ITMI982517A1 - Rete di telecomunicazione con uno strato di trasporto controllato dauno strato a protocollo internet - Google Patents
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Description
La presente invenzione si riferisce al campo delle reti di telecomunicazioni e più precisamente ad una rete di telecomunicazioni a struttura centrata sui dati.
L'evoluzione delle reti di trasmissione porta a strutture centrate sui dati in cui i servizi e le relative infrastrutture evolveranno ed incrementeranno le proprie potenzialità verso le aspettative e necessità dei vari operatori di servizi in un ambiente di elevata competitività, in cui la parte di gestione e trasmissione di dati assumerà sempre più rilevanza rispetto alla parte relativa alla fonia, fino a modificare le strutture tradizionali odierne, i
Nelle strutture di rete consolidate il trasporto dati e fonia avviene utilizzando reti a gerarchia sincrona come SDH e Sonet, nelle quali vengono realizzate anche una serie di importanti funzionalità supplementari, quali quelle conosciute con l'acronimo OAM&P (Operation, Administration, Maintenance and Protection), come protezione, supervisione e riconfigurazione, in modo da provvedere ad una completa gestione della rete (network management). Lo strato, (layer) di rete di trasporto si interconnette poi con gli altri strati, quali ATM (Asynchronous Transfer Mode) e IP (Internet Protocol) in un modo noto.
Questa evoluzione delle reti verso strutture centrate sui dati ha portato di recente alla creazione di due tipi noti di reti, un primo in cui la qualità del servizio è assicurata mediante il controllo della congestione di rete, ed un secondo in cui la qualità del servizio è assicurata sovradimensionando la rete rispetto alla totalità del traffico da gestire.
Il primo tipo noto di rete, chiamato nel gergo "IP-over-ATM short-cutting", opera in modo che una volta che un flusso di traffico IP è identificato, questo è passaio dalla rete IP allo strato ATM dove una eventuale congestione è meglio controllata e la qualità garantita, per poi trasferirlo sullo strato SDH o Sonet. La funzione di gestione di rete è effettuata nello strato ATM e/o di trasporto SDH o Sonet.
Il secondo tipo noto di rete, chiamato nel seguito sovradimensionamento di risorse di rete, usa connessioni ad alta capacità, facenti parte di uno strato trasmissivo a livello ottico, per interconnettere i routers IP (dispositivi noti di interconnessione tra i nodi IP) dove risiede tutta la funzione OAM&P. La capacità trasmissiva è molto maggiore di quella richiesta effettivamente: assicurando che i collegamenti tra i nodi a livello ottico siano sovradimensionati e capaci di trasportare sufficiente banda, si assicura che la rete IP non diventi congestionata.
Detti due tipi di rete presentano una serie di inconvenienti che non consentono di risolvere il problema della congestione in modo efficace senza aumentare a dismisura il costo della rete stessa.
Il primo presenta l'inconveniente che più banda è messa a disposizione, più aumenta il traffico, non consentendo quindi di ridurre la congestione; inoltre non risulta mai facile assicurare che i collegamenti tra i routers siano grandi a sufficienza per prevenire la congestione, e quindi si richiede un continuo monitoraggio del grado di congestione della rete per incrementare la capacità e ridurre i tempi di coda.
Il secondo richiede funzionalità quali: gestione dettagliata del traffico, riaggiustamento dei parametri di riserva di banda, determinazione dei livelli di priorità, controllo del flusso, gestione delle code, in modo molto complesso e costoso. Inoltre questo modello non è applicabile ad Internet, in quanto questa è composta da una moltitudine di sottoreti che si sviluppano autonomamente, interconnesse tra loro.
Pertanto scopo della presente invenzione è quello di superare tutti gli inconvenienti suddetti e di indicare una nuova architettura di rete di telecomunicazioni, chiamata nel seguito “rete trasmissiva controllata dal livello IP”, basata su di un uso intelligente dello strato trasmissivo di trasporto che serve lo strato IP.
Si intende nel seguito per strato trasmissivo in riferimento alla presente invenzione, una qualsiasi combinazione di tecnologie PDH (Plesiochronous Digital Hyerarchy), SDH (Synchronous Digital Hyerarchy), SONET, WDM (Wavelength Division Multiplex) o reti ottiche, che garantisca le relazioni di traffico e le capacità di trasporto necessarie al minimo costo.
Nella rete trasmissiva controllata dal livello IP in accordo con la presente invenzione, lo strato IP controlla lo strato di trasporto tramite un’interfaccia di gestione tra lo strato IP e quello di trasporto che controlla la configurazione della rete di trasporto stessa: lo strato IP assume il ruolo di gestore (manager) e lo strato di trasporto quello di agente (agent).
Tramite l’interfaccia di gestione, in caso di congestione su alcune vie, lo strato IP richiede più connessioni di traffico allo strato di trasporto in modo equivalente alla richiesta di servizi da parte di un cliente in una rete pubblica oppure in una rete privata virtuale (VPN). Invece, nelle aree dove il problema della congestione non esiste o è molto raro, lo strato IP può ordinare allo strato di trasporto il rilascio di connessioni di traffico esistenti, determinando un generale incremento di efficienza ed un’ottimizzazione della allocazione di risorse di rete.
Più ampia è la rete di trasporto che serve lo strato IP, più efficiente sarà l’allocazione di risorse.
Per conseguire tali scopi la presente invenzione ha per oggetto una rete di telecomunicazioni come descritta nella rivendicazione 1 , che costituisce parte ingrante della presente descrizione.
Ulteriore oggetto della presente invenzione sono le varianti realizzative descritte nelle rivendicazioni dipendenti, che costituiscono parte ingrante della presente descrizione.
I vantaggi più evidenti della nuova architettura di rete sono i seguenti: nei confronti del primo tipo noto di rete, ΊΡ-over-ATM short-cutting", non usa lo strato ATM, evitando il problema dell'inefficiente funzione dì mappaggio delle celle ATM, nota come "celi tax".
nei confronti del secondo tipo noto di rete, sovradimensionamento di risorse di rete, usa le risorse di rete e di banda solo ove necessarie, assicurando un livello di effìcenza maggiore nell'uso delle risorse dello strato di trasport;.
in una rete Internet intemazionale le reti di operatori nazionali (ISP) possono usare le reti di trasporto degli operatori nazionali per gestire le richieste di banda, e controllare le congestioni delle reti nazionali, mentre le parti intemazionali di Internet possono controllare le reti di trasporto internazionali per gestire le loro richieste di banda;
l’intera funzione di controllo della congestione è devoluta allo strato IP, alleviando il problema della qualità di servizio QoS (Quality of Service), tipo perdita di pacchetti (packet loss) o ritardo per ritrasmissione (round trip delay).
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:
nelle figure 1 e 2 sono mostrati schemi a blocchi macrofunzionali della rete trasmissiva controllata dal livello IP in accordo con la presente invenzione;
nella figura 3 è mostrato uno schema a blocchi di una possibile realizzazione delle funzionalità dell'interfaccia di gestione di figura 1 e 2.
nella figura 4 è mostrato un esempio di flusso di messaggi attraverso l’interfaccia di gestione di figura 3.
Con riferimento alle figure 1 e 2, uno strato IP controlla uno strato di trasporto SDH/Sonet, il quale a sua volta può richiedere connessioni con uno strato trasmissivo WDM/ottico ad alta capacità.
Questo è realizzato in accordo con la presente invenzione creando un’interfaccia di gestione NM tra lo strato IP e quello di trasporto che controlla la configurazione della rete di trasporto stessa: lo strato IP assume il ruolo di gestore (manager) e lo strato di trasporto quello di agente (agent).
Nelle soluzioni note i due strati IP e di trasporto funzionano in modo autonomo ed indipendente, scambiandosi solo il puro traffico tra loro attraverso un'interfaccia di traffico TRI di tipo noto, che interconnette i nodi della rete di trasporto con i nodi della rete IP dotati di dispositivi noti denominati routers ROU.
Quindi in accordo con la presente invenzione viene realizzata una funzione supplementare costituita da detta interfaccia di gestione che, come mostrato in figura 2, si divide nelle funzioni di manager MAN, residente nello strato IP, e di agent AG, residente nello strato di trasporto rispettivamente.
Tramite la parte Manager MAN, lo strato IP richiede eventualmente in condizione di incremento di traffico più connessioni allo strato di trasporto attraverso la parte Agent AG, in modo equivalente alla richiesta di servizi da parte di un cliente in una rete pubblica oppure privata virtuale. Oppure al contrario lo strato IP può ordinare allo strato di trasporto il rilascio delle linee affittate esistenti, nelle aree in cui il traffico diminuisce, determinando un incremento di efficienza ed un'ottimizzazione della allocazione di risorse di rete.
La figura 3 illustra un esempio del tipo di funzionalità richieste nelle parti di manager MAN e agent AG dell'interfaccia di gestione NM.
Le funzionalità richieste nelle due parti dell'interfaccia sono dei seguenti tipi. Funzioni del lato manager MAN:
- funzione di inventario risorse: colleziona informazioni dallo strato di trasporto sulla disponibilità di risorse di comunicazione che potrebbero essere usate dallo strato IP; - monitoraggio di prestazioni: colleziona informazioni dallo strato di trasporto per verificare se la voluta qualità di servizio è raggiunta dallo strato di trasporto stesso; - gestione dei guasti: richiede informazioni di allarmi dallo strato di trasporto;
- gestione di connessione: richiede allo strato di trasporto di stabilire una configurazione di connessione di traffico tra dati routers IP per tenere sotto controllo la congestione di traffico IP. In modo simile può richiedere il rilascio di connessioni di traffico dove queste non siano più necessarie o molto sotto utilizzati.
Funzioni del lato agent AG:
- monitoraggio di prestazioni: riporta informazioni dallo strato di trasporto sulle risorse di rete disponibili per lo strato IP;
- gestione dei guasti: elabora informazioni su allarmi dallo strato di trasporto da riportare allo strato IP;
- gestione di connessione: esegue le richieste dallo strato IP per stabilire le configurazioni di connessione di traffico tra dati routers; in modo simile può rilasciare connessioni di traffico dove queste non siano più richieste dallo strato IP.
Per realizzare detta funzionalità, dovrà essere scambiata informazione tra i due strati IP e trasporto.
L'informazione che fluisce dal manager all’agent è del seguente tipo:
- richiesta di configurazione di connessione di traffico tra una coppia di nodi ad una certa velocità;
- richiesta di una certa qualità di servizio per detta configurazione di connessione di traffico;
- richiesta di stato di inventario risorse dello strato di rete di trasporto;
- rilascio di una connessione di traffico tra una data coppia di nodi ad una certa velocità;
- richiesta di informazione di allarme e di monitoraggio di prestazioni delle connessioni di traffico.
Mentre l'informazione che fluisce nell’altro senso da agent a manager è del seguente tipo:
- conferma o reiezione della richiesta di configurazione di connessione di traffico; - conferma o reiezione della richiesta di qualità di servizio dal manager;
- informazione sullo stato di inventario risorse dello strato di rete di trasporto richiesto;
- conferma di rilascio di di connessione di traffico;
- riporto di informazione di allarme e di monitoraggio di prestazioni;
- riporto di allarmi autonomo.
In generale dette funzionalità richieste nelle parti di manager MAN e agent AG dell’interfaccia di gestione NM sono di tipo noto, come ad esempio descritto nella Raccomandazione ITU-T G784, emessa dall’ente di standardizzazione internazionale ITU-T (International Telecommunication Unii), relativa all'organizzazione del sistema di gestione delle reti SDH, a cui si rimanda per una trattazione dettagliata.
Per quanto concerne l informazione da scambiare tra i due strati per realizzare detta funzionalità, si può dire che detta informazione è presente o può essere direttamente ricavata nei nodi dei relativi strati IP e di trasmissione.
L'informazione necessaria alla parte di Manager MAN può essere ricavata dal protocollo ICMP (Internet Control Message Protocol) di intercomunicazione tra i Routers IP, ad esempio relativa al segnale WRED (Weighted Random Early Detection) di gestione dei buffer e delle code sul traffico WAN (wide area network), oppure EBGP (Exterior Border Gateway Protocol), per il bilanciamento del carico di traffico sulle interfacce WAN.
L'informazione necessaria alla parte di Agent AG si può ricavare nei nodi della rete di trasporto con tecniche note di elaborazione del contenuto delle trame SDH, specialmente della parte di intestazione (header), come noto ad esempio dalle Raccomandazioni ITU-T G784 sopra definita e G.707 che descrive la struttura della trama e dei nodi della rete SDH.
In figura 4 è evidenziato un esempio di flusso di messaggi attraverso l'interfaccia di gestione NM.
Nel caso di messaggi che servono per instaurare una connessione (tipo A in figura), una Richiesta di connessione tra due nodi e/o una Richiesta di Qualità di Servizio QoS tra due nodi viene inviata dal Manager MAN all'Agent AG. In seguito, dopo che la relativa funzione è stata eseguita, l'Agent risponde al Manager con un messaggio di Conferma di connessione eseguita tra i due nodi.
Nel caso di messaggi che servono per verificare la disponibilità di risorse di rete (tipo B in figura), ad esempio un messaggio di richiesta di stato di inventario risorse viene inviato dal Manager MAN all'Agent AG. In seguito, dopo che la relativa funzione è stata eseguita, l'Agent risponde al Manager con un messaggio di informazione sullo stato di inventario risorse richiesto.
I flussi di messaggi tra le funzioni di manager e agent possono essere supportati mediante diversi tipi di connessioni fisiche, e scambiati mediante i relativi protocolli di trasmissione di tipo noto. Ad esempio:
- connessione tipo LAN se manager e agent sono realizzati da computers o routers co-locati nello stesso edificio;
- connessioni tipo WAN se manager e agent sono realizzati da computers o routers non co-locati nello stesso edificio, con un numero di opzioni quali: rete publica a standard X.25, rete tipo frame-relay, rete IP tipo www, linee affittate dedicate, reti pubbliche ISDN, modem connessi alla rete PSTN.
Non si ritiene necessario fornire ulteriore descrizione realizzativa, in quanto dalla descrizione funzionale qui sopra riportata il tecnico del ramo è in grado di realizzare l'oggetto dell'invenzione.
Claims (4)
- RIVENDICAZIONI 1. Rete di telecomunicazioni a struttura centrata sui dati, caratterizzata da ciò che comprende: - uno strato a protocollo Internet (nel seguito: strato IP); - uno strato di trasporto; - mezzi di gestione di rete (NM), tramite i quali lo strato IP controlla lo strato di trasporto, determinando l'attivazione o la disattivazione di linee dello strato di trasporto sulla base delle effettive esigenze di trasporto riscontrate nello strato IP.
- 2. Rete di telecomunicazioni secondo la rivendicazione 1, caratterizzata da ciò che detti mezzi di gestione di rete (NM) comprendono funzioni di gestore (MAN), residenti nello strato IP, e funzioni di agente (AG), residenti nello strato di trasporto che si scambiano messaggi.
- 3. Rete di telecomunicazioni secondo la rivendicazione 2, caraterizzata da ciò che dette funzioni di gestore (MAN) comprendono: - funzione di inventario risorse: colleziona informazioni dallo strato di trasporto sulla disponibilità di risorse di comunicazione che potrebbero essere usate dallo strato IP; - monitoraggio di prestazioni: colleziona informazioni dallo strato di trasporto per verificare se la voluta qualità di servizio è raggiunta dallo strato di trasporto stesso; - gestione dei guasti: richiede informazioni di allarmi dallo strato di trasporto; - gestione di connessione: richiede allo strato di trasporto di stabilire una configurazione di connessione di traffico oppure il rilascio di connessioni di traffico dove queste non siano più necessarie.
- 4. Rete di telecomunicazioni secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata da ciò che dette funzioni di agente (AG) comprendono: - monitoraggio di prestazioni: riporta informazioni dallo strato di trasporto sulle risorse di rete disponibili per lo strato IP; - gestione dei guasti: elabora informazioni su allarmi dallo strato di trasporto da riportare allo strato IP; - gestione di connessione: esegue le richieste dallo strato IP per stabilire le configurazioni di connessione di traffico oppure rilasciare connessioni di traffico dove queste non siano più richieste dallo strato IP.
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