ES2276889T3 - Metodo y sistema para la itinerancia entre redes de comunicaciones. - Google Patents
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Abstract
Un método para la gestión de una dirección de un agente local (HA) en una red tipo IP Móvil, siendo capaz un nodo móvil de la red de itinerar entre una red local en modo paquete y una red visitada, comprendiendo el método el mantenimiento de una dirección de un agente local (HA) IP Móvil de un nodo móvil en asociación con otros datos del abonado en una base de datos de una red GPRS local, la inicialización (2-2) de la activación del contexto de protocolo de datos por paquetes en la red GPRS local del nodo móvil por el nodo móvil, el envío (2-8) de la dirección del agente local al nodo móvil durante la activación del contexto de protocolo de datos por paquetes, y el almacenamiento (2-10) de la dirección del agente local en el nodo móvil.
Description
Método y sistema para la itinerancia entre redes
de comunicaciones.
La presente invención se refiere a sistemas de
comunicación y, más particularmente, a mecanismos para simplificar
la itinerancia entre dos redes de acceso.
El Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet ha
proporcionado la Internet con propiedades de movilidad definiendo un
protocolo IP (Internet Protocol - Protocolo de Internet)
Móvil en el estándar RFC2002. El protocolo IP Móvil tiene una
definición para ambos IPv4 (RFC2002) e IPv6 (Borrador de Internet:
Soporte de Movilidad en IPv6). El IP Móvil permite que paquetes de
datos IP (datagramas) sean enrutados hacia ordenadores principales o
nodos móviles independientemente de qué es su punto de acceso a la
red.
Una red IP local de un nodo móvil comprende un
agente local - home agent HA que es un tipo de unidad de
enrutamiento para mantener la información de ubicación en el nodo
móvil y para tunelar los paquetes de datos hacia el destino correcto
cuando el nodo móvil está fuera de su red local. En otras palabras,
un paquete de datos direccionado hacia la dirección local IP del
nodo móvil es dirigido hacia el agente local HA, el cual encapsula
el paquete de datos en otro paquete IP, en el cual la dirección de
destino es el punto final del tunelado, dirección de cuidado
COA
"Care - of - Address".
"Care - of - Address".
El RFC mencionado anteriormente define dos
diferentes tipos de COA: 1) el agente externo COA, es decir,
la dirección del nodo de la red en el cual el nodo móvil está
registrado; y 2) la COA coubicada, es decir, una dirección IP
local temporal que el nodo móvil recibe de la red. El nodo móvil
registra la nueva COA en el agente local HA transmitiendo una
petición de registro. La encapsulación es denominada tunelado, y un
túnel es la ruta a lo largo de la cual pasa el paquete de datos IP
encapsulado.
Un extremo del túnel puede comprender un
elemento, un nodo de acceso de una red de acceso inalámbrico por
conmutación de paquetes, tal como la red GPRS (General Packet
Radio Service - Servicio General de Radio por Paquetes) o la red
WLAN (Wireless Local Area Network - Red de Área Local
Inalámbrica). Un extremo del túnel puede comprender un nodo GGSN
(GPRS gateway support node - nodo de soporte de pasarela
GPRS) de una red GPRS, por ejemplo. Este nodo de red encapsula los
paquetes de datos y los remite al nodo móvil. En el caso de un nodo
GGSN, tiene lugar el enrutamiento hacia adelante de un paquete de
datos, como será descrito más abajo, utilizando la red GPRS.
Cuando un nodo móvil responde al remitente, el
paquete de respuesta IP es remitido directamente hacia un par sobre
la base de su dirección IP. En versiones más avanzadas del IP
Móvil, el agente local HA puede dar la COA del nodo móvil al nodo
que transmite, lo cual permite el tunelado directo desde la fuente
por medio de la COA. La fuente puede, por ejemplo, solicitar la COA
desde el agente local HA antes de que ésta transmita un paquete de
datos IP al nodo móvil.
En redes de acceso inalámbrico por conmutación
de paquetes, tal como GPRS y WLAN, los abonados pueden moverse
dentro del área de red y de una red a otra, originando un cambio en
sus puntos de acceso a la red. Como otras redes móviles, las redes
de acceso inalámbrico por conmutación de paquetes también requieren
la implementación de algún tipo de gestión de la movilidad o
ubicación con el fin de que los paquetes de datos sean enrutados a
un punto de en uso de la estación móvil en la red. Los paquetes de
datos que llegan desde fuera de una red de acceso, tal como
Internet, normalmente llegan a un nodo de acceso especial, que es,
por ejemplo, una pasarela o enrutador entre la red de acceso y la
red de salida. Este nodo de acceso transfiere los paquetes de
datos a los puntos de acceso en uso utilizando la gestión de la
movilidad de la red de acceso inalámbrico.
La arquitectura de, por ejemplo, una red GPRS
comprende diferentes nodos de soporte GPRS, tal como un GGSN y un
SGSN (GPRS serving support node - nodo de soporte de servicio
GPRS). Los nodos son entrelazados mediante una red troncal
intraoperador, la cual es implementada por medio de una red de área
local, tal como una red IP. Los paquetes de datos son tunelados
entre nodos por medio de un protocolo de tunelado GPRS - GPRS
tunnelling protocol, GTP. Las funciones básicas de un nodo SGSN
incluyen la detección de nuevas estaciones móviles MS - mobile
stations dentro de su área de cobertura, la gestión del proceso
de registro de nuevas terminales MS junto con registros GPRS, la
trasmisión de paquetes de datos hacia y desde una MS, y el grabado
de las ubicaciones de las estaciones móviles MS dentro de su área.
La función principal de un nodo GGSN es la interacción con redes
exteriores. El GGSN conecta el operador a sistemas exteriores a la
red GPRS, tal como otras redes GPRS y redes de datos, tales como la
red IP (Internet). El GGSN incluye las direcciones PDP (Packet
Data Protocol - Protocolo de Datos por Paquetes) de un abonado
GPRS e información de enrutamiento, es decir, las direcciones SGSN.
La información de enrutamiento es utilizada para el tunelado GTP de
los paquetes de datos que llegan desde una red exterior al punto de
acceso en uso de la MS, es decir, al nodo de servicio SGSN. Para
acceder a una red GPRS, una MS primero hace saber de su presencia
mediante un procedimiento de conexión a GPRS. En este
procedimiento, es establecido un enlace lógico entre el SGSN y la
MS, montando un contexto de gestión de la movilidad (MM -
mobility management) a éstos. Además, para la recepción y
transmisión de datos GPRS, la MS tiene que solicitar un
procedimiento de activación PDP. Esto hace saber de la MS al
correspondiente GGSN. Más precisamente, son creados en la MS uno o
más contextos PDP, el GGSN y el SGSN, para determinar diferentes
parámetros de transferencia de datos, tal como el tipo PDP (por
ejemplo, IP), la dirección PDP (por ejemplo, la dirección IP) y la
calidad del servicio - quality of service QoS. En otras
palabras, un contexto PDP entre diferentes nodos GPRS define un
túnel GTP; dicho túnel es entre GGSN y SGSN. Un túnel GTP puede
incluir uno más contextos PDP.
La activación del contexto PDP puede también ser
definida como un procedimiento en el cual el nodo de soporte de
servicio GPRS (SGSN), junto con el nodo de soporte de pasarela GPRS
(GGSN) que el abonado GPRS estará utilizando, establece un contexto
PDP para fines de enrutamiento. Algunas tareas importantes durante
la activación del contexto PDP son la selección y la verificación
del nombre del punto de acceso - access point name (APN) y la
negociación de la QoS.
En el documento DE 197 42 681 A1 se describe un
método en el cual un dispositivo de conmutación que soporta una red
GPRS, permite conectar una estación terminal con una de una
pluralidad de redes de comunicación de datos por paquetes. La
selección de la red de comunicación de datos por paquetes está
basada en la transmisión de un parámetro de indicación de red
específico desde la estación terminal. En el método, un parámetro
de indicación de red es transmitido a un nodo de soporte de servicio
como un parámetro especial en un procedimiento de activación de
contexto PDP.
En el documento WO 00/76249 es descrito un
método para autorizar a un ordenador anfitrión móvil habilitado para
Protocolo de Internet, para acceder a la Internet mediante una red
de acceso inalámbrico LAN, GSM o UMTS. En respuesta a la recepción
de una petición de acceso desde el ordenador principal móvil, es
enviado un prefijo de enrutamiento de dirección IP desde el
enrutador hacia el ordenador anfitrión móvil. Se confirma la
autenticidad y / o suficiencia de un cobro electrónico y después de
que ha sido recibido un mensaje de autorización, es permitido el
paso de los paquetes IP.
Una de las desventajas asociadas al estado de la
técnica cuando el nodo móvil está itinerando entre dos redes de
acceso, es que el protocolo IP Móvil requiere que la dirección del
agente local del nodo móvil sea definida manualmente. Esto, a su
vez, puede retardar los procesos de itinerancia.
Un objetivo de la presente invención es, por
consiguiente, proporcionar un método y una red que implementa el
método, para superar el problema mencionado anteriormente. Los
objetivos de la invención son alcanzados mediante un método y una
red que están caracterizados por lo que se expone en las
reivindicaciones independientes. Las realizaciones preferidas de la
invención están descritas en las reivindicaciones dependientes.
La invención está basada en la idea de entregar
la dirección de un agente local a un nodo móvil durante un
procedimiento de activación PDP.
Una ventaja del método y sistema de la invención
es los tiempos de respuesta más cortos cuando se inicia la
itinerancia.
En lo que sigue, la invención será descrita con
mayor detalle por medio de las realizaciones preferidas y con
referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales
la Figura 1 ilustra un diagrama de bloques según
la invención y realizaciones preferidas de la misma; y
la Figura 2 ilustra la señalización según una
realización de la invención.
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques según
la invención y realizaciones preferidas, comprendiendo, en aras de
la simplicidad, sólo dos redes de acceso inalámbrico por conmutación
de paquetes, es decir, una red GPRS y una red WLAN. Sólo son
mostrados los elementos de red relevantes para la invención y las
realizaciones preferidas.
La Figura 1 muestra los siguientes elementos: un
nodo abonado móvil MN (Mobile Node - Nodo Móvil) corriendo el
protocolo IP Móvil, refiriéndose el nodo a un elemento tal como una
estación móvil o un ordenador que es capaz de cambiar su punto de
acceso a la red. En otras palabras, el nodo móvil MN puede ser
cualquier equipo que soporte el protocolo IP Móvil, capaz de
itinerar entre diferentes redes IP o subredes IP. El MN puede ser,
por ejemplo, una terminal de modo dual GPRS/WLAN.
Las redes GPRS y WLAN son redes de acceso
inalámbrico (Serving Acces Network - Red de Acceso de
Servicio). Una red de acceso de servicio es la red de acceso a la
cual el elemento MN está enlazado en un momento particular.
La red local HN es la red local del MN. Cuando
el MN está ubicado en la HN, éste puede trabajar sin la asistencia
del IP Móvil. Por otra parte, la red visitada - visited
network VN puede ser definida como cualquier red diferente de la
red local.
El agente local HA puede ser un enrutador de una
red local; dicho enrutador recibe paquetes IP en vez del MN, cuando
el MN no está en la red local. El HA conoce la ubicación del MN y
es capaz, de este modo, de enviar paquetes que éste ha recibido
hacia el MN. En la Figura 1, el HA es presentado en conexión con el
elemento GGSN, pero el HA puede también ubicarse, por ejemplo,
independientemente y/o en una red diferente que la red local.
El agente externo - foreing agent FA
puede ser definido como un enrutador en una red visitada, el cual
entrega una dirección temporal para el MN, denominada dirección de
cuidado COA -
Care-of-Address. La
dirección es asignada desde el espacio de direcciones de una
correspondiente red. El FA está definido sólo en IPv4. De este
modo, si no hay FA en la red visitada, el MN adquiere una COA
mediante algún otro método, por ejemplo, mediante un protocolo DHCP
(Dynamic Host Configuration Protocol - Protocolo de
Configuración Dinámica de Ordenador Anfitrión). A continuación, el
MN anuncia su dirección COA al agente local. El agente local
tunela, es decir, transfiere mensajes desde el punto de
encapsulación hacia el punto de encapsulación, los paquetes que éste
recibió a la COA. Finalmente, el MN tiene una conexión al
correspondiente nodo CN, que es el ordenador anfitrión, por ejemplo
un servidor WWW (World Wide Web - Red Mundial).
En la Figura 1 está definida una red GPRS como
la red local del MN, y una red WLAN es la red visitada. La red GPRS
también puede ser una red visitada si el HA está ubicado en una red
diferente que la red GPRS. Es esencial para la invención que la red
GPRS local sea consciente de la dirección del agente local del MN.
La dirección del agente local del MN puede estar almacenada en la
base de datos (por ejemplo, en HLR, Home Location Register -
Registro de Ubicación Local) ubicada en la red GPRS o en alguna otra
red.
Como se describió anteriormente, el MN puede ser
un terminal de modo dual, por ejemplo, un terminal GPRS/
WLAN. El MN recibe la información sobre la dirección de su agente local cuando se activa la conexión GPRS por primera vez. La conexión es denominada contexto PDP. A continuación, el MN puede establecer sesiones IP móviles con el servidor CN sobre Internet. En la red WLAN, el FA da direcciones temporales cuando el MN itinera en la
WLAN. El MN recibe la información sobre la dirección de su agente local cuando se activa la conexión GPRS por primera vez. La conexión es denominada contexto PDP. A continuación, el MN puede establecer sesiones IP móviles con el servidor CN sobre Internet. En la red WLAN, el FA da direcciones temporales cuando el MN itinera en la
\hbox{red WLAN.}
La sesión IP móvil entre el MN y el servidor se
conserva cuando el MN está itinerando desde la red GPRS a la red
WLAN y viceversa si el agente local conoce la nueva dirección (COA)
del nodo móvil en la nueva red visitada. Según los procedimientos
IP móvil, el MN anuncia la nueva COA al agente local HA. Por lo
tanto, el MN debe conocer la dirección del agente local. La
funcionalidad descrita anteriormente, es decir, la gestión
automatizada de la dirección de un agente local, asegura que el MN
siempre tiene la dirección del HA.
La Figura 2 ilustra la señalización para
configurar una dirección del elemento HA de una red de acceso GPRS
mediante un punto de acceso GGSN de la red de acceso para el nodo
abonado móvil (MN) según una realización de la invención. En el
paso 2-2, el MN comienza el procedimiento de
activación del contexto PDP. Esto tiene lugar, por ejemplo,
enviando un mensaje Activar el contexto PDP. El mensaje puede
comprender un identificador del nodo móvil MN, por ejemplo, el
número IMSI (International Mobile Subscriber Identity -
Identidad Internacional de Abonado Móvil) de un abonado.
En el paso 2-4, el GGSN se da
cuenta, sobre la base del número IMSI, que la parte que envía es el
propio cliente del operador. A continuación, el GGSN solicita a la
base de datos la dirección del agente local HA definido para el
abonado. En el paso 2-6, la dirección del agente
local HA es identificada en la base de datos basado, por lo menos
parcialmente, en el IMSI identificador y recuperada desde la base de
datos - database DB al punto de acceso GGSN. En el paso
2-8, es transmitido al MN un mensaje de Respuesta a
Activar el Contexto PDP, que contiene la dirección del agente local.
Alternativamente, este puede ser transmitido en un mensaje
diferente. Finalmente, en el paso 2-10, el MN
guarda la dirección del agente local. Cuando el MN, más tarde,
itinera en otra red inalámbrica, se da una dirección COA desde la
red visitada. El MN puede ahora utilizar la dirección almacenada
del agente local para informar al agente local de la nueva COA, de
acuerdo con los procedimientos IP Móvil.
Una ventaja de la invención y sus realizaciones
es que éstos resuelven el problema del protocolo IP Móvil que
requiere que la dirección de un agente local del nodo móvil sea
definida manualmente. La invención y sus realizaciones, de este
modo reducen el número de configuraciones para el equipo terminal y
aligera la movilidad IP Móvil entre la red GPRS y otra red, como la
red WLAN. Por medio de la invención y sus realizaciones, las
aplicaciones IP móvil no necesitan ser iniciadas de nuevo cuando
itineran de una red a otra.
Si el nodo móvil inicia su función en la red
WLAN, la dirección del agente local es desconocida. Cuando se
itinera desde la red WLAN a la red GPRS, las sesiones IP móvil
activas no pueden ser, de este modo, conservadas. Sin embargo, esto
puede ser resuelto proporcionando la señalización de la
autentificación de WLAN con definiciones para la transmisión de la
dirección de un agente local.
Será obvio para una persona experta en la
técnica que, a medida que la tecnología avanza, el concepto de la
invención puede ser implementado de diferentes formas. La invención
y sus realizaciones no están limitadas a los ejemplos descritos
anteriormente, sino que pueden variar dentro del alcance de las
reivindicaciones.
Claims (5)
1. Un método para la gestión de una dirección de
un agente local (HA) en una red tipo IP Móvil, siendo capaz un nodo
móvil de la red de itinerar entre una red local en modo paquete y
una red visitada, comprendiendo el método
el mantenimiento de una dirección de un agente
local (HA) IP Móvil de un nodo móvil en asociación con otros datos
del abonado en una base de datos de una red GPRS local,
la inicialización (2-2) de la
activación del contexto de protocolo de datos por paquetes en la red
GPRS local del nodo móvil por el nodo móvil,
el envío (2-8) de la dirección
del agente local al nodo móvil durante la activación del contexto de
protocolo de datos por paquetes, y
el almacenamiento (2-10) de la
dirección del agente local en el nodo móvil.
2. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado por el nodo móvil que utiliza
la dirección almacenada del agente local para informar al agente
local de una dirección de cuidado asignada al nodo móvil en una red
visitada cuando el nodo móvil itinera en la red visitada.
3. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la red visitada es
una red de área local inalámbrica (WLAN) o una red Bluetooth.
4. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones previas 1 a 3, caracterizado por el
envío (2-8) de la dirección del agente local al nodo
móvil durante la activación del contexto de protocolo de datos por
paquetes sólo cuando se activa por primera vez una conexión
GPRS.
5. Una red de comunicaciones móvil en modo
paquete para la gestión de una dirección de un agente local (HA),
soportando la red IP móvil, que comprende una base de datos de
abonados para almacenar los datos de los abonados, en la cual
la base de datos de abonados está configurada
para almacenar una dirección de un agente local IP móvil (HA) de un
nodo móvil en asociación con otros datos del abonado relacionados
con el nodo móvil,
la red está configurada para enviar
(2-8) la dirección del agente local al nodo móvil
durante una activación de un contexto de protocolo de datos por
paquetes para el nodo móvil,
el nodo móvil está configurado para almacenar
(2-10) la dirección del agente local para ser
utilizado posteriormente en un procedimiento de registro IP Móvil
mientras itinera en otra red inalámbrica.
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