ES2908740T3 - Selección de un nodo de borde en una red de comunicaciones de acceso fijo - Google Patents

Abstract

Método en un nodo (105) de selección para seleccionar un nodo de borde en una red de comunicaciones de acceso fijo con el fin de llevar a cabo una solicitud de servicio de red, comprendiendo el método: recibir (201) una solicitud de un servicio de red emitida por una entidad (101) de anfitrión en donde la solicitud es un mensaje del Sistema de Nombres de Dominio; monitorizar una red que comprende una pluralidad de nodos de borde y actualizar, al detectar un cambio en la red o los nodos de borde que se están monitorizando, una base de datos con al menos información relacionada con el estado de los nodos de borde que se están monitorizando, y las condiciones de la red en una ruta entre los nodos de borde que se están monitorizando y la entidad de anfitrión, comprendiendo el estado de un nodo de borde información sobre la carga y accesibilidad de dicho nodo de borde; seleccionar (203), un nodo (102; 103) de borde de la pluralidad de nodos de borde basándose en información obtenida (202) de la base de datos, proporcionando el nodo (102; 103) de borde seleccionado una ruta entre la entidad de anfitrión y el servicio de red solicitado; y enviar (204) un mensaje a la entidad de anfitrión, incluyendo el mensaje información que identifica el nodo de borde seleccionado.

Description

DESCRIPCIÓN

Selección de un nodo de borde en una red de comunicaciones de acceso fijo

Campo técnico

La presente invención se refiere a la selección de un nodo de borde en una red de comunicaciones de acceso fijo para llevar a cabo una solicitud de servicio de red desde un anfitrión.

Antecedentes

Las redes de Internet y las redes de comunicaciones móviles, como el Sistema Global para comunicaciones Móviles (GSM) y el 3G, utilizan nodos de pasarela para permitir que anfitriones accedan a redes de comunicaciones, y nodos de servidor para proporcionar servicios al anfitrión. Los nodos de borde, tales como los nodos de Borde de Acceso y de Servicio, se “agrupan” [“pooled”] con frecuencia en una red, para permitir la compartición y el equilibrado de carga entre miembros del grupo, junto con una mayor disponibilidad y una mejor utilización de los recursos. Convencionalmente, los grupos se configuran estáticamente, y la agrupación estática también se puede basar en el Sistema de Nombres de Dominio (DNS). Los grupos configurados estáticamente se basan en el concepto de preconfigurar estáticamente información sobre nodos de borde seleccionables para un servicio determinado. Los algoritmos de selección se utilizan para seleccionar un nodo de borde adecuado para que lo utilice un anfitrión. Los grupos configurados estáticamente permiten compartir mejor la distribución de la carga entre nodos que tienen una funcionalidad similar, y simplificar el dimensionamiento de los nodos debido a estimaciones más precisas del tráfico en áreas geográficas más grandes.

Otro tipo de agrupación configurada estáticamente es la agrupación basada en DNS. En lugar de configurar grupos en cada nodo que puedan requerir esta información, la configuración se realiza en un servidor de DNS. Un anfitrión envía una consulta de DNS al servidor de DNS, que devuelve una lista de direcciones IP que identifican los miembros de un grupo. A continuación, el anfitrión selecciona una dirección de la lista en función de un algoritmo de selección interno.

Un perfeccionamiento de esta idea es que el servidor de DNS introduzca una selección limitada antes de enviar la lista de direcciones IP a la MS. Ejemplos de estas son las “listas de clasificación1 y las “asignaciones por turnos” [“round robins”]. Una Lista de Clasificación es una función de DNS en la que el orden de las direcciones en la lista de direcciones IP se ordena en función de la dirección de origen de la consulta. Una Asignación por Turnos es una función de DNS para equilibrar el tráfico entre dos o más direcciones. La Asignación por Turnos se utiliza en redes de Servicios Generales de Radiocomunicaciones por paquetes (GPRS) para distribuir la carga entre múltiples Nodos de Soporte de Pasarela GPRS (GGSNs).

Una desventaja de usar Listas de Clasificación en el servidor de DNS es que no hay garantía de que se mantenga siempre el orden original a medida que la información pasa de un servidor de DNS a otro. Para garantizar que se mantiene el orden correcto, las Listas de Clasificación deben configurarse en todos los servidores de DNS de una red, lo que añade una complejidad considerable a las soluciones de DNS grandes. En algunos casos, puede que no sea posible establecer Listas de Clasificación en todos los servidores.

La Asignación por Turnos funciona utilizando información estática obtenida de una base de datos de DNS. No se tienen en cuenta el estado y la carga real de un nodo cuando el servidor de DNS responde a una solicitud. La Asignación por Turnos puede anteponerse a la estructura de una respuesta enviada desde un servidor autorizado o el efecto de una Lista de Clasificación.

La agrupación de DNS también permite la selección específica según el servicio mediante el uso de los llamados “registros de recursos” (RR). En un servidor de DNS básico descrito en la RFC 1034/1035 del IETF, los grupos se pueden configurar con varios RRs de “dirección” (RRs de A) para un nombre de anfitrión dado. Cuando el servidor de DNS recibe una solicitud de una lista de direcciones, devuelve todos los RRs que coinciden con la consulta, y a continuación la entidad que realiza las solicitudes selecciona una dirección de la lista.

Se especifica una solución de agrupación basada en el servicio más mejorada en la RFC 2782, que describe un servidor de DNS habilitado para RR de SRV. Los grupos de servidores se configuran utilizando varios registros de recursos de “servicio” (RRs de SRV) para un servicio. Un formato de RR también incluye parámetros PRIO y WEIGHT. La respuesta del servidor de DNS a una solicitud contiene todas las opciones posibles de servidor con información de prioridad y peso, lo que permite que la MS realice una selección de servidor sobre la base de reglas predefinidas basadas en los parámetros de prioridad y peso recibidos.

Uno de los problemas con la agrupación estática es que los grupos deben configurarse y actualizarse en cualquier nodo que pueda verse afectado por los cambios en agrupación. Por lo tanto, la membresía de la agrupación requiere una cantidad considerable de trabajo de configuración. Por ejemplo, si se amplía una red, puede ser necesario rediseñar los grupos existentes, y posiblemente la introducción de nuevos miembros en los grupos. Por lo tanto, se requiere una reconfiguración en nodos afectados no solo para tener en cuenta miembros del grupo recién introducidos, sino también los existentes. De manera similar, los cambios en la topología de la red requieren la intervención del operador.

Otro problema con la agrupación estática y basada en DNS es que no puede tener en cuenta cambios en la red sin ser reconfigurada. Así, por ejemplo, la agrupación estática no puede tener en cuenta las condiciones actuales de la red, tales como la carga actual en la red de transporte. Por lo tanto, el proceso de selección puede provocar una sobrecarga en algunos elementos de los grupos, mientras que otros elementos de los grupos están infrautilizados. Como consecuencia, no se pueden garantizar los requisitos de QoS para un servicio determinado. Además, no se puede tener en cuenta la carga en los elementos de un grupo tales como los nodos de borde a efectos de compartir la carga. Tampoco se pueden tener en cuenta otras características de los elementos del grupo. Dichas características incluyen conectividad a redes específicas, servicios admitidos, por lo que todos los elementos del grupo deben configurarse de manera similar y tener todas las funciones requeridas para evitar seleccionar un elemento del grupo que no tenga las funciones requeridas. Cuando se usa la agrupación estática o basada en DNS, no hay información de topología disponible o esta es limitada.

La agrupación estática hace que la gestión de la configuración de los grupos sea engorrosa. Por ejemplo, en un escenario en donde se utilizan elementos de grupos menos costosos y, por lo tanto, menos fiables, la redundancia de red proporcionada por la agrupación permitiría una alta fiabilidad de la red. En este escenario, sin embargo, añadir y eliminar en/de grupos elementos de grupo puede convertirse en un evento frecuente, lo que afecta significativamente la configuración.

La solicitud de Estados Unidos 20070245007 Selección automática de un agente local [Automatic selection of a home agent] se refiere a la asignación de un agente local a un terminal inalámbrico durante la autenticación, autorización y/o contabilidad con respecto al terminal inalámbrico. El terminal inalámbrico puede proporcionar indicios de identificación que pueden retransmitirse a un servidor de AAA por medio de una estación base. El servidor de AAA puede entonces determinar uno o más agentes locales que pueden asociarse al terminal inalámbrico.

La solicitud de patente internacional WO 2005/062652 Un Sistema y un Método para multiacceso [A System and Method formulti-access] describe un sistema y un método que permiten que un terminal de usuario en una red acceda simultáneamente a una pluralidad de redes de acceso basadas en radiocomunicaciones de diversas tecnologías de acceso.

La solicitud de patente europea EP 1587272 A1 Método y aparato para la distribución de carga en una red inalámbrica de datos [Method and apparatus for load distribution in a wireless data network] describe un método para establecer una conexión entre un equipo de usuario de una primera red de telecomunicaciones inalámbricas y una segunda red, estando acopladas la primera y la segunda redes mediante una pluralidad de pasarelas.

La solicitud de patente internacional WO2000/072525 Método y Sistema para la Negociación de Selección de Red [Method and System for Network Selection Negotiation] describe un método para la negociación de servicios de red en un sistema de telecomunicaciones. Un controlador de asignación de servicios acoplado a una red recibe información de capacidad del servidor relacionada con una pluralidad de elementos de servicio de red acoplados a la red y selecciona uno de los elementos de servicio de red en respuesta a la información de capacidad del servidor recibida.

Compendio

Los inventores han reconocido los problemas asociados a los métodos de agrupación estática y basada en DNS, y han ideado un método y un aparato para mitigar esos problemas.

Uno de los objetos de la invención es un método según la reivindicación 1. Otro objeto de la invención es un nodo de selección según la reivindicación 6. Un objeto adicional de la invención es un programa informático según la reivindicación 11. Las reivindicaciones dependientes adjuntas cubren realizaciones preferidas.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 ilustra esquemáticamente en un diagrama de bloques una arquitectura y una señalización de red según una realización de la invención;

la Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos básicos de una realización de la invención para seleccionar un nodo;

la Figura 3 ilustra esquemáticamente en un diagrama de bloques la señalización entre un solicitante y la lógica de selección según una realización de la invención;

la Figura 4 ilustra esquemáticamente en un diagrama de bloques una arquitectura de una red que incluye una función de sincronización de base de datos según una forma de realización de la invención;

la Figura 5 ilustra esquemáticamente en un diagrama de bloques una secuencia de señalización que incluye la selección de puntos extremos basada en la red según una realización de la invención; y

la Figura 6 ilustra esquemáticamente en un diagrama de bloques un nodo de función de selección según una realización de la invención.

Descripción detallada

La siguiente descripción establece detalles específicos, tales como realizaciones, procedimientos, técnicas, etc. particulares con fines explicativos y no limitativos. En algunos casos, se omiten descripciones detalladas de métodos, interfaces, circuitos y dispositivos bien conocidos para no complicar la descripción con detalles innecesarios. Además, en algunos de los dibujos se muestran bloques individuales. Se apreciará que las funciones de esos bloques pueden implementarse usando circuitos de hardware individuales, usando programas de software y datos, junto con un microprocesador digital adecuadamente programado o un ordenador de propósito general, usando circuitería integrada de aplicación específica, y/o usando uno o más procesadores de señales digitales.

Con referencia a la Figura 1 en este documento, cuando un anfitrión 101 está conectado a una red de acceso fijo y requiere el servicio de un nodo de Borde de Acceso (AE) o de Borde de Servicio (SE), se selecciona de un grupo 104 de AE/SEs el nodo de AE 102 ó de SE 103 más apropiado para que lo use el anfitrión. La selección se basa en información relacionada con la suscripción (tipo de servicio solicitado, QoS requerida, etc.) y también en el estado (carga y accesibilidad) de los AE/SEs, información sobre la capacidad del enlace de transporte, información de topología (ubicaciones de AE/SE en la topología geográfica y lógica, y ubicación actual del terminal) y las capacidades o funcionalidades de diferentes AEs/miembros de SE dentro del grupo 104. Los ejemplos de capacidades y funcionalidades incluyen características admitidas (p. ej., soporte de seguridad, tipos de túneles admitidos, etc.) y el tipo de interfaz para los servicios (por ejemplo, interconexión de Internet entre entidades pares, VPN, IMS, etc.). Este acceso nómada a servicios de red permite la continuidad de la sesión si es necesario.

Se proporciona una entidad central para realizar la selección del AE 102 ó SE 103 de un grupo. Esta entidad se denomina lógica 105 de selección. Cuando la lógica de selección recibe una solicitud 106 de un servicio del anfitrión 101 (o en nombre del anfitrión 101), la lógica 105 de selección selecciona el punto extremo más apropiado para el anfitrión en función de los criterios anteriores y establece la comunicación entre el anfitrión y el AE 102 ó SE 103 seleccionado. La lógica 105 de selección se comunica con una pluralidad de fuentes de datos para obtener datos en los que basar la selección. La lógica 105 de selección puede realizar consultas bajo demanda (es decir, activadas por la solicitud), y también puede emitir consultas a fuentes de datos de forma independiente por adelantado, para acortar el tiempo de respuesta. Los ejemplos de fuentes de datos que la lógica 106 de selección puede usar incluyen un servidor 107 de Autorización, Autenticación y Contabilidad (AAA), un servidor 108 de DNS, un servidor 109 de Protocolo de Configuración Dinámica de Anfitrión y una base 110 de datos de topología.

Una vez que la lógica 105 de selección ha seleccionado un servidor, envía una respuesta 111 al anfitrión 101 (o al agente que actúa en nombre del anfitrión), y en la respuesta 111 incluye una identidad del AE 102 ó SE 103 seleccionado. En el ejemplo que se muestra en la Figura 1, la lógica 105 de selección ha seleccionado el SE 103, y el anfitrión 101 usa la identidad del SE 103 para establecer una ruta 112 de comunicación entre el anfitrión 101 y el SE 103.

La Figura 2 es un diagrama de flujo que muestra un método para seleccionar el nodo de borde más apropiado de una pluralidad de nodos de borde en función de la información de servicio, el estado y la capacidad/funcionalidad de los nodos, así como la información de transporte. La siguiente numeración se refiere a la numeración de la Figura 2:

201. El anfitrión 101 realiza una solicitud 106 de servicio a la lógica 105 de selección.

202. La lógica 105 de selección recupera información de varias fuentes para su uso en la selección de un elemento de grupo de un grupo. Un elemento de grupo se usa en la presente para referirse a un punto extremo tal como un AE ó SE que pertenece a un grupo de AE/SEs.

203. Sobre la base de la información recuperada, la lógica 105 de selección selecciona un elemento del grupo del grupo.

204. La lógica 105 de selección envía una respuesta 111 a la solicitud, incluyendo la respuesta una identidad (por ejemplo, una dirección IP) del elemento de grupo seleccionado (en este ejemplo, SE 103).

205. El anfitrión 101 establece una ruta de comunicación con el elemento de grupo seleccionado, en este caso el SE 103.

Volviendo ahora a realizaciones más detalladas y específicas de la invención, la solicitud de servicio se basa en cualquier tipo de señalización capaz de intercambiar la información requerida. Sin embargo, para una selección basada en la red, se supone que no existe un protocolo específico de la aplicación para la selección. Tres de las posibilidades más importantes son una consulta de DNS, una consulta de Protocolo de Configuración Dinámica de Anfitrión (DHCP) y una solicitud de AAA. Considerando cada una de ellas individualmente:

Consulta de DNS

Si el anfitrión ya tiene una dirección IP, la solicitud de servicio se puede realizar mediante una solicitud de DNS. Una ventaja del d Ns es que el DNS es admitido por la gran mayoría de los anfitriones de IP, por lo que el impacto en la funcionalidad del solicitante es bajo. Por ejemplo, una anfitrión de Windows® puede configurarse con Nombres de Dominio Totalmente Cualificados (FQDN) del servidor para una conexión de red determinada, en cuyo caso iniciarán la conexión con una consulta de DNS. Además, pueden aprovecharse de forma natural funciones de DNS estándar para la agrupación específica según el servicio sin alterar considerablemente el DNS.

En la consulta de DNS, una identificación de servicio puede basarse de la forma habitual en una cadena codificada en el FQDN de la consulta, por ejemplo, _inet.tcp.example.net, donde_inet indica el servicio dado, por ejemplo, una conexión a Internet.

Consulta de DHCP

En este caso, la 'solicitud' viene en forma de consulta de DHCP. Esta realización admite la selección de la pasarela ó POP de IP adecuado para un terminal que no es 3GPP (por ejemplo, PDAs, ordenadores portátiles) que se conecta a la red. Cuando un terminal de este tipo se conecta a un punto de acceso de L2, envía una solicitud de DHCP al servidor de DHCP solicitando información de configuración para usar en el nuevo enlace. Esto se puede considerar como una señal de activación y a continuación una solicitud específica de servicio.

Según esta realización de la invención, cada solicitud de DHCP de cada subred IP en la red se retransmite a la lógica 105 de selección desplegada en algún lugar de la red del operador. Por lo tanto, los enrutadores de acceso deben contar con capacidad de retransmisión de DHCP. Después del proceso de selección, la respuesta de DHCP se retransmite además a un servidor de DHCP que finalmente asigna una dirección IP al terminal. Esto puede coincidir con el POP de IP seleccionado para el terminal y el servicio dados. Como opción de diseño, la lógica de selección puede implementarse en un servidor de DHCP mejorado.

Los terminales pueden moverse de un acceso a otro por lo que es importante identificar su ubicación real. Esta se puede basar en la dirección IP de la dirección IP del primer servidor de DHCP que transmite la consulta de DHCP. La identificación del Servicio puede basarse en una interacción con una fuente de datos que puede relacionar el Terminal con los servicios suscritos. Por ejemplo, con un servidor de AAA que conoce la información de suscripción del servicio.

Solicitud de AAA

Según una realización alternativa, se envía una solicitud basada en autenticación a la lógica 105 de selección. Si el anfitrión 101 está equipado con capacidades de autenticación de capa dos tales como la 802.1x (por ejemplo, WPA en tarjetas de LAN inalámbrica), el anfitrión 101 debe autenticarse cada vez que se conecta a un punto de acceso. Generalmente, la autenticación se reenvía a un servidor 107 de AAA que conoce la información de suscripción del servicio y puede autenticar el terminal. (Este es el caso, por ejemplo, de la 802.1 i.)

La lógica 105 de selección supervisa el proceso de autenticación entre el servidor 107 de AAA y el anfitrión 101 y, por lo tanto, percibe la conexión del anfitrión 101 y realiza la selección necesaria. Igual que antes, la ubicación del anfitrión puede identificarse a partir de la dirección IP del autenticador (el servidor 107 de AAA en el borde de acceso que retransmite la solicitud de autenticación). La identificación del servicio se basa en una interacción con un servidor de AAA ó HSS.

Volviendo ahora a los parámetros para la selección, los puntos extremos tales como los AEs y SEs pueden basarse en diferentes parámetros de selección, como se describe a continuación:

• Se pueden seleccionar puntos extremos en función de un tipo de servicio disponible desde los puntos extremos. Esto simplifica la estructura general de la red en comparación con proporcionar, por ejemplo, un solo AE para todos los servicios. Además, permite la optimización de AEs individuales para un servicio dado.

• Pueden proporcionarse servicios de un AE ó SE a un anfitrión nómada. Cuando un usuario cambia de ubicación y no se requiere conectividad de sesión, se selecciona un nuevo AE ó SE en función de la información de topología. Esto optimiza la ruta de transporte en comparación con mantener el mismo AE/SE.

• Un usuario puede cambiar de ubicación cuando se accede a una Red Privada Virtual (VPN) doméstica o corporativa. Cuando un usuario cambia de ubicación, se vuelve a seleccionar un punto extremo que se conecta a la VPN según los puntos extremos conectados a la VPN corporativa o según la topología. Obsérvese que se requieren algunos medios para deducir qué punto extremo está conectado a la VPN. No es necesario admitir IP Móvil en este escenario, ya que no se requiere continuidad de la sesión.

• Puede ser necesario seleccionar un nuevo AE/SE como resultado del fallo de un AE/SE al que se conectó previamente el terminal. Entonces se selecciona un nuevo AE/SE para mantener el servicio.

• En el escenario en el que se ha ampliado una red, si se distribuyen la topología y la capacidad de AE, entonces cuando, por ejemplo, se añade una nueva VPN, se puede seleccionar automáticamente la VPN “más cercana” a la red de acceso (como se ilustra con la línea continua)

• Es posible que se requiera la selección de AE/SE en un modelo de red mayorista. La selección de los puntos extremos de un túnel se basa en la información de topología. Por ejemplo, una AE puede proporcionar la ruta más corta a un Proveedor de Servicios en particular. La selección de los puntos extremos del túnel también puede basarse en información de conectividad, p. ej. una conexión L2TP solo puede estar disponible para el Proveedor de Servicios a través de un AE alternativo.

• En un escenario de itinerancia, la selección de un punto extremo puede basarse en políticas de BGP, como un intervalo de direcciones IP preferidas en un IX determinado. Por lo tanto, las políticas pueden dar como resultado la selección de un AE que puede que no proporcione necesariamente el camino más corto.

• En un segundo escenario de itinerancia, se selecciona un AE en función de la “Suscripción afectada”. Esto no es un control por políticas de BGP, sino que puede basarse, por ejemplo, en capacidades de Calidad de Servicio (QoS) de la red de tránsito que utilizará el AE seleccionado.

• En un tercer escenario de itinerancia, la selección de un punto de interconexión entre entidades pares en la red visitada considera la posibilidad de anclarse a diferentes AEs en la red de origen. Esto puede basarse en políticas del operador, que pueden estar en la línea de “mantener el tráfico en la red de origen durante el mayor tiempo posible”.

• En una red de acceso grande, pueden seleccionarse puntos extremos según el tipo de servicio, la disponibilidad de AE y la topología de la red.

• Se puede volver a seleccionar un punto extremo debido al movimiento del usuario, y se requiere continuidad de la sesión. El terminal mantiene su dirección IP original y requiere soporte de red móvil, por lo que se vuelve a seleccionar el mismo anclaje cuando se selecciona un nuevo AE.

A partir de los ejemplos descritos anteriormente, los tipos de parámetros y situaciones necesarios para la selección de AE/SE se pueden agrupar en las siguientes categorías:

• Selección de pasarela IP durante la conexión a la red con acceso directo a servicios (inicialmente, el terminal no tiene dirección IP). Esto se aplica al acceso a Internet y a las VPNs domésticas/corporativas.

• Selección de pasarela IP y selección de servidor durante acceso a servicios (inicialmente, el terminal tiene una dirección IP temporal). Esto se aplica a VoD, emisiones de TV/radio, TSTV y registro de IMS.

• Selección de servidor durante el acceso a servicios (el terminal tiene una dirección IP fija). Esto se aplica a servicios de IMS y telefonía IP (basada en SIP).

• Reselección dinámica de pasarela activada por eventos de red o por movilidad de terminal. Esto se aplica al acceso a Internet, VPNs domésticas/corporativas, reselección de punto extremos durante movilidad con continuidad de sesión.

• Reselección de puntos extremos/túneles durante el acceso a servicios específicos (el terminal obtendrá una nueva dirección IP). Esto se aplica a servicios de IMS con política específica y control de QoS.

Las principales ventajas del proceso de selección incluyen:

• Resiliencia de red mejorada: la agrupación proporciona una redundancia inherente entre los nodos con la misma funcionalidad en el grupo.

• Coste reducido: la agrupación relaja el requisito de HA de AEs sin comprometer la fiabilidad de la red, lo que permite el uso de AEs más económicos y la relajación del requisito de AEs duplicados por emplazamiento. Además, se requieren menos AEs con una cierta capacidad y no se requiere soporte de MIP para escenarios de itinerancia o nómadas. El uso del transporte se hace más eficiente. El equilibrado de carga permite un número reducido de AEs y servidores. El diseño de AE para casos de varios bordes se puede optimizar.

• Reducción de la complejidad de la gestión, lo que se traduce en una reducción del Gasto Operativo. La distribución dinámica de la información de AE, tal como el tipo, la ubicación y la capacidad, y el proceso de selección de la pasarela, permite la selección automatizada del AE/punto de interconexión entre entidades pares adecuado en función de la información de abonado, la política del operador, la capacidad de QoS de la red de interconexión entre entidades pares, etc., y se mejoran la transición y el despliegue de la red en caso de fallo. Además, se puede realizar un dimensionamiento de red más simple, ya que el grupo cubre áreas más grandes con menor fluctuación de tráfico.

Ejemplos de parámetros que se pueden tener en cuenta y que se pueden derivar de los escenarios son:

• Parámetros relacionados con la topología, como ubicaciones de SE en una topología física/lógica y ubicación actual del terminal (AE)

• Parámetros relacionados con el rendimiento, como información de carga sobre SEs, SEs “en pleno funcionamiento” y capacidad libre en enlaces de transporte

• Parámetros relacionados con la capacidad/funcionalidad (SE), como características admitidas (p. ej., soporte de seguridad), interfaz con servicios (p. ej., interconexión de Internet entre entidades pares, VPN, IMS) y contenido en el servicio, tal como una película

• Parámetros relacionados con la suscripción, como el tipo de servicio (p. ej., Internet, acceso por VPN, telefonía, servicios combinados), información de QoS (p. ej., servicio oro/plata/bronce) y otra información de suscripción (p. ej., ajustes de FW)

• Parámetros relacionados con el nomadismo, como el tipo de conexión (móvil o no)

Para identificar un grupo de servidores o pasarelas para el servicio, y las direcciones IP de cada miembro del grupo, se puede utilizar cualquier señalización adecuada. La señalización de DNS es la más adecuada y, en este caso, se utiliza un servidor de DNS estándar como fuente de datos. El sistema de gestión de red realiza la configuración del servidor de DNS con una lista de entidades de grupo seleccionables para cada servicio. Con referencia a la Figura 3, la identificación del grupo comprende los siguientes pasos:

• Llega una solicitud del solicitante a la lógica 105 de selección;

• La lógica 105 de selección deduce los parámetros de Terminal y Servicio como se describe en la sección anterior, y a continuación emite una consulta de DNS estándar a un servidor 108 de DNS especificando el Servicio requerido.

• Los registros de recursos correspondientes a los diferentes servicios se configuran en el servidor 108 de DNS. Según el Servicio especificado en la solicitud, los elementos de registro correspondientes al Servicio, incluidas sus direcciones IP, se devuelven a la lógica 105 de selección en una respuesta de DNS.

• La lógica 105 de selección realiza la selección del grupo basándose en los diferentes criterios y crea y envía una respuesta al solicitante. La respuesta comprende una sola dirección IP del nodo seleccionado.

Es ventajoso que la solicitud inicial a la lógica 105 de selección se realice también en forma de consulta de DNS. Esto se debe a que, en general, esta solicitud puede ser reenviada simplemente por la lógica 105 de selección al servidor 108 de DNS con poca o ninguna modificación de la solicitud original. También es más rápido filtrar la entrada más adecuada de la respuesta del servidor 108 de DNS y transferirla al solicitante. Esto reduce el tiempo de respuesta.

La lógica 105 de selección puede estar integrada dentro del servidor 108 de DNS, lo que reduce aún más el tiempo de respuesta, aunque la lógica 105 de selección puede ser un nodo separado del servidor 108 de DNS.

Como se ha descrito anteriormente, también es útil identificar la información de topología, así como el estado, la capacidad y la funcionalidad de cada miembro del grupo. Una forma de lograr esto es proporcionar una base 110 de datos de topología que se actualice dinámicamente. La lógica 105 de selección consulta la base 110 de datos de topología para encontrar los servidores/pasarelas más cercanos, la capacidad de transporte e información de carga/estado del nodo, etc. La base 110 de datos de topología puede ser una base de datos relacional estándar que se puede incorporar en la misma caja que la lógica 105 de selección pero también puede ser un nodo separado.

La configuración inicial de la base 110 de datos puede ser realizada por un sistema de gestión. Para mantener actualizada la base 110 de datos de topología, se propone una función 401 de sincronización de base de datos, como se ilustra en la Figura 4. La función 401 de sincronización de base de datos tiene las siguientes funciones principales:

• Una función 402 de descubrimiento de topologías recupera la topología de enrutamiento y la información de estado del enlace/enrutador escuchando anuncios de OSPF enviados por enrutadores de la red. Los servidores y las pasarelas o bien pueden comunicar su posición en la topología a la función 402 de descubrimiento de topologías, o bien esta información puede ser proporcionada por un sistema de gestión de red.

• Una función 403 de supervisión es responsable de obtener la información sobre el estado, la capacidad (por ejemplo, configuración de VPN), la funcionalidad (por ejemplo, pasarela de seguridad) y la carga de nodos de transporte así como de miembros del grupo. La función 1503 de supervisión o bien puede interactuar directamente con los nodos relevantes o bien puede obtener la información requerida de un sistema de gestión que sondea la red.

• Una función 404 de administración de recursos administra los recursos de transporte en la red. Está preconfigurada por el sistema de gestión de red basándose en políticas del operador, información de SLA, etc. Para intercambiar información de recursos, la función 404 de administración de recursos puede interactuar con una función 405 de Control de Recursos de Próxima Generación (NGRC), es decir, otra entidad lógica de la red que está a cargo de la gestión de recursos en ciertas partes de la red (por ejemplo, A-RACF en acceso fijo).

La función 401 de sincronización de base de datos actualiza dinámicamente la base 110 de datos de topología para reducir el riesgo de que cualquier información extraída de la base 110 de datos de topología esté desactualizada. La función 401 de sincronización de base de datos actualiza la base 110 de datos de topología o bien periódicamente, o bien cada vez que la función 401 de sincronización de base de datos detecta un cambio en la red o en los nodos de red que está monitorizando.

Para seleccionar el elemento de grupo más apropiado del grupo, se requieren algoritmos de selección específicos. El algoritmo de selección suele ser diferente para la selección de elementos del plano de control (servidor) o del plano de usuario (pasarela).

Una vez que se ha seleccionado el elemento del grupo, se devuelve al solicitante. En el caso de una consulta de DNS, se devuelve en la respuesta de DNS una única dirección IP del elemento de grupo seleccionado. En el caso de una consulta de DHCP, la respuesta de DHCP contiene la dirección IP del elemento seleccionado como pasarela por defecto. En caso de una consulta de AAA, la dirección IP del elemento seleccionado no está contenida en la respuesta de AAA. En cambio, dado que cada proceso de autenticación va seguido de una solicitud de DHCP para que el terminal adquiera una configuración IP, la dirección IP se proporcionará en la respuesta de DHCP, de manera similar al caso de la consulta de DHCP.

Para ilustrar algunas de las características anteriores de la invención, y a modo de ejemplo, considérese el caso en el que un punto extremo proporciona un servicio de acceso a VPN Doméstica para terminales nómadas (NTs) a través de diferentes tipos de acceso: doméstico (ATM, Ethernet, proveedor mayorista), móvil (es decir, accesos celulares) e Internet, es decir, desde la cobertura de un Proveedor de Servicios neutro. Un terminal se conecta a un servicio de VPN desde Internet. Se supone que el Nodo de Acceso (AN) es propiedad de otro proveedor de servicios que no tiene acuerdos a nivel de servicio con el proveedor de origen de la suscripción. Por lo tanto, el terminal puede recibir una dirección IP pública de este proveedor, pero no es posible la autenticación a través del AN, y tampoco es posible la retransmisión de DHCP ó la tunelización especial desde este AN.

Dado que no hay soporte desde el lado de acceso, el terminal debe iniciar la conexión al servicio de VPN. Además, el terminal necesita procesar la movilidad de alguna manera. Una vez que el terminal ha obtenido una dirección IP local con DHCP, inicia una solicitud de registro de MIP hacia el punto extremo (que es e1HA de MIP). El punto extremo interroga al servidor de AAA con vistas a la autenticación y a un servidor de repositorio (LDAP) en relación con otra información específica del servicio (ajustes de NAT/FW), y a continuación responde con una respuesta de registro de MIP que especifica una CoA que se encuentra en el intervalo de direcciones de la VPN doméstica del cliente.

La modificación propuesta en esta secuencia que incluye la selección de punto extremo basada en la red se ilustra en la Figura 5. El terminal emite una solicitud 1501 de d Ns antes de iniciar la solicitud de registro de MIP. La red está configurada de tal manera que esta solicitud llega a la Lógica de Selección (SL) que deduce el tipo de servicio utilizando un filtrado de FQDN. A continuación, la SL emite una solicitud de AAA de autenticación y contacta con el servidor de LDAP para obtener información de QoS. A continuación contacta con el servidor de DNS con el fin de encontrar potenciales puntos extremos para este servicio de VPN. Al utilizar el filtrado de direcciones IP, la SL deduce la interconexión entre entidades pares (AE) con el AS determinado en donde reside actualmente el terminal. También tiene una interfaz con la DB de topología para otra información relacionada con la topología y el rendimiento. Basándose en estos elementos de información, selecciona el punto extremo más apropiado y responde al terminal con una respuesta 502 de DNS que contiene la dirección IP del punto extremo seleccionado.

Con referencia a la Figura 6, se ilustra esquemáticamente un nodo de selección para uso en una red de comunicaciones. El nodo de selección comprende un receptor 601 que recibe una solicitud de un servicio de red. Se obtienen medios para recibir datos relacionados con una pluralidad de nodos de borde consultando al menos un nodo remoto desde una función 602 de obtención que es capaz de consultar nodos remotos y recibir respuestas de los nodos remotos. Se proporciona un procesador 603 para seleccionar, sobre la base de los datos obtenidos, un nodo de borde que proporciona una ruta entre la entidad de anfitrión y el servicio de red solicitado. También se proporciona un transmisor 604 para enviar una respuesta a la entidad de anfitrión que realizó la solicitud original, proporcionando la respuesta información que identifica el nodo de borde seleccionado. Evidentemente, se apreciará que el nodo de selección puede tener una implementación física independiente o puede ser una función proporcionada en otro nodo.

La invención, tal como se ha descrito anteriormente, proporciona varias ventajas sobre técnicas anteriores para seleccionar un elemento de grupo de un grupo donde se conecta un terminal a través de una red de acceso fijo. Brinda mayor resiliencia de la red, ya que puede seleccionarse para todos los terminales cualquier nodo capaz de interactuar con un servicio determinado, en función de su accesibilidad y estado reales. Además, proporciona una mayor eficiencia de la red, ya que el uso del transporte se hace más eficiente a través de una selección que tiene en cuenta la topología. Esto es especialmente útil en el caso de terminales nómadas. El uso del equilibrado de carga de los nodos que interactúan con un servicio determinado proporciona no solo mejores características, sino que también reduce el número total de nodos de servicio necesarios para un servicio determinado. La agrupación permite un diseño de AE/SE optimizado en una red con varios bordes.

Una ventaja específica de la arquitectura propuesta es que proporciona una única lógica central para la selección en lugar de tener la lógica de selección implementada y configurada en diferentes nodos de control, como sería el caso de la selección basada en aplicaciones. Esto reduce los gastos operativos y de capital, ya que no hay necesidad de implementar y configurar una funcionalidad relacionada con la selección en la totalidad de los diferentes nodos lógicos que pueden estar a cargo de la selección en la red. La reducción de los gastos operativos se manifiesta especialmente en una serie de casos de uso (ampliación de la red, mantenimiento, etc.) para los cuales la selección centralizada brinda un mejor soporte.

Otra ventaja del esquema es que proporciona un proceso de selección dinámica, el cual proporciona una mejor utilización de los recursos de la red central mediante el uso de información de carga en la selección, mejores tiempos de respuesta y características para servicios sensibles a la QoS al elegir la ruta de plano de usuario más corta posible y el nodo de servicio con la carga más liviana, y una selección de un nodo adecuado para un terminal o suscripción determinado utilizando el conocimiento obtenido dinámicamente de información relacionada con la capacidad y la funcionalidad del nodo (soporte de IPSec, soporte de tipo de túnel, etc.)

Otra de las ventajas es que la interfaz propuesta con la lógica de selección se basa en funciones estándar (consultas de DNS, DHCP, AAA), por lo que no se requieren cambios significativos en las funciones y las cadenas de señalización de los nodos existentes. Casi todos los anfitriones IP deben admitir el DNS, por lo que la implementación de la solución basada en DNS tiene un impacto mínimo sobre la estandarización. Esto también permite utilizar de una manera sencilla todas las funciones estándar de DNS relacionadas con agrupaciones, como se describe en esta divulgación.

El alcance de la materia en cuestión patentada está definido por las reivindicaciones.

En esta memoria descriptiva se utilizan los siguientes acrónimos:

AAA Autorización, Autenticación y Contabilidad

AE Borde de Acceso

AN Nodo de Acceso

CoA Dirección a Cargo

DHCP Protocolo de Configuración Dinámica de Anfitrión

DNS Servicio de Nombres de Dominio

HA Agente Local

LDAP Protocolo Ligero de Acceso a Directorios

MIP IP Móvil

MASG Pasarela de Servicio de Acceso Múltiple

NT Terminal Nómada

PDA Asistente Personal Digital

POP Punto de Presencia

SE Borde de Servicio

SP Proveedor de Servicios

VPN Redes Privadas Virtuales

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Método en un nodo (105) de selección para seleccionar un nodo de borde en una red de comunicaciones de acceso fijo con el fin de llevar a cabo una solicitud de servicio de red, comprendiendo el método:

recibir (201) una solicitud de un servicio de red emitida por una entidad (101) de anfitrión en donde la solicitud es un mensaje del Sistema de Nombres de Dominio;

monitorizar una red que comprende una pluralidad de nodos de borde y actualizar, al detectar un cambio en la red o los nodos de borde que se están monitorizando, una base de datos con al menos información relacionada con el estado de los nodos de borde que se están monitorizando, y las condiciones de la red en una ruta entre los nodos de borde que se están monitorizando y la entidad de anfitrión, comprendiendo el estado de un nodo de borde información sobre la carga y accesibilidad de dicho nodo de borde;

seleccionar (203), un nodo (102; 103) de borde de la pluralidad de nodos de borde basándose en información obtenida (202) de la base de datos, proporcionando el nodo (102; 103) de borde seleccionado una ruta entre la entidad de anfitrión y el servicio de red solicitado; y

enviar (204) un mensaje a la entidad de anfitrión, incluyendo el mensaje información que identifica el nodo de borde seleccionado.

2. Método según la reivindicación 1, en donde el nodo de borde seleccionado es uno de un nodo (103) de borde de servicio y un nodo (102) de borde de acceso.

3. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 que comprende además recuperar, de un Servidor de Nombres de Dominio, una dirección para cada nodo de borde de la pluralidad de nodos de borde.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la información comprende además uno o más de:

una ubicación en la red de cada nodo de borde;

información de enrutamiento para cada nodo de borde;

capacidad actual de cada nodo de borde;

información de seguridad relativa a cada nodo de borde;

servicios disponibles desde cada nodo de borde;

información de suscripción relativa a un usuario o al anfitrión;

tipo de conexión a la red;

una capacidad de transporte en una ruta entre la entidad de anfitrión y el nodo de borde;

información de topología que identifica una ubicación de cada nodo de borde;

capacidades de cada nodo de borde; e

información de la política del operador.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la respuesta a la entidad de anfitrión comprende una dirección IP del nodo de borde seleccionado.

6. Nodo (105) de selección para seleccionar un nodo de borde en una red de comunicaciones de acceso fijo, comprendiendo el nodo de selección

un receptor (601) para recibir de una entidad (101) de anfitrión una solicitud de un servicio de red en donde la solicitud es un mensaje del Sistema de Nombres de Dominio;

medios para obtener (602), a partir de una base de datos actualizada al detectar un cambio en la red o los nodos de borde que se están monitorizando, información relacionada con el estado de los nodos de borde que se están monitorizando, y las condiciones de la red en una ruta entre los nodos de borde que se están monitorizando y la entidad de anfitrión, comprendiendo el estado de un nodo de borde información sobre la carga y accesibilidad de dicho nodo de borde;

medios para seleccionar (603), un nodo (102; 103) de borde de la pluralidad de nodos de borde basándose en información obtenida (202) de la base de datos, proporcionando el nodo (102; 103) de borde seleccionado una ruta entre la entidad de anfitrión y el servicio de red solicitado; y

un transmisor (604) para enviar un mensaje a la entidad de anfitrión, incluyendo el mensaje información que identifica el nodo de borde seleccionado.

7. Nodo de selección según la reivindicación 6, en donde el nodo de borde seleccionado es uno de un nodo (103) de borde de servicio y un nodo (102) de borde de acceso.

8. Nodo de selección según la reivindicación 6 ó 7, en donde el nodo (105) de selección comprende además medios para realizar los pasos de monitorización y actualización.

9. Nodo de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 6, 7 u 8, que comprende además medios para seleccionar un nodo de borde sobre la base de cualquiera de:

una ubicación en la red de cada nodo de borde;

información de enrutamiento para cada nodo de borde;

capacidad actual de cada nodo de borde;

información de seguridad relativa a cada nodo de borde;

servicios disponibles desde cada nodo de borde;

información de suscripción relativa a un usuario o al anfitrión;

tipo de conexión a la red;

una capacidad de transporte en una ruta entre la entidad de anfitrión y el nodo de borde;

información de topología que identifica una ubicación de cada nodo de borde;

capacidades de cada nodo de borde; e

información de la política del operador.

10. Nodo de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 6-9, que comprende medios para incluir una dirección IP del nodo de borde seleccionado en la respuesta al anfitrión.

11. Programa informático que comprende instrucciones, que cuando son ejecutadas por al menos un procesador, hacen que el por lo menos un procesador ejecute el método correspondiente según cualquiera de las reivindicaciones 1-5.

12. Producto de programa informático que comprende un medio legible por ordenador que tiene almacenado en el mismo un programa informático de la reivindicación 11.

13. Soporte que comprende el programa informático de la reivindicación 11, en donde el soporte es una de una señal electrónica, una señal óptica, una señal electromagnética, una señal magnética, una señal eléctrica, una señal de radiocomunicaciones o una señal de microondas.