ES2283410T3 - Metodo y dispositivo para encaminar paquetes de datos en redes de comunicaciones. - Google Patents
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Abstract
Método para encaminar paquetes de datos en una red que comprende encaminadores, comprendiendo el método las siguientes etapas transmitir paquetes de datos desde una dirección de origen a una dirección de destino, recibir los paquetes de datos transmitidos desde la dirección de origen en un primer encaminador (201), encaminar los paquetes de datos desde el primer encaminador (201) hacia por lo menos un encaminador sucesivo (202), caracterizado porque se detectan datos de encabezamiento en los paquetes de datos recibidos en el primer encaminador (201), se transmite una solicitud de realimentación desde el primer encaminador (201) hacia dicho por lo menos un encaminador sucesivo (202) en la dirección correspondiente a la dirección de destino para hallar la calidad de la conexión entre por lo menos dicho primer encaminador y por lo menos dicho un encaminador sucesivo, se transmite realimentación en forma de información de realimentación desde dicho por lo menos un encaminador sucesivo (202) hacia dicho primer encaminador (201) en respuesta a la solicitud de realimentación recibida, comprendiendo la información de realimentación por lo menos dichos datos de calidad de la conexión, se toma una decisión de encaminamiento en dicho primer encaminador (201) basándose en dichos datos sobre la calidad de la conexión recibidos.
Description
Método y dispositivo para encaminar paquetes de
datos en redes de comunicaciones.
La presente invención se refiere a un método y a
un dispositivo para encaminar paquetes de datos en redes de
comunicaciones.
El Protocolo de Internet (IP) ha posibilitado un
servicio de datagramas sin conexión en una red de información de
ámbito mundial, Internet. Por medio de dicho protocolo, la red puede
encaminar mensajes hacia una dirección de destino correcta. El
encaminamiento se realiza basándose en una dirección de red IP y en
tablas de encaminamiento. El protocolo IP es del tipo sin conexión
y no proporciona una transferencia fiable la cual está asignada a
otros protocolos de transmisión, tales como el Protocolo de Control
de Transmisión (TCP). Cada terminal conectado a la Malla Multimedia
Mundial tiene una dirección IP específica. El tráfico de paquetes de
datos IP en las redes de telecomunicaciones basadas en el Protocolo
de Internet continúa creciendo. Como resultado del crecimiento, las
redes de comunicaciones continúan ampliándose y el tamaño de la red
puede resultar demasiado grande. Una red en expansión provoca
problemas que se presentan en forma de una reducción de la velocidad
de transmisión de datos y una entrega no fiable de los datos
transmitidos. Típicamente, dicho crecimiento se ha limitado
dividiendo una red excesivamente grande en secciones de menor
tamaño, es decir, subredes, y reconectando dichas subredes entre
ellas. Para lograr esta situación, se usa un puente entre las redes,
y dicho puente sirve simultáneamente como encaminador para el flujo
de datos. No obstante, existe una ligera diferencia entre un puente
y un encaminador. El puente es una operación de la capa de enlace
de datos e interconecta dos redes del mismo tipo usando direcciones
físicas. El encaminamiento es una operación de la capa de red la
cual interconecta dos o más redes de tipos diferentes usando
direcciones IP. Además de transportar tráfico entre redes de área
local, la función del encaminador también es, en general, actuar
como medios de pasarela entre una red de encaminadores local y otra
externa.
El flujo de datos está constituido por
secuencias de paquetes de datos que son tratadas de la misma manera
por los encaminadores entre las direcciones de origen y de destino.
Uno de los ejemplos prácticos de la transmisión de un flujo de
datos es, por ejemplo, la transmisión de un archivo de datos a
través de la red entre dos ordenadores diferentes. La transmisión
de datos se implementa por medio del Protocolo de Control de
Transmisión (TCP), el cual divide el archivo en paquetes IP y los
envía a la red de uno en uno. Los paquetes pasan a través de una
pluralidad de encaminadores y cada encaminador realiza operaciones
de encaminamiento sobre cada paquete por separado. Los
encaminadores reenvían los paquetes a un encaminador sucesivo sin ni
siquiera saber si el paquete en cuestión alcanzó o no su
destino.
En la actualidad, cada vez se transmite más
información sobre Internet, particularmente en forma de llamadas de
Internet y datos de vídeo. En el futuro próximo, serán necesarios
encaminadores que sean capaces de transmitir una cantidad de
información continuamente en crecimiento desde una dirección de
origen a una dirección de destino de la forma más rápida y fiable
posible. Una de las soluciones sugeridas para el problema es, por
ejemplo, la desconcentración de la toma de decisiones de los
encaminadores entre varios procesadores. No obstante, esta opción
no resolverá el problema de que cada paquete IP se deba encaminar
individualmente. Otra de las soluciones consiste en usar la
conmutación IP la cual comprende un encaminador y un conmutador ATM.
Un conmutador IP puede encaminar paquetes de datos de la misma
manera que los encaminadores comunes aunque difiere con respecto a
estos últimos en que puede realizar una identificación del flujo de
datos y conmutar los paquetes que pertenecen a un flujo determinado
de manera que pasen a través de una conexión ATM. El conmutador IP
requiere siempre otros conmutadores IP para poder conmutar
conexiones ATM, y adicionalmente, la red debe comprender un número
considerable de conmutadores IP para que los mismos resulten
realmente útiles. La identificación y el control del flujo se
realizan basándose en la dirección IP del emisor o el receptor, por
ejemplo, con lo cual todos los paquetes pertenecientes al flujo
identificado se dirigen a través de una ruta determinada hacia la
dirección del receptor.
En las redes de encaminadores, los encaminadores
forman nodos a través de los cuales tiene lugar la transmisión de
paquetes de datos. Los paquetes de datos se transportan a través de
un encaminador de dos formas diferentes. Si un encaminador recibe
un paquete dirigido a un encaminador sucesivo, es decir, a un
segundo encaminador que tiene una conexión directa con dicho
encaminador, este permite que el paquete pase a través de él sin
interferir en modo alguno con el encaminamiento del mismo. Si un
encaminador recibe un paquete dirigido a un receptor que no dispone
de ninguna conexión directa con dicho encaminador, el encaminador
debe resolver el problema del encaminamiento para definir a qué
encaminador se debería enviar a continuación el paquete de manera
que dicho paquete se envíe a una dirección correcta. Los
encaminadores transmiten datagramas hacia un destino usando tablas
de encaminamiento las cuales se mantienen por medio de protocolos de
encaminamiento específicos. Los encaminadores intercambian datos
sobre rutas posibles por medio del protocolo de encaminamiento y al
mismo tiempo a los encaminadores se les informa sobre la topología
de encaminamiento de la red. La información de topología se recoge
en una tabla de encaminamiento la cual contiene información sobre
direcciones de destino posibles y cómo llegar a ellas. El contenido
de la tabla depende del algoritmo de encaminamiento usado. En
general, las rutas están predeterminadas, y consecuentemente cada
encaminador conoce de antemano el siguiente encaminador por defecto
al cual se transmitirá el paquete recibido. El encaminamiento
predeterminado guía todo el tráfico, paquetes grandes y pequeños
del mismo modo, de manera que pase por la misma ruta de la red. Esta
situación da como resultado que ciertas rutas se congestionen,
mientras que otras rutas presenten un tráfico menor que el permitido
por su capacidad.
La Figura 1 muestra, a título de ejemplo, una
estructura de red típica (tal como se da a conocer, por ejemplo, en
el documento XP002901869, "Associativity Based Routing for
Ad-Hoc Mobile Networks") la cual comprende un
emisor 1, encaminadores 2 a 6 y un receptor 7. Entre el punto de
inicio y el destino existe en general una pluralidad de
encaminadores tal como se presenta en la Figura 1, y
consecuentemente los paquetes de datos disponen de una pluralidad
de rutas alternativas desde el emisor 1 al receptor 7. El
encaminador 2 puede encaminar el paquete dirigido al destino 7 a
través bien del encaminador 3 o bien del encaminador 5. La selección
del encaminamiento de los paquetes de datos se lleva a cabo en el
encaminador 2 basándose en una tabla de encaminamiento y un
algoritmo de encaminamiento. Para la transmisión de datos, el
algoritmo de encaminamiento encuentra una ruta en la tabla de
encaminamiento, siendo posible avanzar a través de dicha ruta en la
red desde la dirección de origen a la dirección de destino. Los
encaminadores forman una ruta por defecto entre el emisor 1 y el
receptor 7, la cual consta de rutas por defecto entre cada
encaminador. Considérese que dicha ruta por defecto va desde el
emisor 1 a través del encaminador 2 hacia el encaminador 5, y
adicionalmente, a través de los encaminadores 6 y 4 hacia el
receptor 7. Si la ruta por defecto formada deja de funcionar en un
encaminador cualquiera debido al aumento del tráfico o alguna otra
razón de este tipo, dicho encaminador puede realizar un cambio en
la ruta y reenviar los paquetes de datos a otro encaminador. Este
cambio realizado a un nivel local por un encaminador individual
puede afectar a otros encaminadores de tal manera que el tráfico
aumente excesivamente para algunos encaminadores mientras que otros
funcionen a una capacidad inferior a la máxima. Esta situación da
como resultado que en la red no se produzca un encaminamiento óptimo
en su conjunto sino que cada encaminador tiende a cambiar su propio
encaminamiento a una dirección más óptima observada desde su propio
punto de vista. De este modo, el encaminamiento de la red no se
optimiza a un nivel más global, lo cual da como resultado una carga
desigual en secciones diferentes de la red ya que el tráfico de
datos pasa únicamente sobre ciertas rutas.
Llegado este momento se han inventado un método
y un dispositivo para optimizar el encaminamiento de paquetes de
datos en redes de comunicaciones.
El objetivo de la invención es proporcionar un
mecanismo dinámico de realimentación entre encaminadores para
optimizar el encaminamiento de un flujo de datos determinado a
través de una red desde un emisor a un receptor. La realimentación
se puede obtener de tal manera que cada encaminador sucesivo
proporcione información de realimentación al responder a una
solicitud de un encaminador anterior. Como consecuencia, la
realimentación produce información sobre las rutas que cumplen los
requisitos fijados para el encaminamiento.
En el método de la invención, cada encaminador
puede comenzar a enviar una solicitud de realimentación con retorno
de forma independiente con respecto a otros encaminadores. El primer
encaminador que tiene una conexión directa con un emisor de flujo
de datos detecta un flujo de datos para un destino específico y
comienza a enviar una solicitud de realimentación con retorno a la
totalidad de los encaminadores que pueden formar una ruta hacia
dicho destino. Todos los encaminadores que reciben el mensaje de
solicitud de realimentación lo reenvían a encaminadores
subsiguientes. Al recibir la solicitud de realimentación el último
encaminador que tiene una conexión directa con dicho destino genera
información de realimentación y la envía de vuelta a través de
la(las) misma(s) ruta(s) que se recibió la
solicitud. La realimentación puede contener, por ejemplo,
información sobre el nivel de fiabilidad con el que cada
encaminador ha transportado paquetes o a qué velocidad lo ha hecho.
De este modo, la información de realimentación pasa por la(s)
misma(s) ruta(s) hacia los encaminadores anteriores
los cuales, a su vez, añaden datos propios correspondientes a la
realimentación en cuestión. A continuación, el primer encaminador
recibe información de realimentación sobre todas las rutas posibles
que conducen a dicho destino. Seguidamente, el primer encaminador
puede tomar su propia decisión sobre la selección de la ruta
basándose en datos sobre la fiabilidad y la velocidad de rutas
diferentes y la aplicabilidad del flujo en relación con cada ruta.
El primer encaminador también puede realizar correcciones en su
tabla de encaminamiento, basadas en la realimentación, en relación
con el flujo de datos en cuestión, permitiendo dichas correcciones
que el encaminador envíe todos los paquetes que pertenecen al mismo
flujo a través de la misma ruta optimizada en el futuro. Por medio
de esta opción, se logra un encaminamiento optimizado para todas las
rutas de la red, con lo cual los paquetes grandes se pueden dirigir
a otras rutas diferentes a las de los pequeños, por ejemplo, y los
paquetes que pertenezcan a una llamada IP, por ejemplo, se pueden
dirigir a rutas más rápidas que los paquetes que no requieren una
velocidad de transmisión elevada.
Un primer aspecto según la invención pone en
práctica un método para encaminar paquetes de datos en una red de
comunicaciones que comprende encaminadores, recibiéndose en un
primer encaminador, en dicho método, paquetes de datos de una
dirección de origen, encaminándose los paquetes de datos desde el
primer encaminador hacia por lo menos un encaminador sucesivo,
caracterizado porque se identifica una dirección de destino en los
paquetes de datos en el primer encaminador, se transmite una
solicitud de realimentación hacia dicho por lo menos un encaminador
sucesivo en la dirección correspondiente a la dirección de destino
para hallar la calidad de la conexión entre por lo menos dicho
primer y dicho por lo menos un encaminador sucesivo, en respuesta a
la transmisión de la información de solicitud sobre la calidad de
por lo menos dicha conexión desde dicho por lo menos un encaminador
sucesivo hacia dicho primer encaminador, se toma una decisión sobre
el encaminamiento en dicho primer encaminador basándose en dichos
datos recibidos sobre la calidad de la conexión.
Un segundo aspecto según la invención pone en
práctica un sistema para encaminar paquetes de datos en una red de
comunicaciones, comprendiendo el sistema por lo menos un primer
encaminador para recibir paquetes de datos desde una dirección de
origen y para encaminarlos adicionalmente hacia por lo menos un
segundo encaminador, estando dispuesto dicho por lo menos un
segundo encaminador para recibir paquetes de datos y transmitirlos
hacia una dirección de destino, comprendiendo el primer y el por lo
menos un segundo encaminador medios de encaminamiento para
encaminar los paquetes de datos, caracterizado porque el primer
encaminador comprende además por lo menos medios de detección para
detectar datos de encabezamiento en los paquetes recibidos, medios
de generación de solicitudes de realimentación para generar una
solicitud de realimentación sobre la calidad de la conexión, medios
de transmisión de solicitudes de realimentación para transmitir la
solicitud de realimentación hacia dicho por lo menos un segundo
encaminador con vistas a hallar la calidad de la conexión entre por
lo menos dicho primer encaminador que envió la solicitud y dicho por
lo menos un segundo encaminador, y porque dicho por lo menos un
segundo encaminador comprende además por lo menos medios de
recepción de solicitudes de realimentación para recibir la
solicitud de realimentación proveniente de dicho primer encaminador,
medios de generación de información de realimentación para generar
información de realimentación en respuesta a la solicitud de
realimentación recibida, medios de transmisión de información de
realimentación para transmitir la información de realimentación
hacia dicho primer encaminador, y porque dicho primer encaminador
comprende además medios de recepción de información de
realimentación para recibir la información de realimentación
proveniente desde dicho por lo menos un segundo encaminador, y
medios para tomar una decisión de encaminamiento basándose en la
información de realimentación recibida.
Un tercer aspecto según la invención pone en
práctica un dispositivo de encaminamiento para encaminar paquetes
de datos en una red de comunicaciones, comprendiendo el dispositivo
de encaminamiento medios de recepción para recibir los paquetes de
datos, medios de transmisión para transmitir los paquetes de datos,
medios de encaminamiento para encaminar los paquetes de datos,
caracterizado porque el dispositivo de encaminamiento comprende
además por lo menos medios de detección para detectar datos de
encabezamiento en los paquetes de datos recibidos, medios de
generación de solicitudes de realimentación para generar una
solicitud de realimentación correspondiente a la calidad de
conexión, medios de transmisión de solicitudes de realimentación
para transmitir la solicitud de realimentación hacia por lo menos
un dispositivo de encaminamiento sucesivo en la dirección
correspondiente a la dirección de destino, medios de recepción de
solicitudes de realimentación para recibir la solicitud de
realimentación desde por lo menos un dispositivo de encaminamiento
anterior en la dirección correspondiente a la dirección de origen,
medios de generación de información de realimentación para generar
la información de realimentación en respuesta a la solicitud de
realimentación recibida, medios de transmisión de información de
realimentación para transmitir la información de realimentación
hacia por lo menos un dispositivo de encaminamiento anterior en la
dirección correspondiente a la dirección de origen, medios de
recepción de información de realimentación para recibir la
información de realimentación desde por lo menos un dispositivo de
encaminamiento anterior en la dirección correspondiente a la
dirección de destino, medios de adición de información de
realimentación para añadir la información de realimentación generada
a la información de realimentación recibida, medios para tomar una
decisión de encaminamiento basándose en la información de
realimentación recibida.
Un cuarto aspecto según la invención pone en
práctica un producto de programa de ordenador para encaminar
paquetes de datos en una red de comunicaciones, comprendiendo el
producto de programa de ordenador medios de programa de ordenador
para recibir los paquetes de datos en el encaminador, medios de
programa de ordenador para encaminar los paquetes de datos hacia
adelante desde el encaminador, caracterizado porque dicho producto
de programa de ordenador comprende además medios de programa de
ordenador para detectar datos de encabezamiento en los paquetes de
datos recibidos, medios de programa de ordenador para transmitir una
solicitud de realimentación hacia por lo menos un encaminador
sucesivo en la dirección correspondiente a la dirección de destino,
medios de programa de ordenador para recibir la solicitud de
realimentación desde por lo menos un encaminador anterior en la
dirección correspondiente a la dirección de origen, medios de
programa de ordenador para generar la solicitud de realimentación
correspondiente a por lo menos un parámetro de calidad de la
conexión, medios de programa de ordenador para recibir la
información de realimentación desde por lo menos un encaminador
anterior en la dirección correspondiente a la dirección de destino,
medios de programa de ordenador para generar la información de
realimentación basándose en la solicitud de realimentación recibida,
medios de programa de ordenador para añadir la realimentación
generada a la información de realimentación recibida, medios de
programa de ordenador para transmitir la información de
realimentación hacia por lo menos un encaminador anterior en la
dirección correspondiente a la dirección de origen, medios de
programa de ordenador para tomar una decisión de encaminamiento
basándose en la información de realimentación recibida.
En la invención, los encaminadores detectan el
flujo de datos, generan y transmiten la solicitud de realimentación
en respuesta al flujo de datos detectado, reciben la solicitud de
realimentación, generan y transmiten la información de
realimentación y añaden la información de realimentación generada
propia a la información de realimentación recibida. Basándose en la
información de realimentación, cada encaminador puede optimizar el
encaminamiento de forma independiente por su propia cuenta. La
optimización del encaminamiento no se realiza de una forma
específica para cada paquete sino basándose en un flujo de datos
particular, y los paquetes pertenecientes a este último se pueden
transmitir siempre a través de la misma ruta una vez optimizada.
A continuación, se describirá más detalladamente
la invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los
cuales
la Figura 1 ilustra una descripción típica de
una red;
la Figura 2 ilustra un diagrama de bloques
general de un entorno de funcionamiento según la invención;
la Figura 3 ilustra un diagrama de bloques de un
dispositivo de encaminamiento según la invención;
la Figura 4a ilustra un diagrama de bloques que
muestra el funcionamiento de un primer encaminador del método de la
invención;
la Figura 4b ilustra un diagrama de bloques que
ilustra el funcionamiento de un encaminador entre el primer
encaminador y el último encaminador del método de la invención;
la Figura 4c ilustra un diagrama de bloques que
muestra el funcionamiento del último encaminador del método de la
invención.
La técnica anterior se ha descrito previamente
haciendo referencia a la Figura 1. A continuación la invención se
describirá principalmente haciendo referencia a las Figuras 2 a
4.
La Figura 2 ilustra un diagrama de bloques
general de un entorno de funcionamiento de la invención. El
encaminador 201 es el primer encaminador de un anfitrión 207 el
cual detecta y encamina paquetes de datos 210 enviados por el
anfitrión 207, identifica los paquetes de datos como flujo de datos,
genera y transmite una solicitud de realimentación 200 y recibe
información de realimentación 209 y toma una decisión de
encaminamiento basándose en la información de realimentación. El
encaminador 201 es también el último encaminador del anfitrión 207
que transporta los paquetes de datos dirigidos a dicho anfitrión.
Los encaminadores 202, 204 y 205 actúan como encaminadores
intermedios que reciben y transmiten solicitudes de realimentación,
reciben información de realimentación, generan información de
realimentación propia y la añaden a la información de realimentación
recibida a reenviar y transmiten la información de realimentación
de vuelta a través del mismo encaminador por el cual llegó la
solicitud de realimentación. Los encaminadores 203 y 206 son los
últimos encaminadores del anfitrión 208 que responden a las
solicitudes de realimentación que llegan generando información de
realimentación propia y transmitiéndola a través del mismo
encaminador por el cual les llegó la solicitud de realimentación.
Los encaminadores 203 y 206 también se pueden tratar como los
primeros encaminadores del anfitrión 208 cuando el anfitrión 208
transmite paquetes de datos.
El primer encaminador 201 recibe paquetes de
datos 210 desde el anfitrión 207 e identifica los paquetes como un
flujo de datos destinado al anfitrión 208. Además de la detección de
las direcciones de origen y de destino, al mismo tiempo se detectan
las características del flujo de datos. La detección de las
características del flujo de datos permite diferenciar entre flujos
de datos de diferentes tipos de medios con las mismas direcciones
de origen y de destino. Por ejemplo, los flujos de datos de una
llamada IP y de un archivo de imágenes se pueden dirigir a través
de rutas diferentes, de manera que el flujo de datos de la llamada
IP se dirija a través de una ruta más rápida y el flujo de datos
del archivo de imágenes a través de una ruta más lenta. El
encaminador 201 transmite una solicitud de realimentación 200 a los
siguientes encaminadores, es decir, al encaminador 202 y al
encaminador 204. La solicitud de realimentación 200 puede
comprender, por ejemplo, los siguientes datos: ID, Q, Hip, R201ip.
ID es el número de identificación individual de la solicitud de
realimentación el cual actúa como identificador de dicha solicitud
de realimentación. En este ejemplo, Q comprende parámetros que
representan la calidad de servicio (QoS), tales como la fiabilidad o
velocidad de la conexión, aunque también puede comprender otros
parámetros. Hip es la dirección IP del emisor del flujo de datos y
R201ip es la dirección IP del encaminador 201. A la solicitud de
realimentación 200 se le añade siempre la dirección IP de cada
encaminador para que la solicitud transmitida vuelva a través de la
misma ruta hacia el emisor de la solicitud. Los encaminadores 202 y
204 reenvían la solicitud de realimentación 200 a los encaminadores
203 y 206 añadiendo sus propias direcciones IP a la solicitud de
realimentación. En este ejemplo, los encaminadores 203 y 206 son
los últimos encaminadores que tienen una conexión directa con el
destinatario. Ellos también añaden sus propias direcciones IP y
generan información de realimentación 209 según la solicitud. Para
el encaminador 203, la información de realimentación 209 podría
incluir los siguientes elementos: ID, Q, Hip, R201ip, R202ip,
FB_R203, en los que FB_R203 es la información de realimentación del
encaminador 203 sobre el parámetro solicitado Q. Es posible incluir
en la misma solicitud de realimentación uno o más parámetros, tal
como en el caso del ejemplo, la velocidad y la fiabilidad de dicho
encaminador en ese momento. En la información de realimentación
también se incluyen datos correspondientes para otros encaminadores.
La información de realimentación 209 del encaminador 202 para el
encaminador 201 incluiría ID, Q, Hip, R201ip, FB_R202, FB_R203 que
comprende, además de la realimentación del encaminador 203, la
realimentación FB_R202 del propio encaminador 202. La información
de realimentación transmitida por los últimos encaminadores 203 y
206 llega al encaminador 201 a través de la misma ruta por la cual
les llegó la solicitud de realimentación. El encaminador 201 recibe
la información de realimentación sobre cada ruta posible que conduce
al anfitrión 208. Basándose en la información de realimentación
recibida, el encaminador 201 optimiza, para el flujo de datos en
cuestión, una ruta entre el emisor 207 y el receptor 208.
Si los resultados del encaminamiento desde el
encaminador 202 al encaminador 201 cumplen los criterios fijados,
dicho trayecto entre los encaminadores 201 y 202 cumple las
condiciones fijadas para formar una ruta. Por ejemplo, si los
resultados del encaminamiento devueltos, desde el encaminador 202 al
encaminador 201, sobre el trayecto entre los encaminadores 202 y
206 no cumplen las condiciones de formación de ruta, el encaminador
201 debe hallar una ruta mejor a través de otra ruta, la cual en
este caso es el encaminador 203. Si es posible, el encaminador 201
también puede informar al programa de aplicación sobre resultados
inadecuados para la formación de la ruta, por ejemplo, un nivel de
servicio demasiado bajo.
La optimización de una ruta para un flujo de
datos determinado se puede realizar también con una frecuencia
mayor que solamente en relación con la identificación del flujo. La
ruta optimizada se puede actualizar, por ejemplo, en periodos de
tiempo determinados. Los encaminadores pueden transmitir la
solicitud de realimentación de forma independiente, lo cual resulta
útil particularmente en una red en la que la carga entre secciones
diferentes varía con frecuencia. Si el funcionamiento local de la
red varía por alguna razón, por ejemplo, debido a perturbaciones o
a un cambio repentino de la carga, un encaminador cualquiera ubicado
en la ruta puede generar una solicitud de realimentación y
transmitirla a los siguientes encaminadores.
La Figura 3 muestra un diagrama de bloques de un
dispositivo de encaminamiento 30 según la invención. El dispositivo
comprende un elemento de transmisión y recepción 31 con entradas y
salidas 40 a 43 conectadas al mismo, recibiendo dicho elemento
paquetes de datos bien directamente desde un emisor 36 de paquetes o
bien desde otro encaminador 37, y transmite paquetes de datos
encaminados por unos medios de encaminamiento 32, basándose en datos
de la tabla de encaminamiento 33, hacia encaminadores sucesivos 38
ó directamente a un receptor 39 de paquetes. El dispositivo de
encaminamiento comprende también medios de detección 34 para un
flujo de datos, una solicitud de realimentación e información de
realimentación, mediante la cual se determina si los paquetes de
datos recibidos pertenecen a un flujo de datos específico o si son
una solicitud de realimentación o información de realimentación.
Los medios de generación de solicitudes de realimentación 35 generan
un mensaje hacia otros encaminadores para devolver los valores de
un parámetro específico como información de realimentación. A la
solicitud de realimentación generada se le añade un identificador,
de manera que otros encaminadores diferencien la solicitud de
realimentación con respecto a un paquete de datos común ya que los
mismos se transmiten de la misma manera. Adicionalmente, el
dispositivo de encaminamiento comprende medios de generación de
información de realimentación 44, por medio de los cuales se genera
información de realimentación en respuesta a la solicitud de
realimentación recibida, y medios de recepción de información de
realimentación 45, por medio de los cuales se recibe información de
realimentación transmitida por otros encaminadores, tomándose una
decisión de encaminamiento (referencia 46) sobre la base de dichos
datos. La decisión tomada se basa siempre en la solicitud de
realimentación transmitida y la información de realimentación
recibida, encaminándose hacia adelante, sobre la base de dicha
decisión, los paquetes de datos que pertenecen al flujo de datos
determinado. Por ejemplo, un microprocesador 47 controla bloques
operativos de una manera centralizada, con lo cual el funcionamiento
de diferentes bloques operativos, tal como el encaminamiento de
paquetes de datos en el bloque 32, y la identificación de un flujo
de datos en el bloque 34, se puede llevar a cabo en paralelo.
La Figura 4a ilustra en forma de un diagrama de
flujo el funcionamiento de un primer encaminador basado en el
método de la invención. En dicho método, se reciben paquetes de
datos desde una dirección de origen (etapa 401) y el objetivo es
identificar si los paquetes recibidos pertenecen a un flujo
específico (etapa 402). El flujo se puede identificar, por ejemplo,
de tal manera que en un periodo de tiempo determinado el encaminador
reciba más de un paquete de datos que presenten las mismas
direcciones de origen y destino. También se pueden usar otros
métodos aplicables para la identificación del flujo. Si se establece
que los paquetes recibidos no pertenecen a un flujo específico, los
mismos se encaminan según una práctica general usando tablas de
encaminamiento adicionalmente hacia un encaminador sucesivo o hacia
la dirección de destino dependiendo de cual se trate (etapa 403).
Si el encaminador detecta que los paquetes recibidos pertenecen a un
flujo de datos específico, transmite una solicitud de
realimentación (etapa 404) hacia por lo menos un encaminador
sucesivo, el cual tiene bien una conexión directa con la dirección
de destino o bien una conexión con encaminadores que tienen
conexión con la dirección de destino. A continuación, el encaminador
recibe la información de realimentación desde todos los
encaminadores a los cuales se transmitió dicha solicitud de
realimentación (etapa 405). Basándose en los datos, el encaminador
selecciona un encaminador sucesivo para dicho flujo de datos y toma
una decisión de encaminamiento la cual representa la alternativa
más óptima en el momento de la recepción de parámetros de
realimentación (etapa 406). A partir de ese momento en adelante, el
encaminador encamina todos los paquetes que pertenecen a dicho
flujo a través de dicha ruta hacia la dirección de destino. Como un
proceso paralelo a las etapas 401 a 406, los paquetes de datos
recibidos se encaminan (etapa 401, 403) bien usando tablas de
encaminamiento o bien usando datos de encaminamiento anteriores
hasta que haya disponibles nuevos datos de encaminamiento, de
manera que los paquetes de datos no se detengan en el encaminador
mientras duren dichas etapas. Cualquier encaminador de la red puede
transmitir la solicitud de realimentación, por ejemplo, en periodos
de tiempo determinados, o en cualquier momento en el caso de que la
carga, la velocidad u otros factores de una ruta seleccionada
previamente hayan cambiado de tal manera que dicha ruta ya no
resulte óptima para la propagación del flujo.
La Figura 4b ilustra en forma de un diagrama de
flujo el funcionamiento de un encaminador entre el primer y el
último encaminadores según el método de la invención. En el método,
se reciben paquetes de datos (etapa 410) desde por lo menos un
encaminador anterior y los paquetes son identificados (etapa 411).
Si los paquetes se identifican como paquetes individuales, no
pertenecientes a ningún flujo específico (etapa 412), los mismos se
encaminan hacia adelante, según una práctica general, usando tablas
de encaminamiento hacia un encaminador sucesivo o hacia la
dirección de destino dependiendo de cuál sea pertinente (etapa 413).
Sin embargo, si el encaminador recibe una solicitud de
realimentación (etapa 414), reenvía la solicitud hacia encaminadores
sucesivos (etapa 415). El encaminador genera información de
realimentación según la solicitud de realimentación (etapa 416) y
al recibir información de realimentación devuelta desde
encaminadores sucesivos, añade su propia realimentación a dicha
información de realimentación (etapa 418) y devuelve la información
de realimentación actualizada al encaminador desde el cual llegó la
solicitud de realimentación (etapa 419). Basándose en la información
de realimentación recibida, el encaminador forma la ruta para
paquetes pertenecientes a un flujo de datos específico hacia la
dirección de destino (etapa 420). Al recibir e identificar los
paquetes que pertenecen al flujo de datos (etapa 421) y a los
cuales iba dirigida dicha solicitud de realimentación, el
encaminador reenvía los paquetes a través de la ruta que mejor
cumpla los parámetros de la solicitud de realimentación. Como un
proceso paralelo a las etapas 410 a 421, los paquetes de datos
recibidos se encaminan (etapas 410, 413) bien usando tablas de
encaminamiento o bien usando datos de encaminamiento anteriores
hasta que haya disponibles nuevos datos de encaminamiento, de
manera que los paquetes de datos no se detengan en el encaminador
mientras duren dichas etapas.
La Figura 4c ilustra en forma de un diagrama de
flujo el funcionamiento del último encaminador según el método de
la invención. El encaminador según el método recibe paquetes de
datos (etapa 430) e identifica los paquetes (etapa 431)
provenientes de por lo menos un encaminador anterior y encamina los
paquetes de datos hacia por lo menos una dirección de destino. Si
los paquetes de datos se identifican como paquetes comunes (etapa
432), los mismos se encaminan, según una manera común, usando
tablas de encaminamiento hacia las direcciones de destino (etapa
433). Si se recibe una solicitud de realimentación y la misma se
identifica (etapa 434), dicho encaminador, que es el último
encaminador de la ruta, genera información de realimentación según
la solicitud de realimentación (etapa 435) transmitiendo dicha
información de realimentación de vuelta a través de la misma ruta
por la cual llegó a dicho encaminador (etapa 436). Al recibir e
identificar los paquetes que pertenecen al flujo de datos y a los
cuales iba dirigida dicha solicitud de realimentación (etapa 437),
el encaminador reenvía los paquetes hacia la dirección de destino,
como proceso paralelo a las etapas 430 a 437, todos los paquetes de
datos recibidos se encaminan (etapas 430, 433) bien usando tablas de
encaminamiento o bien usando datos de encaminamiento anteriores
hasta que haya disponibles nuevos datos de encaminamiento, de manera
que los paquetes de datos no se detengan en el encaminador mientras
duren dichas etapas.
Físicamente, el encaminador se puede implementar
en forma de un encaminador que comprenda, por ejemplo, un sistema
según la Figura 3, o en forma de un ordenador con lo cual la
operación de encaminamiento se realiza mediante software. Debe
entenderse que, para actuar como un ordenador, el encaminador
necesita un procesador para ejecutar órdenes y una memoria para
almacenar datos según las funciones programadas. De forma
correspondiente, para actuar como un encaminador, el ordenador
necesita, por ejemplo, componentes físicos, de manera que el mismo
se pueda conectar a la red.
La generación y transmisión de solicitudes de
realimentación en respuesta a un flujo de datos detectado no se
limita únicamente al encaminador que se vea en primer lugar desde la
dirección del emisor de paquetes de datos. Cada encaminador de la
red puede actuar como primer encaminador, es decir, como generador y
transmisor de la solicitud de realimentación. Esta opción resulta
ventajosa, por ejemplo, cuando la carga de la red se incrementa
localmente más de lo esperado. No obstante, en general, el primer
encaminador que detecta un flujo de datos en los paquetes de datos
recibidos y genera dicha solicitud de realimentación es el
encaminador al cual transmite los paquetes en primer lugar el emisor
de paquetes de datos.
En la exposición anterior, la implementación y
formas de realización de la invención se han descrito por medio de
ejemplos. Resulta evidente para un experto en la materia que la
invención no está limitada a los detalles de las formas de
realización que acaban de ser descritas sino que dicha invención se
puede implementar también de otras maneras sin apartarse por ello
de las características de la invención. Las formas de realización
descritas deberían considerarse ilustrativas y no limitativas. Las
implementaciones y aplicaciones de la invención están limitadas
únicamente por las reivindicaciones adjuntas. De este modo, dentro
del alcance de la invención quedan incluidas diferentes
alternativas de implementación definidas por las reivindicaciones, y
también implementaciones equivalentes.
Claims (31)
1. Método para encaminar paquetes de datos en
una red que comprende encaminadores, comprendiendo el método las
siguientes etapas
transmitir paquetes de datos desde una dirección
de origen a una dirección de destino,
recibir los paquetes de datos transmitidos desde
la dirección de origen en un primer encaminador (201),
encaminar los paquetes de datos desde el primer
encaminador (201) hacia por lo menos un encaminador sucesivo (202),
caracterizado porque
se detectan datos de encabezamiento en los
paquetes de datos recibidos en el primer encaminador (201),
se transmite una solicitud de realimentación
desde el primer encaminador (201) hacia dicho por lo menos un
encaminador sucesivo (202) en la dirección correspondiente a la
dirección de destino para hallar la calidad de la conexión entre por
lo menos dicho primer encaminador y por lo menos dicho un
encaminador sucesivo,
se transmite realimentación en forma de
información de realimentación desde dicho por lo menos un
encaminador sucesivo (202) hacia dicho primer encaminador (201) en
respuesta a la solicitud de realimentación recibida, comprendiendo
la información de realimentación por lo menos dichos datos de
calidad de la conexión,
se toma una decisión de encaminamiento en dicho
primer encaminador (201) basándose en dichos datos sobre la calidad
de la conexión recibidos.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha detección de datos de
encabezamiento de paquetes de datos comprende por lo menos la
identificación de la dirección de destino de los paquetes de
datos.
3. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha detección de datos de
encabezamiento de paquetes de datos comprende además por lo menos
la detección de un flujo de datos.
4. Método según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho flujo de datos se detecta
comprobando si en un periodo de tiempo determinado se reciben más
de un paquete de datos con la misma dirección de destino y el mismo
tipo de medios.
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha solicitud de realimentación se
genera en respuesta al flujo de datos detectado.
6. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha solicitud de realimentación se
transmite a través de todas las rutas posibles que conducen a la
dirección de destino de dicho flujo de datos.
7. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha solicitud de realimentación se
detecta en los paquetes de datos recibidos.
8. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha solicitud de realimentación
comprende los datos de dirección de los encaminadores y la dirección
de destino.
9. Método según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicha solicitud de realimentación
comprende además datos para generar un parámetro de calidad de
conexión por lo menos en un encaminador sucesivo.
10. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha información de realimentación se
recibe desde todas las rutas posibles a través de las cuales se
transmitió la solicitud de realimentación.
11. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha información de realimentación se
genera en cada encaminador que recibe la solicitud de
realimentación.
12. Método según la reivindicación 11,
caracterizado porque dicha información de realimentación
generada por el encaminador se añade a la información de
realimentación recibida por dicho encaminador desde por lo menos un
encaminador anterior en la dirección correspondiente a la dirección
de destino.
13. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha información de realimentación se
transmite de vuelta a través de la misma ruta por la que llegó la
solicitud de realimentación.
14. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque dicha información de realimentación
comprende direcciones de encaminadores ubicados en la ruta.
15. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque dicha información de realimentación
comprende además por lo menos un parámetro de calidad de
conexión.
16. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha decisión sobre el encaminamiento
se toma para encaminar los paquetes de datos que pertenecen a un
flujo de datos específico desde la dirección de origen a la
dirección de destino.
17. Sistema para encaminar paquetes de datos en
una red de comunicaciones, comprendiendo el sistema por lo menos un
primer encaminador para recibir paquetes de datos desde una
dirección de origen y para encaminarlos hacia delante a por lo
menos un segundo encaminador, estando dispuesto dicho por lo menos
un segundo encaminador para recibir los paquetes de datos y
transmitirlos hacia una dirección de destino, comprendiendo el
primer encaminador y por lo menos un segundo encaminador
unos medios de encaminamiento (32) para
encaminar paquetes de datos, caracterizado porque el primer
encaminador comprende además por lo menos
unos medios de detección (34) para detectar
datos de encabezamiento en los paquetes de datos recibidos,
unos medios de generación de solicitudes de
realimentación (35) para generar una solicitud de realimentación
sobre la calidad de la conexión,
unos medios de transmisión de solicitudes de
realimentación (31) para transmitir la solicitud de realimentación
hacia dicho por lo menos un segundo encaminador con vistas a hallar
la calidad de la conexión entre dicho primer encaminador y dicho
por lo menos un segundo encaminador, y porque dicho por lo menos un
segundo encaminador comprende además por lo menos
unos medios de recepción de solicitudes de
realimentación (31, 34) para recibir la solicitud de realimentación
procedente de dicho primer encaminador,
unos medios de generación de información de
realimentación (44) para generar información de realimentación en
respuesta a la solicitud de realimentación recibida,
unos medios de transmisión de información de
realimentación (31) para transmitir la información de realimentación
hacia dicho primer encaminador, y porque dicho primer encaminador
comprende además
unos medios de recepción de información de
realimentación (31) para recibir la información de realimentación
procedente de por lo menos un segundo encaminador,
unos medios (46) para tomar una decisión de
encaminamiento basándose en la información de realimentación
recibida.
18. Sistema según la reivindicación 17,
caracterizado porque dichos medios de detección comprenden
por lo menos unos medios de detección de direcciones de destino
para detectar la dirección de destino en los datos de encabezamiento
del paquete de datos recibido.
19. Sistema según la reivindicación 18,
caracterizado porque dichos medios de detección están
dispuestos además para detectar un flujo de datos en los paquetes
de datos recibidos, detectándose dicho flujo de datos cuando en un
periodo de tiempo determinado se recibe más de un paquete de datos
con la misma dirección de destino y el mismo tipo de medios.
20. Sistema según la reivindicación 17,
caracterizado porque dichos medios de generación de
solicitudes de realimentación están implementados para generar una
solicitud de un valor de un parámetro determinado a transmitir
hacia dicho por lo menos un segundo encaminador en la dirección
correspondiente a la dirección de destino.
21. Sistema según la reivindicación 17,
caracterizado porque dichos medios de generación de
solicitudes de realimentación están implementados para transmitir
la solicitud de realimentación en forma de un paquete de datos.
22. Sistema según la reivindicación 17,
caracterizado porque dichos medios de recepción de
solicitudes de realimentación están implementados para identificar
la solicitud de realimentación en los paquetes de datos
recibidos.
23. Sistema según la reivindicación 17,
caracterizado porque dichos medios de generación de
información de realimentación están implementados para generar un
valor de por lo menos un parámetro deseado de calidad de conexión
recibido en la solicitud de realimentación.
24. Sistema según la reivindicación 17,
caracterizado porque dichos medios de transmisión de
información de realimentación están implementados para transmitir
la información de realimentación de vuelta a través de la misma
ruta por la cual se recibió la solicitud de realimentación.
25. Sistema según la reivindicación 17,
caracterizado porque dichos medios de recepción para recibir
la información de realimentación están implementados para detectar
la información de realimentación en los paquetes de datos
recibidos.
26. Sistema según la reivindicación 17,
caracterizado porque el sistema comprende además un tercer
encaminador ubicado entre dicho primer y dicho por lo menos un
segundo encaminador.
27. Sistema según la reivindicación 26,
caracterizado porque dicho tercer encaminador comprende
además medios de adición (47) para añadir la realimentación
generada a la información de realimentación recibida.
28. Sistema según la reivindicación 17,
caracterizado porque dichos medios destinados a tomar una
decisión de encaminamiento sobre la base de la información de
realimentación recibida están implementados para formar una ruta
para paquetes de datos que pertenecen a un flujo de datos
específico.
29. Dispositivo de encaminamiento para
encaminar paquetes de datos en una red de comunicaciones,
comprendiendo el dispositivo de encaminamiento medios de recepción
(31) para recibir paquetes de datos, medios de transmisión para
transmitir paquetes de datos (31), medios de encaminamiento (32)
para encaminar paquetes de datos, caracterizado porque el
dispositivo de encaminamiento comprende además por lo menos
unos medios de detección (34) para detectar
datos de encabezamiento en los paquetes de datos recibidos,
unos medios de generación de solicitudes de
realimentación (35) para generar una solicitud de realimentación
sobre la calidad de conexión,
unos medios de transmisión de solicitudes de
realimentación (31) para transmitir la solicitud de realimentación
hacia por lo menos un dispositivo de encaminamiento sucesivo en la
dirección correspondiente a una dirección de destino,
unos medios de recepción de solicitudes de
realimentación (31, 34) para recibir la solicitud de realimentación
desde por lo menos un dispositivo de encaminamiento anterior en la
dirección correspondiente a una dirección de origen,
unos medios de generación de información de
realimentación (44) para generar información de realimentación en
respuesta a la solicitud de realimentación recibida,
unos medios de transmisión de información de
realimentación (31) para transmitir la información de realimentación
hacia por lo menos un dispositivo de encaminamiento anterior en la
dirección correspondiente a la dirección de origen,
unos medios de recepción de información de
realimentación (31) para recibir la información de realimentación
desde por lo menos un dispositivo de encaminamiento anterior en la
dirección correspondiente a la dirección de destino,
unos medios de adición de información de
realimentación (47) para añadir la información de realimentación
generada a la información de realimentación recibida,
unos medios (46) para tomar una decisión de
encaminamiento basándose en la información de realimentación
recibida.
30. Dispositivo de encaminamiento según la
reivindicación 29, caracterizado porque dichos medios de
adición están implementados para añadir los parámetros y los datos
de dirección requeridos a dicha información de realimentación.
31. Producto de programa de ordenador para
encaminar paquetes de datos en una red de comunicaciones,
comprendiendo el producto de programa de ordenador
unos medios de programa de ordenador para
recibir paquetes de datos en un encaminador,
unos medios de programa de ordenador para
encaminar los paquetes de datos hacia delante desde el encaminador,
caracterizado porque dicho producto de programa de ordenador
comprende además
unos medios de programa de ordenador para
identificar datos de encabezamiento en los paquetes de datos
recibidos,
unos medios de programa de ordenador para
transmitir una solicitud de realimentación hacia por lo menos un
encaminador sucesivo en la dirección correspondiente a una dirección
de destino,
unos medios de programa de ordenador para
recibir la solicitud de realimentación desde por lo menos un
encaminador anterior en la dirección correspondiente a la dirección
de origen,
unos medios de programa de ordenador para
generar la solicitud de realimentación correspondiente a por lo
menos un parámetro de calidad de la conexión,
unos medios de programa de ordenador para
recibir información de realimentación desde por lo menos un
encaminador anterior en la dirección correspondiente a la dirección
de destino,
unos medios de programa de ordenador para
generar la información de realimentación basándose en la solicitud
de realimentación recibida,
unos medios de programa de ordenador para añadir
la realimentación generada a la información de realimentación
recibida,
unos medios de programa de ordenador para
transmitir la información de realimentación hacia por lo menos un
encaminador anterior en la dirección correspondiente a la dirección
de origen,
unos medios de programa de ordenador para tomar
una decisión de encaminamiento basándose en la información de
realimentación recibida.
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