FR2884092A1

FR2884092A1 - Network layer packet switching extending method for use in metropolitan or rural area network, involves passing protocol packets from connection based network layer across four media access control relays and five links

Info

Publication number: FR2884092A1
Application number: FR0603511A
Authority: FR
Inventors: Pierre Albertin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2006-10-06
Anticipated expiration: 2026-04-20
Also published as: FR2884092B1

Abstract

The method involves passing protocol packets from a connection based network layer across four ISO 8802.1 media access control relays and five ISO 8802 links, where three links have fault tolerance and are without a direct connection to micro routers. ISO 8208 and 8881 protocols are employed between the micro-routers. An independent claim is also included for a device of a metropolitan or a rural area network with fault tolerance.

Description

La présente invention pour la communication de données concerne un procédéThe present invention for data communication relates to a method of

et un dispositif d'extension de la commutation de paquets de la couche réseaux, à aires métropolitaines ou rurales, permettant à grande échelle d'accés, l'ubiquité, la traçabilité, et la sécurité de la qualité de service. Le brevet FR2674650 décrit déjà un procédé de commutation des paquets du protocole orienté and an extension device for packet switching of the network layer, with metropolitan or rural areas, allowing large-scale access, ubiquity, traceability, and the security of the quality of service. The patent FR2674650 already describes a method for switching the packets of the oriented protocol

connexion et un dispositif de réalisation du procédé permettant de mettre en oeuvre un commutateur de paquet à résistance aux pannes à base de Liaisons ISO 8802 (Ethernet et FDDI à 100 Mb/s) pour desservir jusqu'à quelques milliers d'utilisateurs. Ce brevet se caractérise notamment par la traversé des paquets du protocole de la couche réseau orienté connexion du niveau 3 de 1'OSI, à travers deux relais de MAC ISO 8802.1 et de trois Liaisons ISO 8802.x, dont une à tolérance de parme. connection and a method implementation device for implementing a fault-tolerant packet switch based on ISO 8802 links (Ethernet and 100 Mbps FDDI) to serve up to a few thousand users. This patent is characterized in particular by traversing the protocol packets of the OISI level 3 connection-oriented network layer, through two MAC ISO 8802.1 relays and three ISO 8802.x links, including one with parma tolerance.

Depuis et indépendamment de ce procédé et de son dispositif, un de ses moyens, les micro-routeurs sous Linux, se sont répandus en implémentant le protocole IP (Internet Protocol de 1'IETF) multipoint virtualisé du service sans connexion de la couche Liaison au niveau 2 de l'OSI. Cela permet d'usure des accès au service Intemet au mieux (best effort) sur Ethemet, Wifi, Wimax, vers les protocoles point a point Physique xDSL, CPL ou modem-cables; par ailleurs des liaisons RPR (resilient packet ring ISO 8802.17) permettant des débits différenciés de 2 et 20Gb/s sont aussi disponibles; de plus l'augmentation de la capacité mémoire pour la reconnaissance des adresses MAC, dans les relais de MAC, permettent aussi d'envisager un nouveau changement d'échelle. Since and independently of this method and its device, one of its means, the micro-routers under Linux, have spread by implementing the IP protocol (Internet Protocol IETF) multipoint virtualized connectionless service of the link layer to level 2 of the OSI. This makes it possible to use the best-effort Internet service access on Ethemet, Wifi, Wimax, to the point-to-point physical protocols xDSL, CPL or modem-cables; furthermore RPR (ISO 8802.17) resilient packet links allowing differentiated bit rates of 2 and 20Gb / s are also available; moreover the increase of the memory capacity for the recognition of the MAC addresses, in the relays of MAC, also make it possible to envisage a new change of scale.

Le procédé et un dispositif selon l'invention amplifie à une centaine de milliers d'utilisateurs le procédé de commutation de paquets en référence ci-dessus, notamment par la prise en compte à la fois d'une part les avancées technologiques sur les moyens de Liaisons ISO 8802, sur les microrouteurs, et d'autres part sur les nouveaux moyens protocolaires du service de Réseau orienté connexion au niveau 3 de l'OSI, apparus à l'IETF (MPLS ou SCTP), à la place des moyens de 1'1SO (protocoles ISO 8208[X25-L3] et ISO 8881) du dispositif réalisant le procédé initial. Le nouveau dispositif permet par l'emploi des protocoles orientés connexions plus répandus, et le système libre Linux, de banaliser les déploiements, et de tracer et sécuriser l'exploitation et la densification des réseaux à aires métropolitaines à grande échelle (quelques centaines de milliers d'utilisateurs), à tolerance de pannes et à hauts débits d'accès. The method and a device according to the invention amplifies to a hundred thousand users the packet switching method referred to above, in particular by taking into account both the technological advances on the means of ISO 8802 links, on micro-routers, and on the other hand on the new protocol means of the OSI level 3 connection-oriented network service, appeared in the IETF (MPLS or SCTP), in place of the means of 1 1SO (ISO 8208 [X25-L3] and ISO 8881 protocols) of the device performing the initial method. The new device enables the use of more common connection-oriented protocols, and the free Linux system, to standardize deployments, and to trace and secure the operation and densification of metropolitan area networks on a large scale (a few hundred thousand of users), fault tolerance and high access rates.

Selon l'invention le procédé pour l'extension des réseaux metropolitain ubiquiste d'accès et à commutation des paquets du protocole de la couche réseau orienté connexion est caractérisé par une augmentation de la combinaison grâce à un troisième étage d'au moins une Liaison (7) multipoint et à tolérance de panne assurant l'interconnexion et couronnement des commutateurs précédents, augmentation assurée au moyen d'au moins une Liaison (7) ISO 8802.17 Resalent Packet Ring multipoint formant l'ossature à tolérance de pannes à débits ouvertes par des relais (6) de MAC ISO 8802.2 de telle sorte que le passage des paquets du protocole de la couche Réseau orienté connexion, issus et à destinations des micro-routeurs (4), puisse se faire au travers de quatre relais (2-66-2) de MAC et cinq liaisons (3-1-7-1-3) ISO 8802 dont trois (l-7-1) sont multipoints à tolérance de panne et sans raccordements directs aux microrouteurs. According to the invention, the method for extending metropolitan ubiquitous network access and packet-switching networks of the connection-oriented network layer is characterized by an increase in the combination thanks to a third stage of at least one link ( 7) multipoint and fault-tolerant ensuring the interconnection and crowning of previous switches, increase ensured by means of at least one link (7) ISO 8802.17 Resalent Multipoint Packet Ring forming the fault-tolerant frame with open flows by relays (6) of MAC ISO 8802.2 so that the passage of the connection-oriented network layer protocol packets, from and to the destinations of the micro-routers (4), can be done through four relays (2-66- 2) of MAC and five links (3-1-7-1-3) ISO 8802 of which three (1-7-1) are multipoint fault-tolerant and without direct connections to micro-routers.

Un dispositif réalisant le procédé se caractérise par l'emploi combiné et étagé de É une ou plusieurs Liaison ISO 8802.17 (RPR resilient packet ring) comme moyen d'interconnexion et couronnement (7) des commutation mémoire partagée au plus haut débit (20 Gb/s) et tolérance de panne, ouverte(s) par des relais de MAC(6, 61&62) vers des, É Liaisons ISO 8802. 17 multipoint à tolerance de panne comme moyen de liaisons (1, 11&12) de commutation à mémoire partagé, de moindre débits (2 Gb/s), ouvertes vers les relais (2,21&22) de Mac des Liaisons (3, 31&32) ISO 8802 desservant des microrouteur(4,41&42) d'accès, équipements à processeurs supports des échanges et de coopérations par application É du protocole MPLS (multi protocol label switching RFC 3031) de l'IETF,entant que protocole du service de réseau orienté connexion entre les-dits micro-routeurs (4, 41& 42). Dans un dispositif de réalisation, les micro-routeurs sont caractérisés par le protocole orienté connexion du type MPLS (Multi protocol Labels Switching RFC 3031). Dans une variante on privilégiera le protocole orienté connexion SCTP (Stream Control transport Protocol RFC 2960 de I'IETF) ou bien les protocoles ISO 8208 (X25-L3) et ISO 8881. A device implementing the method is characterized by the combined and tiered use of one or more ISO 8802.17 (RPR) bonds as the means for interconnecting and copying (7) shared memory switching at the highest rate (20 Gb / s). s) and fault tolerance, opened by MAC relays (6, 61 & 62), to fault-tolerant multi-point ISO links 8802. 17 as link means (1, 11 & 12) for shared memory switching, lower bit rates (2 Gb / s), open to the relays (2,21 & 22) of the Macs Liaisons (3, 31 & 32) ISO 8802 serving microrouteur (4,41 & 42) access, equipment with processors supports exchanges and cooperation by application of the IETF multi-protocol label switching protocol (MPLS), as the protocol of the connection-oriented network service between the so-called micro-routers (4, 41 & 42). In one embodiment, the micro-routers are characterized by the connection-oriented protocol of the MPLS (Multi Protocol Labeling Switching RFC 3031) type. In a variant, the SCTP connection protocol (IETF Stream Control Transport Protocol RFC 2960) will be preferred, or the ISO 8208 (X25-L3) and ISO 8881 protocols.

Tout comme dans le procédé en référence ci-dessus, hors du domaine revendiqué par l'invention, l'accès (5) des utilisateurs au réseau de commutation de paquet se fait naturellement au niveau des micro-routeurs (4,41&42), pare-feu naturel de l'infrastructure de commutation interne à Liaison ISO 8802.17, indifféremment par des Liaisons ISO 8802, xDSL, CPL, modem-cables... etc... As in the method referred to above, outside the domain claimed by the invention, the access (5) of the users to the packet switching network is naturally at the micro-routers (4,41 & 42), - Natural fire of the internal switching infrastructure to ISO 8802.17 link, indifferently by ISO 8802 links, xDSL, CPL, modem-cables ... etc ...

Les dessins annexés illustrent le procédé et des dispositifs pour réaliser l'invention. The accompanying drawings illustrate the method and devices for carrying out the invention.

La figure de la page -1/3- représente le synoptique du procédé, la figure de la page -2/3- un dispositif de réalisation, la figure de la page -3/3présente à titre indicatif, un synoptique du logiciel pour les microrouteurs. The figure of the page -1 / 3- represents the synoptic of the process, the figure of the page -2 / 3- a device of realization, the figure of the page -3 / 3 presents as an indication, a synoptic of the software for the microrouteurs.

La figure -1- représente un synoptique de la hiérarchie des différentes liaisons IS08802.17 à tolerances de panne (7 et 1), l'étagement des relais de MAC (6 et 2) entre ces liaisons et les micro-routeurs (4) gérant du protocole MPLS, protocole de 1TETF pour la couche Réseau orienté connexion, constitutif; du procédé. Figurent aussi les accès des utilisateurs (5) ainsi que les (3) liaisons multi-points IS08802 qui relient les micro-routeurs au premier étage de. relais (2) de MAC. Ces Liaisons (3) ISO 8802 pourront en particulier être radio du type ISO 8802. 1 la (WiFi) ou UWB (Ultra Wide Band). Figure -1- represents a synoptic of the hierarchy of the various IS08802.17 links with fault tolerances (7 and 1), the staging of the MAC relays (6 and 2) between these links and the micro-routers (4) MPLS protocol manager, 1TETF protocol for connection-oriented network layer, constituent; of the process. Also included are the accesses of the users (5) as well as the (3) multi-point links IS08802 which connect the micro-routers to the first floor of. relay (2) of MAC. These links (3) ISO 8802 may in particular be radio type ISO 8802. 1 la (WiFi) or UWB (Ultra Wide Band).

La figure -2- présente un dispositif de réalisationdu procédé. Pour simplifier le dessin, un seul accès (51) utilisateurs sur un seul (41) micro-routeur a été indiqué. La description du fonctionnement du dispositif qui suit suppose qu'un paquet est envoyé d'un premier (41) micro- routeur vers un quelconque second (42) micro-routeur situé à distance sur une autre (12) Liaison à tolérance de panne (1.) . Naturellement ce fonctionnement se reproduit de n'importe quel microrouteur (4) vers n'importe quel autre (4),dés lors qu'ils ne sont pas indirectement (3) inter-connectés sur une même Liaison (1). Les microrouteurs (4) -cartes à microprocesseurs, controleurs d'entrée-sorties et mémoires, sous Linux- qui sont tous générateurs (41) ou destinataires (42) des paquets du protocole MPLS orienté connexion de la couche Réseau, paquets qui traversent une première (31) liaison ISO 8802 pour être prélevée par un premier étage de relais (21) de MAC, relayant vers une première (11) liaison ISO 8802.17 à tolérance de panne à 2Gb/s ouverte par un deuxième étage de relais(61) de MAC desservant une deuxième (7) liaison ISO 8802.17 multipoint à tolérance de panne dont vont sortir les paquets à travers un troisième relais(62) de MAC du deuxième étage pour retrouver une autre (12) liaison ISO 8802.17 RPR et être commuté par un quatrième (22) relais de MAC vers un micro-routeur (42) de sortie. Pour la réalisation du logiciel des micro-routeur (4), la figure -3- présente un synoptique selon les trois premières couches du Modèle OSI: Les accès clients (5), le plus souvent en Liaisons à protocole 1P, sur une grande variété de couches (5) physiques (xDSL, CPL, ...ISO 8802.x..), voient ce protocole emballé au niveau réseau de l'OSI dans un paquet du protocole MPLS pour être émis vers l'un des quelconques micro-routeur homologue, distant et défini par son adresse MAC, à travers la couche Liaison LLC 1 et MAC de l'infrastructure (3) . Le dispositif selon l'invention, grâce à seulement 2 paires de fibres, est particulièrement destiné à la commutation des données traçable et sécurisé et à la couverture d'accès pour tous (de 40000 à 300000) les habitants d'une aire métropolitaine ou bien rurale traversée par l'interconnexion de deux aires métropolitaines limitrophes. FIG. 2 shows a device for carrying out the method. To simplify the drawing, only one access (51) users on a single (41) micro-router has been indicated. The following description of the operation of the device assumes that a packet is sent from one (41) micro-router to any second (42) remotely located micro-router on another (12) fault tolerant link ( 1.). Naturally this operation is reproduced from any microrouter (4) to any other (4), as long as they are not indirectly (3) interconnected on the same link (1). Micro-routers (4) -microprocessor cards, input-output controllers and memories, under Linux- all of which are generators (41) or recipients (42) of MPLS packet-oriented connection-oriented packets, packets that pass through a network. first (31) ISO 8802 link to be picked up by a first relay stage (21) of MAC, relaying to a first (11) ISO 8802.17 fault tolerant link at 2Gb / s opened by a second relay stage (61) MAC serving a second (7) fault-tolerant multi-point ISO 8802.17 link from which packets will exit through a third MAC relay (62) of the second stage to retrieve another (12) ISO 8802.17 RPR link and be switched by a fourth (22) MAC relay to an output micro-router (42). For the realization of the software of the micro-routers (4), the figure -3- presents a synoptic according to the first three layers of the OSI Model: The accesses clients (5), mostly in Liaisons to protocol 1P, on a large variety of layers (5) physical (xDSL, CPL, ... ISO 8802.x ..), see this protocol packaged at the network level of the OSI in a packet of the MPLS protocol to be emitted to any of the micro- peer router, remote and defined by its MAC address, through the Link LLC 1 and MAC layer of the infrastructure (3). The device according to the invention, thanks to only 2 pairs of fibers, is particularly intended for traceable and secure data switching and access coverage for all (from 40000 to 300000) the inhabitants of a metropolitan area or rural area crossed by the interconnection of two adjacent metropolitan areas.

Ce procédé de commutation des paquets à deux étages de quatre relais de MAC (et trois étages de Liaison ISO 8802) sera d'autant plus pertinent et performant qu'il prévoira une sur-capacité du troisième étage (7) de Liaison ISO, qui ne doit en aucun être un goulet d'étranglement et une source d'attente pour la commutation des trames issues des liaisons (1); c'est par exemple le brevet 22002217923 qui présente un dispositif d'économie de coûts d'accès aux ossatures vertébrales (backbone), pour installer cette sur-capacité. This method of switching two-stage packets of four MAC relays (and three stages of ISO 8802 Link) will be all the more relevant and efficient as it will provide an overcapacity of the third stage (7) of ISO Link, which should in no way be a bottleneck and a source of waiting for the switching of the frames from the links (1); it is for example the patent 22002217923 which has a device for saving access costs to the vertebral frames (backbone), to install this over-capacity.

Claims

CLAIMS -1-method of metropolitan area network or rural, amplifying fault tolerant and crowning the connection-oriented switching method ISO 8802 and micro-routers of patent FR2674650, characterized by the passage of packets of the protocol of the layer Connection-oriented network through four (2 -6- 2) MAC relays and five ISO 8802 links of which three (1-7-1) are fault-tolerant and without direct connections to the micro-routers (4). -2-Network device with metropolitan area or rural fault-tolerant switching method described in patent FR2674650, the means of the Liaisons and Network layers (layers 2 and 3 of the OSI model) of the combination are characterized by the combined use of one or more ISO 8802 links.

17 (RPR resilient packet ring) as means of interconnection and coronation (7) of the shared high speed (20 Gb / s) shared memory switching and fault tolerance, opened by relays of MAC (6) ISO 8802.1 to E, ISO 8802.17 Multipoint fault-tolerant links as a means of shared memory switching (1), lower bit rates (2 Gb / s), open to relays (2) of MAC ISO 8802.1 of links (3) ) ISO 8802 serving access micro-routers (4), managing equipment for exchanges and co-operations by application of IETF multi protocol protocol switching (MPLS) protocol, RFC 3031, as a connection-oriented network service protocol between said micro-routers (4).

-3- device according to the preceding claim 2 characterized by the use of Liaisons (3) radios (Wifi, WiMax, UWB) ISO 8802.1 the relay to MAC micro-router to the rest of the combination.

A variant of the device according to claim 2, wherein the connection-oriented network protocol between the micro-routers (4) is characterized by the use of the IETF's SCTP protocol (Stream Control 25 Protocol, RFC 2960).

-5- variant of the device according to claim 2, wherein the connection-oriented network protocol between the micro-routers is characterized by the use of ISO 8208 and ISO 8881 protocols.

-6- device according to the preceding claims 2 or one of the variants 4 or 5, characterized by the use of the Linux free software system in micro-routers.