DE20308108U1 - Lokales Funknetz, das direkte und gekapselte Lieferung einsetzt, um Reverse-Tunneling zu unterstützen - Google Patents
Lokales Funknetz, das direkte und gekapselte Lieferung einsetzt, um Reverse-Tunneling zu unterstützenInfo
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Description
LOKALES FUNKNETZ, DAS DIREKTE UND GEKAPSELTE LIEFERUNG
EINSETZT, UM REVERSE-TUNNELING ZU UNTERSTÜTZEN
EINSETZT, UM REVERSE-TUNNELING ZU UNTERSTÜTZEN
[0002] Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen miteinander verbundene Systeme lokaler Funknetze (Funk-LANs) und Zellularnetze. Insbesondere betrifft diese Erfindung das Leiten von Datenpaketen innerhalb solcher Systeme.
[0003] Figur 1 ist eine vereinfachte Darstellung eines Zellularnetzes 30 und eines lokalen Funknetzes (Funk-LAN) 22. Ein Teilnehmer 20 besitzt eine Teilnahmeberechtigung sowohl für ein Funk-LAN 22 als auch für ein Zellularnetz 30. Funk-LANs wie das Funk-LAN 22 werden typischerweise eingesetzt, um Datendienstleistungen mit hoher Geschwindigkeit für Gebiete mit starkem Datenverkehr bereitzustellen.
[0004] Das Funk-LAN 22 weist einen Funk-LAN-Zugriffspunkt (WLAN-AP) 24 auf, so dass der Teilnehmer auf das Funk-LAN 22 und einen Funk-LAN-Zugriffsrouter (WLAN-AR) 2 6 zum Leiten der Datenpakete, die in das Funk-LAN 22 über das Internet 28 hereinkommen und es auf diesem Weg verlassen, zugreifen kann.
[0005] Das Zellularnetz 30 weist ein Funkzugriffsnetz 32 auf, so dass der Teilnehmer 20 auf das Netz 30 und ein Zellularkernnetz 34 zugreifen kann. Das Zellularkernnetz 34 besitzt einen Zellularnetz-Gateway-Router 36 zum Leiten der Datenpakete, die in das Zellularsystem 30 hereinkommen und es auf diesem Weg verlassen. Das Zellularkernnetz 34 ist ebenfalls mit dem Internet 28 verbunden.
[0006] Um als Teilnehmer 20 einen Funkdienst auszunützen, nützt der Teilnehmer 20 entweder das Zellularsystem 30 oder das Funk-LAN 22. Wenn der Teilnehmer 20 sich im Zellular-
system 30 und nicht im Funk-LAN 22 befindet, baut der Teilnehmer 20 eine Funkverbindung zum Zellularzugriffsnetz 32 auf. Die Datenpakete werden zwischen dem Zellularzugriffsnetz 32 und dem Zellularkernnetz 34 übertragen. Der Zellularnetz-Gateway-Router 36 überträgt Datenpakete zwischen dem Zellularkernnetz 34 und dem Internet 28. Die Datenpakete werden durch das Internet 28 zu einem gewünschten Knoten wie dem Zielserver geleitet.
[0007] Wenn der Teilnehmer 20 sich innerhalb des Funk-LAN 22 befindet, wird der Teilnehmer 20 als in Bezug auf das Zellularnetz 30 herumwandernd betrachtet. Der Teilnehmer 20 baut eine Funkverbindung mit dem WLAN-AP 24 auf. Die Datenpakete werden zwischen dem WLAN-AP 2 4 und dem WLAN-AR 2 6 übermittelt. Der WLAN-AR 26 überträgt die Datenpakete zwischen dem Funk-LAN 22 und dem Internet 28. Die Datenpakete werden durch das Internet 28 zu/von einem gewünschten Knoten geleitet.
[0008] Wenn sich ein Teilnehmer 20 vom Zellularnetz 30 in das Funk-LAN 22 bewegt, kann das Senden der Datenpakete vom Teilnehmer 20 zu dem gewünschten Knoten 38 mittels des Funk-LAN 22 ausgeführt werden, wobei Standard-IP-Datenpaketroutingwerkzeuge zur Anwendung kommen. Der gewünschte Knoten 38 hat sich nicht bewegt. Jedoch ist das Senden von IP-Datenpaketen von einem gewünschten Knoten 38 zu einem Teilnehmer 20 über das Funk-LAN 22 problematischer. Wenn der Teilnehmer 20 eine statische IP-Adresse hat, ist die Netz-ID der IP-Adresse des Teilnehmers noch immer dieselbe wie die Netz-ID der IP-Adresse des Routers 36 des Zellularnetzes 30.
[0009] Mobile-IP-Versionen 4 (MobileIPv4) und 6 (MobileIPv6) stellen Lösungen für dieses Problem bereit. In MobileIPv4 informiert der Teilnehmer den Zellularnetz-Gateway-Router von seinem neuen Aufenthaltsort. Diese zusätzlichen Funktionen des Zellularnetz-Gateway-Routers
und des WLAN-AR werden als Heimatbuchungsplatz- und Auswärtsbuchungsplatzfunktionen bezeichnet. Wenn der Zellularnetz-Gateway-Router 36 die Datenpakete des Teilnehmers vom gewünschten Knoten 38 empfängt, schickt der Router 36 sie an den WLAN-AR weiter. Der WLAN-AR 2 6 sendet die Datenpakete an die IP-Adresse des Teilnehmers 20, wobei er Layer-2-Adressabbildungsverfahren wie ARP einsetzt.
[0010] Ein Nachteil bei diesem Lösungsansatz ist, dass Datenpakete, die vom Teilnehmer 20 stammen und durch das Funk-LAN 22 gehen, für das Zellularnetz 30 oder den Router 36 nicht sichtbar sind. Ein anderer Nachteil bei diesem Lösungsweg ist die zunehmende Belastung für den Zellularnetz-Gateway-Router 36 auf Grund der Durchleitung aller für den Teilnehmer hereinkommenden Datenpakete.
[0011] Bei MobileIPv6 sendet der Teilnehmer 20 eine bindende Aktualisierung an den Zellularnetz-Gateway-Router 36 und den gewünschten Knoten 38. Die bindende Aktualisierung enthält Informationen über das neue Netz (Funk-LAN 22), dem der Teilnehmer 20 angefügt ist. Die IP-Datenpakete vom Zielknoten 38 werden nun direkt zum ■ Teilnehmer 20 unter Umgehung des Zellularnetz-Gateway-Routers 36 und unter Einsatz von Standard-IP-Routingprotokollen geleitet. Ein Nachteil dieses Lösungswegs besteht darin, dass Datenpakete, die vom Teilnehmer stammen oder zu ihm hingehen, für das Zellularnetz nicht sichtbar sind.
[0012] In einigen Fällen ist es unerwünscht, dass die IP-Datenpakete für das Zellularnetz 30 nicht sichtbar sind. Ein Grund ist, dass die Sicherheitsprotokolle des Zellularnetzes 30 umgangen werden. Zusätzlich können bestimmte Dienstleitungen des Zellularnetzes 30 wie der Zugriff zu den Datenpaketdienstleistungen des Zellularnetzes nicht ausgenützt werden.
[0013] Um zu erlauben, dass alle Teilnehmerpakete für das Zellularnetz 30 sichtbar sind, kann das Reverse- und/oder Forward-Tunneling verwendet werden kann. Wie in Figur 2 gezeigt, werden beim Reverse-Tunneling die Datenpakete vom Teilnehmer 20 im Funk-LAN 22 sowohl durch das Funk-LAN 22 und -das Zellularnetz geleitet. Die Datenpakete werden zwischen den Routern (Zellularnetz-Gateway-Router 36 und WLAN-AR 26) mittels eines IP-Netzes 29 übertragen. Reverse-Tunneling wird durch MobileIPv4 unterstützt und es erlaubt, dass alle Datenpakete für das Zellularnetz 30 sichtbar sind.
[0014] Für MobileIPv6 wird sowohl Forward- und Reverse-Tunneling gebraucht, um die Datenpakete für das Zellularnetz 30 sichtbar zu machen. Beim Forward-Tunneling werden die Datenpakete ebenfalls durch sowohl das Zellularnetz 30 und das. Funk-LAN 22 geleitet.
[0015] Durch das Leiten aller Datenpakete durch den Zellularnetz-Gateway-Router 36 kann das Zellularsystem 30 die Sicherheit aufrecht erhalten und auf dem Zellularnetz basierende Datenpaketdienste für den Teilnehmer 20 bereitstellen, auch wenn sich dieser im Funk-LAN 22 befindet. Zur Veranschaulichung sei festgestellt, dass der Zellularnetz-Gateway-Router 36 Datenpakete an einen Schutzschirm/Überwachungs-Agenten aus Sicherheitsgründen senden kann. Ein Nachteil besteht darin, dass die Belastung des Zellularnetz-Gateway-Routers erhöht wird.
[0016] Um das Routen auf dem Zellularnetz-Gateway-Router 36 zu verringern, kann selektives Reverse-Tunneling verwendet werden. Beim selektiven Reverse-Tunneling werden Datenpakete entweder ausgewählt durch sowohl das Zellularnetz 30 und das Funk-LAN 22 oder nur durch das Funk-LAN 22 auf einer Datenpaket für Datenpaket Basis geleitet. Solches Datenpaket für Datenpaket Routing ist nicht erstrebenswert, da es die Verarbeitungsbelastung erhöht. Des Weiteren wird
solch eine Zerstückelung auf Datenpaketniveau für die meisten Anwehdungen nicht gebraucht.
[0017] Dementsprechend ist es erstrebenswert, einander abwechselnde Lösungswege für das Routen in Zellularnetzen und Funk-LANs zu haben.
[0019] Ein lokales Funknetz (Funk-LAN) umfasst einen Funk-LAN-Access-Router (WLAN-AR). Der WLAN-AR besitzt eine erste Eingabe, die so konfiguriert ist, um Datenpakete erster spezifizierter Datenstromtypen in einem direkten Auslieferungsformat von einem Zellularnetz zu empfangen. Eine zweite Eingabe ist so konfiguriert, um Datenpakete zweiter spezifizierter Datenstromtypen in eineir. gekapselten Auslieferungsformat von einem gewünschten Knoten zu empfangen. Eine Ausgabe leitet die empfangenen Datenpakete zu einem Funk-LAN-Access-Punkt (WLAN-AP), der mit der Ausgabe gekoppelt ist. Der WLAN-AP weist eine Eingabe auf, die so konfiguriert ist, um die empfangenen Datenpakete zu empfangen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG(EN)
[0021] Figur 1 ist eine Darstellung eines Zellularnetzes und eines Funk-LANs.
[0022] Figur 2 ist eine Darstellung des Reverse- und des Forward-Tunnelings.
[0023] Figur 3 ist eine Darstellung des selektiven Reverse-Tunnelings auf einer Datenstrombasis.
[0024] Figur . 4 ist ein Flussdiagramm des selektiven Reverse-Tunnelings auf Datenstrombasis bei ,Verwendung direkter und verkapselter Lieferung.
[0025] Figur 5 ist ein Flussdiagramm des selektiven Reverse-Tunnelings auf Datenstrombasis durch Hinzufügung von Routinginformation zu den Datenpaketheadern.
[0026] Figur 6 ist eine Darstellung des Routens zu einem geheimen Agenten unter Verwendung von zwischengelagertem Routen.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
[0028] Figur 3 ist eine Ausführungsform des Reverse-Tunnelings auf Datenstrombasis. Auf einer Datenstrom zu Datenstrombasis werden Datenpakete selektiv entweder direkt durch das Funk-LAN 22 zum Teilnehmer 20 oder durch das Zellularnetz 30 zum Funk-LAN 22 zum Teilnehmer 20 geleitet, wie in Figur 3 gezeigt. Ein Strom von Datenpaketen wird durch ein 5-Tupel definiert. Ein 5-Tupel ist eine Herkunfts-IP-Adresse, eine Ziel-IP-Adresse,r ein Source-Port-FeId, ein Destination-Port-Feld und ein Transportprotokolltyp. Eine alternierende Art des Kennzeichnens eines Datenstroms verwendet ein 3-Trupel. Das 3-Trupel weist ein Flow-Label-Feld, Herkunfts-IP-Adresse und eine Ziel-IP-Adresse auf. Jeder Datenstrom ist typischerweise eine einzelne Sitzung, wie eine einzelne TCP/IP Sitzung. Die Datenströme werden herkömmlicherweise dazu verwendet, um zwischen der Dienstgüte (QOS)-Behandlung zwischen den Datenströmen zu unterscheiden.
[0029] Der Betreiber des Zellularnetzes 30 und/oder der Teilnehmer 20 bestimmt, welche Datenströme über das Zellularnetz 30 oder direkt zum Funk-LAN 22 geleitet werden. Ein Lösungsansatz, um diese Unterscheidung zu treffen, ist es,
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durch die Art des Datenstroms zu entscheiden. Zur Veranschaulichung: der Betreiber kann entscheiden, alle Daten-Ströme, die mit Echtzeit-Nachrichtenaustausch zu tun haben, direkt durch das Funk-LAN 22 versenden zu lassen, was den Datenverkehr im Zellularsystem 30 verrinqfert. Der Betreiber kann auch entscheiden, alle Datenströme, die mit E-Mail zu tun haben, über das Zellularnetz 30 verschicken zu lassen.
[0030] Alternierend dazu kann die Entscheidung für das Routing des Datenstroms auf dem Verkehr im Zellularnetz gegründet sein. Wenn das Zellularnetz 30 eine geringe Belastung aufweist, wird der gesamte Verkehr über das Zellularnetz 30 geleitet. Wenn der Verkehr ansteigt, werden besondere Arten von Datenströmen direkt durch das Funk-LAN 22 geleitet. Dieser Datenstromtransfer kann auf mehreren Prioritätsstufen basieren. Zur Veranschaulichung: die Belastung im Zellularnetz 30 steigt von geringer Belastung zu mäßiger Belastung. Bei mäßiger Belastung wird ein erster Satz von Datenstromarten wie Echtzeit-Nachrichtenaustausch direkt durch das Funk-LAN 22 geleitet.. Bei einer hohen Belastung werden ein erster Satz von Datenstromarten wie Echtzeit-Nachrichtenaustausch und ein zweiter Satz wie Suchen im Internet durch das Funk-LAN 22 geleitet.
[0031] Ein Lösungsweg, um selektiv die Datenströme vom Teilnehmer 20 zum gewünschten Knoten 38 zu dirigieren, verwendet direkte Lieferungs- und verkapselte Lieferungsstile, wie in Figur 4 gezeigt. Bei direkter Lieferung werden die Datenpakete, die mit einem Datenstrom zusammenhängen, direkt durch das Funk-LAN 22 gesendet. Bei gekapselter Lieferung werden die Datenpakete, die mit dem Datenstrom zusammenhängen, Reverse-getunnelt, wobei sie durch das Zellularsystem 30 und das Funk-LAN 22 gesendet werden. Ein gekapseltes Datenpaket verkapselt das Datenpaket, das Funk-LAN-Routing-Information aufweist, mit zusätzlicher Information zum Routen durch das Zellularnetz 30. Ein Nachteil der Verkapselung besteht im zusätzlichen
t t ···
Overhead,.der anfällt. Zu dem Zeitpunkt, wo der Teilnehmer 20 einen Datenstrom erstellt, wird entweder direkte oder gekapselte Lieferung ausgewählt, Schritt 40. Nach der Registrierung werden die, JDatenpakte des Datenstroms unter Verwendung der ausgewählten Lieferungsart gesendet, Schritt 42.
[0032] Ein anderer Lösungsweg besteht darin, Routing-Header einzusetzen wie in MobileIPv6 definiert. Routing-Header gestatten es, ein IP-Datenpaket durch bestimmte Zwischenknoten (Router) zu leiten. Wie im Flussdiagramm aus Figur 5 gezeigt, werden nach der Festlegung, ob Reverse-Tunneling durchgeführt werden muss, Schritt 44, die Datenpakete von Datenströmen, die Reverse-getunnelt werden sollen, über die dazwischen liegenden Zellularnetz-Gateway-Router 36 des Zellularnetzes 30 geleitet, indem die Routing-Information zum Header hinzugefügt wird, Schritt 46. Datenpakete, die nicht Reverse-getunnelt werden, werden normal geleitet wie durch Verwendung der gewöhnlichen Routenoptimierung von MobileIPv6.
[0033] Alternierend kann diese Technik zusätzlich zu dem ausgewählten Routen von Reverse-getunnelten Datenpaketen durch den Zellularnetz-Gateway-Router 36 auch ausgedehnt werden, um andere Zwischenknoten wie ein Sicherheits-Agent 48 des Zellularsystems 30 hinzuzufügen. Zur Veranschaulichung: wie in Figur 6 gezeigt, können die Datenpakete bestimmter Datenströme durch den Sicherheits-Agenten 48 des Zellularnetzes 30 geleitet werden.
• ·
Claims (1)
- Lokales Funknetz (Funk-LAN), umfassend:
einen Funk-LAN-Access-Router (WLAN-AR), umfassend:
eine erste Eingabe, die so konfiguriert ist, um Datenpakete erster spezifizierter Datenstromtypen in einem direkten Auslieferungsformat von einem Zellularnetz zu empfangen;
eine zweite Eingabe, die so konfiguriert ist, um Datenpakete zweiter spezifizierter Datenstromtypen in einem gekapselten Auslieferungsformat von einem gewünschten Knoten zu empfangen; und
eine Ausgabe zum Routen der empfangenen Datenpakete zu einem Funk-LAN-Access-Punkt (WLAN-AP), der mit der Ausgabe gekoppelt ist; und
den WLAN-AP, der eine Eingabe aufweist, die so konfiguriert ist, um die empfangenen Datenpakete zu empfangen.
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