ES2307326T3 - Procedimiento de reasignacion de identificador de conexion en una red que funciona en modo conectado. - Google Patents
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Abstract
LA INVENCION SE APLICA EN LAS REDES DE COMUNICACION EN MODO CONECTADO, POR EJEMPLO EN LAS REDES CABLEADAS DE TELEDISTRIBUCION QUE UTILIZAN AL NORMA ATM (NORMAS DAVIC, IEEE802.14. EN TALES SISTEMAS LA CABEZA DE RED ATRIBUYE UN IDENTIFICADOR DE CONEXION A CADA ESTACION DE USUARIO QUE HACE UNA PETICION DE CONEXION. ESTANDO EL NUMERO DE IDENTIFICADORES DE CONEXION SUSCEPTIBLES DE ATRIBUIRSE SIMULTANEAMENTE LIMITADO, LA INVENCION CONSISTE EN PERMITIR REATRIBUIR LOS IDENTIFICADORES DE LAS ESTACIONES DE USUARIO QUE ESTAN CONECTADAS A LA RED PERO QUE ESTAN INACTIVAS (ES DECIR, QUE NO HA UTILIZADO LA RED DESDE HACE UN CIERTO TIEMPO). CUANDO UNA ESTACION CUYO IDENTIFICADOR HA SIDO REATRIBUIDO VUELVE A EMPEZAR A COMUNICAR, LA CABEZA DE RED ESTABLECE UNA NUEVA CONEXION CON ESTA ESTACION. ESTAS OPERACIONES SON TRANSPARENTES PARA EL USUARIO.
Description
Procedimiento de reasignación de identificador
de conexión en una red que funciona en modo conectado.
La invención se refiere a una red de
comunicación en modo conexión, que comprende al menos un equipo de
red y estaciones de usuarios, estando dotado dicho equipo de red de
medios de asignación, a estación de usuario, de al menos un
identificador de conexión, en respuesta a una petición de conexión
de dicha estación de usuario.
La invención se refiere también a un equipo de
red destinado a utilizarse en una red de este tipo y a un
procedimiento de asignación de identificador de conexión destinado
a utilizarse en un equipo de red de este tipo.
La invención tiene importantes aplicaciones
especialmente en el campo de las redes cableadas de
teledistribución, por ejemplo en las redes según las normas DAVIC o
IEEE802.14.
La patente estadounidense nº 5.483.525 describe
una red de comunicación ATM (del inglés "Asynchronous Transfer
Mode", modo de transferencia asíncrona) que comprende al menos
una unidad de red encargada de asignar identificadores VPI/VCI (del
inglés "Virtual Path Identifier" y "Virtual Channel
Identifier", identificador de trayecto virtual e identificador
de canal virtual) a cada usuario que pide el establecimiento de una
conexión. Los identificadores asignados se eligen entre una lista
de identificadores disponibles.
Un problema que se plantea es que el número de
identificadores susceptibles de asignarse es limitado. Cuando ya no
está disponible ningún identificador, ya no es posible establecer
conexión.
La patente estadounidense nº 5.339.318 describe
un sistema de asignación de identificadores VPI/VCI en una red de
comunicación ATM. Una unidad de gestión asigna identificadores
VPI/VCI a llamadas y gestiona la información referente a los
identificadores VPI/VCI asignados a las llamadas e identificadores
VPI/VCI inactivos. Cada nodo de red está dotado de una unidad de
anulación de asignación que pide a la unidad de gestión anular los
identificadores VPI/VCI asignados a una llamada en respuesta a un
final de comunicación relativo a esta llamada.
Cuando una estación se ha desconectado en
beneficio de otra estación, lo que implica la reasignación de un
identificador, el problema que se plantea es el siguiente: una
cabecera de red puede recibir procedente de otras estaciones de la
red células que llevan el identificador reasignado y que están
destinadas o bien a una o bien a la otra estación. La invención
tiene especialmente como objetivo resolver este problema.
La reivindicación 1 define un equipo para una
red de comunicación en modo conexión según la invención. La
reivindicación 3 define un procedimiento de gestión de las
conexiones en una red de este tipo según la invención.
La invención se aprovecha del hecho de que
estadísticamente, en el caso de una red de televisión cableada,
sólo el 30% de las estaciones de usuario que están conectadas a la
red transmiten simultáneamente datos.
La invención se comprenderá mejor y otros
detalles se deducirán en la descripción siguiente con respecto a
los dibujos adjuntos que se dan a título de ejemplo no limitativo y
en los que:
- la figura 1 representa un ejemplo de red según
la invención,
- la figura 2 representa un ejemplo de
procedimiento de asignación de identificador de conexión según la
invención,
- la figura 3 es un ejemplo de procedimiento de
gestión de conexiones por la cabecera de red,
- la figura 4 es una representación de una
célula ATM.
Se ha representado en la figura 1, a título de
ejemplo, una red 1 de televisión cableada que comprende estaciones
2a, 2b, 2c... de usuario y una cabecera 3 de red. Esta red es una
red en árbol cuyo nodo más alto está constituido por la cabecera de
red. Las estaciones de usuario constituyen las hojas de la red en
árbol. Éstas están unidas a la cabecera de red mediante uno o
varios nodos intermedios que tienen una función de repetidor.
Cada estación de usuario está conectada a la red
1 cableada mediante un módem denominado módem de cable. La red
cableada de la figura 1 comprende dos módems 4 y 5 de cable. El
módem 4 conecta la estación 2a de usuario a la red 1 cableada. El
módem 5 está unido a una red 6 local de tipo Ethernet por ejemplo,
para conectar todas las estaciones de usuario de la red 6 local a
la red 1 cableada. En la figura 1, la red 6 local comprende dos
estaciones 2b y 2c de usuario.
La red 1 es una red ATM. Los principios
generales del ATM se exponen por ejemplo en el capítulo 3.2 de la
obra de Martin de Prycker titulada "Asynchronous Transfer Mode:
solution for broadband ISDN" publicada en 1991 por Ellis Horwood
limited, en Gran Bretaña. Recordamos aquí simplemente que el ATM es
un modo de transferencia orientado a conexión, es decir que debe
establecerse una conexión entre la cabecera de red y la estación de
usuario antes de que la estación pueda transmitir células ATM a la
red. El procedimiento de establecimiento de una conexión de este
tipo se define mediante la recomendación Q2931 del foro ATM. Se
realiza a petición de la estación de usuario que desea conectarse a
la red, utilizando una vía lógica reservada para esto, y comprende
especialmente una etapa de asignación de un identificador VCI y/o un
identificadores VPI a la estación de usuario, y una etapa de
asignación de los recursos necesarios para la comunicación.
Las estaciones de usuario están dotadas de un
protocolo de comunicación local. En el ejemplo que va a describirse,
se trata del protocolo IP (del inglés "Internet Protocol",
protocolo de Internet). Esto significa que las estaciones se
comunican con el módem al que están unidas utilizando paquetes con
el formato IP, y que los módems realizan una operación de
encapsulación en células ATM de los paquetes IP que reciben
procedentes de las estaciones, para transmitirlos a la red
cableada. A la inversa, realizan una operación de desencapsulación
de las células ATM que reciben procedentes de la red 1 cableada para
restituir los paquetes IP que deben transmitirse a las estaciones
de usuario.
Una dirección IP se asigna dinámicamente a cada
estación cuando ésta se pone en funcionamiento. En el caso de que
un módem una varias estaciones de usuario a la red cableada, pueden
preverse dos procedimientos de direccionamiento de las estaciones
de usuario: según un primer procedimiento, cada estación de usuario
se beneficia de una dirección IP única en el conjunto de la red 1
cableada, según un segundo procedimiento, se asigna a las
estaciones de usuario una dirección IP local que no es forzosamente
única en el conjunto de la red. Con este segundo procedimiento, el
módem garantiza una conversión local de dirección sustituyendo, en
la emisión, la dirección IP de los paquetes transmitidos por su
propia dirección IP. En recepción, recupera la dirección IP de la
estación destinataria a partir del identificador de vía lógica de
las células recibidas.
Cuando se utiliza el primer procedimiento, se
asocia por tanto un único identificador VPI/VCI a una dirección IP
que es la dirección IP de la estación de usuario. Cuando se utiliza
el segundo procedimiento, se asocia a la misma dirección IP que es
la del módem tantos identificadores VPI/VCI como estaciones
conectadas a la red cableada tiene en la red local a que da
servicio dicho módem.
A continuación va a describirse un ejemplo de
procedimiento de asignación de un identificador de conexión según
la invención. Un procedimiento de este tipo permite en particular
reasignar identificadores que ya se han concedido a estaciones de
usuarios, cuando estas estaciones están inactivas. Para ello, la
cabecera de red está dotada de tres tablas 10, 20 y 30 que tienen
las siguientes funciones:
- la tabla 10 es una tabla que contiene todos
los identificadores gestionados por la cabecera de red y, para cada
uno de ellos, un indicador booleano A_{i} de disponibilidad.
- la tabla 20 es una tabla que contiene las
indicaciones relativas a cada conexión C_{i} en curso, en
particular la dirección lógica IP_{i} asociada a la conexión
C_{i} (tal como se explicó anteriormente, puede tratarse o bien
de la dirección IP de la estación de usuario i, o bien de la
dirección IP del módem al que ésta está conectada), el
identificador I_{i} que se le asigna, y un contador T_{i} que se
le destina y que se utiliza para controlar la actividad de la
estación i. Este contador indica el tiempo que ha transcurrido desde
la última utilización de la red por la estación i (el contador
T_{i} se reinicializa cada vez que la estación emite o recibe
datos). Cuando el contador supera un determinado umbral MAX, la
estación se considera inactiva.
- la tabla 30 es una tabla que contiene la
dirección IP, y el identificador I_{i} para las estaciones de
usuarios i cuyas conexiones C_{i} se han liberado.
Cuando la cabecera de red reasigna el
identificador I_{i} de una estación i inactiva a una estación j
que realiza una petición de conexión, ella transfiere la nueva
conexión C_{i} en la tabla 30 de conexiones liberadas.
Cuando una estación i se ha desconectado así en
beneficio de otra estación j, el problema que se plantea es el
siguiente: la cabecera de red puede recibir procedente de otras
estaciones de la red células que llevan el identificador I, y que
están destinadas o bien a la estación j o bien a la estación i. La
cabecera de red debe entonces verificar sistemáticamente,
recorriendo la tabla 30, si el identificador de vía lógica contenido
en las células que ella recibe es un identificador reasignado. En
este caso, verifica comparando las direcciones IP si la estación
destinataria de paquetes IP contenidos en las células recibidas es
la que está registrada en la tabla 30 para dicho identificador. En
el caso contrario, una nueva conexión debe volver a establecerse
con la estación desconectada para transmitirle los paquetes IP que
van dirigidas a la misma: esta estación se suprime por tanto de la
tabla 30, y la nueva conexión se registra en la tabla 20.
Por otro lado, antes de poder volver a comenzar
a transmitir datos, una estación que se ha desconectado debe volver
a conectarse. Este procedimiento de reconexión está gestionado de
manera clásica por la estación, al nivel MAC (la capa MAC es la
subcapa de acceso física del modelo OSI de 7 capas). Por tanto es
transparente para el usuario de la estación.
Un ejemplo de procedimiento de asignación de un
identificador de conexión según la invención se describe en la
figura 2.
- -
- en la casilla 100, la cabecera de red recibe una petición de establecimiento de conexión (puede tratarse o bien de una petición de establecimiento de conexión procedente de una estación i de usuario, o bien de una petición de establecimiento de conexión presentada por la propia cabecera de red para restablecer una nueva conexión con una estación cuya conexión se ha liberado). Ella busca entonces en la tabla 10 un identificador disponible (casilla 110).
- -
- Si se encuentra un identificador J disponible, realiza las operaciones siguientes en la casilla 120: asignación de este identificador disponible a la estación i (I_{i}=J), inicialización de un contador T_{i}, y registro en la tabla 20 de los datos relativos a la conexión C_{i} (I_{i}, IP_{i}, T_{i}). Después el funcionamiento se termina en la casilla 125.
- -
- Si no, la cabecera de red comienza un procedimiento de búsqueda de una eventual estación inactiva recorriendo la tabla 20. Para ello realiza las operaciones siguientes:
- -
- En la casilla 130, verifica si la tabla 20 se ha recorrido por completo. Si la tabla 20 se ha recorrido por completo (flecha 131) y si ningún identificador se ha encontrado, el procedimiento de establecimiento de conexión se termina en la casilla 125 (la conexión no se ha establecido).
- -
- Si la tabla 20 no se ha recorrido por completo (flecha 132), la cabecera de red continua recorriéndola para buscar una conexión susceptible de liberarse (casilla 150). Para ello, para cada conexión C_{j} registrada en la tabla 20, prueba el valor del contador T_{j} (casilla 151).
- -
- Si T_{j} es superior a un umbral MAX predefinido (flecha 152), la estación S_{j} se considera como inactiva. La conexión C_{j} se libera: se suprime de la tabla 20, y el identificador I_{j} y la dirección IP_{j} relativos a la estación j se registran en la tabla 30 (casilla 153). Después el identificador I_{j} se asigna a la estación i y la nueva conexión se registra en la tabla 20 (casilla 120).
- -
- Si T_{j} es inferior al umbral MAX (flecha 154), el funcionamiento vuelve a la casilla 130.
En la figura 3, se ha representado un ejemplo de
procedimiento de gestión de las conexiones por la cabecera de
red:
- -
- en la casilla 200, la cabecera de red recibe una célula ATM_{i} con destino una estación i.
- -
- en la casilla 205, pone a cero el contador T_{i} que está asociado a esta estación i.
- -
- en la casilla 210, extrae de esta célula el identificador de vía lógica VPI/VCI y verifica recorriendo la tabla 30 si se trata de un identificador reasignado.
- -
- en este caso (flecha 220), debe verificar si la estación i es la que se ha desconectado.
Esta verificación se realiza en la casilla
230.
- -
- en caso contrario (flecha 240), el funcionamiento se termina en la casilla 250.
- -
- si resulta de la prueba realizada en la casilla 230 que la estación i es la que se ha desconectado, se establece una nueva conexión con la estación i en la casilla 240. esta nueva conexión se registra en la tabla 20, y la estación i se suprime de la tabla 30.
- -
- si no, el funcionamiento se termina en la casilla 250.
Las operaciones que deben realizarse en la etapa
230 van a detallarse a continuación refiriéndose a la figura 4. En
la figura 4 se ha representado especialmente una célula ATM que
lleva la referencia 300. Esta célula 300 comprende una cabecera 301
de 4 octetos que llevan la información necesaria para el
encaminamiento de la célula ATM en la red (especialmente el
identificador de vía lógica VPI/VCI), un campo 302 de protección de
esta cabecera contra los errores de transmisión que contiene 1
octeto, y un campo 303 de informaciones de 48 octetos que
transporta los datos de usuario y los elementos de protocolo
asociados. En el caso de que las células ATM se utilicen para
transmitir paquetes IP, cada paquete IP se recorta para transmitirse
en varias células ATM. El primer trozo de un paquete IP está
contenido en el campo de información de una primera célula ATM, los
trozos siguientes están contenidos en los campos de información de
las células siguientes. La primera célula ATM contiene por tanto la
cabecera del paquete IP. Esta cabecera contiene especialmente la
dirección fuente IP (indicada IP_{S}) y la dirección de destino
IP (indicada IP_{D}) del paquete IP. La dirección de destino IP
ocupa los octetos 17 a 20 de la cabecera IP. En la casilla 230, se
extrae por tanto de la célula ATM los octetos que están en el
emplazamiento de la dirección IP_{D} destinataria (es decir los
octetos 22 a 25 de la célula ATM) y se los compara con la dirección
registrada en la tabla 30.
Debe observarse que la invención evidentemente
no está limitada a los protocolos ATM e IP: es aplicable a
cualquier red que funcione en modo conectado y a cualquier protocolo
de comunicación local. Además, en la práctica las tres tablas 10,
20 y 30 están ventajosamente almacenadas en forma de un único
registro por identificador, que reagrupa las informaciones
siguientes: el identificador I_{i}, su indicador de disponibilidad
A_{i}, la dirección IP, y el contador T_{i} relativos a la
conexión C_{i}, y un indicador booleano R_{i} que indica si el
identificador I_{i} se ha reasignado.
Claims (6)
1. Equipo para una red de comunicación en modo
conexión, que comprende estaciones de usuarios, estando dotado
dicho equipo de:
- -
- medios de asignación, a una estación de usuario, de al menos un identificador de conexión, en respuesta a una petición de conexión de dicha estación de usuario, y
- -
- medios para reasignar el identificador de conexión de las estaciones, denominadas estaciones inactivas, que no han utilizado la red desde hace un cierto tiempo,
caracterizado porque el equipo
comprende:
- -
- medios de memorización de las estaciones inactivas cuyo identificador de conexión se ha reasignado,
- -
- medios para realizar una verificación sobre una célula de transmisión de datos que comprenden un identificador de conexión, para saber si el identificador de conexión se ha reasignado y, en este caso, extraer de dicha célula una dirección que identifica una estación de usuario destinataria para saber si la estación de usuario destinataria se ha memorizado como estación inactiva cuyo identificador de conexión se ha reasignado,
- -
- medios para establecer una nueva conexión con la estación de usuario destinataria en el caso de que ésta se haya memorizado como estación inactiva cuyo identificador de conexión se ha reasignado.
2. Equipo según la reivindicación 1 que
comprende medios de asignación de un nuevo identificador de conexión
a una estación desconectada cuando ésta vuelve a comenzar a
utilizar la red.
3. Procedimiento de gestión de las conexiones en
una red de comunicación en modo conexión, que comprende estaciones
de usuario, comprendiendo el procedimiento las etapas
siguientes:
- -
- asignar al menos un identificador de conexión a una estación de usuario en respuesta a una petición de conexión de dicha estación de usuario,
- -
- reasignar el identificador de conexión de las estaciones, denominadas estaciones inactivas, que no han utilizado la red desde hace un cierto tiempo,
caracterizado porque el equipo de red
comprende además:
- -
- memorizar estaciones inactivas cuyo identificador de conexión se ha reasignado,
- -
- realizar una verificación sobre una célula de transmisión de datos que comprenden un identificador de conexión, para saber si el identificador de conexión se ha reasignado y, en este caso, extraer de dicha célula una dirección que identifica una estación de usuario destinataria para saber si la estación de usuario destinataria se ha memorizado como estación inactiva cuyo identificador de conexión se ha reasignado,
- -
- establecer una nueva conexión con la estación de usuario destinataria en el caso de que ésta se haya memorizado como estación inactiva cuyo identificador de conexión se ha reasignado.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, que
comprende una etapa de asignación de un nuevo identificador de
conexión a una estación desconectada cuando ésta vuelve a comenzar a
utilizar la red.
5. Red de comunicación en modo conexión que
comprende estaciones de usuario y al menos un equipo según la
reivindicación 1.
6. Red según la reivindicación 5,
caracterizada porque se trata de una red cableada de
teledistribución.
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