ES2264103T3 - Un metodo y un sistema para controlar la transferencia de un terminal. - Google Patents

Abstract

Un método para controlar la transferencia (1, 3) que tiene lugar desde una red de transferencia de datos inalámbrica a otra, en cuyo método el tráfico que llega a un terminal (T) es encaminado hacia la red local del terminal, cuya red local está dispuesta para conocer una red externa (F) en la que se encuentra una situación real del terminal (T) que pertenece a la red local, en cuyo caso el tráfico es dirigido de nuevo hacia la red externa (F) para ser transmitido hacia el terminal, caracterizado porque en el método i) se lleva a cabo una auto-configuración con el fin de proporcionar una dirección para que el terminal sea utilizado para dirigir tráfico saliente, ii) se encuentra un agente externo para determinar la situación del terminal (T), en cuyo método estos procedimientos i) y ii) se combinan para tener lugar substancialmente de forma simultánea durante un intercambio de mensajes por medio de un nuevo par de mensajes de petición/respuesta de servicio formado para ser añadido al protocolo EAP, y transferido como parte de un intercambio de mensajes interno de la red de transferencia de datos inalámbrica.

Description

Un método y un sistema para controlar la transferencia de un terminal.

La presente invención se refiere a un método para controlar la transferencia que tiene lugar desde una red de transferencia de datos inalámbrica a otra, cuyo método se presenta en el preámbulo de la reivindicación 1 independiente. La invención se refiere también a un sistema para implementar el método, cuyo sistema se describe en el preámbulo de la reivindicación 5 independiente adjunta.

Los algoritmos de encaminamiento usados en la Internet han sido desarrollados originariamente con la asunción de que la situación de los ordenadores en relación con la estructura de la red no cambia. El ordenador tiene una dirección IP (Internet Protocol), que es fija y está situada en alguna sub-red específica. Si se desea cambiar la situación del ordenador, la dirección IP debe cambiarse a otra, porque cuando se está en otra sub-red, el encaminamiento de la dirección IP en cuestión no funciona. Cambiar la dirección IP requiere un trabajo de mantenimiento, que no siempre es fácil. Como una solución al problema, se ha desarrollado la IP Móvil, que está diseñada para terminales móviles (en lo que sigue, terminal). Un terminal móvil se refiere aquí a un dispositivo electrónico, que es capaz de al menos una transferencia de datos inalámbrica con una conexión de radio de corta distancia. El dispositivo electrónico soporta también ventajosamente otros métodos de transferencia inalámbrica de datos conocidos.

La IP Móvil resuelve los problemas provocados por la transferencia cambiando el encaminamiento, lo cual es implementado por medio de agentes. Se especifica una red local para cada terminal, a la cual se encamina el tráfico entrante. En la red local hay un Agente Local, que conoce las situaciones reales de los terminales que pertenecen a su red local. En una sub-red que ofrece servicios para visitar terminales, hay un Agente Externo, que conoce qué visitantes hay en la sub-red.

Así, el terminal mantiene su dirección IP, independientemente de su situación. El agente local maneja la dirección del tráfico hacia el agente externo, que distribuye los paquetes de datos al terminal y maneja el encaminamiento de salida desde el terminal. Para determinar los datos de situación de un terminal, se usan métodos tales como descubrimiento y registro de agente. Por medio del descubrimiento de agente, el terminal recibe información en su red anfitriona real, y por medio del registro, los datos se transmiten desde el terminal hacia su agente local.

Los agentes local y externo de cada red informan de su existencia a aquellos enlaces a quienes ofrecen servicios. Junto con esto, el terminal que utiliza la red sabe si está en su red local, o si debe usar un agente externo para manejar su tráfico. Además, el terminal averigua por medio de qué agente externo puede operar y cuáles son las direcciones de estos agentes. Cuando el terminal realiza una transferencia fuera del área de la red, elimina del libro de direcciones a aquellos agentes con los que ya no tiene conexión.

Mediante registro, el terminal puede solicitar su agente externo real para dirigir el tráfico saliente, o para transmitir información sobre su existencia. A su agente local, el terminal le transmite la dirección de su agente externo real. Al agente externo, el terminal le envía una petición de nuevo registro, si su registro expira, o una petición de eliminación de registro, si llega a su red local. Por medio del registro, el terminal puede, si es necesario, determinar por medio de qué agente externo opera o, si es necesario, usar varios agentes externos simultáneamente, si el aparato soporta esta posibilidad.

El encaminamiento usado en la IP Móvil se llama encaminamiento triangular. El funcionamiento básico del encaminamiento triangular es tal que cuando un paquete de datos es enviado al terminal, es encaminado hacia la red local del terminal. El agente de la red local lo encamina hacia un agente externo de la sub-red en la que se encuentra el terminal. El agente externo continúa enviando el paquete hacia el terminal. El tráfico saliente es encaminado de una manera normal directamente hacia la sub-red del terminal objetivo. Cambiando el encaminamiento, las direcciones IP usadas permanecen sin cambio, así como los protocolos de la capa de transporte y el nivel de aplicación, así como el protocolo IP.

La IP Móvil proporciona un método para controlar la transferencia, pero las continuas transferencias dentro de un área geográfica relativamente pequeña tienden a formar una cantidad significativa de señales debido al envío de mensajes entre el agente local y el terminal. Transferencias rápidas y opacas son difíciles de implementar con los métodos de acuerdo con la técnica anterior.

Se han desarrollado soluciones para el problema descrito, tales como transferencia jerarquizada. La transferencia se clasifica en dos niveles, la micro-movilidad y la macro-movilidad. La macro-movilidad describe la transferencia del terminal desde un área de red de control hasta otra. La transferencia dentro de una red de control se llama micro-movilidad. También es posible usar los términos inter-dominio e intra-dominio de los niveles de jerarquía. La Figura 1 presenta un ejemplo de una arquitectura de red, en la que dos redes inalámbricas WAN separadas están conectadas a la Internet. La macro-movilidad MA es un estado, en el que el terminal T se mueve desde un área a otra. Micro-movilidad MI significa transferencia dentro de una red inalámbrica y es opaca a otras partes de la
red.

La Fig 2 presenta un Hierarchical Mobile IP (HMIP), que es una forma de controlar la transferencia. Con el fin de reducir la señalización de control entre el terminal T de una red externa F y el agente local HA, así como los nodos de red correspondientes, el HMIP usa el elemento de red MAP (Map Anchor Point). El propósito del elemento MAP es mostrar el terminal T al agente local, y por consiguiente ocultar la micro-movilidad detrás de él.

Con el fin de controlar la transferencia, hay también otros métodos, tales como, por ejemplo, el Fast Mobile IP (FMIP), Cellular IP (CIP), HAWAII, CARD, TIMIP, EMA, BRAIN, etc.

Los métodos descritos reducen los cambios, señalización de red, visibles para el agente local. Además de esto, es posible encontrar un nuevo encaminador y proporcionarle un formato por medio de ellos. Sin embargo, estos métodos de la técnica anterior requieren cierto tipo de encaminadores así como nuevos protocolos entre los componentes. Debido a que el propósito de los métodos ha sido reducir el número de registros y acelerar las transferencias, son insuficientes en relación con los procedimientos que se requieren junto con el registro y la auto-configuración IP. El término auto-configuración se refiere a una situación en la que una dirección IP es asignada a un terminal, por medio de la cual éste puede comunicarse con redes externas. Esto tiene lugar principalmente con el DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) o el BOOTP (BOOTstrap Protocol). Además de lo anterior, los métodos de la técnica anterior no resuelven la configuración cero, en cuyo caso substancialmente no se requieren procedimientos del usuario en el momento de un registro. Por medio de esto, la introducción de diferentes servicios es opaca para el usuario.

Se describen un método y un sistema para controlar la transferencia de acuerdo con los preámbulos de las respectivas reivindicaciones 1 a 5 en el IETF Internet Draft, Nov. 1998, páginas 1-21, por S. F. Foo et al.

El propósito de la presente invención es proporcionar un método para aquellos casos que están asociados a la configuración cero y a la auto-configuración entre la dirección IP y la IP Móvil. La invención se dirige a activar el registro de la IP Móvil y la auto-configuración de la IP. De acuerdo con la invención, esto puede ser implementado, por ejemplo, reduciendo el número de cambios de mensajes requerido (round-trip), que se necesitan cuando se lleva a cabo un cambio de red y una auto-configuración.

Con el fin de implementar esto, el método de acuerdo con la presente invención se caracteriza principalmente porque la auto-configuración se lleva a cabo con el fin de proporcionar una dirección para el terminal que se va a usar para dirigir el trafico saliente, y se encuentra un agente externo con el fin de determinar la situación del terminal, en cuyo método se combinan los anteriores procedimientos para que tengan lugar substancialmente de forma simultánea por medio de un nuevo par de mensaje de petición/respuesta de servicio que se forma para ser añadido al protocolo EAP, y transferido como una parte del intercambio de mensajes interno de la red de transferencia de datos inalámbrica. El sistema de acuerdo con la invención se caracteriza principalmente porque el sistema comprende medios para llevar a cabo la auto-configuración con el fin de proporcionar una dirección al terminal que se va a usar para dirigir el trafico saliente y medios para el descubrimiento de agente externo con el fin de determinar la situación real del terminal, en cuyo caso la auto-configuración y el descubrimiento de agente externo se disponen para que tengan lugar substancialmente durante un intercambio de mensajes, por medio de un nuevo par de mensajes de petición/respuesta de servicio, que el sistema está preparado para formar con el fin de que se añada al protocolo EAP.

Por medio de la presente invención es posible acelerar la transferencia de terminales, y además, se facilita la transferencia entre dos redes inalámbricas diferentes, tales como una WLAN o similar. Esto es muy ventajoso porque la micro-movilidad entre las estaciones de base, que es característica de una red de área local inalámbrica e interna a la red, no es posible cuando tiene lugar la macro-movilidad entre redes en el nivel de IP Móvil.

La auto-configuración implementada por medio del método de acuerdo con la invención es, además, muy segura para los datos debido a la norma de red de área local que se usa. El número de cambios de mensaje requeridos puede reducirse de cuatro a incluso dos por medio de la invención. Además, se ha de observar que aunque la invención se focaliza en el entorno WLAN, es compatible hacia atrás en substancialmente todas las redes de acceso. Además de la auto-configuración y del descubrimiento de agente, es posible por medio de la invención hacer llegar también al terminal otros datos de la topología de la red WLAN en cuestión, así como de los encaminadores de acceso. Así, los datos que se requieren para acelerar la transferencia pueden ser transmitidos al terminal.

La presente invención se describirá con más detalle en lo que sigue con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales

la Fig. 1 presenta, principalmente, una arquitectura de red y la micro-movilidad y la macro-movilidad asociadas a ella,

la Fig. 2 presenta, principalmente, la estructura de una red de IP Móvil jerarquizada,

las Figs. 3a a c presentan ejemplos de un paquete de petición/respuesta de servicio expandido de acuerdo con la invención,

las Figs. 4a a c ilustran un ejemplo de señalización especialmente ventajoso del método de acuerdo con la invención, y

la Fig. 5 ilustra otro ejemplo de señalización especialmente ventajoso de acuerdo con la invención.

La presente invención utiliza la norma 802.1X (IEEE, 802.1X) en el entorno WLAN, cuya norma es conocida como la norma de seguridad de datos. La invención se describe con más detalle primeramente a través de una solución de acuerdo con la técnica anterior, en cuyo caso se aprecian mejor las ventajas proporcionadas por el método de acuerdo con la invención. La citada norma 802.1X está diseñada para identificación, para determinar derechos, así como para intercambiar datos relacionados con facturación antes de la auto-configuración realizada por el IP. La norma 802.1X utiliza el protocolo EAP (Extensible Authentication Protocol) o una variación de ésta. De acuerdo con la técnica anterior, el acceso a la IP en el entorno WLAN es permitido sólo tras una correcta identificación realizada por la norma 802.1X, en cuyo caso se realiza la citada auto-configuración. Como resultado de esto, el terminal recibe una dirección de IP. Tras la auto-configuración, se lleva a cabo un descubrimiento de agente típico para la IP Móvil por medio de Router Advertisements así como Router Solicitations. Después de esto, se lleva a cabo el registro requerido por la IP Móvil (Binding, Binding Update) de acuerdo con la técnica anterior. Tras el registro es posible continuar el tráfico de IP normal usado por las aplicaciones, por ejemplo el tráfico TCP (Transport Control Protocol).

La descripción anterior es un ejemplo de la técnica anterior. En el método de acuerdo con la presente invención, la división de la dirección IP (auto-configuración) y el descubrimiento de agente se combinan y mueven como parte de la negociación interna de la norma 802.1X. Esto se implementa añadiendo un nuevo par de mensaje de petición/respuesta de servicio al protocolo EAP usado por la norma 802.1X, por medio del cual se evita una auto-configuración que contiene varios cambios de mensaje (el número típico para el DHCP es 2 a 4). De forma similar, se evita el descubrimiento de agente explícito, lo que habitualmente requiere transmisión agrupada repetida a la red, escuchar las respuestas a ellos, así como preparación para los desfases.

La invención puede ser ventajosamente expandida hacia la configuración cero. Así, el terminal, por ejemplo, transmite su propio identificador APN (Access Point Name) durante una negociación EAP. Sobre la base del APN (conocido por las redes GPRS) es posible encontrar la red local del terminal y añadir parámetros asociados con la auto-configuración y la configuración cero del terminal.

La expansión de acuerdo con la invención al protocolo EAP de la norma 802.1X puede ser implementada de acuerdo con una realización ventajosa de una manera tal que el tipo de "Vendedor Específico" (Tipo=255) en los mensajes de Petición/Respuesta de EAP se usa para los mensajes. La Fig. 3a presenta la forma de paquete para el citado mensaje. El campo de "Vendedor ID" del paquete dice el código al suministrador del servicio (SMI Network Management Private Enterprise Code of the Vendor), que se determina en el IETF RFC 1007. El "Vendedor Tipo" describe un tipo de método centrado en el suministrador de servicio. El contenido del campo "Vendedor Específico" es determinado por cada suministrador de servicio.

De acuerdo con otra realización ventajosa de la invención, la expansión se lleva a cabo de tal manera que se crea un nuevo tipo de mensaje de Petición/Respuesta de EAP además de los existentes. En este caso el número de tipo debe ser aceptado en la IANA (Internet Assigned Numbers Authority) del IETF (Internet Engineering Task Force). La Fig. 3b presenta la forma del paquete de Petición y Respuesta. El campo "Tipo=XXX" es para la auto-configuración (Tipo=Autoconfig). El campo de tipo determina el tipo de petición o respuesta de servicio. Un nuevo tipo debe ser nombrado por el IETF. El campo de "Tipo-Datos" varía entre el tipo de petición de servicio y el tipo de respuesta correspondiente a él.

La tercera realización ventajosa para implementar la expansión de acuerdo con la invención es hacer las expansiones una parte del protocolo negociado dentro del EAP, por ejemplo como parte del método EAP/SIM (Subscriber Identity Module) o el método EAP/AKA (Authentication and Key Agreement). Así, se adquirirán nuevas versiones también por estandarización. El EAP/SIM es un método de identificación GSM (Global Standard por Mobile Communication) mejorado, que hace posible usar las tarjetas SIM existentes y las visitas de red GSM. El EAP/AKA es un método en el que se usan las tarjetas USIM/SIM (User Services Identity Module) en las visitas de red UMTS/GSM (Universal Mobile Telecommunication System). La Fig. 3c presenta una forma de los paquetes de Petición/Respuesta EAP/SIM. El campo "Tipo=18" indica que es EAP/SIM. Esta clase de tipo EAP tiene el campo "Subtipo", al cual está determinado un nuevo tipo de número para auto-configuración (Subtipo=Autoconfig) El nuevo tipo marcado aquí será determinado por el IETF. "Sub-tipo de datos" determina los datos asociados al campo (atributos, longitud, valor, etc.).

Una realización ventajosa de la invención de una negociación de auto/configuración cero se presenta en las Figs. 4a a c. Los diagramas de señalización presentados en la figura muestran una auto-configuración de petición/respuesta del tipo "push" simple, en la que los paquetes de acuerdo con las Figs. 3a a c se usan de forma correspondiente. El elemento que lleva a cabo la autentificación (en lo que sigue, autentificador) identifica el terminal (Cliente) con una petición Petición/Identidad EAP, al cual responde el terminal con una respuesta Respuesta/Identidad EAP. Tras esta autentificación, el intercambio de mensajes asociado a un cierto EAP (Figs. 3a, 3b) o EAP/SIM (Fig. 3c) tiene lugar entre el terminal y el autentificador.

A continuación, los parámetros asociados a la auto/configuración cero cambian, cuyos parámetros bien acepta o bien rechaza el terminal. Dependiendo del paquete expandido usado, el cambio de mensaje tiene lugar de la siguiente manera. Usando el paquete del tipo 225 (Fig. 3a), el intercambio de mensajes asociado a la auto/configuración cero comprende una petición PeticiónNendedor-específico y la correspondiente respuesta. En el paquete del tipo de auto-configuración (Fig. 3b) el intercambio de mensajes tiene lugar de la siguiente manera, en cuyo caso la petición y la respuesta forman mensajes de Petición/Autoconfig EAP así como mensajes de Respuesta/Auto-config EAP. Además, en conexión con el EAP/SIM, los mensajes son EAP-Petición/SIM/Auto-config y EAP-Respuesta/SIM/Auto-config. Otras negociaciones o intercambios de mensajes ya no se realizan. Si el terminal no soporta auto configuración cero dentro del EAP, simplemente rechaza el mensaje y continúa tras las negociaciones del EAP con métodos de configuración convencionales en el nivel vIP (virtual Internet Protocol).

La Fig. 5 presenta una segunda realización ventajosa de negociación de auto/configuración cero de acuerdo con la invención, que incluye varios intercambios de mensajes de petición-respuesta de servicio. Primero, el terminal es identificado, tras lo cual el intercambio de mensajes es un cambio de mensaje asociado al EAP. A continuación, la petición de servicio ofrecida por el autentificador es en la práctica una propuesta para continuar la negociación (EAP-Petición/Auto-config-Petición). El terminal responde a esto en su mensaje de respuesta bien sea negativa o positivamente, EAP-Respuesta/Auto-config (NAK/OK). Si la respuesta del terminal es negativa (NAK), la auto-configuración se continúa con métodos convencionales en el nivel IP (END).

Cuando el terminal responde positivamente (OK), se lleva a cabo el cambio de mensajes de petición-respuesta de servicio asociados a la configuración, en cuyo caso los parámetros que pertenecen a la auto/configuración cero son declarados. En su primera respuesta positiva (EAP-Respuesta/Autoconfig-OK), el terminal puede suministrar al autentificador datos sobre sí mismo así como los parámetros que soporta. Ejemplos de estos parámetros incluyen, por ejemplo, AC_APN, que dice el nombre APN suministrado por el terminal; AC_SECASSOC, que son los datos sobre los parámetros de seguridad ofrecidos por el terminal (SA, Security Association). Además, el terminal puede pedir el método de tunelación que desea, así como una lista de los parámetros de auto/configuración cero que soporta.

En auto/configuración cero es además posible intercambiar parámetros, tales como, por ejemplo, AC_ACCEPT_
FA, que es una petición de datos desde un agente externo; AC_ACCEPT_HA, que solicita datos desde un agente local; AC ACCEPT_COA, con el que la dirección IP es aceptada por el terminal (Card-of-Address); AC_ACCEPT_DNS, con el cual se aceptan datos desde servidores DNS (Domain Name System), AC_ACCEPT_GW, con el cual se acepta la salida por defecto. Además, el terminal puede pedir parámetros desde un tunelado soportado así como datos asociados a facturación. Los campos de parámetro AC_ACCEPT como los que se han descrito son ventajosos para ser presentados en forma de máscara de bits, lo que ahorra espacio.

El autentificador puede preguntar una parte de los datos ofrecidos al terminal desde la red local del terminal. Esta función es muy útil en situaciones de itinerancia, y con ella el uso del APN tiene un significado más importante incluso cuando se busca la red local de un terminal y se listan los servicios ofrecidos por el terminal.

La presente invención puede ser compatible hacia atrás. Si el terminal no entiende la expansión del EAP ofrecida, ventajosamente deja la función sin detectar y se encarga tanto de la auto-configuración como de encontrar un agente con medios que conoce. La invención no requiere necesariamente cambios en las estaciones de base WLAN, sino sólo autentificación a un servidor de control local, así como al terminal.

Es obvio que las diferentes realizaciones de la invención descritas anteriormente pueden ser combinadas para proporcionar varias realizaciones de la invención. Por lo tanto, los ejemplos presentados anteriormente no deben interpretarse como restrictivas a la invención, sino que las realizaciones de la invención pueden ser variadas libremente dentro del ámbito de las características de la invención presentadas en las reivindicaciones que siguen.

Claims (5)

1. Un método para controlar la transferencia (1, 3) que tiene lugar desde una red de transferencia de datos inalámbrica a otra, en cuyo método el tráfico que llega a un terminal (T) es encaminado hacia la red local del terminal, cuya red local está dispuesta para conocer una red externa (F) en la que se encuentra una situación real del terminal (T) que pertenece a la red local, en cuyo caso el tráfico es dirigido de nuevo hacia la red externa (F) para ser transmitido hacia el terminal, caracterizado porque en el método

i)

se lleva a cabo una auto-configuración con el fin de proporcionar una dirección para que el terminal sea utilizado para dirigir tráfico saliente,

ii)

se encuentra un agente externo para determinar la situación del terminal (T),

en cuyo método estos procedimientos i) y ii) se combinan para tener lugar substancialmente de forma simultánea durante un intercambio de mensajes por medio de un nuevo par de mensajes de petición/respuesta de servicio formado para ser añadido al protocolo EAP, y transferido como parte de un intercambio de mensajes interno de la red de transferencia de datos inalámbrica.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el método la red inalámbrica es una red WLAN.

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el identificador APN (Access Point Name) del terminal (T) es transmitido con el fin de encontrar la red local del terminal, y también con el fin de traer otros parámetros al terminal (T).

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se forma un nuevo tipo de mensaje para auto-configuración.

5. Un sistema para controlar la transferencia (1, 3) que tiene lugar en una red de transferencia de datos inalámbrica, cuyo sistema comprende un terminal (T) así como un encaminador (AR) para encaminar el tráfico que llega al terminal, cuyo sistema comprende además una red local, en la que están situados los datos asociados al terminal (T), caracterizado porque el sistema comprende

i)

medios para llevar a cabo una auto-configuración con el fin de proporcionar una dirección al terminal (T) que se usará para dirigir el tráfico saliente y

ii)

medios para el descubrimiento de agente externo y para determinar una situación real del terminal (T),

en cuyo caso la auto-configuración y el descubrimiento de agente externo están dispuestos para tener lugar substancialmente durante un intercambio de mensajes, por medio de un nuevo par de mensajes de petición/respuesta de servicio, que el sistema está dispuesto para formar con el fin de añadirlo al protocolo EAP.