EP3387862A1 - Dispositif et procede de communication sans-fil dans un reseau ip - Google Patents

Dispositif et procede de communication sans-fil dans un reseau ip

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Publication number
EP3387862A1
EP3387862A1 EP16798511.8A EP16798511A EP3387862A1 EP 3387862 A1 EP3387862 A1 EP 3387862A1 EP 16798511 A EP16798511 A EP 16798511A EP 3387862 A1 EP3387862 A1 EP 3387862A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
router
interface
aggregation
aggregated
routers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16798511.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Janneteau
Michel BOC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3387862A1 publication Critical patent/EP3387862A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
    • H04L61/09—Mapping addresses
    • H04L61/25—Mapping addresses of the same type
    • H04L61/2503—Translation of Internet protocol [IP] addresses
    • H04L61/2514—Translation of Internet protocol [IP] addresses between local and global IP addresses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
    • H04L61/09—Mapping addresses
    • H04L61/25—Mapping addresses of the same type
    • H04L61/2503—Translation of Internet protocol [IP] addresses
    • H04L61/2521—Translation architectures other than single NAT servers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
    • H04L61/09—Mapping addresses
    • H04L61/25—Mapping addresses of the same type
    • H04L61/2503—Translation of Internet protocol [IP] addresses
    • H04L61/256—NAT traversal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters
    • H04W28/20—Negotiating bandwidth
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/15—Setup of multiple wireless link connections

Definitions

  • the invention relates to the field of telecommunications, and in particular that of communications in IP networks such as the Internet.
  • WAN Broad Area Network
  • 2G, 3G or 4G cellular networks, or satellite networks - are the most commonly used means of connecting wirelessly.
  • satellite networks - are the most commonly used means of connecting wirelessly.
  • the need for wireless connection to the Internet does not concern a single piece of equipment such as a smart phone, but may relate to a plurality of equipment forming a network.
  • a common case is that of a vehicle (car, truck, bus, bus, train ...) to connect to the Internet several of its own equipment or on-board terminals or equipment on board.
  • a wireless router An example of a commonly used wireless router is that of the smartphone configured in the "connection-sharing" mode. In this mode, the smartphone configures its WiFi interface in Access Point (AP) mode to create a WiFi access point to which other devices can connect. terminals. The smartphone can then route the IP communications of its equipment or third-party terminals via its WAN interface to offer them access to the Internet.
  • AP Access Point
  • FIG. 1 illustrates an environment (1 00) of communication in an IP network via a wireless router (1 02).
  • the wireless router (1 02) consists of a WAN interface (1 04), for example a 2G or 3G or 4G type cellular interface, making it possible to connect to the Internet, and one or more local interfaces.
  • a Local Area Network (LAN) according to the dedicated anglicism - for example an Ethernet interface (1 06) and / or a WiFi interface (1 08) via which communicating terminals (1 1 0, 1 12) can connect to the router wireless (102) to connect to the Internet.
  • the communicating terminals may be terminals of the Ethernet (1 1 0) and / or WiFi (1 12) type which have a corresponding Ethernet or WiFi interface but do not need a WAN interface.
  • the wireless router (1 02) routes IP communications between the terminals and their correspondents in the Internet - Correspondant Node (CN) according to the dedicated anglicism - by routing the IP data packets associated with these communications between the LAN interfaces and WAN and vice versa.
  • the wireless router is also composed of a TCP / IP communication protocol stack (1 14) which includes components for performing the IP router function for routing data packets between LAN and WAN interfaces, and the function of Access router configuration for each of the LAN interfaces (Ethernet and WiFi).
  • the router configuration enables the following functions: default routing (1 1 6) which allows the wireless router to advertise itself as a "default router" to connected terminals (1 1 0, 1 1 2) on the LAN interface (1 06, 108).
  • these terminals can discover the IP address of the router wireless on the LAN interface and use it as their default router. Thus, all traffic transmitted by these terminals is systematically transmitted to the corresponding LAN interface (106, 108) of the wireless router.
  • This feature relies on standard protocols, DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol for IPv4 (RFC 2131) or NDP - Neighbor Discovery Protocol for IPv6 (RFC 4861);
  • An address provider (1 18) that allows the wireless router to provide an IP address to each of the terminals (1 10, 1 12) connected on the LAN interface. This function is based on one of the following standard protocols:
  • the wireless router hosts a DHCP server managing a pool or set of IP addresses and allocates one or more addresses to a terminal acting as a DHCP client at the request of the latter , according to the DHCP protocol for IPv4 DHCP for IPv6.
  • NAT 120 for "Network Address Translation” which allows the wireless router to apply a source IP address change when transferring IP packets to the WAN interface by entering an IP address configured on that interface so that the packet is routable in the WAN domain and / or the Internet.
  • IP addresses configured by the terminals connected to the LAN interfaces of the wireless router are so-called private addresses and therefore not routable in the WAN and the Internet.
  • This NAT function also allows, by exploiting the ports TCP / UDP, perform the reverse operation for incoming data packets on the WAN interface by replacing the destination address of the packet with the private IP address allocated to the terminal connected to the LAN interface to which the packet is intended . More details about the NAT function can be found in RFC 3022.
  • the technologies used on the LAN interfaces offer much higher data rates than those available on a WAN interface, with the approximate size of a LAN bit rate approximately 10 times higher than the WAN rate, for example 1 Gbps on a network.
  • Ethernet LAN interface and up to several hundred Mbps on a WiFi interface when the bandwidth currently reaches a hundred Mbps on a 4G WAN interface.
  • the WAN interface is a bottleneck for all traffic flowing through a wireless router from or to terminals connected to its LAN interfaces. And in practice this limits the number of terminals and / or the amount of traffic that can be routed by a wireless router. The quality of service or quality of experience perceived by the users is then affected.
  • a first approach is to equip the wireless router with several WAN interfaces, to create a router without - multi-interface wire.
  • This approach is quite restrictive in practice because it requires both hardware and software extensions on the wireless router because new WAN interfaces must be integrated in the router, either directly in it (for example in the form of a mini PCI express card), either on external USB ports available on the router.
  • These hardware extensions then induce a significant increase in the cost of the equipment while limiting its flexibility because it remains difficult for the user to change the number of WAN interfaces on his wireless router to adapt to his own needs in terms of bandwidth.
  • this approach also requires software extensions on the wireless router to support the distribution of different data streams across different WAN interfaces.
  • load balancing / sharing strategy in this case, several WAN interfaces are used to route the different flows in order to distribute the overall load on the different interfaces.
  • Another known approach to address the limited bandwidth problem caused by the use of a WAN interface of a wireless router is to connect a source terminal and / or destination of the traffic to several wireless routers, each being equipped with a WAN interface.
  • this approach is quite restrictive in practice because it requires both hardware and software extensions on the terminal itself.
  • the terminal if the terminal is using Ethernet technology, it can use only one Ethernet interface to connect to different wireless routers, which has the advantage of not generating the hardware expansion terminal.
  • the terminal is exposed to several routers by default, each wireless router is presented as a default router, which implies to provide software extensions on the terminal to support the distribution of different data flows on the different routers by default. This type of mechanism amounts in practice to selecting the source IP address to be used by the terminal for a particular data stream;
  • the terminal in the case where the terminal uses WiFi technology to connect to different wireless routers, the terminal must be equipped with as many WiFi interfaces as the number of wireless routers to which it wishes to connect, because a WiFi interface can only be connected to one WiFi access point at a time. This induces a significant increase in the cost of the terminal while limiting its flexibility of use.
  • this approach also requires other software extensions on the terminal to support the distribution of the different data streams on the different interfaces, which in practice amounts to selecting the source IP address to be used by the terminal for particular data flow.
  • this second approach may cause address conflicts since a terminal (1 10, 1 12) may be given the same IP address by different wireless routers.
  • wireless routers allocating addresses in private address spaces, and therefore potentially identical from one router to another. This is particularly the case when the wireless routers do not allow a user to configure the private address spaces they use on their LAN interfaces, which is the case with some smartphones.
  • the mechanism for choosing the wireless router associated with a data stream by simply choosing the source IP address is then no longer functional, which can cause various consequences such as duplication or multiplication of flows if they are supported by two or multiple wireless routers and thus a potential malfunction of associated applications and wasted bandwidth. This can also result in a systematic routing flows to a single wireless routers, no longer allowing to take advantage of the bandwidth of other routers.
  • the known approaches have disadvantages that can be summarized as being: risks of address conflicts at the user terminal making the approach ineffective or even inoperative; - a complexity of use induced by the need to manually configure the address spaces at the level of the wireless routers; an increase in the cost of the user terminal or the cost of the wireless router due to the required hardware extensions; a limited use flexibility due to the constraints on the maximum number of wireless routers that can be used according to the LAN interfaces actually available on the terminal, and due to the software modifications required at all the user's terminals.
  • An object of the present invention is to provide a device for significantly increasing the available bandwidth for wireless communications between a user terminal and its correspondent in an IP network.
  • the device of the invention generally consists of one or more wireless routers operatively coupled to a router called "aggregation router" via a single network interface, allowing each user terminal connected to the router. aggregation to communicate with its correspondent in an IP network, enjoying a greater bandwidth corresponding to the aggregate bandwidth of different wireless routers.
  • Another object of the present invention is to provide a reliable and functional solution that eliminates any risk of address conflicts.
  • Another object of the present invention is to propose a solution that does not require any hardware modification on wireless routers or user terminals, while allowing the use of any number of wireless routers by the device.
  • the device of the invention significantly increases the ease of use for a user, since no manual configuration of the address spaces of the wireless routers is required, the user terminals being not modified. Moreover, the user can easily add new wireless routers to the device to increase the available bandwidth without requiring any particular modification to the aggregation router, nor modification of the correspondents in the Internet.
  • the aggregation mode at the level of the aggregated wireless routers of the device of the invention can be easily implemented on any known wireless router, in the form of a software component for performing the required functions.
  • the aggregation router requires only a single network interface. The present invention will find an advantageous application in all environments where a fixed or mobile user terminal type equipment having a communication interface (LAN) interfaces with the Internet via other equipment having a limited bandwidth, of type wireless router equipped with a WAN interface.
  • LAN communication interface
  • the device of the invention allows the "user terminal" equipment to benefit from a higher bandwidth that can approach the maximum bit rate of its LAN interface by aggregating the bit rate of several WAN interfaces, the aggregate bandwidth corresponding to the sum of the bandwidths of the WAN interfaces of the wireless routers having configured themselves in aggregation mode.
  • examples of advantageous application of the present invention can be in the following scenarios: "Box” scenario for increasing the bandwidth of a box or fixed communication box having only one interface WAN (Ethernet / ADSL type, or optical fiber).
  • the increase of the bandwidth can be achieved by the use of additional WAN interfaces provided by nomadic equipment of the users of the box such as smartphones having a WAN connection.
  • “car” or “public transport” scenario for increasing the bandwidth of a mobile communication box deployed in a car or a public transport vehicle (eg bus, coach, train, etc.) and not only a limited number of WAN interfaces (for example a "2G / 3G / 4G” interface, a "WiFi” interface and a "802.1 1 p” interface) or even no interface.
  • the increase of the bandwidth can be achieved by the use of additional WAN interfaces provided by nomadic equipment of the driver or passengers of the vehicle such as smartphones having a WAN connection.
  • the increase of the bandwidth can also be achieved by the use of communication boxes equipped with a WAN interface which will be fixedly integrated in the vehicle.
  • Such a scenario can be extended similarly to the "public safety" of police vehicles, firefighters, ambulances, or for "logistics" or "industrial vehicle” field.
  • a wireless communications device in an IP network having a plurality of wireless routers capable of routing data streams, each router having at least one LAN interface for receiving data streams from to least one user terminal and a WAN interface for communicating to the IP network, the device comprising:
  • a router discovery module for identifying among the plurality of wireless routers, a subset of routers, called aggregate routers, systematically using a network address translation (NAT) mechanism for any traffic routed between its LAN interfaces and WAN;
  • NAT network address translation
  • a flow allocation module able to select for an incoming data stream an aggregated router from among said aggregated routers and to allocate the data stream to it;
  • an aggregation interface configured to receive data streams from user terminals and to transmit each received data stream to the aggregated router allocated to it.
  • the invention also covers a method as described in independent claim 18 for operating wireless communications in an IP network having a plurality of wireless routers capable of routing data streams, each router having at least one LAN interface to receive data streams from at least one user terminal and a WAN interface for communicating to the IP network, the method comprising the steps of:
  • NAT Network Address Translation
  • All or part of the invention can operate in the form of a computer program product that includes code instructions
  • Figure 1 shows a communication environment using a wireless router
  • Fig. 2 illustrates a communication environment using a wireless router and an aggregation router in a first embodiment of the invention
  • Fig. 3 illustrates a communication environment using a wireless router and an aggregation router in a second embodiment of the invention
  • Figure 4 shows a sequence of steps for routing a data stream in one embodiment of the invention
  • Figure 5 shows a sequence of steps for initializing an aggregation router according to one embodiment of the invention
  • Figure 6 shows a sequence of steps for enabling the aggregation mode on a wireless router according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 7 illustrates an exemplary operating environment of the invention according to a "public transport" implementation scenario.
  • FIG. 2 illustrates a communication environment in an IP network using an aggregation router (210) in one embodiment of the invention using WiFi technology.
  • one or more wireless routers (220 to 220-n) called aggregated routers, communicate in WiFi mode (221) with the aggregation router (210) via their respective Wifi interface.
  • a user equipment (202) which communicates with the aggregation router (210) in Wifi mode (21 1) will be able to communicate with its correspondent (s) in the IP network while benefiting from a higher bandwidth.
  • the bandwidth aggregation is obtained by distributing the various data streams of the user terminals to the IP network on the various aggregated wireless routers.
  • each of these streams can be associated with a different aggregated wireless router, and so each stream can benefit from the maximum bandwidth of a WAN interface, whereas if all flows passed through the same WAN interface, without "aggregation" of wireless routers, each stream could have on average only one third of the bandwidth of a WAN interface, all flows then to a single router without -fil.
  • the maximum bandwidth theoretically available for user terminal flows to the IP network is the minimum value between (1) the bandwidth of the LAN to which the user terminals and the aggregation router are connected, and the LAN interfaces of the aggregated wireless routers, and (2) the sum of the bandwidths of the WAN interfaces of the aggregated wireless routers.
  • the aggregation router (210) is composed of a single network interface, called the aggregation interface (214) on which it is configured via a protocol module (212) as an access router, that is to say default router and address provider.
  • the aggregation router configures its WiFi aggregation interface in access point (AP) mode. More generally, for any LAN technology associated with a star topology, the aggregation router configures its aggregation interface to operate as a root node of the topology.
  • the aggregation interface is used to intercept the data streams from the user terminals (202) and redirect these streams to the WiFi interfaces of the aggregated routers (220 to 220-n).
  • the aggregation router (210) also includes a module (21 6) for discovering wireless routers (220 to 220-n) that operate in aggregation and are connected to the WiFi aggregation interface (214) of the aggregation router.
  • the aggregation router (210) also includes a module (218) for allocating the data streams of the user terminals (202) on the various uncovered wireless routers (220 to 220-n) discovered connected to the interface. aggregation (214) of the aggregation router.
  • the aggregation router (210) may further include additional interface blocks (203) to enable the aggregation router to support data flows from terminals connected to these additional interfaces 203 and dispatcher them over the terminals. aggregated routers.
  • An aggregated wireless router (220) includes a WAN interface (222) connected to the Internet or an IP network, a WiFi LAN interface (224) configured as a terminal, i.e. operating neither the default router nor the address provider, and can be connected to the aggregation interface (214) of an aggregation router (210).
  • the aggregated wireless router further includes a protocol module (226) for enabling IP routing between the WAN interface (222) and the WiFi interface (224) with systematic use of a translation mechanism.
  • NAT address referenced as NAT * in the figure) for any IP traffic routed between its LAN and WAN interfaces.
  • the aggregated wireless router (220) further includes an advertisement module (228) that allows the router to advertise itself as configured in aggregation mode to allow an aggregation router (210) to discover that the router wireless operates according to the aggregation mode.
  • the aggregated wireless router may also include other LAN interfaces (223) of the Ethernet type, for example, as detailed with reference to FIG. 3.
  • the technologies commonly used for LAN interfaces are in particular Ethernet (IEEE 802.3) and WiFi (family of IEEE 802.1 1 standards).
  • Figure 3 illustrates a high speed communication environment by aggregating wireless routers (320 to 320-n) in a case of using Ethernet technology.
  • the topology is bus or "mesh" in English where each node (301, 31 1, 321, 321 -n) on the LAN can communicate directly with another node on the same LAN.
  • one or more wireless routers (320 to 320-n) called aggregated routers, communicate in Ethernet mode (321) with an aggregation router (310) via their respective Ethernet interface.
  • a user equipment (302) which communicates with the aggregation router (310) in Ethernet mode on the LAN (301, 31 1) will be able to communicate with its correspondent (s) in the IP network with more bandwidth. significant corresponding to the aggregate bandwidth of different wireless routers (320 to 320-n).
  • the aggregation router (310) includes a network interface
  • a protocol module 312
  • the Ethernet interface does not require any particular configuration to intercept the data flows from user terminals and redirect them to the Ethernet interfaces of the aggregated routers.
  • An aggregated wireless router (320) in an Ethernet operating mode includes a WAN interface (322) connected to the Internet or a network IP, an Ethernet LAN interface (323) connectable to the Ethernet aggregation interface (314) of an aggregation router (310).
  • the aggregated wireless router further includes a protocol module (326) for enabling IP routing between the WAN interface (322) and the Ethernet interface (323) with the systematic use of a translation mechanism.
  • NAT address (NAT reference * in Figure 3).
  • the aggregated wireless router (320) further includes an announcement module (328) that allows the router to announce itself as being in aggregation mode to allow an aggregation router (310) to discover that the router without -file operates according to the aggregation mode.
  • the aggregation router (310) also includes a module (31 6) for discovering wireless routers (320 to 320-n) that operate in aggregation mode and are connected to the Ethernet aggregation interface (314). of the aggregation router.
  • the aggregation router (310) also comprises a module (318) for allocating the data streams of the user terminals (302) on the various uncovered wireless routers (320 to 320-n) discovered connected to the interface.
  • aggregation (314) of the aggregation router is aggregation (314) of the aggregation router.
  • the aggregation router (310) may further include additional interface blocks (303) for out-of-aggregation communications with user terminals (304).
  • FIG. 4 shows a sequence of steps (400) operated by the device of the invention making it possible to route a data flow from a user terminal to the IP network while benefiting from a larger bandwidth corresponding to the aggregated bandwidth.
  • the method begins with a step (402) of initialization of the aggregation router and a step (404) of activation of the aggregation mode on one or more wireless routers.
  • the method then allows (step 406) the discovery of wireless routers that are configured in aggregation mode.
  • the method allows the detecting and receiving a new stream sent by a user terminal.
  • the aggregation router acts as the default router on its aggregation interface, it is used by the user terminals connected on the LAN of the aggregation interface as the default router. Each user terminal therefore transmits any outgoing stream to a correspondent in the Internet to the aggregate interface of the aggregation router.
  • the next step (410) is to allocate the received stream to one of the aggregated wireless routers.
  • the wireless routers configured in aggregation mode can be selected by the aggregation router according to certain criteria.
  • the aggregation router uses the list of selected aggregated routers to distribute, distribute the data streams from the user terminals connected to the aggregation interface on the various aggregated routers.
  • distribution algorithms can be used such as for example those aimed at:
  • the aggregate router allocates this stream to the aggregated router managing the least number of streams.
  • the aggregation router counts down the number of flows allocated to each aggregated router;
  • the aggregate router allocates this stream to the aggregated router having the lowest cumulative bandwidth consumed by the streams already In progress.
  • the aggregation router counts for each of the aggregated routers, the total bandwidth consumed by the flows allocated to said aggregated router; balancing according to the bandwidth available on each of the aggregated routers.
  • the aggregate router allocates this stream to the aggregated router having on its WAN interface the largest available bandwidth. .
  • the aggregation router counts for each of the aggregated routers the bandwidth available on the WAN interface of said aggregated router, which can for example be estimated by subtracting from the maximum bandwidth of the interface.
  • WAN the total bandwidth consumed by the flows allocated to said aggregated router and transiting on its WAN interface.
  • the method records the association created between the stream and the selected aggregated router.
  • the module (218, 318) for allocating flows to aggregated routers is in charge of maintaining an association table indicating for each flow the aggregated router assigned to it.
  • An entry in the table can for example identify a new stream in the form of a set of parameters from the protocol headers contained in the data stream, such as for example the set ⁇ source IP address, destination IP address, source port , destination port ⁇ .
  • the associated aggregated router can be identified according to a router identification parameter received from the latter in its announcement messages, such as for example its IP address or its MAC address on the aggregation interface.
  • the method makes it possible to route all the data packets associated with a received stream to the aggregated router selected according to the corresponding entry in the association table.
  • the stream allocation module selects the aggregated router to use for that new stream, according to the implemented algorithm, and adds a new entry in the stream. his association table. Once this entry is created, all data packets associated with that same stream are automatically routed to the corresponding aggregated router. More specifically, the aggregation router transmits said data packets on its aggregation interface by specifying the MAC address of the aggregated router as the destination address in the header of the MAC frame of the message.
  • the method routes the outgoing data packets to the IP network from the aggregated router.
  • Outgoing packets of the data streams are received on the LAN interface of the aggregated router and modified according to the NAT-systematic mechanism (NAT *) described above before being transmitted over the WAN interface.
  • NAT * NAT-systematic mechanism
  • This mechanism ensures that all outbound data packets will have the IP address of the WAN interface of the aggregated router.
  • "incoming" data packets sent in response to "outgoing" data packets are routed to the WAN interface of the aggregated router managing said stream.
  • this systematic NAT address transfer mechanism makes it possible to ensure that the "incoming" and "outgoing" packets of the same data stream all pass through the same aggregated router.
  • the next step (418) illustrates the reception of incoming packets of a data stream received at the WAN interface of the aggregated router.
  • Incoming packets are modified according to the NAT-systematic mechanism (NAT * ) in order to replace the destination IP address contained in the packet, ie that of the WAN interface, with the IP address of the packet. user terminal receiving the stream.
  • the packet is transmitted on the LAN interface of the aggregated router.
  • the LAN has a star-like topology, the case of WiFi technology with the aggregation interface configured as access points
  • the "incoming" packets are routed through the aggregation router and via its aggregation interface until 'to the recipient user terminal.
  • the LAN has a "bus" or mesh topology, in the case of Ethernet technology, the "incoming" packets are routed directly from the aggregated router to the user terminal if the latter is connected to said LAN.
  • FIG. 5 details the sequence of steps (500) for initializing an aggregation router according to one embodiment of the invention.
  • the aggregation router configures its aggregation interface to operate as an access router. This operation comprises at the link level (step 502), the configuration of the interface in WiFi access point mode if the interface is of WiFi type (or in general, the configuration of the interface as a root node for any other LAN technology associated with a star topology), and at the network level (step 504), the configuration of the interface as a default router and address provider on the LAN.
  • the aggregation router In a next step (506), the aggregation router generates one or more discovery messages on its aggregation interface to solicit the delivery of announcement messages by wireless routers configured in aggregation mode and connected to the aggregation interface. the aggregation interface of the aggregation router.
  • the aggregation router maintains a list of discovered aggregated wireless routers.
  • an aggregation router may periodically send, for example periodically, discovery messages on its aggregation interface in order to check and, if necessary, update the list of wireless routers configured in the same mode. aggregation, called “list aggregated routers ", connected to its aggregation interface.
  • the aggregation router uses the list of aggregated routers to distribute and allocate the data streams from the user terminals to the different aggregated routers.
  • the list of selected aggregated routers may change over time, depending on whether new aggregation-based wireless routers are discovered on the LAN or that other aggregated routers disappear, for example, by disabling aggregation mode on a wireless router .
  • the aggregation router can evaluate the availability and quality of the WAN connection of an uncovered wireless router in open mode, before considering it as a usable router to add to the list of aggregated routers. Verification of the availability of connectivity on the WAN interface can be performed by the aggregation router by sending a packet of data to a destination in the Internet and waiting for the response back. One way of proceeding can be with the application of "ping".
  • the quality assessment can be done on certain quality parameters of a WAN connection, such as latency for example.
  • the aggregation router can proceed to a packet exchange with a recipient in the Internet network in order to measure the round trip time (RTT) of the exchange according to the conspicuous Anglicism and deduce a latency, for example Vz RTT.
  • RTT round trip time
  • Quality assessment can also be done on other quality parameters of the WAN connection, such as the signal strength received on the WAN interface.
  • the aggregation router may use a discovery message by including an appropriate option to solicit one or more quality parameters, which will be included in the announcement message returned by the aggregated router to be selected.
  • FIG. 6 details the sequence (600) of the steps for activating the aggregation mode on a wireless router according to one embodiment of the invention.
  • a first step (602) is to disable any existing configuration on the wireless router. It may be to disable a previous configuration of "default router” type or “address provider” or any configuration of address I P, type I Pv4 and / or I Pv6 for example.
  • the "aggregation" mode can be statically configured on the wireless routers, and in which case they operate systematically according to this mode, or alternatively the "aggregation” mode can be configured dynamically, for example directly by the user of the device.
  • the wireless router is a smartphone
  • the "aggregation” mode can be activated manually by the user from a configuration interface of the smartphone.
  • a wireless router can operate according to the aggregation mode on one or more of its LAN interfaces in parallel.
  • the aggregation mode configuration on the wireless router may include a list of LAN interfaces for which the aggregation mode is used.
  • the method makes it possible to configure it in terminal station 'STA' mode (step 604) and to proceed with the attachment of this WiFi LAN interface to the WiFi aggregation interface (configured as in access point mode) of the aggregation router, to allow the establishment of the WiFi connection between the wireless router (via its LAN interface) and the aggregation router (via its aggregation interface).
  • the WiFi interface of the aggregation router may be associated with a WiFi network identifier (e.g.
  • the wireless router connects its WiFi LAN interface to the WiFi access point formed by the WiFi aggregation interface of the aggregation router.
  • the method makes it possible to automatically configure (step 606) on the LAN interface a new IP address, which can be a Pv4 and / or IPv6 address.
  • the address configuration can be of stateful or stateless type.
  • the router's WAN interface is connected to the Internet.
  • step 61 0 the method makes it possible to activate the IP routing (I Pv4 and / or I Pv6) between the WAN interface and the LAN interface, and to activate (step 61 2) the systematic use of the transmission mechanism.
  • NAT * address translation for any IP traffic routed between its LAN and WAN interfaces.
  • the systematic use of NAT differs from the traditional use of this mechanism, which is usually used only when the address space on the LAN interface is not routable over the WAN interface.
  • the systematic NAT * mechanism causes the address translation to be used even when the addresses used on the LAN interface are routable on the WAN interface.
  • the NAT * mechanism is used even if the LAN interface is configured with globally routable I Pv4 and / or IPv6 addresses in the internet network reachable via the WAN interface.
  • this systematic configuration of the NAT mechanism makes it possible to ensure that the packets associated with a data stream Bidirectional all transit on the outbound and reverse routes via the same WAN interface.
  • the method allows the transmission of an announcement message on each of its LAN interfaces associated with the "aggregation" mode.
  • the announcement message sent on a LAN interface contains at least one identifier of the wireless router, such as for example the MAC address or the IP address of the LAN interface.
  • FIG. 7 illustrates an exemplary operating environment of the invention according to a "public transport" implementation scenario.
  • the same aggregation router may be equipped with several (two or more) aggregation interfaces, each interface being associated with a different LAN network.
  • an aggregation router (702) is provided with a first WiFi type aggregation interface (706) and a second Ethernet type aggregation interface (704).
  • the distribution of flows implemented by the flow allocation module (708) of the aggregation router can be done either:
  • disjoint allocations mode where the aggregation router manages independently, disjoint distribution of flows on each of its aggregation interfaces.
  • the flows coming from user terminals associated with an aggregation interface can only pass through the aggregated routers visible on this same aggregation interface.
  • FIGS. 2 and 3 This variant is illustrated in FIGS. 2 and 3 in the form of the optional module "LAN interface Techno-Y" that can serve as an additional aggregation interface on the aggregation router (21 0, 31 0).
  • the same aggregation router may be equipped with one or more interface (s) WAN (714) in addition to its (or its) interface (s) d aggregation, for example two WAN interfaces of the same type or of different types, eg 2G / 3G / 4G.
  • the aggregation router can also be configured as a wireless router operating in the "aggregation" mode on its WAN interface (s) (714) using as a router LAN interface. wireless, one of the aggregation interfaces (704, 706).
  • the NAT NAT mechanism is enabled for LAN interface flows routed to the WAN interface.
  • FIGs 2 and 3 in the form of optional modules "WAN interface Techno-X" and "NAT * ".
  • the aggregation router (702) can jointly manage the distribution of flows on its WAN interface (s) (714) and on the aggregated routers (71 0, 71 2) connected to its interface (s). (s) aggregation (704, 706).
  • a flow from a user terminal associated with an aggregation interface may optionally be allocated to a WAN interface of the aggregation router acting as an aggregated router.
  • the aggregation router can also act as a user terminal, and be the source of data flow. which are then treated similarly to those from other user terminals connected to aggregate interfaces of the aggregation router.
  • the aggregation router (702) may be equipped with one or more additional LAN interface (s) on which the equipment also acts as an access router. traditional without operating as an aggregation router on this interface, that is to say without issuing announcement messages on its interfaces.
  • any data stream from terminals connected to these interfaces can be processed similarly to streams from other user terminals connected to aggregate interfaces of the aggregation router.
  • FIGS. 2 and 3 This variant is illustrated in FIGS. 2 and 3 in the form of the optional modules "Techno-Z interface” and "NAT" at the level of the aggregation router.
  • the WAN interfaces may be wired.
  • the present description illustrates a preferred implementation of the invention, but is not limiting.
  • An example has been chosen to allow a good understanding of the principles of the invention, and a concrete application, but it is in no way exhaustive and should allow the skilled person to make changes and implementation variants in keeping the same principles.
  • the invention can be implemented from hardware and / or software elements. It may be available as a computer program product on a computer readable medium.
  • the support can be electronic, magnetic, optical, electromagnetic or infrared type.
  • Such supports are, for example, Random Access Memory RAMs (Read-Only Memory ROMs), magnetic or optical tapes, floppy disks or disks (Compact Disk - Read Only Memory (CD - ROM), Compact Disk - Read / Write (CD - R / W) and DVD).
  • RAMs Read-Only Memory ROMs
  • CD - ROM Compact Disk - Read Only Memory
  • CD - R / W Compact Disk - Read / Write

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de communication dans un réseau IP permettant d'accroitre significativement la bande passante disponible pour des communications sans-fil entre des terminaux utilisateurs et leurs correspondants dans le réseau IP. Le dispositif opère comme routeur d'agrégation qui via une unique interface réseau permet d'allouer les flux de données reçus vers différents routeurs sans-fil configurés selon un mode dit routeur agrégé utilisant systématiquement un mécanisme de translation d'adresse réseau (NAT) pour tout trafic routé entre les interfaces LAN et WAN, et permettre aux terminaux connectés de bénéficier de la bande passante agrégée des routeurs sans-fil agrégés.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE COMMUNICATION SANS-FIL DANS UN
RESEAU IP
Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine des télécommunications, et en particulier celui des communications dans les réseaux IP tels que l'Internet.
Etat de la Technique
De nombreux usages requièrent de pouvoir se connecter au réseau Internet (ou tout autre réseau Internet Protocol IP) via une connexion sans-fil, par exemple pour accéder à l'Internet depuis un véhicule en mobilité, ou depuis une zone géographique non couverte par une infrastructure filaire comme la connexion ADSL. Les réseaux d'accès à large couverture - Wide Area Network (WAN) selon l'anglicisme consacré - tels que les réseaux cellulaires de type 2G, 3G ou 4G, ou les réseaux satellitaires, sont des moyens les plus communément utilisés pour se connecter sans-fil à l'Internet, de par leur grande couverture géographique. Par ailleurs, dans de nombreux cas, le besoin de connexion sans-fil à l'Internet ne concerne pas un seul et unique équipement tel un smart phone, mais peut concerner une pluralité d'équipements formant un réseau. Un cas de figure fréquent est celui d'un véhicule (voiture, camion, car, bus, train...) devant connecter au réseau Internet plusieurs de ses propres équipements ou terminaux embarqués ou équipements à bord. Pour répondre à ce besoin, il est connu d'utiliser un routeur sans-fil. Un exemple de routeur sans-fil communément utilisé est celui du smartphone configuré selon le mode « partage de connexion ». Dans ce mode, le smartphone configure son interface WiFi en mode point d'accès ou « Access Point » (AP) en anglais, pour créer un point d'accès WiFi auquel peuvent se connecter d'autres équipements ou terminaux. Le smartphone peut alors router les communications IP de ses équipements ou des terminaux tiers via son interface WAN pour leur offrir l'accès à Internet.
La figure 1 illustre un environnement (1 00) de communication dans un réseau I P via un routeur sans-fil (1 02). Le routeur sans-fil (1 02) est constitué d'une interface WAN (1 04) par exemple une interface cellulaire de type 2G ou 3G ou 4G, permettant de se connecter à l'Internet, et d'une ou plusieurs interfaces locales - Local Area Network (LAN) selon l'anglicisme consacré - par exemple une interface Ethernet (1 06) et/ou une interface WiFi (1 08) via lesquelles des terminaux communicants (1 1 0, 1 12) peuvent se connecter au routeur sans-fil (102) pour se connecter à l'Internet. Les terminaux communicants peuvent être des terminaux de type Ethernet (1 1 0) et/ou WiFi (1 12) qui disposent d'une interface correspondante Ethernet ou WiFi mais n'ont pas besoin d'interface WAN. Le routeur sans-fil (1 02) achemine les communications IP entre les terminaux et leurs correspondants dans l'Internet - Correspondant Node (CN) selon l'anglicisme consacré - en routant les paquets I P de données associés à ces communications entre les interfaces LAN et WAN et vice- versa. Le routeur sans-fil est aussi composé d'une pile protocolaire de communication TCP/I P (1 14) qui comprend des composants pour réaliser la fonction de routeur I P pour router les paquets de données entre les interfaces LAN et WAN, et la fonction de configuration de routeur d'accès pour chacune des interfaces LAN (Ethernet et WiFi). La configuration du routeur permet de réaliser les fonctions de: routage par défaut (1 1 6) qui permet au routeur sans-fil de s'annoncer comme un « routeur par défaut » auprès des terminaux (1 1 0, 1 1 2) connectés sur l'interface LAN (1 06, 108). Grâce à cette fonction ces terminaux peuvent découvrir l'adresse IP du routeur sans-fil sur l'interface LAN et utiliser celle-ci comme leur routeur par défaut. Ainsi, tout trafic émis par ces terminaux est systématiquement transmis vers l'interface LAN correspondante (106, 108) du routeur sans-fil. Cette fonction s'appuie sur des protocoles standards, DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol for IPv4 (RFC 2131 ) ou NDP - Neighbor Discovery Protocol for IPv6 (RFC 4861 ) ;
fournisseur d'adresse (1 18) qui permet au routeur sans-fil de fournir une adresse IP à chacun des terminaux (1 10, 1 12) connectés sur l'interface LAN. Cette fonction s'appuie sur l'un des protocoles standards suivants :
- configuration d'adresse dite en anglais "stateful" selon laquelle le routeur sans-fil héberge un serveur DHCP gérant un pool ou ensemble d'adresses IP et alloue une ou plusieurs adresses à un terminal agissant comme client DHCP à la demande de ce dernier, selon le protocole DHCP pour IPv4 DHCP pour IPv6.
- configuration d'adresse dite en anglais "stateless" selon laquelle le routeur sans-fil annonce un espace d'adressage (c'est-à-dire un préfixe IPv6) sur son interface LAN et sur la base duquel un terminal connecté à cette interface LAN peut construire ou auto- configurer une adresse IPv6 utilisable pour lui-même, selon le protocole IPv6 Stateless Address Autoconfiguration ;
NAT (120) pour « Network Address Translation » en anglais qui permet au routeur sans-fil d'appliquer un changement d'adresse IP source lors du transfert des paquets IP sur l'interface WAN en y introduisant une adresse IP configurée sur cette interface afin que le paquet soit routable dans le domaine WAN et/ou l'Internet. En effet, de manière générale les adresses IP configurées par les terminaux connectés aux interfaces LAN du routeur sans-fil sont des adresses dites privées et donc non routables dans le réseau WAN et l'Internet.
Cette fonction NAT permet également, en exploitant les ports TCP/UDP, d'effectuer l'opération inverse pour les paquets de données entrant sur l'interface WAN en remplaçant l'adresse destination du paquet par l'adresse IP privée allouée au terminal connecté à l'interface LAN auquel le paquet est destiné. Plus de détails sur la fonction NAT se trouvent dans la RFC 3022.
Dans la très grande majorité des cas, les technologies utilisées sur les interfaces LAN offrent des débits bien supérieurs à ceux disponibles sur une interface WAN, avec en approximation grosse maille un débit LAN environ 10 fois supérieur au débit WAN, par exemple 1 Gbps sur une interface LAN Ethernet et jusqu'à plusieurs centaines de Mbps sur une interface WiFi, lorsque le débit atteint au mieux aujourd'hui une centaine de Mbps sur une interface WAN 4G. De ce fait, l'interface WAN constitue un goulot d'étranglement pour l'ensemble du trafic transitant via un routeur sans-fil depuis ou vers des terminaux connectés à ses interfaces LAN. Et en pratique cela limite le nombre de terminaux et/ou la quantité de trafic qui peut être acheminée par un routeur sans-fil. La qualité de service ou qualité d'expérience perçue par les utilisateurs en est alors affectée. Pour répondre à cette problématique de bande passante limitée, induite par l'utilisation d'une interface WAN d'un routeur sans-fil, une première approche consiste à équiper le routeur sans-fil de plusieurs interfaces WAN, permettant de créer un routeur sans-fil multi-interfaces. Cette approche est assez contraignante en pratique car elle nécessite à la fois des extensions matérielles et logicielles sur le routeur sans-fil car de nouvelles interfaces WAN doivent être intégrées dans le routeur, soit directement dans celui-ci (par exemple sous la forme d'une carte mini PCI express), soit sur des ports USB externes disponibles sur le routeur. Ces extensions matérielles induisent alors une augmentation significative du coût de l'équipement tout en limitant sa flexibilité car il reste difficile pour l'utilisateur de faire évoluer le nombre d'interfaces WAN sur son routeur sans-fil pour l'adapter à ses propres besoins en termes de bande passante. De plus, cette approche requière également des extensions logicielles sur le routeur sans-fil afin de prendre en charge la répartition des différents flux de données sur les différentes interfaces WAN. Différentes stratégies existent pour cela : stratégie dite de « lien de backup » : dans ce cas une seule des interfaces WAN est utilisée pour acheminer tout le trafic. Si celle-ci devient non disponible, à cause d'une perte de la connectivité par exemple, alors une nouvelle interface WAN de backup est utilisée pour acheminer les nouveaux flux (les flux précédemment acheminés sur la première interface WAN étant eux interrompus). Cette stratégie ne permet pas d'augmenter la bande passante disponible puisqu'une seule interface WAN n'est active à fois ;
- stratégie dite de « load balancing / sharing » : dans ce cas plusieurs interfaces WAN sont utilisées pour acheminer les différents flux dans l'optique de distribuer la charge globale sur les différentes interfaces. Une autre approche connue pour répondre à la problématique de bande passante limitée induite par l'utilisation d'une interface WAN d'un routeur sans-fil consiste à connecter un terminal source et/ou destinataire du trafic à plusieurs routeurs sans-fil, chacun étant équipé d'une interface WAN. Toutefois, cette approche est assez contraignante en pratique car elle nécessite à la fois des extensions matérielles et logicielles sur le terminal lui-même. En particulier :
dans le cas où le terminal utilise la technologie Ethernet, celui-ci peut n'utiliser qu'une seule interface Ethernet pour se connecter aux différents routeurs sans-fil, ce qui présente l'avantage de ne pas engendrer d'extension matérielle sur le terminal. Cependant, dans cette configuration, le terminal se trouve exposé à plusieurs routeurs par défaut, chaque routeur sans-fil se présentant comme un routeur par défaut, ce qui implique de prévoir des extensions logicielles sur le terminal afin de prendre en charge la répartition des différents flux de données sur les différents routeurs par défaut. Ce type de mécanisme revient en pratique à sélectionner l'adresse IP source à utiliser par le terminal pour un flux de données particulier ;
dans le cas où le terminal utilise la technologie WiFi pour se connecter aux différents routeurs sans-fil, le terminal doit être équipé d'autant d'interfaces WiFi que le nombre de routeurs sans-fil auxquels il souhaite se connecter, car une interface WiFi ne peut être connectée qu'à un seul point d'accès WiFi à la fois. Ceci induit une augmentation significative du coût du terminal tout en limitant sa flexibilité d'usage. Par ailleurs cette approche requière également d'autres extensions logicielles sur le terminal afin de prendre en charge la répartition des différents flux de données sur les différentes interfaces, ce qui en pratique revient à sélectionner l'adresse IP source à utiliser par le terminal pour un flux de données particulier.
Ainsi, quelque soit la technologie LAN utilisée (Ethernet ou WiFi), cette seconde approche peut engendrer des conflits d'adresses puisqu'un terminal (1 10, 1 12) pourra se voir octroyer la même adresse IP par des routeurs sans-fil différents, les routeurs sans-fil allouant des adresses dans des espaces d'adressage privé, et donc potentiellement identiques d'un routeur à l'autre. Ceci est particulièrement le cas lorsque les routeurs sans-fil ne permettent pas à un utilisateur de configurer les espaces d'adressages privés qu'ils utilisent sur leurs interfaces LAN, ce qui est le cas de certains smartphones. Dans cette situation de conflit d'adresse, le mécanisme permettant de choisir le routeur sans-fil associé à un flux de données par le simple choix de l'adresse IP source n'est alors plus fonctionnel, ce qui peut engendrer diverses conséquences telles que la duplication ou la multiplication des flux si ils sont pris en charge par deux ou plusieurs routeurs sans-fil et donc un disfonctionnement potentiel des applications associées et un gaspillage de la bande passante. Cela peut aussi avoir pour conséquence d'un routage systématique des flux vers un seul des routeurs sans-fil, ne permettant plus alors de tirer avantage de la bande passante des autres routeurs.
Enfin, même si la possibilité est donnée à un utilisateur de configurer manuellement des espaces d'adressages différents sur ses différents routeurs sans-fil, cela implique pour lui une étape de vérification et configuration supplémentaire qui est fastidieuse, complexe et facilement oubliable, donc une complexité d'usage.
Ainsi, les approches connues présentes des inconvénients qui peuvent être résumés comme étant : des risques de conflits d'adresses au niveau du terminal utilisateur rendant l'approche inefficace voire inopérante ; - une complexité d'usage induite par la nécessité de configurer manuellement les espaces d'adressages au niveau des routeurs sans-fil ; une augmentation du coût du terminal utilisateur ou du coût du routeur sans-fil due aux extensions hardware requises ; une flexibilité d'usage limitée due aux contraintes sur le nombre maximum de routeurs sans-fil pouvant être utilisés en fonction des interfaces LAN réellement disponibles sur le terminal, et due aux modifications logicielles nécessaires au niveau de tous les terminaux de l'utilisateur.
Il existe alors le besoin d'une solution qui pâlie aux inconvénients des approches connues. La présente invention répond à ce besoin.
Résumé de l'invention
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif permettant d'accroître significativement la bande passante disponible pour des communications sans-fil entre un terminal utilisateur et son correspondant dans un réseau IP.
Le dispositif de l'invention est d'une manière générale constitué d'un ou plusieurs routeurs sans-fil couplés de manière opérationnelle à un routeur dit « routeur d'agrégation » via une unique interface réseau, permettant à chaque terminal utilisateur connecté au routeur d'agrégation de communiquer avec son correspondant dans un réseau IP, en bénéficiant d'une bande passante plus importante correspondant à la bande passante agrégée des différents routeurs sans-fil. Un autre objet de la présente invention est de proposer une solution fiable et fonctionnelle qui supprime tout risque de conflits d'adresses.
Un autre objet de la présente invention est de proposer une solution qui ne requiert aucune modification matérielle sur les routeurs sans-fil ni sur les terminaux utilisateurs, tout en permettant l'utilisation d'un nombre quelconque de routeurs sans-fil par le dispositif.
Avantageusement, le dispositif de l'invention augmente significativement la facilité d'usage pour un utilisateur, car il n'est requis aucune configuration manuelle des espaces d'adressage des routeurs sans-fil, les terminaux utilisateurs n'étant pas modifiés. Par ailleurs, l'utilisateur peut facilement ajouter de nouveaux routeurs sans-fil au dispositif pour accroitre la bande passante disponible sans requérir de modification particulière au routeur d'agrégation, ni de modification des correspondants dans l'Internet. Avantageusement, le mode agrégation au niveau des routeurs sans-fil agrégés du dispositif de l'invention peut être facilement implémenté sur tout routeur sans-fil connu, sous la forme d'un composant logiciel permettant d'exécuter les fonctions requises. Avantageusement le routeur d'agrégation ne requiert qu'une seule interface réseau. La présente invention trouvera une application avantageuse dans tous les environnements où un équipement de type terminal utilisateur fixe ou mobile disposant d'une interface de communication (LAN) s'interface à l'Internet via un autre équipement ayant une bande passante limitée, de type routeur sans-fil équipé d'une interface WAN.
Avantageusement, le dispositif de l'invention permet à l'équipement « terminal utilisateur» de bénéficier d'une bande passante supérieure pouvant approcher le débit maximal de son interface LAN en agrégeant le débit de plusieurs interfaces WAN, la bande passante agrégée correspondant à la somme des bandes passantes des interfaces WAN des routeurs sans-fil s'étant configurés en mode agrégation.
Sans être limitatifs, des exemples d'application avantageuse de la présente invention peuvent être dans les scénarios suivants : scénario « Box » pour l'augmentation de la bande passante d'un boîtier ou box de communication fixe ne disposant que d'une seule interface WAN (de type Ethernet / ADSL, ou fibre optique). L'augmentation de la bande passante peut être réalisée par l'utilisation d'interfaces WAN additionnelles fournies par des équipements nomades des utilisateurs de la box tels que des smartphones disposant d'une connexion WAN.
scénario « voiture » ou « transport public » pour l'augmentation de la bande passante d'un boîtier de communication mobile déployé dans une voiture ou un véhicule de transport public (p. ex. bus, car, train...) et ne disposant que d'un nombre limité d'interfaces WAN (par exemple une interface « 2G/3G/4G », une interface « WiFi » et une interface « 802.1 1 p ») voire n'ayant aucune interface. L'augmentation de la bande passante peut être réalisée par l'utilisation d'interfaces WAN additionnelles fournies par des équipements nomades du conducteur ou des passagers du véhicule tels que des smartphones disposant d'une connexion WAN. L'augmentation de la bande passante peut également être réalisée par l'utilisation de boîtiers de communication équipés d'une interface WAN qui seront intégrés de manière fixe dans le véhicule. Un tel scénario peut être étendu de manière similaire à la « sécurité publique » des véhicules de police, pompiers, ambulances, ou encore pour de la « logistique » ou au domaine « véhicule industriel ».
Pour obtenir les résultats recherchés, un dispositif tel que décrit dans la revendication indépendante 1 est proposé. En particulier, il est proposé un dispositif de communications sans-fil dans un réseau IP ayant une pluralité de routeurs sans-fil aptes à router des flux de données, chaque routeur ayant au moins une interface LAN pour recevoir des flux de données d'au moins un terminal utilisateur et une interface WAN pour communiquer vers le réseau IP, le dispositif comprenant :
- un module de découverte de routeurs pour identifier parmi la pluralité de routeurs sans-fil, un sous-ensemble de routeurs, dits routeurs agrégés, utilisant systématiquement un mécanisme de translation d'adresse réseau (NAT) pour tout trafic routé entre ses interfaces LAN et WAN ;
- un module d'allocation de flux apte à sélectionner pour un flux de données reçu un routeur agrégé parmi lesdits routeurs agrégés et lui allouer le flux de données ; et
- une interface réseau unique, dite interface d'agrégation, configurée pour recevoir des flux de données de terminaux utilisateurs et pour émettre chaque flux de données reçu vers le routeur agrégé qui lui est alloué.
L'invention couvre aussi un procédé tel que décrit dans la revendication indépendante 18 pour opérer des communications sans-fil dans un réseau IP ayant une pluralité de routeurs sans-fil aptes à router des flux de données, chaque routeur ayant au moins une interface LAN pour recevoir des flux de données d'au moins un terminal utilisateur et une interface WAN pour communiquer vers le réseau I P, le procédé comprenant les étapes de :
- recevoir un flux de données d'un terminal utilisateur ;
- identifier parmi la pluralité de routeurs sans-fil, un sous-ensemble de routeurs, dits routeurs agrégés, utilisant systématiquement un mécanisme de translation d'adresse réseau (NAT) pour tout trafic routé entre ses interfaces LAN et WAN ;
- sélectionner un routeur agrégé du sous-ensemble de routeurs agrégés pour lui allouer le flux de données reçu ; et
- émettre le flux de données reçu vers ledit routeur agrégé sélectionné.
Tout ou partie de l'invention peut opérer sous la forme d'un produit programme d'ordinateur qui comprend des instructions de code
permettant d'effectuer les étapes du procédé revendiqué lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur.
Description des figures
Différents aspects et avantages de l'invention vont apparaître en appui de la description d'un mode préféré d'implémentation de l'invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous :
La figure 1 montre un environnement de communication utilisant un routeur sans-fil;
La figure 2 illustre un environnement de communication utilisant un routeur sans-fil et un routeur d'agrégation dans un premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 3 illustre un environnement de communication utilisant un routeur sans-fil et un routeur d'agrégation dans un second mode de réalisation de l'invention ;
La figure 4 montre un enchaînement d'étapes pour router un flux de données dans un mode de réalisation de l'invention ;
La figure 5 montre un enchaînement d'étapes pour initialiser un routeur d'agrégation selon un mode de réalisation de l'invention ;
La figure 6 montre un enchaînement d'étapes pour activer le mode agrégation sur un routeur sans-fil selon un mode de réalisation de l'invention ; et
La figure 7 illustre un exemple d'environnement opérationnel de l'invention selon un scénario d'implémentation « transport public».
Description détaillée de l'invention
Référence est faite à la figure 2 qui illustre un environnement de communication dans un réseau IP utilisant un routeur d'agrégation (210) dans un mode de réalisation de l'invention utilisant la technologie WiFi.
Dans cette configuration, un ou plusieurs routeurs sans-fil (220 à 220-n) dits routeurs agrégés, communiquent en mode WiFi (221 ) avec le routeur d'agrégation (210) via leur interface Wifi respective. Dans l'exemple décrit, un équipement utilisateur (202) qui communique avec le routeur d'agrégation (210) en mode Wifi (21 1 ) va pouvoir communiquer avec son ou ses correspondants dans le réseau IP en bénéficiant d'une bande passante plus importante correspondant à la bande passante agrégée des différents routeurs sans-fil (220 à 220-n). L'agrégation de bande passante est obtenue par la distribution sur les différents routeurs sans-fil agrégés des différents flux de données des terminaux utilisateurs à destination du réseau IP.
Par exemple si un terminal utilisateur a 3 flux de données, chacun de ces flux peut être associé à un routeur sans-fil agrégé différent, et ainsi chaque flux peut bénéficier de la bande passante maximale d'une interface WAN, alors que si tous les flux transitaient via la même interface WAN, sans « agrégation » des routeurs sans-fil, chaque flux ne pourrait disposer en moyenne que d'un tiers de la bande passante d'un interface WAN, tous les flux transitant alors vers un seul routeur sans-fil.
La bande passante maximale théoriquement disponible pour les flux des terminaux utilisateurs à destination du réseau IP, est la valeur minimale entre (1 ) la bande passante du réseau LAN auquel sont connectés les terminaux utilisateurs et le routeur d'agrégation, et les interfaces LAN des routeurs sans-fil agrégés, et (2) la somme des bandes passantes des interfaces WAN des routeurs sans-fil agrégés.
Le routeur d'agrégation (210) est composé d'une interface réseau unique, appelée interface d'agrégation (214) sur laquelle il est configuré via un module protocolaire (212) comme routeur d'accès, c'est-à-dire routeur par défaut et fournisseur d'adresse. Dans l'exemple de la figure 2, le routeur d'agrégation configure son interface d'agrégation WiFi en mode point d'accès (AP). De manière plus générale, pour toute technologie LAN associée à une topologie de type étoile, le routeur d'agrégation configure son interface d'agrégation pour opérer en tant que nœud racine de la topologie. L'interface d'agrégation est utilisée pour intercepter les flux de données issus des terminaux utilisateurs (202) et rediriger ces flux vers les interfaces WiFi des routeurs agrégés (220 à 220-n).
Le routeur d'agrégation (210) comprend aussi un module (21 6) de découverte des routeurs sans-fil (220 à 220-n) qui fonctionnent en mode agrégation et sont connectés à l'interface d'agrégation WiFi (214) du routeur d'agrégation.
Le routeur d'agrégation (210) comprend aussi un module (218) d'allocation des flux de données des terminaux utilisateurs (202) sur les différents routeurs sans-fil agrégés (220 à 220-n) découverts connectés à l'interface d'agrégation (214) du routeur d'agrégation.
Le routeur d'agrégation (210) peut comprendre de plus des blocs d'interface supplémentaires (203) pour permettre au routeur d'agrégation de prendre en charge des flux de données issus de terminaux connectés à ces interfaces supplémentaires 203 et les dispatcher sur les routeurs agrégés.
Pour faciliter la description de l'invention, par la suite, un seul routeur sans-fil agrégé (220) est décrit plus en détail, mais l'homme du métier peut étendre les principes à une pluralité de routeurs sans-fil agrégés (220 à 220-n) en communication avec le routeur d'agrégation (214).
Un routeur sans-fil agrégé (220) comprend une interface WAN (222) connectée à l'Internet ou à un réseau IP, une interface LAN de type WiFi (224) configurée comme un terminal, c'est-à-dire n'opérant ni la fonction de routeur par défaut ni celle de fournisseur d'adresse, et pouvant être connectée à l'interface d'agrégation (214) d'un routeur d'agrégation (210). Le routeur sans-fil agrégé comprend de plus un module protocolaire (226) permettant l'activation du routage IP entre l'interface WAN (222) et l'interface WiFi (224) avec l'utilisation systématique d'un mécanisme de translation d'adresse NAT (référencé NAT* sur la figure) pour tout trafic IP routé entres ses interfaces LAN et WAN. Le routeur sans-fil agrégé (220) comprend de plus un module d'annonce (228) qui permet au routeur de s'annoncer comme étant configuré en mode agrégation pour permettre à un routeur d'agrégation (210) de découvrir que le routeur sans-fil opère selon le mode agrégation. Le routeur sans-fil agrégé peut aussi comprendre d'autres interfaces LAN (223) de type Ethernet par exemple, tel qu'il est détaillé en référence à la figure 3. Les technologies communément utilisées pour les interfaces LAN sont en particulier Ethernet (IEEE 802.3) et WiFi (famille de standards IEEE 802.1 1 ).
La figure 3 illustre un environnement de communication haut débit par agrégation de routeurs sans-fil (320 à 320-n) dans un cas d'utilisation de la technologie Ethernet.
Dans cette configuration, la topologie est de type bus ou « mesh » en anglais où chaque nœud (301 , 31 1 , 321 , 321 -n) sur le réseau LAN peut communiquer directement avec un autre nœud sur le même LAN.
Dans l'exemple décrit, un ou plusieurs routeurs sans-fil (320 à 320- n) dits routeurs agrégés, communiquent en mode Ethernet (321 ) avec un routeur d'agrégation (310) via leur interface Ethernet respective. Un équipement utilisateur (302) qui communique avec le routeur d'agrégation (310) en mode Ethernet sur le réseau LAN (301 ,31 1 ) va pouvoir communiquer avec son ou ses correspondants dans le réseau IP en bénéficiant d'une bande passante plus importante correspondant à la bande passante agrégée des différents routeurs sans-fil (320 à 320-n). Le routeur d'agrégation (310) comprend une interface réseau
Ethernet dite interface d'agrégation (314) sur laquelle il est configuré via un module protocolaire (312) comme un routeur d'accès, c'est-à-dire comme routeur par défaut et fournisseur d'adresse. Comme pour toute technologie LAN associée à une topologie de type « bus » ou « mesh », l'interface Ethernet ne requière pas de configuration particulière pour intercepter les flux de données issus de terminaux utilisateurs et les rediriger vers les interfaces Ethernet des routeurs agrégés.
Un routeur sans-fil agrégé (320) dans un mode opératoire Ethernet comprend une interface WAN (322) connectée à l'Internet ou à un réseau IP, une interface LAN Ethernet (323) pouvant être connectée à l'interface d'agrégation Ethernet (314) d'un routeur d'agrégation (310). Le routeur sans-fil agrégé comprend de plus un module protocolaire (326) permettant l'activation du routage IP entre l'interface WAN (322) et l'interface Ethernet (323) avec l'utilisation systématique d'un mécanisme de translation d'adresse NAT (référence NAT* sur la figure 3). Le routeur sans-fil agrégé (320) comprend de plus un module d'annonce (328) qui permet au routeur de s'annoncer comme étant en mode agrégation pour permettre à un routeur d'agrégation (310) de découvrir que le routeur sans-fil opère selon le mode agrégation.
Le routeur d'agrégation (310) comprend aussi un module (31 6) de découverte des routeurs sans-fil (320 à 320-n) qui fonctionnent en mode agrégation et qui sont connectés à l'interface d'agrégation Ethernet (314) du routeur d'agrégation. Le routeur d'agrégation (310) comprend aussi un module (318) d'allocation des flux de données des terminaux utilisateurs (302) sur les différents routeurs sans-fil agrégés (320 à 320-n) découverts connectés à l'interface d'agrégation (314) du routeur d'agrégation.
Le routeur d'agrégation (310) peut comprendre de plus des blocs d'interface supplémentaires (303) pour des communications hors mode agrégation avec des terminaux utilisateurs (304).
La figure 4 montre un enchaînement des étapes (400) opérées par le dispositif de l'invention permettant de router un flux de données d'un terminal utilisateur vers le réseau IP en bénéficiant d'une bande passante plus importante correspondant à la bande passante agrégée de différents routeurs sans-fil. Le procédé débute par une étape (402) d'initialisation du routeur d'agrégation et une étape (404) d'activation du mode agrégation sur un ou plusieurs routeurs sans-fil. Le procédé permet ensuite (étape 406) la découverte des routeurs sans-fil qui sont configurés en mode agrégation. Dans une étape suivante (408), le procédé permet la détection et la réception d'un nouveau flux émis par un terminal utilisateur. Le routeur d'agrégation agissant comme routeur par défaut sur son interface d'agrégation, il est utilisé par les terminaux utilisateurs connectés sur le LAN de l'interface d'agrégation comme routeur par défaut. Chaque terminal utilisateur transmet donc tout flux sortant à destination d'un correspondant dans l'Internet vers l'interface d'agrégation du routeur d'agrégation.
L'étape suivante (410) consiste à allouer le flux reçu à l'un des routeurs sans-fil agrégés. Les routeurs sans-fil configurés en mode agrégation peuvent être sélectionnés par le routeur d'agrégation selon certains critères. Le routeur d'agrégation utilise la liste des routeurs agrégés sélectionnés pour distribuer, répartir les flux de données issus des terminaux utilisateurs connectés à l'interface d'agrégation sur les différents routeurs agrégés. Plusieurs algorithmes de distribution peuvent être utilisés tels que par exemple ceux visant à :
- l'équilibrage du nombre de flux transitant sur chacun des routeurs agrégés. Lorsqu'un nouveau flux issu d'un terminal utilisateur connecté à l'interface d'agrégation est reçu par le routeur d'agrégation, celui-ci alloue ce flux au routeur agrégé gérant le plus petit nombre de flux. Dans ce mode de réalisation, le routeur d'agrégation décompte le nombre de flux alloué à chaque routeur agrégé ;
- l'équilibrage de la bande passante consommée par les flux sur chacun des routeurs agrégés. Lorsqu'un nouveau flux issu d'un terminal utilisateur connecté à l'interface d'agrégation est reçu par le routeur d'agrégation, celui-ci alloue ce flux au routeur agrégé ayant le plus faible cumul de bande passante consommée par les flux déjà en cours. Dans ce mode de réalisation, le routeur d'agrégation décompte pour chacun des routeurs agrégés, la bande passante totale consommée par les flux alloués audit routeur agrégé ; - l'équilibrage selon la bande passante disponible sur chacun des routeurs agrégés. Lorsqu'un nouveau flux issu d'un terminal utilisateur connecté à l'interface d'agrégation est reçu par le routeur d'agrégation, celui-ci alloue ce flux au routeur agrégé disposant sur son interface WAN de la bande passante disponible la plus grande. Dans ce mode de réalisation, le routeur d'agrégation décompte pour chacun des routeurs agrégés, la bande passante disponible sur l'interface WAN dudit routeur agrégé, celle-ci pouvant par exemple être estimée en soustrayant de la bande passante maximale de l'interface WAN, la bande passante totale consommée par les flux alloués audit routeur agrégé et transitant sur son interface WAN.
L'homme du métier appréciera que d'autres algorithmes puissent être implémentés pour distribuer les flux de données sur les routeurs sans-fil agrégés.
Dans une étape suivante (412), le procédé permet d'enregistrer l'association créée entre le flux et le routeur agrégé sélectionné. Le module (218, 318) d'allocation des flux vers les routeurs agrégés est en charge de maintenir une table d'association indiquant pour chaque flux le routeur agrégé qui lui est assigné. Une entrée dans la table peut par exemple identifier un nouveau flux sous la forme d'un ensemble de paramètre issus des entêtes protocolaires contenues dans le flux de données, tels que par exemple l'ensemble {adresse IP source, adresse IP destination, port source, port destination}. Le routeur agrégé associé peut être identifié selon un paramètre d'identification de routeur reçu de ce dernier dans ses messages d'annonces, tel que par exemple son adresse IP ou son adresse MAC sur l'interface d'agrégation.
Dans une étape suivante (414), le procédé permet de router tous les paquets de données associés à un flux reçu vers le routeur agrégé sélectionné selon l'entrée correspondante dans la table d'association. Lorsqu'un nouveau flux qui n'est pas déjà listé dans la table d'association est détecté, le module d'allocation des flux sélectionne le routeur agrégé à utiliser pour ce nouveau flux, selon l'algorithme implémenté et ajoute une nouvelle entrée dans sa table d'association. Une fois cette entrée créée, tous les paquets de données associés à ce même flux sont automatiquement routés vers le routeur agrégé correspondant. Plus spécifiquement, le routeur d'agrégation transmet lesdits paquets de données sur son interface d'agrégation en précisant l'adresse MAC du routeur agrégé comme adresse de destination dans l'entête de la trame MAC du message.
Dans une étape suivante (416), le procédé permet de router les paquets de données sortants vers le réseau IP depuis le routeur agrégé. Les paquets sortants du flux de données sont reçus sur l'interface LAN du routeur agrégé et modifiés selon le mécanisme NAT-systématique (NAT*) décrit précédemment avant d'être transmis sur l'interface WAN. Ce mécanisme permet de s'assurer que tous les paquets de données sortant auront comme adresse IP-source l'adresse de l'interface WAN du routeur agrégé. En conséquence, les paquets de données «entrant » émis en réponse à des paquets de données « sortant » sont acheminés vers l'interface WAN du routeur agrégé gérant ledit flux. Avantageusement, ce mécanisme de transfert d'adresse NAT systématique permet d'assurer que les paquets « entrant » et « sortant » d'un même flux de données transitent tous par le même routeur agrégé.
L'étape suivante (418) illustre la réception de paquets entrants d'un flux de données reçu au niveau de l'interface WAN du routeur agrégé. Les paquets entrants sont modifiés selon le mécanisme NAT- systématique (NAT*) afin de remplacer l'adresse IP de destination contenue dans le paquet, i.e. celle de l'interface WAN, par l'adresse IP du terminal utilisateur destinataire du flux. Après remplacement, le paquet est transmis sur l'interface LAN du routeur agrégé. Si le LAN a une topologie de type étoile, cas de la technologie WiFi avec l'interface d'agrégation configurée en points d'accès, les paquets « entrant » sont acheminés via le routeur d'agrégation et via son interface d'agrégation jusqu'au terminal utilisateur destinataire. Si le LAN a une topologie de type « bus » ou mesh », cas de la technologie Ethernet, les paquets « entrant » sont acheminés directement depuis le routeur agrégé vers le terminal utilisateur si ce dernier est connecté audit LAN.
La figure 5 détaille l'enchaînement des étapes (500) pour initialiser un routeur d'agrégation selon un mode de réalisation de l'invention. Le routeur d'agrégation configure son interface d'agrégation pour qu'elle opère comme routeur d'accès. Cette opération comprend au niveau lien (étape 502), la configuration de l'interface en mode point d'accès WiFi si l'interface est de type WiFi (ou de manière générale, la configuration de l'interface en tant que nœud racine pour toute technologie LAN autre associée à une topologie de type étoile), et au niveau réseau (étape 504), la configuration de l'interface en tant que routeur par défaut et fournisseur d'adresse sur le LAN.
Dans une étape suivante (506), le routeur d'agrégation génère un ou plusieurs messages de découverte sur son interface d'agrégation afin de solliciter l'émission de messages d'annonce par des routeurs sans-fil configurés en mode agrégation et connectés à l'interface d'agrégation du routeur d'agrégation. Le routeur d'agrégation tient à jour une liste des routeurs sans-fil agrégés découverts. Selon les variantes d'implémentation, un routeur d'agrégation peut émettre de manière régulière, par exemple périodiquement, des messages de découverte sur son interface d'agrégation afin de vérifier et actualiser le cas échéant la liste des routeurs sans-fil configurés en mode agrégation, appelée « liste des routeurs agrégés », connectés à son interface d'agrégation. Le routeur d'agrégation utilise la liste des routeurs agrégés pour distribuer et allouer les flux de données issus des terminaux utilisateurs sur les différents routeurs agrégés. La liste des routeurs agrégés sélectionnés peut évoluer au cours du temps, selon que de nouveaux routeurs sans-fil en mode agrégation sont découverts sur le LAN ou que d'autres routeurs agrégés disparaissent par exemple par désactivation du mode agrégation sur un routeur sans-fil. Dans une variante de l'invention, le routeur d'agrégation peut évaluer la disponibilité et la qualité de la connexion WAN d'un routeur sans-fil en mode agrégation découvert, avant de le considérer comme un routeur utilisable à ajouter à la liste des routeurs agrégés. La vérification de la disponibilité de la connectivité sur l'interface WAN peut être réalisée par le routeur d'agrégation en envoyant un paquet de données vers une destination dans l'Internet et en attendant la réponse en retour. Une manière de procéder peut être avec l'application de « ping ».
L'évaluation de la qualité peut se faire sur certains paramètres de qualité d'une connexion WAN, telle que la latence par exemple. Le routeur d'agrégation peut procéder à un échange de paquets avec un destinataire dans le réseau Internet afin de mesurer la durée aller-retour de l'échange, le « Round Trip Time » (RTT) selon l'anglicisme consacré et en déduire une latence, par exemple Vz RTT.
L'évaluation de la qualité peut aussi se faire sur d'autres paramètres de qualité de la connexion WAN, telle que la puissance du signal reçu sur l'interface WAN. Le routeur d'agrégation peut utiliser un message de découverte en y incluant une option adéquat pour solliciter un ou plusieurs paramètres de qualité, qui seront inclus dans le message d'annonce retourné par le routeur agrégé à sélectionner. La figure 6 détaille l'enchainement (600) des étapes pour activer le mode agrégation sur un routeur sans-fil selon un mode de réalisation de l'invention.
Une première étape (602) consiste à désactiver une éventuelle configuration existante sur le routeur sans-fil. Il peut s'agir de désactiver une configuration antérieure de type « routeur par défaut » ou de type « fournisseur d'adresse » ou toute configuration d'adresse I P, de type I Pv4 et/ou I Pv6 par exemple.
Avantageusement, le mode « agrégation » peut être configuré de manière statique sur les routeurs sans-fil, et auquel cas ils fonctionnent systématiquement selon ce mode, ou alternativement le mode « agrégation » peut être configuré de manière dynamique, par exemple directement par l'utilisateur du dispositif. A titre d'exemple, dans le cas où le routeur sans-fil est un smartphone, le mode « agrégation » peut être activé manuellement par l'utilisateur depuis une interface de configuration du smartphone.
Avantageusement, un routeur sans-fil peut opérer selon le mode agrégation sur une seule ou plusieurs de ses interfaces LAN en parallèle. Dans une variante d'implémentation, la configuration du mode agrégation sur le routeur sans-fil peut inclure une liste des interfaces LAN pour lesquelles le mode agrégation est utilisé.
Si l'interface LAN est de type WiFi, le procédé permet de la configurer en mode terminal station 'STA' (étape 604) et de procéder à l'attachement de cette interface LAN WiFi à l'interface d'agrégation WiFi (configurée elle en mode point d'accès) du routeur d'agrégation, afin de permettre l'établissement de la connexion WiFi entre le routeur sans-fil (via son interface LAN) et le routeur d'agrégation (via son interface d'agrégation). Pour permettre au routeur sans-fil en mode terminal station WiFi de détecter la présence du routeur d'agrégation agissant comme point d'accès WiFi, l'interface WiFi du routeur d'agrégation peut être associée à un identifiant de réseau WiFi (p. ex. un ESSID) connu du routeur sans-fil de manière à ce que ce dernier reconnaisse, grâce à cet identifiant annoncé par le routeur d'agrégation sur son interface WiFi, qu'il s'agit bien du routeur d'agrégation ciblé. Ainsi le routeur sans-fil connecte son interface LAN WiFi au point d'accès WiFi formé par l'interface d'agrégation WiFi du routeur d'agrégation. Puis le procédé permet de configurer automatiquement (étape 606) sur l'interface LAN une nouvelle adresse I P, qui peut être une adresse I Pv4 et/ou IPv6. La configuration d'adresse peut être de type stateful ou stateless. Dans une étape suivante (608), l'interface WAN du routeur est connectée au réseau Internet. Puis (étape 61 0), le procédé permet d'activer le routage I P (I Pv4 et/ou I Pv6) entre l'interface WAN et l'interface LAN, et activer (étape 61 2) l'utilisation systématique du mécanisme de translation d'adresse NAT* pour tout trafic I P routé entres ses interfaces LAN et WAN. L'utilisation systématique du NAT diffère de l'utilisation traditionnelle de ce mécanisme, qui habituellement est utilisé uniquement lorsque l'espace d'adressage sur l'interface LAN n'est pas routable sur l'interface WAN. Dans le procédé de la présente invention, le mécanisme de NAT* systématique fait que la translation d'adresse est utilisée même lorsque les adresses utilisées sur l'interface LAN sont routables sur l'interface WAN. Ainsi, par exemple, le mécanisme de NAT* est utilisé même si l'interface LAN est configurée avec des adresses I Pv4 et/ou IPv6 globalement routables dans le réseau Internet joignable via l'interface WAN. Avantageusement, cette configuration systématique du mécanisme NAT permet d'assurer que les paquets associés à un flux de données bidirectionnel transitent tous sur la voie aller et la voie retour via la même interface WAN.
Dans une étape suivante (614), le procédé permet l'émission d'un message d'annonce sur chacune de ses interfaces LAN associée au mode « agrégation ». Le message d'annonce émit sur une interface LAN contient au moins un identifiant du routeur sans-fil, tel que par exemple l'adresse MAC ou l'adresse IP de l'interface LAN.
La figure 7 illustre un exemple d'environnement opérationnel de l'invention selon un scénario d'implémentation « transport public».
Dans cette variante d'implémentation, un même routeur d'agrégation peut être équipé de plusieurs (deux ou plus) interfaces d'agrégation, chaque interface étant associée à un réseau LAN différent. Dans l'exemple illustré, un routeur d'agrégation (702) est équipé d'une première interface d'agrégation de type WiFi (706) et d'une seconde interface d'agrégation de type Ethernet (704).
Dans cette configuration la répartition des flux mise en œuvre par le module d'allocation de flux (708) du routeur d'agrégation, peut se faire soit:
- en mode « allocations disjointes » où le routeur d'agrégation gère de manière indépendante, disjointe la répartition des flux sur chacune de ses interfaces d'agrégation. Les flux issus de terminaux utilisateurs associés à une interface d'agrégation ne peuvent transiter que par les routeurs agrégés visibles sur cette même interface d'agrégation.
- en mode « allocation conjointe » où le routeur d'agrégation gère de manière commune, conjointe, la répartition des flux sur l'ensemble de ses interfaces d'agrégation. Ainsi, un flux issu d'un terminal utilisateur associé à une première interface d'agrégation peut éventuellement être alloué à un routeur agrégé connecté lui à une autre interface d'agrégation du même routeur d'agrégation.
Cette variante est illustrée sur les Figures 2 et 3 sous la forme du module optionnel « interface LAN Techno-Y » pouvant servir d'interface d'agrégation additionnelle sur le routeur d'agrégation (21 0, 31 0).
Dans une autre variante d'implémentation, pouvant coexister avec la variante précédente, un même routeur d'agrégation peut être équipé d'une ou plusieurs interface(s) WAN (714) en plus de sa (ou ses) interface(s) d'agrégation, par exemple deux interfaces WAN de même type ou de type différents, p.ex. 2G/3G/4G.
Avantageusement, dans cette variante d'implémentation, le routeur d'agrégation peut être également configuré comme un routeur sans-fil opérant selon le mode « agrégation » sur son ou ses interface(s) WAN (714) en utilisant comme interface LAN de routeur sans-fil, l'une des interfaces d'agrégation (704, 706). Dans cette configuration, le mécanisme de NAT systématique (NAT*) est activé pour les flux issus de l'interface LAN et routés vers l'interface WAN. Cette variante est illustrée sur les Figures 2 et 3 sous la forme des modules optionnels « interface WAN Techno-X » et « NAT* ». Dans cette variante le routeur d'agrégation (702) peut gérer de manière conjointe la répartition des flux sur son ou ses interface(s) WAN (714) et sur les routeurs agrégés (71 0, 71 2) connectés à son ou ses interface(s) d'agrégation (704, 706). Ainsi, un flux issu d'un terminal utilisateur associé à une interface d'agrégation peut éventuellement être alloué à une interface WAN du routeur d'agrégation agissant comme un routeur agrégé.
Dans une autre variante d'implémentation pouvant coexister avec les variantes précédentes, le routeur d'agrégation peut également agir comme terminal utilisateur, et être la source de flux de données qui sont alors traités de manière similaire à ceux en provenance d'autres terminaux utilisateurs connectés à des interfaces d'agrégation du routeur d'agrégation.
Dans une autre variante d'implémentation pouvant coexister avec les variantes précédentes, le routeur d'agrégation (702) peut être équipé d'une ou plusieurs interface(s) LAN supplémentaires sur lesquelles l'équipement agit aussi en tant que routeur d'accès traditionnel sans opérer comme un routeur d'agrégation sur cette interface, c'est-à-dire sans émettre de messages d'annonce sur ses interfaces. Dans cette configuration, tout flux de données issu de terminaux connectés à ces interfaces peut être traité de manière similaire à des flux en provenance de terminaux utilisateurs autres, connectés à des interfaces d'agrégation du routeur d'agrégation. Cette variante est illustrée sur les Figures 2 et 3 sous la forme des modules optionnels « interface Techno-Z » et « NAT » au niveau du routeur d'agrégation.
Dans une autre variante d'implémentation, les interfaces WAN peuvent être de type filaire.
Ainsi la présente description illustre une implémentation préférentielle de l'invention, mais n'est pas limitative. Un exemple a été choisi pour permettre une bonne compréhension des principes de l'invention, et une application concrète, mais il n'est en rien exhaustif et doit permettre à l'homme du métier d'apporter des modifications et variantes d'implémentation en conservant les mêmes principes. L'invention peut s'implémenter à partir d'éléments matériel et/ou logiciel. Elle peut être disponible en tant que produit programme d'ordinateur sur un support lisible par ordinateur. Le support peut être électronique, magnétique, optique, électromagnétique ou être de type infrarouge. De tels supports sont par exemple, des mémoires à semi- conducteur (Random Access Memory RAM, Read-Only Memory ROM), des bandes, des disquettes ou disques magnétiques ou optiques (Compact Disk - Read Only Memory (CD-ROM), Compact Disk - Read/Write (CD-R/W) and DVD).

Claims

Revendications
Un dispositif de communications sans-fil dans un réseau IP ayant une pluralité de routeurs sans-fil aptes à router des flux de données, chaque routeur ayant au moins une interface LAN pour recevoir des flux de données d'au moins un terminal utilisateur et une interface WAN pour communiquer vers le réseau IP, le dispositif comprenant :
- un module de découverte de routeurs pour identifier parmi la pluralité de routeurs sans-fil, un sous-ensemble de routeurs, dits routeurs agrégés, utilisant systématiquement un mécanisme de translation d'adresse réseau (NAT) pour tout trafic routé entre ses interfaces LAN et WAN ;
- un module d'allocation de flux apte à sélectionner pour un flux de données reçu un routeur agrégé parmi lesdits routeurs agrégés et lui allouer le flux de données ; et
- une interface réseau unique, dite interface d'agrégation, configurée pour recevoir des flux de données de terminaux utilisateurs et pour émettre chaque flux de données reçu vers le routeur agrégé qui lui est alloué.
Le dispositif selon la revendication 1 comprenant un module de configuration pour configurer ladite interface d'agrégation en routeur par défaut et fournisseur d'adresses.
Le dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le module de découverte de routeurs agrégés est apte à générer des messages de sollicitation vers la pluralité de routeurs sans-fil et à recevoir en réponse des messages d'annonce de routeurs agrégés.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le module d'allocation de flux opère un algorithme de distribution permettant d'équilibrer le nombre de flux transitant sur chacun desdits routeurs agrégés.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le module d'allocation de flux opère un algorithme de distribution permettant d'équilibrer la bande passante consommée par les flux sur chacun des routeurs agrégés.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le module d'allocation de flux opère un algorithme de distribution permettant d'équilibrer la bande passante disponible sur chacun des routeurs agrégés.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel l'interface d'agrégation est une interface LAN de type Ethernet ou WiFi.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel l'interface d'agrégation est une interface LAN de type WiFi configurée en mode point d'accès.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 comprenant au moins une deuxième interface d'agrégation configurée pour recevoir des flux de données de terminaux utilisateurs et pour émettre chaque flux de données reçu vers le routeur agrégé qui lui est alloué.
10. Le dispositif selon la revendication 9 dans lequel le module d'allocation de flux opère un algorithme de répartition des flux en mode allocation conjointe pour répartir les flux sur l'ensemble de ses interfaces d'agrégation.
1 1 . Le dispositif selon la revendication 9 dans lequel le module d'allocation de flux opère un algorithme de répartition des flux en mode allocation disjointe pour répartir les flux sur chacune de ses interfaces d'agrégation.
1 2. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 comprenant de plus, une ou plusieurs interfaces réseau WAN, et dans lequel le module d'allocation de flux opère un algorithme pour répartir les flux sur la une ou plusieurs interfaces réseau WAN et sur son ou ses interfaces d'agrégation.
1 3. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 2 comprenant de plus, une ou plusieurs interfaces réseau permettant d'émettre des flux de données en mode terminal utilisateur.
14. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 3 comprenant de plus, une ou plusieurs interfaces réseau LAN pour recevoir des flux de données de terminaux utilisateurs, et dans lequel le module d'allocation de flux opère un algorithme pour répartir lesdits flux sur la une ou plusieurs interfaces réseau WAN et sur son ou ses interfaces d'agrégation.
15. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel ledit routeur agrégé comprend un module de configuration pour activer le mécanisme de transfert d'adresse réseau (NAT) en utilisation systématique, et un module de génération de messages d'annonce pour émettre des messages d'annonce.
1 6. Le dispositif selon la revendication 15 dans lequel les messages d'annonce sont émis en réponse à des messages de sollicitation.
17. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 dans lequel l'interface LAN dudit routeur agrégé est de type WiFi configurée en mode terminal station (STA) et utilisant systématiquement un mécanisme de translation d'adresse réseau (NAT) pour tout trafic routé entre ses interfaces WiFi et WAN.
18. Un procédé pour opérer des communications sans-fil dans un réseau IP ayant une pluralité de routeurs sans-fil aptes à router des flux de données, chaque routeur ayant au moins une interface LAN pour recevoir des flux de données d'au moins un terminal utilisateur et une interface WAN pour communiquer vers le réseau IP, le procédé comprenant les étapes de :
- recevoir un flux de données d'un terminal utilisateur ;
- identifier parmi la pluralité de routeurs sans-fil, un sous- ensemble de routeurs, dits routeurs agrégés, utilisant systématiquement un mécanisme de translation d'adresse réseau (NAT) pour tout trafic routé entre ses interfaces LAN et WAN ;
- sélectionner un routeur agrégé du sous-ensemble de routeurs agrégés pour lui allouer le flux de données reçu ; et - émettre le flux de données reçu vers ledit routeur agrégé sélectionné.
19. Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 comprenant des moyens permettant d'opérer le procédé selon la revendication 18.
20. Un produit programme d'ordinateur, ledit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code permettant d'effectuer les étapes du procédé selon la revendication 18, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
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