ES2530592B1

ES2530592B1 - Sistema de comunicaciones, elementos de red y procedimiento para facilitar el encaminamiento de paquetes de datos

Info

Publication number: ES2530592B1
Application number: ES201331280A
Authority: ES
Inventors: Manuel Julián LÓPEZ MORILLO; José Ángel PÉREZ DE LA ROSA; Luis Ángel MUÑOZ MARÍN
Original assignee: Vodafone Espana SA
Current assignee: Vodafone Espana SA
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: WO2015028561A1; ES2530592A1

Abstract

Sistema de comunicaciones, elementos de red y procedimiento para facilitar el encaminamiento de paquetes de datos.#Un sistema, elementos de red y procedimiento para aumentar el número de clases de servicio disponibles en MPLS, permitiendo combinar 3 bits EXP en una primera etiqueta con 3 bits EXP en una segunda etiqueta. En un aspecto particular de la invención, estos 6 bits de clases de servicio están disponibles adicionalmente durante un procedimiento de reencaminamiento rápido (FRR), desplazando los 3 bits EXP de la etiqueta externa a la etiqueta FRR, así como los 3 bits EXP de la etiqueta interna a la etiqueta externa. En esta configuración, los 6 bits pueden ser utilizados por encaminadores en la ruta alternativa. Al final del procedimiento de reencaminamiento, los bits EXP son devueltos a sus posiciones originales.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de comunicaciones, elementos de red y procedimiento para facilitar el encaminamiento de paquetes de datos

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a la transmision de datos a traves de redes de distinto tipo. En concreto, la presente invencion se refiere a la transmision de datos a traves de redes de distinto tipo, de modo que se mantengan los parametros de calidad de servicio. Todavfa mas concretamente, la presente invencion se refiere a la transmision de datos de una red de protocolo de Internet (IP, del ingles “Internet Protocol”) a una red con un mecanismo diferente de transporte de datos, tal como conmutacion por etiquetas multiprotocolo (MPLS, del ingles “Multiprotocol Label Switching”) de modo que retengan todas las clases de trafico, o al menos la mayorfa de ellas, utilizadas por el protocolo de Internet. Todavfa mas concretamente, la presente invencion se refiere a la transmision de datos originados en una red IP, a traves de una red MPLS, mientras se retienen todas las clases de servicio, o al menos la mayorfa de ellas, utilizadas por el protocolo de Internet, incluso cuando se implementan protocolos especfficos de MPLS, tales como reencaminamiento rapido (FRR, del ingles Fast Re-Route).

Antecedentes

Los requerimientos de calidad de servicio para redes de transporte son importantes para muchos productos y servicios que utilizan redes de comunicaciones, particularmente productos y servicios en los campos de M2M (maquina a maquina), automocion, mHealth (del ingles “mobile health”, que se refiere a procedimientos relacionados con la medicina y la salud publica soportados por dispositivos de comunicacion movil), computacion en la nube y virtualizacion de redes.

El protocolo de Internet (IP) es un protocolo empleado extensivamente para transmitir datos a traves de redes. Es un protocolo de encaminamiento que encapsula paquetes de datos con direcciones de fuente y destino con el fin de encaminar los paquetes a traves de la red.

En el protocolo de Internet se proporciona tfpicamente una calidad de servicio por medio del mecanismo de servicio diferenciado (DiffServ). DiffServ clasifica el trafico de datos, colocando cada paquete de datos en una clase de trafico de un numero limitado de clases

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de trafico. Cada encaminador (tambien denominado con la palabra inglesa "router”) en la red esta configurado para diferenciar el trafico en base a la clase designada para cada paquete, en lugar de diferenciar el trafico de red en base a los requerimientos de un flujo individual. Cada clase de trafico puede ser gestionada de modo diferente, asegurando un tratamiento preferente para un trafico de alta prioridad.

DiffServ utiliza un campo de 6 bits (campo DS) en la cabecera de un paquete encapsulado en IP a los efectos de clasificar la calidad de servicio. Este campo de 6 bits permite soportar hasta 64 clases diferentes. A este respecto, el punto de codigo de servicios diferenciados (DSCP, del ingles "DiffServ Code Point”) es un campo de 8 bits, en el que 3 bits son los puntos de codigo de selector de clase (CS, del ingles "Class Selector”), otros 3 bits son la precedencia de descarte (DP, del ingles "Drop Precedence”) y 2 bits designados bien como sin uso actual (CU, del ingles "Currently Unused”) o bien, para IPv4 e IPv6, como una notification de congestion expKcita (ECN, del ingles "Explicit Congestion Notification”).

Las aplicaciones y uso de las 64 categorias de trafico diferentes del protocolo de Internet se definen en las normas RFC 2597, RFC 2598 y RFC 2474.

El protocolo de Internet ha sido utilizado extensivamente por proveedores de redes de telecomunicaciones en sus redes terrestres para la transmision de datos, sin embargo, en la actualidad hay una transition del protocolo de Internet a conmutacion por etiquetas multiprotocolo (MPLS). Como el protocolo de Internet se continuara utilizando en muchas redes concurrentes, existe una necesidad de poder transferir de modo efectivo datos entre redes IP y redes MPLS.

En MPLS, una etiqueta de 4 bytes se anexa a los paquetes de datos, en donde se proporciona un campo de valor de etiqueta no estructurada de 20 bits, asi como 3 bits para uso experimental (EXP), un bit para indicar el fondo de la pila (S, del ingles "Stack”) y 8 bits para un campo de tiempo de vida (TTL, del ingles "Time To Live”). Una ilustracion de esta etiqueta se proporciona en la figura 1.

En la actualidad, el campo EXP de 3 bits se utiliza como un campo de clase de servicio en la etiqueta MPLS. Cuando los paquetes de IP se mapean a tal etiqueta MPLS, solo es posible mapear una portion del DSCP, tipicamente el campo de punto de codigo de selector de clase CS. Por lo tanto, mientras que el protocolo de Internet soporta hasta 64 clases de servicio diferentes (esto es, el campo DSCP de 6 bits permite 26 = 64 clases diferentes), MPLS solo soporta 8 (esto es, el campo de 3 bits solo permite 23 = 8 clases). Por lo tanto,

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MPLS esencialmente solo puede mapear directamente los puntos de codigo de selector de clase, pero no los puntos de codigo de precedencia de descarte. Por lo tanto, se pierde capacidad de diferenciacion de servicios al mapear paquetes de IP a MPLS, ya que las 64 clases de servicio diferentes deben ser reducidas tan solo a 8.

Por tanto, existe una necesidad de mejorar la calidad de servicio en el mapeado entre mecanismos de transporte de datos, y concretamente al mapear de IP a un mecanismo de transporte de datos que proporciona menos clases de servicio. Mas concretamente, esta necesidad se aplica al mapeado para redes IP/MPLS.

Resumen de la invencion

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invencion proporciona sistemas y procedimientos como se establece en las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invencion proporciona un procedimiento para facilitar el encaminado de un paquete de datos utilizando un elemento de red situado en una segunda red de datos, en el que el paquete de datos recibido ha sido transmitido a traves de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos hasta la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que el procedimiento incluye que el elemento de red: lea un primer campo de una primera etiqueta asociada con el paquete de datos; y si el primer campo indica que el paquete de datos esta siendo trasmitido de acuerdo con una configuration de calidad de servicio dada, lea un segundo campo de una segunda etiqueta; y utilice los datos de los campos primero y segundo en combination con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para el paquete de datos.

Preferiblemente la configuracion de calidad de servicio dada es un reenvio garantizado y el procedimiento incluye ademas reconocer el primer campo como definitorio de una clase de reenvio garantizado en virtud de un valor del primer campo, tal que el reconocimiento sirve como desencadenante para leer el segundo campo de la segunda etiqueta. Ventajosamente, la presente invencion permite asociar un numero aumentado de campos de QoS con un paquete de datos con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para ese paquete. Se necesita hacer cambios mmimos en los nodos/elementos de red con el fin de soportar este aspecto de la invencion: los nodos de red solo necesitan ser

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programados de modo que reconozcan una entrada o valor en el primer campo del primer paquete de datos como definitorio de una clase de reenvfo garantizado.

De acuerdo con un aspecto adicional, la presente invencion proporciona un elemento de red situado en una segunda red de datos, y adaptado para interpretar un paquete de datos recibido, en el que el paquete de datos recibido ha sido transmitido a traves de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos hasta la segunda de red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos, estando configurado el elemento de red para: leer un primer campo de una primera etiqueta asociada con el paquete de datos; y si el primer campo indica que el paquete de datos esta siendo trasmitido de acuerdo a una configuration de calidad de servicio dada, leer un segundo campo de una segunda etiqueta; y utilizar los datos de los campos primero y segundo en combination con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para el paquete de datos.

De acuerdo todavia con un aspecto adicional, la presente invencion proporciona un procedimiento para facilitar la transmision de datos de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos a una segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, que incluye: mapear un paquete de datos de la primera red de datos a la segunda red de datos asignando etiquetas primera y segunda al paquete de datos; mapear una primera portion de information de calidad de servicio relativa al paquete de datos de la primera red a un campo en la primera etiqueta; y mapear una segunda porcion de la informacion de calidad de servicio para el paquete de datos de la primera red a un campo en la segunda etiqueta.

Preferiblemente el primer mecanismo de transporte de datos es IP. El segundo mecanismo de transporte de datos es uno configurado para albergar menos clases de servicio que el primer mecanismo de transporte de datos. Cuando el primer mecanismo de transporte de datos es IP, el segundo mecanismo de transporte de datos puede ser MPLS.

Estos aspectos de la invencion utilizan ventajosamente la capacidad de MPLS para asignar multiples cabeceras/etiquetas a paquetes que estan siendo transmitidos. A este respecto, en MPLS el concepto de apilamiento de etiquetas se define en RFC3032 (esto es, se define el uso del valor de bit S (vease la figura 1) para conocer si una etiqueta MPLS dada es o no la ultima etiqueta).

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Cuando se utilizan dos o mas etiquetas, una se define tipicamente como una etiqueta externa/de servicio y la otra es una etiqueta interna/de cliente. En esta configuration, y cuando el primer mecanismo de transporte de datos es IP, se copia un componente de 3 bits del segmento DSCP CS de 6 bits en un segmento apropiado de 3 bits de la etiqueta interna (por ejemplo, los primeros 3 bits) y un componente diferente de 3 bits del segmento DSCP CS se copia en un segmento de 3 bits apropiado de la etiqueta externa (por ejemplo, los ultimos 3 bits). La red central es capaz entonces de extraer todos los 6 bits y determinar cual de las 64 posibles clases de servicio se aplica al paquete (esto es, 26 = 64).

Por lo tanto, este aspecto de la invention proporciona ventajosamente un modo directo de mapear los parametros de calidad de servicio, QoS, (del ingles, "quality of service)., del protocolo de Internet en base a servicios diferenciados, que son capaces de soportar hasta 64 categorias diferentes de trafico, sobre una red IP/MPLS.

Esto permite enriquecer el grado de niveles de calidad de red, y aumentar asimismo la granularidad del mapeo de calidad de servicio. Esta es una caracteristica que tiene una aplicacion particular en la modernization de redes de transporte para su evolution hacia todo IP.

Breve descripcion de los dibujos

A continuation se ofrecera una descripcion detallada de los modos de realization de la invencion con referencia a las figuras, en las cuales: la figura 1 ilustra un ejemplo de una etiqueta MPLS;

la figura 2 ilustra un primer modo de realizacion de la invencion, en relation al mapeo de datos de una red IP a una red MPLS;

la figura 3 ilustra un ejemplo de encaminado FRR de acuerdo con un modo de realizacion de la invencion.

Descripcion detallada

La conmutacion por etiquetas multiprotocolo (MPLS) es un mecanismo utilizado en tales redes de telecomunicaciones de alto rendimiento que dirigen y transportan datos de un nodo de red al siguiente. Puede encapsular paquetes de diversos protocolos de red. MPLS es un mecanismo de transporte de datos altamente escalable, indiferente al protocolo.

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En una red MPLS, se asignan etiquetas a los paquetes de datos (vease la figura 1). Las decisiones sobre reenvfo de paquetes se toman tan solo en base a los contenidos de esta etiqueta, sin necesidad de examinar el propio paquete. Esto permite crear circuitos extremo a extremo a lo largo de cualquier tipo de medio de transporte, utilizando cualquier protocolo.

Por consiguiente, MPLS crea esencialmente "enlaces virtuales” entre nodos distantes.

MPLS es un avance importante para las companias de telecomunicaciones, ya que permite que el trafico de voz, datos y multimedia converja en una unica red segura. Las comunicaciones en una red MPLS puede ser priorizadas de modo se pueda asignar una prioridad mas baja a actividades tales como el envio de un correo electronico que a aplicaciones criticas para negocios o sensibles a retrasos tales como voz sobre IP.

Como se indico anteriormente, sin embargo, existe un problema de transition en relation al envio de paquetes de datos de una red soportada por IP a una red soportada por MPLS, ya que MPLS no soporta clases de QoS al mismo nivel que IP.

De acuerdo con un primer modo de realization de la invention, sin embargo, MPLS se adapta con el fin de permitir retener las 64 clases de servicio en la transicion de un paquete de una red soportada por IP a una red soportada por MPLS. Este modo de realizacion de la invencion se describira en relacion a la figura 2.

A este respecto, la figura 2 muestra esquematicamente algunos de los elementos de red utilizados en una red soportada por MPLS. Un paquete IP que esta siendo encaminado hacia su destino, siendo este un servidor de nucleo de paquetes evolucionados (EPC, del ingles "Enhanced Packet Core”), seria recibido por un elemento de la red IP, en este caso un nodo B LTE (del ingles "Long Term Evolution”), y reenviado hacia el servidor EPC. La ruta a este servidor EPC pasa al menos parcialmente a traves de una red que soporta MPLS. En la figura 2, esta entrada a la red MPLS es el encaminador (router) de frontera de proveedor (PE, del ingles "Provider Edge”) de entrada, y el nodo B LTE pasara por consiguiente el paquete IP al encaminador PE de entrada.

El elemento de red responsable de adaptar el paquete para adaptarlo a MPLS es, en este caso, el encaminador PE de entrada. El encaminador PE de entrada realiza esta modification, y a continuation envia el paquete adaptado a traves de la red MPLS, a traves de uno o mas encaminadores que tienen la funcion de encaminadores del proveedor (P, del ingles "Provider”). En este caso, el punto de salida de la red MPLS para el punto de destino

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es el encaminador PE de salida.

Para adaptar el paquete, el encaminador de PE de entrada crea dos etiquetas MPLS para el paquete de datos, siendo estas una etiqueta de servicio MPLS y una etiqueta de enlace MPLS. Los 3 bits DSCP DP del paquete de datos IP se copian en el campo EXP de una de las etiquetas, tipicamente la etiqueta de servicio MPLS. Los 3 bits DSCP CS se copian en el campo EXP de la otra etiqueta, tipicamente la etiqueta de enlace MPLS.

Estas dos etiquetas pueden ser utilizadas entonces por cada encaminador a traves de la red MPLS. Por ejemplo, lo que sigue es un ejemplo de un algoritmo que puede ser utilizado por encaminadores a lo largo de la red MPLS con el fin de adaptar las 64 clases de servicio diferentes designadas ahora en los paquetes MPLS:

SI “Etiqueta de enlace MPLS EXP 3-bits” ES Patron AFxy ENTONCES MIRAR “Etiqueta de servicio MPLS Label EXP 3-bits”

DETERMINAR Precedencia de Descarte

SI NO

No hacer nada FIN

El patron AFxy se refiere al reenvio garantizado (AF, del ingles Assured Forwarding) por comportamiento por salto, como se define en RCF2597 y actualizado posteriormente por RFC3260. El reenvio garantizado permite que el operador proporcione seguridad de envio en tanto en cuanto el trafico no supere una velocidad definida. Un trafico que supere la velocidad predefinida se enfrenta a una probabilidad mayor de ser descartado si tiene lugar una congestion.

El reenvio garantizado define cuatro clases de AF distintas, siendo la clase 4 la de mayor prioridad. Asimismo define tres valores de preferencia de descarte, de modo que dentro de cada clase se asigna a los paquetes una preferencia de descarte alta, media o baja. Por lo tanto, la combination de clases y de preferencia de descarte da lugar a 12 codificaciones DSCP distintas de AF11 a AF43 de acuerdo con la tabla 1:

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: Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4

: (minima) (maxima)

Descarte bajo: AF11 AF21 AF31 AF41

Descarte medio: AF12 AF22 AF32 AF42

Descarte alto: AF13 AF23 AF33 AF43

TABLA 1

Por lo tanto, de esta tabla se puede ver que el concepto de reenvfo garantizado puede ser definido como AFxy, en donde x(1..4) define la clase, e y(1..3) define la preferencia de descarte.

Para implementar el reenvfo garantizado, cada nodo extrae y utiliza los datos de AF para dar diferentes garantias de reenvio cuando sea necesario. Los datos de AF pueden ser utilizados para decidir que clase de servicio (por ejemplo, AF1, AF2, etc.) sera penalizada o descartada en caso de una congestion del ancho de banda del enlace o cuando el trafico supere el espacio de almacenamiento intermedio asignado y el ancho de banda acordado (esto es, con referencia al acuerdo de nivel de servicio). Esto se aplica asimismo dentro de cada clase AFx (por ejemplo, paquetes AF13 se descartaran antes que paquetes en AF12 y antes que paquetes en AF 11).La presente invencion implementada en MPLS mapea las codificaciones de clase en los 3 bits EXP de la etiqueta de enlace MPLS, que es el X(1..4). El algoritmo de la presente invencion reconoce estos bits en la etiqueta MPLS como relativos al reenvio garantizado en virtud de tener un valor de 1 a 4. Esto puede ser conseguido por referencia a una tabla de comparacion que tiene los valores reconocidos de reenvio garantizado. Cuando una comparacion muestra que el valor de la etiqueta MPLS es una clase AF, este reconocimiento sirve como el criterio para disparar el proceso de consulta (esto es, SI "Etiqueta de enlace MPLS EXP 3-bits” ES Patron AFxy ENTONCES MIRAR "Etiqueta de servicio MPLS Label EXP 3-bits” DETERMINAR Precedencia de Descarte). Esto es, el elemento/encaminador de red se referira entonces al campo EXP de la etiqueta MPLS de servicio y utilizara el valor de la misma con el fin de implementar la preferencia de descarte, si es necesario.

Por lo tanto, en conjunto, cuando un encaminador reconoce el valor en el EXP de enlace como definitorio de una clase AF, el paquete sera asignado a una cola adecuada (esto es, preferiblemente se reserva una cola para cada clase AF). En virtud de que el encaminador determine que el valor EXP de enlace es una clase AF, el encaminador conocera que puede

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acceder al campo EXP de servicio para obtener un valor de precedencia de descarte. El encaminador puede extraer este valor para su uso hasta que se prescinde de un paquete (esto es, ya sea reenviado o descartado). El valor de precedencia de descarte se almacena tipicamente de modo temporal con relation a la clase de servicio AF, de modo que los dos campos se combinan o al menos se utilizan en combination. Alternativamente, el encaminador puede acceder al campo de EXP de servicio cuando sea necesario (por ejemplo, al congestionarse una cola, con el fin de determinar que paquete o paquetes descartar con el fin de aliviar la congestion de cola).

Los encaminadores en la red MPLS son capaces por consiguiente de utilizar ambos campos EXP mediante el uso de este algoritmo, y por consiguiente basar una decision de calidad de servicio en ambos campos (esto es, de acuerdo con 64 posibles clases de servicio diferentes). Puede ser necesaria una pequena adaptation a los encaminadores intermedios con el fin de permitir que estos implementen este algoritmo.

Se apreciara que esta solution es compatible retroactivamente con la implementation actual de QoS IP/MPLS, en la que solo se analiza la etiqueta MPLS de enlace.

Ventajosamente este modo de realization de la invention permite proporcionar 64 clases de servicio diferentes a la vez que se usa solo un unico enlace a traves de la red MPLS desde el encaminador de entrada PE al encaminador de salida PE. En otras palabras, solo se necesita utilizar un enlace para transportar distintos servicios con diferentes valores de bits experimentales.

A continuation se describira un segundo modo de realizacion de la invencion en relacion con la figura 3. Esta figura ilustra un modo de realizacion en el que MPLS implementa un reencaminamiento rapido (FRR), como se define en RFC4090.

FRR esta basado en el uso de un protocolo de reserva de recursos-ingenieria de trafico (RSVP-TE, del ingles "Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering”) como se expone en RFC3209. Esta norma define diversas extensiones que pueden ser utilizadas para establecer trayectorias de conmutacion por etiquetas (LSP, del ingles "Label Switched Path”) en MPLS. En esta norma, el flujo a lo largo de una LSP esta completamente identificado por la etiqueta aplicada en nodo de entrada de la trayectoria.

FRR es una tecnologia de resistencia MPLS que es capaz de proporcionar una rapida

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recuperation del trafico tras fallos de enlace o del encaminador. Esto se lleva a cabo creando un tunel de transporte de respaldo para permitir redireccionar el trafico en el caso de un fallo. Esto se lleva a cabo anadiendo una etiqueta adicional al apilamiento MPLS para realizar una derivation de trayectoria.

FRR esta basado en MPLS, y por consiguiente la implementation actual de FRR hereda la capacidad de soportar tan solo ocho clases de servicio diferentes (esto es, tan solo mediante 3 bits EXP). Por consiguiente, al igual que la norma MPLS, este procedimiento no es capaz de admitir los 6 bits proporcionados por clases de servicio en el punto de codigo de servicios diferenciados.

De hecho, el mecanismo de FRR se beneficiaria de un aumento de las clasificaciones de servicio, ya que se implementa en situaciones en las que existe una situation de fallo, lo que aumenta naturalmente la posibilidad de congestion de trafico. Por consiguiente, seria beneficioso una granularidad de clases de trafico mas precisa, concretamente en relation con prioridades para descartar trafico.

Por lo tanto, se describira a continuation un segundo modo de realization de la invention con referencia a la figura 3, que permite utilizar un numero aumentado de clases de trafico durante el mecanismo de FRR.

Como se muestra en la figura 2, se transmite un paquete a traves de la red con una etiqueta de enlace externa y una etiqueta de servicio interna, y ambas etiquetas incluyen 3 bits EXP que pueden ser combinados para proporcionar hasta 64 clases de calidad de servicio diferentes.

Con referencia a la figura 3, tal paquete se crea en el nodo PE1, que tiene la funcion de nodo PE (encaminador de frontera de proveedor) de entrada de la red MPLS, de tal modo que la etiqueta de enlace define la ruta hasta el punto de destino final, el nodo de frontera de proveedor PE2, a traves de P1 y P2. Ese paquete pasa por lo tanto en primer lugar al nodo P1. P1 lee el paquete y habria ajustado la siguiente direction de salto a la de P2, sin embargo ha tenido lugar un fallo entre P1 y P2. Por tanto, P1 implementa FRR con el fin de reencaminar el paquete sorteando el fallo de enlace (podemos decir que P1 es el nodo de entrada de FRR). Por lo tanto, en lugar de reenviar el paquete directamente a P2, es reenviado a traves de los nodos/encaminadores P3 y P4. Para hacer esto, P1, que se denomina tipicamente como el "punto de reparation local” (PLR, del ingles "Point of Local

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Repair”), introducira una nueva etiqueta en el paquete, que es una etiqueta de FRR MPLS. Esta etiqueta define esencialmente la nueva ruta entre P1 y P2, como aquella a traves de P3 y P4. Asimismo, intercambia la porcion de etiqueta de la etiqueta de enlace de modo que indique que el siguiente salto es P3.

A continuation, de acuerdo con este modo de realization de la invention, con el fin de habilitar la utilization de los 6 bits de QoS en las etiquetas MPLS durante el procedimiento de FRR, tiene lugar un procedimiento transitorio conjuntamente con el procedimiento descrito anteriormente. Esto es, cuando la nueva etiqueta FRR es introducida en el paquete, los 3 bits EXP de la etiqueta de enlace MPLS/externa son copiados en la nueva etiqueta FRR. Asimismo, los 3 bits EXP de la etiqueta de servicio MPLS/interna son copiados en la etiqueta de enlace MPLS/externa. De este modo, los 6 bits de QoS se situan ahora en la etiqueta FRR y la etiqueta de enlace MPLS, y por consiguiente son utilizables para administrar hasta 64 clases de calidad de servicio a los paquetes. En otras palabras, este modo de realizacion de la invencion se aprovecha de la tercera etiqueta MPLS anadida al mecanismo de FRR. Asimismo se apreciara que es preferible que los campos esten ordenados de este modo ya que en un tunel de derivation MPLS tipico los encaminadores mirara primero a la etiqueta FRR como la etiqueta externa, y en base al valor de campo se decidira consultar o no la otra etiqueta en relation a la precedencia de descarte. En otras palabras, en un tunel de derivacion MPLS tipico a traves de la trayectoria de protection, la etiqueta FRR MPLS adopta el papel de la anterior etiqueta enlace y la etiqueta enlace adopta el papel de la anterior etiqueta de servicio en terminos de mapeado de QoS.

Este paquete con las tres etiquetas se transmite a continuacion hacia el encaminador P3. Una vez que P3 recibe el paquete, tomara nota de la ruta tomada en referencia a la etiqueta FRR, y actualizara la etiqueta de enlace consecuentemente, de modo que el siguiente salto sera hacia P4. Una vez recibido el paquete en P4, una vez leida la etiqueta FRR, P4 apreciara que este es el nodo anterior a P2 (el penultimo nodo) que finaliza el procedimiento de reencaminamiento. Por lo tanto, de acuerdo con el procedimiento de FRR estandar, P4 "elimina” la etiqueta FRR del paquete (la action de eliminar la etiqueta un "salto” antes de su destino se suele llamar PHP, del ingles "penultime hop popping”, por lo que podemos decir que P4 hace un PHP para el tunel FRR). El penultimo nodo que realiza este procedimiento se denomina tipicamente como el "punto de confluencia”.

De acuerdo con este modo de realizacion de la invencion, sin embargo, antes de que el paquete sea eliminado, los 6 bits de QoS en el FRR y las etiquetas externas vuelven a sus

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posiciones originales. Por lo tanto, los 3 bits EXP en la etiqueta de enlace MPLS/externa son copiados en la etiqueta de servicio MPLS/interna. A continuation, los 3 bits EXP en la etiqueta FRR son copiados en los 3 bits EXP en la etiqueta de enlace MPLS/externa.

Esto devuelve por lo tanto los bits EXP a sus posiciones utilizables en una implementation de red MPLS estandar (esto es, sin FRR) con el fin de permitir proporcionar hasta 64 clases de QoS.

El encaminador P4 reenvia a continuacion este paquete, con tan solo las dos etiquetas MPLS (esto es, servicio y enlace y no la etiqueta FRR), hacia P2. Una vez que P2 recibe el paquete, el paquete es de nuevo esencialmente de la forma en la que P2 habria recibido el paquete si hubiera llegado a traves de la ruta primaria. La etiqueta de enlace indicara que el paquete va ser enviado a PE2, , que tiene la funcion de nodo PE de salida de la red MPLS. Por lo tanto, de este modo, mientras que el paquete esta siendo enviado lo largo de la ruta primaria (esto es, PE1 a PE2 a traves de P1 y P2), con los 3 bits de QoS en cada una de las etiquetas de enlace y servicio, los encaminadores intermedios pueden implementar una calidad de servicio de 64 bits utilizando los bits EXP tanto de las etiquetas de servicio como de enlace. Este nivel de calidad de servicio puede ser continuado en FRR por el presente modo de realization de la invention, de tal modo que nodos en una ruta de desvio FRR secundaria (esto es, P1 a P2 a traves de P3 y P4) pueden utilizar los bits EXP de las etiquetas FRR y de enlace para implementar la calidad de servicio de 64 bits.

Al igual que con el modo de realizacion anterior de la invencion, este modo de realizacion es compatible hacia atras con encaminadores heredados. Por lo tanto, por ejemplo, si P3 fuera un nodo heredado, solo utilizaria los 3 bits de QoS en la etiqueta FRR y no referiria los 3 bits EXP en la etiqueta de enlace. Asimismo, sus acciones sobre el paquete no afectarian a nodos subsiguientes, de modo que nodos subsiguientes tales como el P4 podrian utilizar los 6 bits de QoS, si estan capacitados.

Ventajosamente, este modo de realizacion de la invencion propone una solution que permite extender el numero de clases de servicio incluso tras fallos de enlace o de nodo de transporte.

Se debe apreciar que en ambos modos de realizacion, si el criterio logico del DSCP cambiara en cualquier modo, estos modos de realizacion de la invencion podrian adaptarse a estos cambios simplemente cambiando la tabla de mapeo asociada con los bits EXP de

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MPLS, de modo que las nuevas definiciones de DSCP se reflejarian en la tabla de mapeo de los bits EXP de MPLS.

Ademas, se debe apreciar que es preferible llevar a cabo el mapeo de campo del modo descrito (esto es, del enlace al FRR y a continuation del servicio al enlace). Es posible variar esto, sin embargo esto seria menos preferible ya que requeriria realizar cambios adicionales en la funcionalidad de los encaminadores P. En otras palabras, el modo de realizacion preferido descrito anteriormente es consistente con el algoritmo definido en la extension general de QoS de MPLS. Si por el contrario hubiera que mapear el campo de etiqueta de servicio a la etiqueta FRR, la funcionalidad de los encaminadores P tendria un comportamiento diferente para la red MPLS normal o en las condiciones de FRR MPLS (esto es, necesitarian leer la tercera etiqueta el lugar de la segunda). Como esta logica se lleva a cabo ripicamente a nivel de hardware y como es preferible que el mecanismo en su conjunto sea tan simple y homogeneo como sea posible, esta es una aproximacion menos preferible. Asi pues, en resumen, la vision descrita en los modos de realization detallados es mas preferible ya que deja que los encaminadores P sean tan sencillos como sea posible y mueve la complejidad al encaminador de frontera como el elemento de red que inicia el tunel de derivation de protection.

Ademas, el concepto inventivo ha sido descrito en relation a aceptar 64 clases de servicio diferentes, utilizando dos etiquetas MPLS/FRR diferentes. Sin embargo, si se necesitara mas de 6 bits en el futuro para alojar datos adicionales y/o clases de servicio, se podrian utilizar etiquetas MPLS adicionales de un modo correspondiente.

Asimismo, el concepto inventivo ha sido descrito principalmente en relacion a su uso en relacion con reenvio garantizado. Aunque este es un modo de realizacion preferido, la invention podria ser aplicada asimismo a otras implementaciones de QoS de 6 bits. Por ejemplo, si se definiera en el futuro una nueva logica QoS en base a 6 bits, el concepto inventivo podria ser adaptado igualmente para aplicar la nueva logica, de modo que proporcione valores de QoS de 6 bits en MPLS y Ethernet. Como ejemplo espedfico, si en el futuro se decidiera poner una precedencia de descarte 1, 2 y 3 en una clase de servicio de mejor intento BE (del ingles "Best Effort”), la precedencia de caida de BE (por ejemplo, BE1, BE2, BE3) podria ser adaptada de un modo similar al modo de realizacion preferido para clases de servicio AF.

Los modos de realizacion de la invencion anterior ha sido descritos en relacion a MPLS FRR

en base a RSVP, sin embargo se apreciara que la invention es aplicable a cualquier mecanismo de MPLS que utilice una etiqueta MPLS adicional para crear un tunel de derivation, concretamente para reparar un fallo. Por ejemplo, la presente invencion puede ser aplicada facilmente a la aproximacion de alternativa libre de bucles remota (r-LFA) que 5 crea asimismo un tunel de derivacion MPLS para protection de fallos (definido en
http://tools.ietf.org/html/draft-shand-remote-lfa-01). La invencion no se considerara limitada a cualquiera de los mecanismos y puede ser aplicada facilmente a otras aproximaciones que se puedan prever en el futuro. Los modos de realization de la invencion se aplican asimismo a configuraciones de red recien desarrolladas, asi como a mejoras realizadas a 10 configuraciones de red existentes.

Los modos de realizacion de la invencion tienen una aplicacion particular a datos enviados al menos parcialmente a traves de una red movil, concretamente redes moviles que implementan evolution a largo plazo, LTE. A este respecto, la calidad de red es de particular 15 importancia cuando se desarrollan redes moviles, tanto en terminos de velocidad como de fiabilidad de la cobertura.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para facilitar el encaminamiento de un paquete de datos utilizando un primer elemento de red situado en una primera red de datos, en el que el paquete de datos recibido se asocia a una primera etiqueta que incluye un primer campo de calidad de servicio y a una segunda etiqueta que incluye un segundo campo de calidad de servicio, tal que el procedimiento incluye los siguientes pasos realizados por el primer elemento de red:

determinar que ha tenido lugar un fallo en una ruta predeterminada aplicable al paquete de datos recibido;

aplicar una etiqueta de reencaminamiento al paquete de datos recibido que define una ruta alternativa para el paquete de datos recibido;

copiar el primer campo de calidad de servicio de la primera etiqueta a la etiqueta de reencaminamiento;

copiar el segundo campo de calidad de servicio de la segunda etiqueta a la primera etiqueta;

tal que los campos de calidad de servicio en la etiqueta de reencaminamiento y en la primera etiqueta se puedan utilizar en combination por encaminadores sobre la ruta alternativa con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para el paquete de datos;

en el que la primera red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutacion por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde otra red que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la primera red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de servicio del protocolo de Internet.
2. Un procedimiento segun la revindication 1 que ademas comprende los siguientes pasos realizados por un segundo elemento de red situado en la primera red de datos: determinar que el segundo elemento de red es el penultimo nodo en la ruta alternativa que sortea el fallo;

copiar el segundo campo de calidad de servicio de la primera etiqueta a la segunda etiqueta;

copiar el primer campo de calidad de servicio de la etiqueta de reencaminamiento a la primera etiqueta;

eliminar la etiqueta de reencaminamiento;

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tal que los campos de calidad de servicio en las etiquetas primera y segunda pueden ser utilizados en combinacion por encaminadores subsiguientes con el fin de proporcionar una calidad del servicio mejorada para el paquete de datos.
3. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 que ademas comprende los siguientes pasos realizados por un tercer elemento de red situado en la primera red de datos:

utilizar la etiqueta de reencaminamiento para determinar la ruta alternativa tomada por el paquete;

modificar la primera etiqueta para reenviar el paquete al siguiente nodo de red en la ruta alternativa;

determinar el primer campo de calidad de servicio en la etiqueta de reencaminamiento; determinar el segundo campo de calidad de servicio en la primera etiqueta; utilizar los campos de calidad de servicio primero y segundo en combinacion y aplicar una calidad de servicio resultante al paquete en relacion con el reenvio del paquete hacia el siguiente nodo de red.
4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera etiqueta es una etiqueta de enlace/externa y la segunda etiqueta es una etiqueta de servicio/interna y los elementos de red primero, segundo y tercero aplican la ruta alternativa al paquete de datos recibido de acuerdo con un mecanismo de reencaminamiento rapido, FRR, de modo que la etiqueta de reencaminamiento sea una etiqueta de reencaminamiento FRR.
5. Un elemento de red situado en una segunda red de datos, y adaptado para facilitar el encaminamiento de un paquete de datos recibido, en el que el paquete de datos recibido ha sido transmitido a traves de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos a la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos, estando configurado el elemento de red para:

determinar que ha tenido lugar un fallo en una ruta predeterminada aplicable al paquete de datos recibido;

aplicar una etiqueta de reencaminamiento al paquete de datos recibido que define una ruta alternativa para el paquete de datos recibido;

copiar un primer campo de calidad de servicio de una primera etiqueta existente asociada con el paquete a la etiqueta de reencaminamiento;

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copiar un segundo campo de calidad de servicio de una segunda etiqueta existente asociada con el paquete a la primera etiqueta existente;

tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo en la etiqueta de reencaminamiento y en la primera etiqueta existente se puedan utilizar en combinacion por encaminadores sobre la ruta alternativa con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para el paquete de datos;

en el que la segunda red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutacion por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde la primera red de datos que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de servicio del protocolo de Internet.
6. Un elemento de red situado en una segunda red de datos, y adaptado para facilitar el encaminamiento de un paquete de datos recibido, en el que el paquete de datos recibido ha sido transmitido a traves de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos a la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos y esta asociado con etiquetas primera y segunda y una etiqueta de reencaminamiento, tal que la etiqueta de reencaminamiento define una ruta alternativa que sortea un fallo, estando configurado el elemento de red para:

determinar que el elemento de red es el penultimo nodo en la ruta alternativa que sortea el fallo;

copiar un segundo campo de calidad de servicio de la primera etiqueta a la segunda etiqueta;

copiar un primer campo de calidad de servicio de la etiqueta de reencaminamiento a la primera etiqueta;

eliminar la etiqueta de reencaminamiento;

tal que los campos de calidad de servicio en las etiquetas primera y segunda pueden ser utilizados en combinacion por encaminadores subsiguientes con el fin de proporcionar una calidad del servicio mejorada para el paquete de datos;

en el que la segunda red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutacion por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde la primera red de datos que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de

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servicio del protocolo de Internet.
7. Un elemento de red situado en una segunda red de datos, y adaptado para facilitar el encaminamiento de un paquete de datos recibido, en el que el paquete de datos recibido ha sido transmitido a traves de una primera red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos a la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos y esta asociado con al menos una primera etiqueta y una etiqueta de reencaminamiento que define una ruta alternativa que sortea un fallo, estando configurado el elemento de red para:

utilizar la etiqueta de reencaminamiento para determinar la ruta alternativa tomada por el paquete;

modificar la primera etiqueta para reenviar el paquete al siguiente nodo de red en la ruta alternativa;

determinar un primer campo de calidad de servicio en la etiqueta de reencaminamiento; determinar un segundo campo de calidad de servicio en la primera etiqueta; utilizar los campos de calidad de servicio primero y segundo en combination y aplicar una calidad de servicio resultante al paquete en relation con el reenvio del paquete hacia el siguiente nodo de red;

en el que la segunda red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutacion por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde la primera red de datos que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de servicio del protocolo de Internet.
8. El nodo de red de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que la primera etiqueta es una etiqueta de enlace/externa y la segunda etiqueta es una etiqueta de servicio/interna y la etiqueta de reencaminamiento define la ruta alternativa para el paquete de datos recibido de acuerdo con un mecanismo de reencaminamiento rapido, FRR, de modo que la etiqueta de reencaminamiento sea una etiqueta de reencaminamiento FRR.
9. Un sistema de comunicaciones que incluye al menos elementos de red primero y segundo situados en una segunda red de datos, y adaptados para facilitar el reencaminamiento de un paquete de datos recibido, en el que el paquete de datos

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recibido ha sido transmitido a traves de una primera de red de datos que utiliza un primer mecanismo de transporte de datos a la segunda red de datos que utiliza un segundo mecanismo de transporte de datos, y el paquete recibido ha sido adaptado para su uso por la segunda red de datos y esta asociado con etiquetas primera y segunda, tal que el primer elemento de red esta configurado para:

determinar que ha tenido lugar un fallo en una ruta predeterminada aplicable al paquete de datos recibido;

aplicar una etiqueta de reencaminamiento al paquete de datos recibido que define una ruta alternativa para el paquete de datos recibido;

copiar un primer campo de calidad de servicio de una primera etiqueta existente asociada con el paquete a la etiqueta de reencaminamiento;

copiar un segundo campo de calidad de servicio de una segunda etiqueta existente asociada con el paquete a la primera etiqueta existente; y el segundo elemento de red esta configurado para:

determinar que el segundo elemento de red es el penultimo nodo en la ruta alternativa que sortea el fallo;

copiar el segundo campo de calidad de servicio de la primera etiqueta an la segunda etiqueta;

copiar el primer campo de calidad de servicio de la etiqueta de reencaminamiento an la primera etiqueta;

eliminar la etiqueta de reencaminamiento;

tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo en la etiqueta de reencaminamiento y en la primera etiqueta existente se puedan utilizar en combination por encaminadores sobre la ruta alternativa con el fin de proporcionar una calidad de servicio mejorada para el paquete de datos;

en el que la segunda red de datos utiliza un mecanismo de transporte de datos de conmutacion por etiquetas multiprotocolo, MPLS, y el paquete de datos ha sido transmitido desde la primera red de datos que utiliza un mecanismo de transporte de datos de protocolo de Internet, y adaptado para su uso por la segunda red de datos, tal que los campos de calidad de servicio primero y segundo corresponden a campos de calidad de servicio del protocolo de Internet.
10.El sistema de comunicaciones de la revindication 9, que incluye ademas un tercer elemento de red configurado para:

utilizar la etiqueta de reencaminamiento para determinar la ruta alternativa tomada por el paquete;

modificar la primera etiqueta para reenviar el paquete al siguiente nodo de red en la ruta alternativa;

determinar un primer campo de calidad de servicio en la etiqueta de reencaminamiento; determinar un segundo campo de calidad de servicio en la primera etiqueta;

5 utilizar los campos de calidad de servicio primero y segundo en combination y aplicar una calidad de servicio resultante al paquete en relation con el reenvio del paquete hacia el siguiente nodo de red.
11.El sistema de comunicaciones de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, en el que 10 la primera etiqueta es una etiqueta de enlace/externa y la segunda etiqueta es una etiqueta de servicio/interna y la etiqueta de reencaminamiento define la ruta alternativa para el paquete de datos recibido de acuerdo con un mecanismo de reencaminamiento rapido, FRR, de modo que la etiqueta de reencaminamiento sea una etiqueta de reencaminamiento FRR.