que está asociado el paquete. En la utilización básica de la FEC se asocia la misma sobre la base de las direcciones de destino de la capa de red. No obstante la utilización original de la FEC no es una codificación de la dirección de red. Precisamente en este punto establece la presente invención una diferencia. Mediante la asociación inequívoca de la etiqueta a una ruta inequívoca, se realiza una codificación de una dirección de red. 25

Para asegurarse de que los enrutadores asocian los paquetes a las mismas clases de equivalencia, los enrutadores deben intercambiar regularmente informaciones, a partir de las cuales quede claro qué paquetes se asocian a una etiqueta. Además es importante que no utilicen distintos enrutadores las mismas etiquetas, siempre que ello imposibilite una identificación inequívoca del enrutador precedente. Además hay que señalar que las direcciones 30 flujo arriba (Up-streams) y flujo abajo (Down-streams) se tratan de manera diferente. Así no presentan ambas necesariamente las mismas etiquetas. En la arquitectura MPLS la decisión de ligar una determinada etiqueta a una determinada clase de equivalencia la toma el enrutador que se encuentra down-stream respecto a esta unión. El enrutador que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para intercambiar informaciones entre componentes (19, 13, 12, 14) en una red con aparatos terminales (11) que intercambian a través de la red paquetes de información de IP (22) que disponen de cabeceras de IP (25) con direcciones de IP, 5

con una zona de memoria en la que se gestionan identificadores de aparatos terminales inequívocos en relación con direcciones de IP, con al menos un subconjunto de componentes con capacidad de MPLS en la red, que enrutan paquetes de información (22) sobre la base de rutas MPLS y las correspondientes cabeceras MPLS (24) a través de la red,

con una primera etapa de configuración en la que los componentes (19, 13, 12, 14) se configuran tal que las 10 rutas MPLS hacia los aparatos terminales (11) son inequívocas, estando señalizadas las rutas MPLS mediante el identificador de aparato terminal inequívoco, que está reproducido en las cabeceras MPLS (24) ,

con una segunda etapa de envío de información, en la que los componentes capaces de MPLS retiran las cabeceras de IP (25) o partes de las mismas del paquete de información de IP (22) , para dotar al paquete de información de IP (22) así modificado de cabeceras MPLS (24) , conteniendo la cabecera MPLS (24) el 15 identificador de aparato terminal, que se gestiona en relación con la dirección de IP, para a continuación enviar el paquete de datos (26) así modificado,

con una tercera etapa de recepción de información, en la que los componentes capaces de MPLS leen las cabeceras MPLS (24) de los paquetes de información (22) enviados en la segunda etapa, para determinar en base al identificador de aparato terminal la correspondiente dirección de IP, para modificar entonces el 20 paquete de información (22) tal que el identificador de IP inicial (24) sustituye a la cabecera MPLS (24) .

2. Procedimiento según la reivindicación precedente, caracterizado porque los componentes (19, 13, 12, 14) presentan medios que realizan una funcionalidad de un enrutador (19) . 25

3. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la red es una red UMTS o GPRS o una red de radio similar orientada a paquetes para aparatos terminales móviles (11) , estando compuestos los identificadores de aparato terminal por RAI, RNTI, IMSI específicas de la red, así como otras identificaciones. 30

4. Procedimiento según la reivindicación precedente, caracterizado porque la zona de memoria en la que está archivado el distintivo de aparato terminal es un HLR (13) o HSS.

5. Procedimiento según la reivindicación precedente, caracterizado porque en la zona de memoria los distintivos de aparato terminal están archivados en relación con las cabeceras de IP (25) y/o direcciones de IP.

6. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones precedentes, 40

caracterizado porque solamente una pasarela (19) hacia una red externa, al llegar un paquete de información (22) de la red externa, retira la cabecera de IP (25) y al enviar un paquete a la red externa inserta la cabecera de IP (25) , realizándose la comunicación en la red interna en base a las cabeceras MPLS (24) .

7. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones precedentes, 45

caracterizado porque las clases de equivalencia MPLS contienen, además de la etiqueta de ruta, también al menos una etiqueta que codifica el identificador de aparato terminal, con lo que puede detectarse qué ruta está destinada a qué aparato terminal (11) .

8. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones precedentes, 50

caracterizado porque no se retira la cabecera de IP (25) completa, sino solamente partes de la cabecera de IP (25) .

9. Emisor (27) de informaciones que se intercambian en una red, a través de la que se comunican entre sí aparatos terminales (11) , intercambiando los aparatos terminales (11) a través de la red paquetes de información de IP 55 (22) , que disponen de cabeceras de IP (25) con direcciones de IP,

con medios que permiten el acceso a una zona de memoria en la que se gestionan identificadores de aparato terminal inequívocos en relación con direcciones de IP,

con medios que reciben a través de la red los paquetes de información (22) sobre la base de rutas MPLS y las correspondientes cabeceras MPLS (24) , 60

con una unidad de procesamiento, que retira las cabeceras de IP (25) del paquete de información de lP (22) , para dotar a continuación el paquete de información de IP (22) así modificado de cabeceras MPLS (24) , conteniendo la cabecera MPLS (24) el identificador de aparato terminal que se gestiona en relación con la dirección de IP, para enviar a continuación el paquete de datos (26) así modificado a través de la ruta MPLS. 65

10. Emisor (27) , según la reivindicación precedente, caracterizado porque la unidad de procesamiento es una switching-fabric y/o un microprocesador.

11. Emisor (27) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por medios que configuran el emisor (27) tal que las rutas MPLS hacia los aparatos terminales 5 (11) son inequívocas, estando identificadas las rutas MPLS mediante el identificador de aparato terminal inequívoco que está reproducido en las cabeceras MPLS (24) .

12. Emisor (27) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el identificador de aparato terminal se carga desde un servidor central, al que 10 preferiblemente puede llegarse a través de una red.

13. Emisor (27) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el identificador de aparato terminal está codificado en la clase de equivalencia MPLS como posible etiqueta. 15

14. Receptor (28) de informaciones que se intercambian en una red, a través de la que se comunican entre sí aparatos terminales (11) , intercambiando los aparatos terminales (11) a través de la red paquetes de información de IP (22) , que disponen de cabeceras de IP (25) con direcciones de IP,

con medios que permiten el acceso a una zona de memoria en la que se gestionan identificadores de 20 aparato terminal inequívocos en relación con direcciones de IP,

con medios que reciben los paquetes de información (22) sobre la base de rutas MPLS y las correspondientes cabeceras MPLS (24) de la red,

con una unidad de procesamiento, que tras analizar el paquete de información (22) detecta si se ha retirado la cabecera de IP (25) , para caso de que así sea determinar en base al identificador de aparato terminal la 25 correspondiente dirección de IP, para modificar a continuación el paquete de información (22) tal que la cabecera de IP inicial (25) sustituye la cabecera MPLS (24) .

15. Receptor (28) según la reivindicación precedente, caracterizado porque la unidad de procesamiento es una switching-fabric y/o un microprocesador. 30

16. Receptor (28) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por medios que configuran el receptor (28) tal que las rutas MPLS hacia los aparatos terminales (11) son inequívocas, estando identificadas las rutas MPLS mediante el identificador de aparato terminal inequívoco que está reproducido en las cabeceras MPLS (24) . 35

17. Receptor (28) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el identificador se carga desde un servidor central, al que preferiblemente puede llegarse a través de una red.

18. Receptor (28) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el identificador de aparato terminal está codificado en la clase de equivalencia MPLS como posible etiqueta.

19. Aparato terminal (11) , 45

caracterizado porque el mismo incluye las características de los receptores (28) y emisores (27) precedentes.

20. Enrutador (19) y/o pasarela (19) , caracterizado/a porque el mismo incluye las características de los receptores (28) y emisores (27) precedentes.


 

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