BRPI0713648A2

BRPI0713648A2 - método para classificação de pacotes com base em tipo de protocolo e em prioridades

Info

Publication number: BRPI0713648A2
Application number: BRPI0713648-0A
Authority: BR
Inventors: Giulio Cavalli; Claudio Santacesaria
Original assignee: Nokia Siemens Networks Spa
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2012-10-23
Also published as: WO2007144179A1; KR101544053B1; RU2009101038A; ZA200810339B; EP1868333A1; ES2370779T3; ATE519298T1; US20100284378A1; RU2435321C2; EP1868333B1; CN101529822B; KR20090045194A; CN101529822A; US8520684B2

Abstract

MéTODO PARA A CLASSIFICAçãO DE PACOTES COM BASE EM TIPO DE PROTOCOLO E EM PRIORIDADES. A presente invenção refere-se a pacotes externos que introduzem uma entidade de transmissão (SS1...SSn, BS) de um sistema de acesso de banda larga sem fio que são avançados para uma entidade de recebimento em conexões de camada MAC (CID1...CID3) na interface ar entre essas entidades de uma maneira que dependa do resultado de uma classificação de pacote (103,106) realiza pelo uso de um conjunto de regras de classificação identificada por um índice de regra a associada com um índice de prioridades determinado a ordem de aplicação de diferentes regras a pacotes que referem-se a um mesmo serviço. As regras de classificação (100) incluem regras de classificação específicas para protocolos de comunicação de dados e contendo um ou mais parâmetros específicos de protocolos a serem correspondidos por campos correspondentes de um pacote que está sendo classificado e uma regra de classificação de passagem através contendo apenas um índice de prioridade e um índice de regra, mas nehum parâmetro correspondente específico de protocolo, a referida regra de classificação de passagem-através sendo aplicada a pacote não tendo regra de classificação específica de protocolo correspondida.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA CLASSIFICAÇÃO DE PACOTES COM BASE EM TIPO DE PRO- TOCOLO E EM PRIORIDADES".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a sistemas de acesso de banda larga sem fio, em particular, sistemas que se conformam ao padrão 802.16 do IEEE e, mais particularmente, refere-se a um método de avanço de paco- tes externos em conexões de camada (Controle de Acesso a Meio) na inter- face de ar desse sistema.

Antecedentes da Invenção

O Padrão 802.16 do IEEE define um conjunto de interfaces de ar (interfaces Wireless™) para sistemas de acesso que suportam serviços de multimídia, a fim de proporcionar acesso aos edifícios através de antenas exteriores que se comunicam com uma estação-base central. Acesso sem fio é uma alternativa de custo efetivo para o acesso cabeado convencional. O padrão, correntemente, define especificações de acesso para usuários fixos e nômades ou móveis, em caso de mobilidade em velocidade veicular.

O padrão proporciona um protocolo de camada MAC comum, suportando uma ampla faixa de especificações de camadas físicas. O proto- colo MAC do padrão IEEE foi projetado especialmente para apontar para aplicações de multipontos, em que cada canal de comunicação deve aco- modar um grande número de terminais e cada terminal, por sua vez, pode ser compartilhado por múltiplos usuários, requerendo uma ampla variedade de serviços e usando uma ampla variedade de protocolos de transporte.

De acordo com o padrão, o tráfego de dados relacionado com um certo fluxo de serviço é transportado, entre camadas MAC pares na es- tação-base e um terminal ou estação de assinante, nas chamadas conexões de transporte.

Cada conexão é distribuída para um único tipo de serviço, de modo que diversas conexões existam entre uma estação-base e um terminal ou estação de assinante, para permitir a manipulação de diferentes tipos de serviços. Cada conexão é identificada por um identificador de conexão que, por sua vez, está relacionado com um identificador de fluxo de serviço, definindo os parâmetros de qualidade de serviço (QoS) do fluxo de serviço associado com aquela conexão.

Dentro da camada MAC de uma estação de transmissão, a chamada subcamada de convergência específica de serviço proporciona qualquer transformação de unidades de dados de protocolo externas (cama- da superior) (PDUs) nas unidades de dados de serviço (SDUs) de MAC que devem ser transportadas através de uma conexão. A seleção da conexão adequada em que uma unidade de dados será transportada é realizada pela subcamada de convergência específica de serviço através de uma operação de classificação, que é uma verificação quanto a se certos parâmetros espe- cíficos de protocolo são correspondidos na unidade de dados a ser avança- da. Uma vez classificada, a PDU será encapsulada em uma SDU de MAC e realmente avançada em uma conexão.

Correntemente, as especificações de subcamada de convergên- cia são definidas por pacotes e células de ATM (Asynchronous Transfer Mo- de - Modo de Transferência Assíncrona) e a presente invenção está relacio- nada com manipulação de pacotes.

No caso de pacotes de dados, cada regra de classificação, em geral, define um conjunto de parâmetros que devem ser correspondidos pe- los valores de campos específicos de um pacote. Além disso, uma regra de classificação está associada com um índice de prioridade, definindo a ordem em que as diferentes regras de classificação referentes a um mesmo fluxo de serviço devem ser aplicadas. Quando há um pacote a ser transmitido, as regras de classificação são aplicadas ao mesmo, começando de uma com maior prioridade. Se todos os parâmetros relacionados em uma regra de classificação corresponderem aos campos de pacotes associados, o pacote é avançado usando a conexão associada à regra de classificação. Se um pacote falha em corresponder a qualquer regra de classificação, a subcama- da de convergência o descartará.

O padrão, correntemente, define um certo número de parâme- tros, mas uma regra de classificação não precisa conter todos os parâmetros definidos para o protocolo relevante. Nesse aspecto, o padrão especifica que, se um parâmetro for omitido em uma regra de classificação, a compa- ração do campo associado do pacote será irrelevante. Contudo, no caso de assinante e estações-base operando em ambientes, tais como um LAN (Lo- cal Area Network - Rede de Área Local) um problema se origina. O padrão define regras de classificação para pacotes de tráfego de protocolos de transmissão de dados e menciona, como exemplos, o protocolo de internet, o protocolo de ponto a ponto e o protocolo de ethernet. Em um ambiente de LAN, duas entidades envolvidas em uma comunicação trocam, mutuamente, além de pacotes de tráfego, pacotes de controle e gerenciamento de rede, que podem pertencer a muitos protocolos diferentes. Um exemplo poderia ser os pacotes relevantes para o diálogo automático entre dois computado- res pessoais que devem se tornar conectados a fim de trocar dados. Aque- les pacotes de controle e gerenciamento de rede são indispensáveis para permitir a comunicação entre as duas entidades e, portanto, eles também têm que ser avançados através de uma conexão estabelecida entre as duas entidades e a interface de ar. O fluxo desses pacotes de controle e gerenci- amento de rede é completamente transparente para o operador que definiu as conexões e as regras de classificação e esses pacotes, em geral, não correspondem a qualquer regra de classificação de dados. Além disso, es- ses pacotes não serão reconhecidos como pacotes de gerenciamento de MAC a serem avançados em uma conexão de gerenciamento. Desse modo, a menos que alguma medida seja tomada, existe o risco de que a camada 25 MAC de uma entidade de LAN, quando do recebimento desses pacotes, não os avance para a entidade par, assim, tornando a comunicação impossível.

A pessoa versada na técnica, quando confrontando com o pro- blema, considerou que o padrão requer que alguma regra de classificação seja correspondida a fim de que um pacote possa ser avançado em uma 30 conexão e, assim, ele/ ela será induzido(s) a definir novas regras de classifi- cação, tanto quanto são os valores possíveis de um certo campo de pacote. Por exemplo, se o fluxo de pacotes de controle e gerenciamento de rede for baseado em um protocolo de IP1 pode-se imaginar que o tipo de campo de serviço nos pacotes de IP identifica também aquelas espécies de pacotes e definem uma nova regra de classificação para cada tipo de valor de serviço. Essa não é uma abordagem prática e, além disso, não funciona para paco- tes não -IP. Através dessa maneira de resolver o problema, poderia ser dito que a pessoa versada na técnica, a fim de obter uma regra de classificação que permite o mapeamento também dos pacotes de controle e gerenciamen- to de rede nas conexões de camada MAC, definirá um parâmetro de corres- pondência para cada protocolo. Mais uma vez, à parte do volume de traba- Iho envolvida nessa maneira de operação, é quase impossível conhecer a priori todos os tipos de protocolos de controle e gerenciamento de rede que possam ser encontrados.

Sumário da Invenção

A invenção visa resolver esse problema através da realização de classificação de pacotes com um conjunto de regras de classificação que permite o avanço em uma conexão mesmo de pacotes não-pertencentes a uma comunicação de dados ou a mensagens de gerenciamento de MAC. De acordo com a invenção, isso é obtido pelo fato de que a classificação de pa- cotes é realizada pelo uso de um conjunto de regras de classificação, inclu- indo regras de classificação específicas de protocolo, contendo um ou mais parâmetros específicos de protocolos a serem correspondidos por campos correspondentes em um pacote que está sendo classificado e uma regra de classificação de travessia contendo apenas um índice de prioridade e um índice de regra, mas não parâmetro correspondente. Uma vez que, como dito, de acordo com o padrão qualquer parâmetro que é omitido em uma re- gra de classificação é irrelevante, está claro que qualquer espécie de pacote corresponderá a uma regra de classificação, incluindo nenhum parâmetro. Desse modo, também os pacotes de gerenciamento e controle de rede se- rão avançados em uma conexão.

Vantajosamente, o índice de prioridade dessa regra será estabe- lecido em um valor baixo, de preferência, um valor menor do que qualquer outra regra de classificação com que um pacote de protocolo de dados deva ser comparado, a fim de evitar que regras de classificação de prioridade me- nor nunca sejam usadas. Por exemplo, à regra de classificação de passa- gem através é distribuída uma prioridade 0.

Além disso, os pacotes de controle e gerenciamento de rede po- dem ser considerados como pertencentes a um fluxo que não requer uma alta qualidade de serviço. Vantajosamente, portanto, pacotes que satisfazem apenas a regra de classificação de passagem através podem ser mapeados em uma conexão que está associada com tipo de serviço de menor qualida- de definido pelo padrão, isto é, o tipo de serviço com melhor esforço.

Breve Descrição dos Desenhos

Outros objetivos, características e vantagens da invenção se tornarão evidentes da descrição seguinte de uma modalidade preferida, da- da à guisa de exemplo não-limitativo e ilustrada nos desenhos anexos, em que:

a figura 1 é um diagrama em blocos esquemático de um sistema de acesso sem fio em que a invenção é empregada;

a figura 2 é um fluxograma do método de acordo com a inven- ção.

Descrição das Modalidades Preferidas

Fazendo referência à figura 1, é mostrada, esquematicamente, a arquitetura de um sistema de acesso sem fio, com um número de estações de assinantes SS1 ... SSn, tendo um acesso via rádio a uma estação-base de rádio BS para troca de dados na forma de pacotes. O sistema deve ope- rar em um ambiente de LAN, conforme ilustrado esquematicamente por LAN em bloco associada com a estação-base BS.

Conforme dito na introdução da especificação, as unidades de dados são transportadas das estações de assinantes para a estação-base e vice-versa em conexões unidirecionais, à cada uma atribuído um serviço tendo uma exigência específica em termo de qualidade de serviço (QoS).

As características dos diferentes tipos de serviços consideradas por aquele padrão 802.16 do IEEE (a saber, Unsolicited Grant Service, Real- time Polling Service, Non-real-time Polling Service e Best Effort, em ordem decrescente de exigências de QoS) não são de interesse da presente inven- ção.

(CIDs) 1, 2, 3, para transporte de dados da estação de assinante SS1 para a estação-base BS. Naturalmente, também as conexões de enlace descen- dente serão estabelecidas entre a estação-base BS e a estação de assinan- te SS1 e conexões similares de enlace ascendente e de enlace descendente existirão para transporte de dados entre a estação-base e as outras esta- ções de assinantes.

Com referência ao exemplo ilustrado, os pacotes que entram na estação do assinante SS1 devem ser avançados em uma conexão adequa- da com base no resultado de um processo de classificação. De acordo com a invenção, o processo de classificação é realizado de modo a permitir o avanço em uma das conexões CID1, CID2, CID3 não só pacotes de dados, mas também pacotes de controle e gerenciamento de rede.

A figura 2 mostra em mais detalhes o procedimento de avanço em um sistema empregando a invenção.

Em uma fase de configuração do sistema, o operador define (e- tapa 100) as regras de classificação específicas de protocolos para os vários protocolos de comunicação o sistema pode acomodar, bem como uma regra de classificação de passagem-através destinada a permitir a classificação e daí avançando em uma conexão, também dos pacotes de controle e geren- ciamento de rede mencionados acima. A inclusão dessa regra de classifica- ção de passagem-através é o escopo em que a invenção está baseada.

A regra de classificação de passagem através é uma regra em que apenas um índice de prioridade e um índice de regra estão presentes, enquanto nenhum critério a ser correspondido a fim de que um pacote possa ser avançado para uma conexão está incluído. Uma vez que, de acordo com o padrão, qualquer parâmetro que seja omitido em uma regra de classifica- ção é irrelevante, está claro que qualquer espécie de pacote corresponderá a uma regra de classificação incluindo nenhum parâmetro. A classificação de passagem-através está, de preferência, associada com um identificador de fluxo de serviço, indicando que uma baixa qualidade de serviço é admitida e é vantajosamente atribuído um índice de prioridade me- nor do que os índices de prioridade atribuídos às regras de classificação es- pecíficas de protocolos para os pacotes de dados.

Desse modo, também regras específicas de protocolos de baixa prioridade podem ser aplicadas antes da regra de classificação de passa- gem-através e o avanço de pacotes de dados em uma conexão associada com uma qualidade de serviço baixa demais é evitado. Após a definição das regras de classificação, em uma fase de planejamento, o número adequado de conexões é distribuído para a estação de assinante SS1 (figura 1) e as associações entre conexões e tipos de serviços são definidas (etapa 101). Durante a operação do sistema, quando um novo pacote chega (etapa 102), a subcamada de convergência de MAC de SS1 inicia classificando o mesmo (etapa 103), começando com a regra de prioridade mais alta. No caso de um pacote de dados, uma regra específica de protocolo, em geral, será corres- pondida (saída SIM da etapa 104) e o pacote será avançado para a conexão determinada pelo resultado da classificação (etapa 105).

Ao contrário, um pacote de controle e gerenciamento de rede, em geral, não corresponderá a qualquer regra de classificação específica de protocolo (saída NÃO da etapa 104), de modo que a regra de classificação de passagem através seja aplicada a esse pacote (etapa 106) e resulte no avanço do pacote em uma conexão distribuída para uma baixa qualidade de serviço, tal como uma conexão de melhor esforço (etapa 107).

É evidente que a descrição acima foi dada à guisa de exemplo não-limitativo e que mudanças e modificações são possíveis sem afastamento do escopo da invenção.

Claims

1. Método de avanço de pacotes externos em conexões (CID1 ... CID3) entre camadas de controle de acesso a meio de duas entidades de comunicação (SS1 ... SSn1 BS) na interface de ar de um sistema de acesso de banda larga sem fio, em que o referido avanço (195, 107) é realizado de- pendendo do resultado de uma classificação de pacote (103, 106) realizada na referida camada de controle de acesso a meio pelo uso de um conjunto de regras de classificação identificadas por um índice de regra e associado com um índice de prioridade, determinando a ordem de aplicação de diferen- tes regras aos pacotes referentes a um mesmo serviço, caracterizado pelo fato de a referida classificação (103, 106) ser realizada pelo uso de um con- junto de regras de classificação (100), incluindo regras de classificação es- pecíficas de protocolo, contendo um ou mais parâmetros específicos de pro- tocolos a serem correspondidos por campos correspondentes em um pacote sendo classificado e uma regra de classificação de passagem-através con- tendo apenas um índice de prioridade e um índice de regra, mas nenhum parâmetro correspondente específico de protocolo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a regra de classificação de passagem-através ter um índice de priori- dade menor do que aquelas regras de classificação específicas de protoco- los, pelo que é aplicado a pacotes não tendo regra de classificação específi- ca de protocolo correspondida (104, 106).

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a regra de classificação de passagem-através ter prioridade 0.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de os pacotes correspondentes apenas à regra de classificação de passagem-através serem avançados em conexões associadas com serviços caracterizados por uma baixa qualidade de serviço.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de os pacotes que satisfazem apenas a regra de classificação de pas- sagem-através serem avançados em conexões associadas com um tipo de serviço de melhor esforço (107).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de as referidas entidades de comunicação (SS1 ... SSn, BS) serem entidades que operem em um ambiente de LAN.