ES2268165T3 - Optimacion de agente local para manipular ip movil y mpls estaticas (conmutacion de etiquetas multiprotocolo). - Google Patents
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Abstract
Método para la transferencia de un paquete IP por una ruta desde un emisor (NC 13) a través una red (EB 6, AL 15, AE 11) de acceso de radio a un dispositivo (EM 2) principal móvil, en el que un agente (AL 15) local recibe un paquete de datos entrante determinado para un dispositivo (EM 2) móvil con una dirección (EM 2) de destino, el agente (AL 15) local determina si hay una correspondencia entre la dirección (EM 2) de destino del paquete y una dirección (AE 11) de subred de un agente (AE 11) externo incluida en una lista de direcciones de subred almacenada en el agente (AL) local, en el que, si hay una correspondencia entre la dirección (dirección EM 2) de destino y una dirección (AE 11) de subred de un agente externo, el agente local examina si existe una ruta preconfigurada desde el agente (AL 15) local hasta este agente externo, y en el que el agente (AL 15) local envía el paquete a este agente (AE 11) externo sobre esta ruta (37) de conmutación de etiquetas preconfigurada en caso de existir una ruta (37) de conmutación de etiquetas hacia este agente externo.
Description
Optimización de agente local para manipular IP
móvil y MPLS estáticas (conmutación de etiquetas
multiprotocolo).
La invención se refiere a un método y a un
agente local optimizado para la transferencia de datagramas IP por
una ruta desde un emisor a través de una red de acceso de radio a un
dispositivo principal móvil.
El documento WO 01 06732 describe un método para
la transferencia de datos por una ruta desde un emisor a través de
una red de acceso de radio a un dispositivo principal móvil
"MPLS-an introduction to
multiprotocol label switching" (MPLS-una
introducción a la conmutación de etiquetas multiprotocolo) White
Paper de Nortel Networks, abril de 2001 (2001-04),
páginas 1-12, XP 002950989 describe un protocolo de
conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS), en el que un agente
de nodo MPLS envía un paquete de datos a un nodo adicional.
El protocolo IP móvil es un concepto para tratar
asuntos de movilidad de usuario para el transporte de servicios
relacionados con el IP. Como un requisito previo, la red de acceso
así como la red central utilizan IP como el protocolo de capa de
red y pueden ejecutar el protocolo de IP móvil adicionalmente. La
arquitectura de red para IPv4 móvil incluye agentes locales y
agentes externos para construir túneles IP de reenvío, cuando un
dispositivo principal móvil se desplaza fuera de la red local para
unirse a un punto de acceso diferente para solicitar servicios de
una red. El agente externo representa el encaminador ("router")
por defecto para un dispositivo principal móvil, si está unido a un
punto de acceso fuera de la red local. Cuando un nodo
correspondiente envía paquetes a un dispositivo principal móvil
actualmente registrado en una ubicación diferente, el agente local
intercepta todos los paquetes para ese dispositivo principal y los
reencamina a la nueva ubicación. El caché de vinculación del agente
local contiene la información de reencaminamiento para todos los
dispositivos principales móviles unidos actualmente a puntos de
acceso diferentes. La dirección temporal para accesos móviles
("care-of-address") especifica
la dirección principal adquirida temporalmente por el nodo móvil
después del registro en una ubicación diferente.
El uso de túneles IP entre el agente local y el
agente externo se hace ineficaz si la red de transporte ya
proporciona mecanismos de túnel alternativos para interconectar
varios puntos de acceso. El enfoque de conmutación de etiquetas
llamado MPLS ofrece un soporte para la ingeniería de tráfico IP
mediante la introducción de servicios de conmutación circuitos
virtuales en redes basadas en IP sin conexión. Otros beneficios de
la conmutación MPLS incluyen el establecimiento de redes privadas
virtuales y la provisión de enlaces de tráfico con ancho de banda
reservado dedicado entre dos puntos terminales de una ruta (túnel).
Cuando la conmutación de etiquetas está activa, el reenvío de
paquetes se basa en una etiqueta fija en lugar de en una dirección
de red IP o un prefijo en la tabla de encaminamiento. Una etiqueta
se une mediante un encaminador de entrada de etiquetas, que es el
encaminador de entrada de la ruta de MPLS. El encaminador de salida
de etiqueta representa el punto terminal de un túnel MPLS. El
establecimiento de la ruta requiere que un protocolo de señalización
acuerde los atributos de la ruta como las etiquetas a utilizar y el
ancho de banda solicitado para la ruta, etc. Algunos ejemplos son
las mejoras CR-LDP, RSVP-TE o
BGP.
Un operador de red tiene que tratar asuntos de
convergencia, si hay una estrategia para ofrecer servicios basados
en IP móvil en una red que se ha diseñado para MPLS. Los componentes
funcionales para IP móvil y MPLS pueden residir en el mismo nodo de
red en la situación descrita anteriormente. Por ejemplo, un nodo de
red puede incluir una funcionalidad de agente local y de
encaminador de borde de etiquetas al mismo tiempo. Lo mismo se
aplica al agente externo móvil. Es el reto de los fabricantes de
equipos el proporcionar soluciones integradas para componentes de
red, de manera que el agente local/externo móvil se optimice para
entrelazarse con MPLS. Esto significa que los túneles MPLS
existentes pueden utilizarse con fines de reencaminamiento en IP
móvil en vez de establecer un túnel IP separado en paralelo. Esto
permitiría al operador de red adaptar fácilmente los servicios de
movilidad a una infraestructura MPLS sin necesidad de una gestión de
recursos de red compleja. No existe la necesidad de gestionar
túneles MPLS e IP en paralelo.
IP móvil y MPLS son tecnologías emergentes.
Aunque la definición de conceptos es bastante estable no hay un uso
extendido hasta el momento. Un enfoque sencillo es utilizar ambas
tecnologías independientemente la una de la otra e ignorar las
posibilidades de convergencia. Así, no se utilizarían rutas MPLS
para transportar paquetes redirigidos a un agente externo móvil. En
su lugar, existirían túneles MPLS con fines de ingeniería de
tráfico y túneles IP para soportar el IP móvil en paralelo. Sin
embargo, este tipo de red heterogénea aumentaría el esfuerzo de la
gestión de túneles y representaría una carga para la ingeniería de
redes consistentes debido a las diferentes tecnologías que han de
utilizarse en paralelo.
Un enfoque diferente es la conexión suelta entre
MPLS e IP móvil. El agente local y el encaminador de borde de
etiquetas residirían en el mismo nodo de red sin interacción directa
entre estos componentes. Lo mismo se aplica al agente externo, que
también incluye los componentes funcionales del encaminador de borde
de etiquetas. Los paquetes que están destinados para un dispositivo
principal móvil, que está unido a un punto de acceso externo,
tendrían que transportarse mediante un túnel IP y también un túnel
MPLS para la conexión suelta. En este ejemplo, en primer lugar el
agente local tendría que encapsular el paquete IP original con una
cabecera IP adicional, a continuación, se une una etiqueta a este
paquete mediante el encaminador de entrada de conmutación de
etiquetas. Como beneficio, una red MPLS pura podría ser suficiente
para reenviar paquetes al agente externo para el enfoque de la
conexión suelta. No obstante, la ventaja de rutas de conmutación de
etiquetas no se usa completamente ya que se requiere un túnel IP
adicional.
Un objeto de la invención es un transporte
eficaz de tráfico IP móvil. Esto se consigue mediante la invención
tal como se expone en las reivindicaciones independientes.
La invención descrita en el presente documento
proporciona el uso óptimo de una infraestructura MPLS estática
existente al tiempo que se introducen servicios de movilidad IP.
Aquí, estático significa que las rutas de conmutación de etiquetas
se han configurado con antelación basándose en mecanismos como la
ingeniería de tráfico. Fundamentalmente, se centra sobre un dominio
administrativo único, donde un operador de red controla todos los
nodos de red que están implicados en asuntos de movilidad. Aunque el
mecanismo no se limita a un dominio de red único. Con el concepto
que se introduce, se puede conseguir una ventaja plena de una red
MPLS existente para el reenvío de IP móvil. Se asume que mediante
la ingeniería de tráfico puede establecerse un entramado de rutas
de conmutación de etiquetas que puede usarse para redirigir paquetes
entre cualquier par de agentes locales y agentes externos móviles
en el dominio administrativo actual. Para la finalidad del IP móvil
no tiene que crearse o modificarse ninguna ruta de conmutación de
etiquetas. Tampoco se requiere ningún túnel IP entre un agente
local y un agente externo. La solución de convergencia propone una
optimización de agentes locales/externos móviles mediante la
incorporación efectiva de la funcionalidad del encaminador de borde
de etiquetas. Se consigue un acoplamiento fuerte entre MPLS e IP
móvil. No se requiere ningún cambio de los protocolos existentes
como el IP móvil o el protocolo de distribución de etiquetas. El uso
eficaz de rutas de conmutación de etiquetas preestablecidas para el
transporte de paquetes redirigidos entre agentes de movilidad
requiere la ingeniería de tráfico para la movilidad. En es
contexto, es necesario adquirir conocimiento sobre el comportamiento
de los usuarios móviles, es decir, la frecuencia de salida de la
red local, los servicios que se solicitan en los puntos de acceso
externos, etc.
El mecanismo descrito para la convergencia entre
MPLS e IP móvil puede extenderse a dominios administrativos
diferentes. La macromovilidad describe la situación en la que un
usuario podría unirse a un punto de acceso que se controla por una
autoridad administrativa diferente en una zona geográficamente
distinta. El reenvío de IP móvil y las rutas de MPLS entre dominios
separados puede habilitarse si se establecen acuerdos de nivel de
servicio entre dominios de redes adyacentes.
Las características ventajosas de la invención
son:
- Un agente local modificado que incluye la
capacidad de encaminador de borde de etiquetas. El reenvío de
paquetes a cualquier dispositivo principal móvil en una red visitada
se hace exclusivamente mediante rutas de conmutación de etiquetas,
que interconectan agentes locales y externos de movilidad. Así, no
se requiere ninguna creación o modificación de rutas de conmutación
de etiquetas para nuevos enlaces de movilidad en el agente
local.
- Un algoritmo extendido para el reenvío de
movilidad en un agente local: Si el caché de vinculación móvil
contiene una entrada que corresponde a la dirección de destino de un
paquete entrante, el agente local intenta asociar ("map") esta
dirección temporal del nodo móvil a una dirección de subred de la
lista de subredes visitadas potenciales. Una vez identificada la
subred visitada correcta, el agente local es el responsable de
determinar la ruta de conmutación de etiquetas adecuada para el
reenvío de paquetes. Cada subred está asociada a una etiqueta y la
interfaz de salida correcta a utilizar en el agente local.
- El uso de rutas de conmutación de etiquetas de
usos múltiples: Estas rutas no están dedicadas únicamente a IP
móvil y, por lo tanto, también pueden transportar paquetes para
cualquier otro uso.
- Una lista de subredes visitadas potenciales en
el dominio de red de los operadores. Esta lista se mantiene por
cada agente local en el dominio de red y está configurada mediante
principios de administración de red. Esta lista se requiere para
permitir la asociación ("mapping") de las direcciones
temporales de nodos móviles a una subred visitada.
- Una tabla FTN ("Forwarding equivalence class
To Next hop label forwarding entry", clase de equivalencia de
reenvío a la entrada de reenvío de la etiqueta del salto siguiente)
agregada: Generalmente para la conmutación de etiquetas MPLS, el
encaminador de entrada mantiene esta tabla para determinar la
etiqueta y la interfaz necesarias que han de utilizarse para una
dirección de destino específica. El agente local mantiene esta tabla
con una única entrada para cada subred visitada potencial, en vez
de una entrada individual para cada enlace de movilidad. Por lo
tanto, todos los dispositivos principales móviles unidos a la misma
subred visitada corresponden a una misma entrada en la tabla FTN,
la cual introduce escalabilidad para el enfoque de MPLS/movilidad
combinado.
- Una red con rutas de conmutación de etiquetas
administradas de manera estática. No tiene que crearse o modificarse
ninguna ruta para el fin del traspaso de movilidad. En
consecuencia, se reduce la carga de señalización en la red y el
retardo del traspaso es independiente del tiempo de establecimiento
para rutas de conmutación de etiquetas. Estas rutas deberían
proporcionar la suficiente capacidad de ancho de banda para permitir
el traspaso con éxito de usuarios móviles prácticamente en todo
momento. Por lo tanto, la ingeniería de tráfico se convierte en un
tema muy importante para IP móvil con rutas de conmutación de
etiquetas gestionadas de manera estática.
- Un agente local, en el que las entidades
funcionales de IP móvil y MPLS están dispuestas en la misma
ubicación pero no están correlacionados. Por lo tanto, el
componente de encaminador de salida de etiquetas funciona en
paralelo en el mismo dispositivo principal.
Las ventajas adicionales se harán evidentes a
partir de la siguiente descripción de un ejemplo de la invención
ilustrado en la figura 1.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de
una red IP.
Tres estaciones (EM) 1, 2, 3 móviles utilizan
tecnología de capa de enlace inalámbrico para conectarse a una red
4 de acceso de radio basada en IP. Las estaciones (BS) 5, 6, 7 base
terminan la interfaz de radio. La red de acceso de radio
proporciona el soporte de movilidad y utiliza rutas LSP 37, 62 de
conmutación de etiquetas para el transporte interno tal como ya se
ha descrito para esta invención. La conectividad a las redes 4 de
transporte se logra a través de encaminadores BR 8, 9 de borde, que
separan los dominios administrativos. En este ejemplo, las tres
estaciones 1, 2, 3 móviles están ubicadas en la misma red 4 local -
logran el acceso mediante el mismo encaminador de borde, el cual
incluye el componente funcional de agente (15) local al mismo
tiempo. EM 1 y EM 2 se mueven actualmente hacia puntos (EB 6, 7) de
acceso diferentes y se unen a la red a través de agentes AE 11 y AE
12 externos respectivamente. Se ilustran dos LSPs 37, 62 para la
conmutación de etiquetas entre el agente AL 15 local y los agentes
AE 11, 12 externos. Un nodo NC 13 correspondiente que habitualmente
se ubica en cualquier punto de acceso más allá de la red 4 local
debería enviar datos a las tres estaciones 1, 2, 3 móviles. No hay
ninguna entrada disponible en el caché (en 15) de vinculación para
paquetes destinados para EM 1, por lo tanto, los paquetes se
reenvían directamente a EM 1.
Ahora, NC 13 envía datos a EM 2. El agente 15
local incluye un enlace para EM 2 con dirección temporal
137.21.16.5. A partir de una lista de subsistemas configurados, el
agente local sabe que la EM 2 puede alcanzarse actualmente a través
de la subred 137.21.16.0. Finalmente, la entrada correspondiente en
la tabla FTN para esa subred indica que el agente 15 local tiene
que codificar "etiqueta 37" en su interfaz eth0 para reenviar
el paquete a la ruta 37 de conmutación de etiquetas correcta. Dado
que los LSPs son unidireccionales, tienen que originarse en el AL y
terminar en el AE. La ilustración incluye un ejemplo adicional para
EM 3, que se une a un punto EB 7 de acceso diferente, en el que se
utiliza otra ruta (LSP 62) de conmutación de etiquetas adicional
para reenviar paquetes al destino correcto (a través de AE 12, EB 7
a EM 3).
Claims (8)
1. Método para la transferencia de un paquete IP
por una ruta desde un emisor (NC 13) a través una red (EB 6, AL 15,
AE 11) de acceso de radio a un dispositivo (EM 2) principal
móvil,
en el que un agente (AL 15) local recibe un
paquete de datos entrante determinado para un dispositivo (EM 2)
móvil con una dirección (EM 2) de destino, el agente (AL 15) local
determina si hay una correspondencia entre la dirección (EM 2) de
destino del paquete y una dirección (AE 11) de subred de un agente
(AE 11) externo incluida en una lista de direcciones de subred
almacenada en el agente (AL)
local,
local,
en el que, si hay una correspondencia entre la
dirección (dirección EM 2) de destino y una dirección (AE 11) de
subred de un agente externo, el agente local examina si existe una
ruta preconfigurada desde el agente (AL 15) local hasta este agente
externo, y en el que el agente (AL 15) local envía el paquete a este
agente (AE 11) externo sobre esta ruta (37) de conmutación de
etiquetas preconfigurada en caso de existir una ruta (37) de
conmutación de etiquetas hacia este agente externo.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
el agente (AL 15) local envía el paquete a este agente (AE 11)
externo sobre esta ruta (37) de conmutación de etiquetas
preconfigurada enviando el paquete por un puerto de una interfaz
(eth0) de reenvío del agente (AL 15) local, utilizándose dicho
puerto para la ruta con este número de ruta (37).
3. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el agente (AL 15) local
determina si hay una correspondencia entre la dirección (EM 2) de
destino del paquete y una dirección (AE 11) de subred de un agente
(AE 11) externo solamente si hay una entrada (EM 2) en un caché de
vinculación del agente (AL 15) local, correspondiendo dicha entrada
a la dirección (EM 2) de destino del paquete entrante.
4. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el traspaso de un dispositivo
(EM 1) móvil desde un agente externo a otro agente externo se
realiza sin crear o modificar una ruta entre el agente externo y un
agente local de este dispositivo principal móvil.
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la ruta (37) una ruta de
conmutación de etiquetas de usos múltiples administrada de manera
estática.
6. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que un agente (AE 11) externo y
un agente (AL 15) local son nodos de conmutación de paquetes de una
red IP.
7. Agente (AL 15) local en el cual se implementa
un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
8. Agente (AL 15) local, preferiblemente según
la reivindicación 7,
- con una memoria que contiene una lista de
direcciones de subred de agentes externos,
- con un medio de comparación para comparar la
dirección de destino de un paquete de datos entrante determinado
para un dispositivo (EM 2) principal móvil con direcciones de subred
almacenadas de agentes (AE 11, AE 12) externos para determinar el
agente (AE 11) externo al que ha de enviarse el paquete,
- con un medio para determinar una ruta (37)
para la transmisión del paquete al agente (AE 11) externo mediante
la comparación de la dirección del agente (AE 11) externo
determinada con las direcciones almacenadas de agentes (AE 11, AE
12) externos, existiendo rutas (37, 62) entre dichos agentes (AE 11,
AE 12) externos y el agente (AL 15) local,
- con una interfaz (eth0) para transmitir un
paquete a un agente (AE 11) externo determinado sobre una ruta (37)
preconfigurada determinada.
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