MXPA05002390A

MXPA05002390A - Mecanismo para proporcionar la calidad de servicio en una red que utiliza protocolos de ancho de banda de prioridad y reservado.

Info

Publication number: MXPA05002390A
Application number: MXPA05002390A
Authority: MX
Inventors: Thomas Patrick Newberry
Original assignee: Thomson Licensing Sa
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2005-05-27
Also published as: CN1679017B; JP2005537764A; WO2004023323A1; CN1679017A; US20060168337A1; EP1546903A1; EP1546903A4; AU2003270054A1; KR101021566B1; US7818449B2; KR20050038649A; WO2004023323A9

Abstract

Un aparato para proporcionar conexiones reservadas entre estaciones de extremo en una red, como la Internet (504) con la capacidad de proporcionar comunicaciones de prioridad, el cual comprende un conmutador en comunicacion de paquetes con las estaciones de extremo. El conmutador detecta y envia paquetes que contienen datos de prioridad para el procesamiento de prioridad, y los paquetes que incluyen solicitudes para las conexiones reservadas de conformidad con un protocolo de reservacion determinado. Las listas de salida asociadas con puertos de egreso del conmutador corresponden a diferentes prioridades asociadas con los paquetes de prioridad recibidos. Una lista de salida adicional se asocia con los paquetes de datos de conexion reservada. En respuesta a una solicitud de conexion reservada, el conmutador determina si existe suficiente ancho de banda disponible en el conmutador para establecer un trayecto reservado dentro de la red y cuando es asi, alojar el ancho de banda para la conexion reservada solicitada. En respuesta a cada paquete recibido, el conmutador determina si el paquete se asocia con la conexion reservada y envia esos paquetes a la lista de salida adicional en el puerto de egreso asociado con el trayecto de conexion reservada para el transporte al destino propuesto.

Description

WO 2004/023323 Al ?????????!???????«? Published: (15) Information about Correction: — with intemational search repon see PCT Gazette No. 23/2004 of 3 June 2004, Section ? For two-letter codes aiidother abbreviations. refer to the "G id- (48) Date ?G publication ?G this corrected versión: ance. Notes on Codes and Abbreviations" appe.aring at the begin- 3 June ning of each regular issue of the PCT Gazette.

MECANISMO PARA PROPORCIONAR LA CALIDAD DE SERVICIO EN UNA RED QUE UTILIZA PROTOCOLOS DE ANCHO DE BANDA DE PRIORIDAD Y RESERVADO SOLICITUDES RELACIONADAS La presente invención reclama la prioridad de conformidad con 35 U.S.C. § 199 U.S.C. de la Solicitud Provisional de Patente Número de Serie 60/407,819, presentada el 3 de septiembre de 2002.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona en general con sistemas de comunicación y más en particular con un método y aparato para proporcionar la calidad de servicio (QoS) en una red de área local o remota o a través de redes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La Internet tradicionalmente proporciona el soporte para un tráfico de "mejor conducción". Esto es, el tráfico se propagará a través de un trayecto desde una fuente a un destino dependiendo de la congestión o falta del mismo existente en cada "salto" (típicamente un enrutador) a lo largo del camino. Cuando existe poca congestión, el tráfico se propaga rápidamente. Cuando el trayecto está muy congestionado, el tráfico se memorizará (usualmente en FIFO) en ubicaciones congestionadas hasta que sea posible la propagación, lo cual puede retrasar sustancialmente el 2 tráfico. Además, no hay forma de que el usuario sepa por adelantado si la transmisión deseada tendrá éxito o fallará. Esto se debe a que el tráfico de Internet sigue un esquema "de hilo y aguja", en donde cada salto o enrutador conoce solamente el salto anterior corriente abajo. Cuando el tráfico en el siguiente salto está extremadamente congestionado, el enrutador intentará enviar el tráfico al mismo sin buscar una ruta alternativa. Cuando el tráfico no se puede enviar dentro de un período de tiempo fuera, la transmisión fallará. El diseño de "mejor esfuerzo" de la Internet existente es apropiado para el tráfico de baja prioridad , en donde la latencia de transmisión es aceptable. Sin embargo, con la proliferación de nuevas tecnologías que utilizan aplicaciones en tiempo real como la video-conferencia, la telefonía Internet, y otros servicios de audio/video (A/V), garantizar la calidad de servicio (QoS) con una latencia de transmisión mínima o predeterminada es muy deseable. Tal servicio no es posible con el diseño convencional de "mejor esfuerzo". Son deseables los mecanismos QoS de Ethernet para asegurar que los paquetes de servicio AV generados en la Ethernet o la Internet sean entregados en forma oportuna. Para el tráfico nativo de Ethernet/IP, los esquemas con base en prioridad se utilizan con frecuencia, en parte debido a su sencillez. Recientemente, se han intentado soluciones para QoS con base en el protocolo,. Una solución de este tipo es el Protocolo de reservación de recursos (RSVP), que es un protocolo de estrato de 3 aplicación. RSVP se describe en R.Braden et al., "Resource ReSerVation Protocol (RSVP)— Versión 1, Especificación funcional, "RFC 2205", septiembre de 1997. En la actualidad, RSVP debe implementarse en enrutadores avanzados en cada salto a lo largo del trayecto entre el remitente y el receptor. RSVP se diseña para reservar recursos a lo largo de los trayectos que se expanden a través de múltiples redes. Ya que es un protocolo de estrato de aplicación, no se puede comprender o implementar en dispositivos de 2 estratos como conmutadores dentro de una red local que con frecuencia separan a un remitente o receptor de sus pasarelas con otras redes. Es conveniente un dispositivo y mecanismo con la capacidad de implementar QoS y reservar el ancho de banda para establecer un trayecto desde un dispositivo fuente a un dispositivo destino dentro de una red y para transmitir los datos en paquetes de prioridad y reservados desde listas de salida dentro del dispositivo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aparato para proporcionar conexiones reservadas entre estaciones de extremo, en una red con la capacidad de proporcionar comunicaciones con prioridad, comprende un conmutador en comunicación de paquetes con las estaciones de extremo. El conmutador se adapta para detectar y enviar paquetes que contienen datos de prioridad para el procesamiento de prioridad, y los paquetes que incluyen solicitudes para las conexiones reservadas de 4 conformidad con un protocolo de reservación determinado. El conmutador incluye una pluralidad de listas de salida asociadas con puertos de egreso del conmutador que corresponden a diferentes prioridades asociadas con los paquetes de prioridad recibidos, y por lo menos una lista de salida adicional asociada con los paquetes de datos de conexión reservada. El conmutador opera para en respuesta a una solicitud de conexión reservada, determinar si existe suficiente ancho de banda disponible para establecer un trayecto reservado dentro de la red y cuando es así, alojar el ancho de banda para la conexión reservada solicitada El conmutador también opera para en respuesta a cada paquete recibido en la entrada del conmutador, determinar si el paquete está asociada con la conexión reservada y enviar esos paquetes a la lista de salida adicional en el puerto de egreso asociado con el trayecto de conexión reservada para el transporte al destino propuesto.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La Figura 1 es una ilustración ejemplif ¡cativa de una arquitectura de alto nivel para implementar las conexiones de ancho de banda reservado entre los dispositivos de red que utilizan conmutadores de conformidad con una modalidad de la presente invención. La Figura 2A es un diagrama en bloque ejemplificativo de los componentes funcionales principales de un conmutador para 5 ¡mplementar el proceso de conexión de ancho de banda reservación de conformidad con una modalidad de la presente invención. La Figura 2B es un diagrama en bloque de alto nivel del conmutador de la Figura 2A que ilustra múltiples listas de salida que incluyen una lista de salida para los datos en paquetes de conexión reservada de conformidad con una modalidad de la presente invención . La Figura 3 es un diagrama en bloque ejemplificativo que ilustra el flujo del proceso de reservación de ancho de banda de conformidad con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a la Figura 1, se muestra un sistema 100 como un sistema de red doméstica que comprende uno o más conmutadores, indicado por lo general con el 10, para recibir y enviar paquetes en una red con base ethernet entre estaciones de extremos. Tales estaciones de extremo incluyen uno o más dispositivos 20 de punto final, adaptadores 30 y una pasarela 40. Una estación de extremo o dispositivo de punto de extremo puede ser uno de los diferentes dispositivos consumibles electrónicos, incluyendo pero no limitados a servidores, televisiones digitales y monitores, dispositivos MP3 y DVD, impresoras y servidores de impresión, computadoras personales (PC) y sus semejantes. Cada uno de estos dispositivos tiene una dirección IP, una dirección física y una máscara de sub-red asociadas, como se podrá entender en la técnica. En una configuración, el uno o mas conmutadores 10 comprende un primer conmutador 10-, y un segundo conmutador 102 que operan para comunicarse con otro a través de protocolos de red, y con las correspondientes estaciones de extremo sobre una red de área local (LAN) o una red de área amplia (WAN). En una modalidad ejemplificativa de la Figura 1, los adaptadores señalados por lo general con el 30, comprenden adaptadores ethernet IEEE1394 30^ 302, y un adaptador 303 inalámbrico. Cada uno de los dispositivos 20!, 202 de punto final y el adaptador 30^ están en comunicación de paquetes con el conmutador 102. El adaptador 30! opera para enviar paquetes desde/hacia el grupo 50! AV 1394. Los dispositivos 203, 204 de punto final, el adaptador 302 y 303 y la pasarela 40 de Internet están en comunicación de paquetes con el conmutador 10!. El adaptador 302 opera para enviar paquetes desde/hacia el grupo 502 AV 1394, mientras el adaptador 303 inalámbrico opera para enviar paquetes desde/hacia el grupo 503 inalámbrico, con el uso de protocolos de transferencia apropiados. La pasarela 40 de Internet opera para transferir datos en paquetes desde/hacia los dispositivos de punto final conectados a través de la red 504 de Internet. De conformidad con la presente invención cada conmutador 10 es un conmutador compatible p/q 802.1 adaptado para detectar y enviar paquetes que contienen datos de prioridad para el procesamiento de prioridad, así como paquetes que incluyen 7 solicitudes para las conexiones reservadas entre las estaciones de extremo de conformidad con un protocolo de reservación determinado. Típicamente, la porción de estrato de aplicación como los mensajes de nivel de aplicación como los mensajes de solicitud de reservación son transparentes para los conmutadores convencionales. Sin embargo, de conformidad con un aspecto de la presente invención, cada conmutador opera para determinar los mensajes de solicitud de ancho de banda del protocolo e iniciar la conexión reservada, así como determinar los datos en corriente de paquetes asociados con el mensaje de paquetes de conexión reservada y enviar los paquetes a la lista de salida con más alta prioridad en el puerto de salida del conmutador apropiado. El conmutador 10 se configura con funcionalidad de conformidad con los requerimientos de la sección 7 IEEE 802.1 D para dispositivos de conmutador. Además, el conmutador 10 de la presente invención comprende una o más listas de salida adicionales para cada puerto de egreso para acomodar los datos en paquetes de conexión reservada. El conmutador también opera para mantener/reservar un cierto porcentaje de ancho de banda (por ejemplo, 50%9 para el tráfico p/q 802.1 y el tráfico de mejor esfuerzo. En una modalidad ejemplificativa, tal protocolo de reservación puede ser RSVP o una variante del mismo. Cada conmutador 10 es un dispositivo 2 de estrato o de estrato 3 que opera para recibir paquetes !P y analizar la información apropiada para determinar si el paquete particular contiene una solicitud de 8 reservación de ancho de banda. En una configuración, el conmutador 10 se configura para indexar el paso de Ethernet, el IP la información de encabezado TCP y para examinar la información de encabezado de protocolo para determinar si el mensaje es un mensaje de solicitud de reservación de ancho de banda. Cuando no es así, el conmutador opera para enviar el paquete dentro de una de las listas de salida correspondientes asociadas con uno correspondiente de sus puertos de salida de conformidad con la prioridad del paquete. Cuando el mensaje es un mensaje de reservación de ancho de banda, el conmutador 10 lleva a cabo una serie de funciones para establecer el trayecto de conexión entre la estación de extremo de inicio y la estación de extremo destino para la comunicación de paquetes. Como se muestra en la Figura 1, la arquitectura de la presente invención ofrece que no se necesiten adaptadores para los dispositivos ethernet nativos, y solamente se necesitan adaptadores entre el IEEE1394 o grupos inalámbricos y la ethernet. El sistema de la Figura 1 ofrece establecer la conexión reservada y la transmisión en corriente a través de conexiones directas con conmutadores en una manera en cascada y con base en un conmutador individual, sin la necesidad de proceso externos adicional y software de manejo de conexión que requieren una memoria y complejidad adicionales. La Figura 2A es un diagrama en bloque ejemplificativo de un conmutador 10 adaptado para implementar el mecanismo QoS de red local, incluyendo los servicios de ancho de banda reservado y de prioridad de conformidad con un aspecto de la presente invención. El conmutador 10 incluye un puerto de entrada para recibir paquetes desde por ejemplo, un dispositivo corriente arriba (o dispositivo corriente abajo) como una estación de extremo de origen (o una estación de extremo destino o un conmutador intermedio corriente abajo). Los paquetes ethernet contienen direcciones MAC fuente y de destino, una dirección IP de destino, una dirección IP de fuente, un número de puerto, prioridad y sus semejantes. El conmutador incluye un módulo 11 de software de detección/decodificación en comunicación operativa con el controlador 13 del microcontrolador y tiene una funcionalidad para procesar los paquetes IP recibidos e indexar el paso los encabezados de ethernet, IP y TCP para detectar si el paquete recibido incluye una solicitud para la conexión reservada de conformidad con un protocolo de reservación determinado. El mensaje de solicitud de reservación incluye direcciones MAC de destino y fuente del dispositivo de envío y del dispositivo receptor, las direcciones IP fuente y de destino, el número de puerto de aplicación contenido en el encabezado (por ejemplo, el encabezado TCP o UDP) para ayudar a definir la corriente de señal particular, además del ancho de banda deseado en bits por segundo, por ejemplo. Se debe entender que el sistema de la presente invención proporciona la flexibilidad para determinar el tipo de 10 direccionamiento y procesamiento requerido con base en el dominio de red particular para establecer el trayecto de conexión reservado y determinar cada uno de los dispositivos de extremo. Por ejemplo, el sistema de la presente invención, cuando se implementa en una LAN Ethernet homogénea, puede utilizar direcciones MAC para determinar cada una de las estaciones de extremo asociadas con los dispositivos de origen y de destino. En este caso, cuando el último dispositivo de extremo está en un grupo IEEE1394, los adaptadores mostrados en la Figura 1 operan como los puntos finales en la configuración de red. En otra configuración, como una red heterogénea, el conmutador que determina y almacena las direcciones IP recibidas como su entrada, puede determinar los puntos finales de los dispositivos fuera de su red ethernet a través de los adaptadores mostrados en la Figura 1, los cuales operan como otro conmutador 10 en esta configuración. En este caso, el punto final en la configuración de red es el dispositivo de extremo en el grupo, según se determina por la información de dirección IP. Cuando el paquete es un mensaje de solicitud de ancho de banda para establecer un trayecto reservado, el módulo 15 de software alojado que responde a la detección de una solicitud para una conexión reservada, determina si existe suficiente ancho de banda disponible para la conexión solicitada, y cuando es así, aloja el ancho de banda requerido para establecer la conexión reservada en el conmutador, y envía el mensaje de solicitud de alojamiento en el siguiente dispositivo corriente abajo. La tabla 18 de copiado 11 interna incluye una memoria 18a de lista de pares de conexión y una memoria 18b de tabla del conmutador. El procesador y detector del conmutador, además de las sesiones de detección y procesamiento que utilizan los protocolos de reservación emergentes y existentes como RSVP como se describe antes, llevan a cabo funciones convencionales para enviar paquetes entre los puertos del conmutador de conformidad con las direcciones en los encabezados de paquetes y los contenidos de su tabla 18b del conmutador estándar. El conmutador 10 también compara las direcciones en los encabezados del paquete con las direcciones contenidas en la memoria 18a de lista de pares de conexión. Cuando las direcciones de fuente y de destino de un paquete entrante coinciden, ambas direcciones de uno de los pares de direcciones almacenado en su lista de pares de conexión, el paquete se coloca en la lista de salida de conexión reservada asociada con un puerto de egreso particular para enviar al puerto asociado con la dirección de destino. Cada conmutador 10 en la cascada de los conmutadores configurado en la red de área local detecta paquetes y determina si el paquete comprende una solicitud de ancho de banda de reservación para provocar que el conmutador inicie el proceso de reservación. Cuando no se introduce el mensaje de solicitud de reservación, entonces el conmutador determina con base en la información del paquete si el paquete contiene datos de conexión reservada. Cuando es así, el paquete se envía a la lista de salida con más alta prioridad para su entrega a un puerto de salida 12 correspondiente. De otra forma, el conmutador procesa los datos de conformidad con los niveles de prioridad del usuario 802.1 y proporciona el paquete en la lista de salida correspondiente, como se muestra mejor en la Figura 2B. Más en particular, una vez que el conmutador determina que el paquete de entrada no es un mensaje de solicitud de reservación de ancho de banda, el conmutador compara las direcciones pares almacenadas en la memoria con la información del paquete de entrada. Cuando los pares coinciden y el conmutador está dentro de un ancho de banda ajustado, el paquete particular se envía a la lista 16 de salida de ancho de banda reservado (consultar Figura 2B). Cuando por otra parte, los pares coinciden (lo que indica una conexión de ancho de banda reservado) pero se excede el ancho de banda para los pares asociados, entonces el paquete se descarta. Por último, cuando el conmutador determina que los pares no están en la tabla de ancho de banda de conexión reservada, entonces el conmutador coloca el paquete en la lista de salida apropiada que coincide con la prioridad del campo p/q 801 del encabezado de paquete. Cada vez que se envía un paquete que pertenece a la conexión reservada por el conmutador 10, se reajusta una etiqueta asociada con la conexión en la lista 18a de pares de conexión. De conformidad con esto, el conmutador 10 también puede incluir la funcionalidad de una revisión periódica de la lista de conexiones reservadas para las sesiones inactivas. Para las sesiones inactivas, se puede enviar un mensaje para los dispositivos corriente arriba y 13 corriente abajo que identifican la conexión reservada e indican la liberación del ancho de banda para todos los conmutadores en el trayecto para esa reservación. Por ejemplo, el módulo 15 de interfaz de alojamiento/reservación de ancho de banda recibe las solicitudes de liberación de reservación de ancho de banda desde los dispositivos (por ejemplo, los dispositivos corriente abajo) que contienen las direcciones MAC de los anfitriones/dispositivos involucrados en la conexión de circuito reservado que va a ser liberado. Luego de la recepción de tal solicitud, el módulo de alojamiento de conmutador elimina la información en la lista 18a de pares de conexión correspondiente a la conexión liberada y envía un mensaje correspondiente que indica la liberación del ancho de banda y la terminación de la sesión a su correspondiente dispositivo corriente arriba acoplado en la red. El conmutador 10 también puede incluir un módulo 17 de reloj para determinar si la respuesta ha sido recibida desde el dispositivo corriente abajo dentro de un intervalo de tiempo predeterminado requerido para establecer o mantener una conexión reservada. En caso de que no se reciba tal respuesta, una señal de control desde el módulo 17 se puede enviar al módulo 15 de alojamiento para tomar las acciones apropiadas (por ejemplo, enviar otra solicitud, terminar la conexión y liberar el ancho de banda, etc.).

La Figura 2B proporciona una ilustración esquemática de las listas de prioridad contenidas dentro del conmutador 10 de conformidad con un aspecto de la presente invención. Con referencia ahora a la Figura 2B, el conmutador 10 se adapta para 14 implementar el mecanismo QoS de red local, que incluye los servicios de ancho de banda reservado y de prioridad de conformidad con un aspecto de la presente invención. Como se mencionó antes, el conmutador 10 incluye un puerto de entrada para recibir paquetes desde un dispositivo que incluye por ejemplo, un dispositivo corriente arriba como una estación de extremo de origen. Los paquetes ethernet contienen las direcciones MAC de destino y de fuente, las direcciones IP de destino, las direcciones IP de fuente, el número de puerto, la prioridad y sus semejantes. El conmutador incluye la funcionalidad de software de detección/decodificación para el procesamiento de los paquetes IP recibidos e indexar el paso de ethernet, IP y los encabezados TCP para detectar si el paquete recibido incluye una solicitud para una conexión reservada de conformidad con un protocolo de reservación determinado. Cuando el paquete es un mensaje de solicitud de ancho de banda para establecer un trayecto reservado, el software de alojamiento que responde a la detección de una solicitud para la conexión reservada determina y aloja suficiente ancho de banda para establecer la conexión reservada en el conmutador y envía el mensaje de solicitud de alojamiento al siguiente dispositivo corriente abajo. Un clasificador 14 de paquetes responde a cada uno de los paquetes recibidos en el puerto 11 de entrada, a través de un arreglo 12 de memoria que opera para determinar el tipo de paquete y/o la prioridad del paquete. El módulo de clasificación coloca cada paquete en una lista 6^ 162, 163 de salida correspondiente, la cual 15 corresponde a la prioridad del paquete cuando el tipo de paquete recibido es un paquete de tráfico tipo prioridad (o de mejor esfuerzo), y coloca los paquetes de datos de conexión reservada recibidos en una lista 164 de salida adicional, cuando el tipo de paquete recibido es un tipo de conexión reservada. La pluralidad de listas 16 de salida están asociadas con cada uno de los puertos de egreso P1....PN. Cada una de las listas de salida corresponde a diferentes prioridades asociadas con los paquetes de prioridad recibidos, y la una o más listas de salida 164 adicionales se asocia con los paquetes de datos de conexión reservada para proporcionar el caudal de más alta prioridad. La Figura 3 es un diagrama en bloque ejemplificativo que ilustra el flujo del proceso de reservación de ancho de banda de conformidad con una modalidad de la presente invención. Como se muestra en la Figura 3, en donde los números de referencia de la Figura 1 corresponden a partes similares, el adaptador 30i ethernet, presenta una solicitud 60 de reservación de ancho de banda (BW) dentro de un paquete ethernet que tiene una dirección destino asociada con el adaptador 302 de punto final para establecer una conexión de ancho de banda reservada con un dispositivo conectado en el grupo 402 1394AV. El conmutador 102 intercepta o de otra forma recibe la solicitud 60 de reservación y determina, con base en la solicitud, si tiene suficiente ancho de banda disponible para acomodar la conexión. Cuando es asi, el conmutador marca la cantidad solicitada de ancho de banda como pendiente y envía la 16 solicitud corriente abajo al siguiente dispositivo para establecer la conexión reservada. En la modalidad mostrada en la Figura 3 (y Figura 1) el conmutador 10 representa el siguiente dispositivo, que recibe el mensaje de solicitud de reservación de ancho de banda enviado y lleva a cabo el mismo procesamiento como el descrito antes con respecto al conmutador 102 para determinar si el dispositivo conmutador tiene suficiente ancho de banda disponible para establecer la conexión reservada. Cuando es así, el conmutador transmite el mensaje de solicitud de reservación de ancho de banda al dispositivo 302 de extremo para procesar la solicitud de ancho de banda. Cuando el dispositivo de extremo puede alojar el ancho de banda necesario para la transmisión solicitada, tal como una corriente de video, entonces envía un mensaje 70 de respuesta de ancho de banda alojado (BA) de regreso corriente arriba. El conmutador 10-i intercepta la respuesta y lleva a cabo su propio alojamiento BW al registrar el ancho de banda previamente pendiente como asociado con la corriente A/V solicitada, y transmite un mensaje BA corriente arriba al conmutador 102, con lo cual, luego de determinar que BW para el conmutador corriente abajo ha sido alojado, a su vez aloja su conmutador BW y envía el mensaje al dispositivo 30-i de origen. Se establece una lista 164 de salida (consultar Figura 2B) que tiene las más alta prioridad dentro de cada conmutador y se asocia con un puerto de salida correspondiente en 17 cada uno de ios conmutadores dentro del trayecto reservado entre las estaciones de extremo para asegurar la QoS. De este modo, el remitente o el dispositivo de la estación de extremo de origen (por ejemplo, 30) conectada con el grupo 40-, AV 1394 que desea establecer una conexión que tiene un ancho de banda o latencia específicos con un dispositivo remoto en el grupo 402 AV 1394 acoplado con el dispositivo 302 de estación de extremo emite un mensaje 60 de solicitud de BW. El mensaje se debe procesar en cada conmutador 0^ 102, etc., o el adaptador por ejemplo, 302) en el trayecto entre el remitente y el receptor respectivo. Cada conmutador determina su disponibilidad, incluyendo el puerto en el cual se va a establecer el trayecto y actualiza sus propias tablas internas (por ejemplo, tablas de estado) para la conexión. Cada conmutador determina el puerto de egreso apropiado para un paquete de conexión reservada con base en una tabla de copiado interna que mantiene. El conmutador conoce los dispositivos puerto que están presentes al examinar las direcciones fuente con el tiempo. Estas tablas de copiado internas o tablas de conmutador se utilizan para determinar la dirección a la cual enviar el mensaje de solicitud BW. En una configuración, cuando la dirección destino ya es conocida o está asociada con uno determinado de los puertos de egreso, el conmutador envía el mensaje BW solamente a ese puerto. Sin embargo, cuando la dirección destino no es conocida, entonces el conmutador opera para transmitir el mensaje de solicitud BW a todos los puertos de egreso. 18 Esta medida puede provocar que el sistema maneje una mayor cantidad de mensaje de solicitud, que el número deseado, de modo que las solicitudes de reservación son típicamente pequeñas y se deben acomodar sin degradación del sistema. Además, el número de dispositivos de conmutador intermedios en la red doméstica, por ejemplo, es también pequeño (por ejemplo, 1-3), lo cual reduce cualquier problema de "inundación" de sistema con mensajes de transmisión de solicitud BW. Como se mencionó antes, en respuesta al mensaje de solicitud BW y a la determinación de disponibilidad, cada conmutador responde con un mensaje BA 70 de alojamiento/reservación de ancho de banda otorgado de su propio reconocimiento del servicio solicitado. El mensaje BA se conduce de regreso corriente arriba a lo largo de un trayecto idéntico por el cual fue enviado el mensaje BW. Cuando el conmutador no tiene los recursos requeridos, regresa un mensaje 80 de error (mostrado con líneas punteadas) que indica que el ancho de banda no está disponible de regreso corriente arriba hacia el dispositivo de envío apropiado. Esto permite que los conmutadores corriente arriba liberen cualquier BW pendiente y/o permite otra configuración de conmutador en cascada a ser establecida dentro de la red para acomodar la solicitud de trayecto. En una configuración, cada conmutador incluye el software para implementar un protocolo de reservación de ancho de banda, como RSVP. 19 Como se muestra en las Figuras 1-3, e! protocolo B de reservación se puede iniciar y terminar por los adaptadores, pasarelas y puntos finales ethernet. Como se mencionó antes, en una configuración, el uso de direcciones MAC por el dispositivo de conmutador en una red ethernet homogénea permite la determinación de punto final que termina en la ubicación límite de la red, tal como un adaptador. En otra configuración, el uso de direcciones IP por el conmutador permite la determinación extremo a extremo real en una red heterogénea, en donde el adaptador opera como un conmutador y posiblemente lleva a cabo ARP/RARP para determinar la ubicación del dispositivo del usuario final para los dispositivos en las redes externas como los dispositivos en un grupo IEEE1394. En otra configuración, los puntos finales del cliente pueden ser requeridos para renovar periódicamente una solicitud de ancho de banda con el fin de mantener la reservación del ancho de banda. El conmutador puede incluir un reloj 17 (Figura 2A) que opera para transmitir una señal de control al procesador dentro del conmutador que opera para alojar el ancho de banda en caso de que no se reciba una renovación dentro de un intervalo de tiempo predeterminado. Cuando la renovación no se recibe oportunamente, el módulo de alojamiento libera el ancho de banda e inicia la ruptura de la conexión. En caso de que una conexión se corte accidentalmente, el dispositivo del cliente debe reconocer la condición (por ejemplo, a través de la determinación de falta de un mensaje de retroalimentción RTCP), e inicia una nueva solicitud BW. 20 La presente invención se incorpora en instrucciones de software ejecutables por máquina dentro del dispositivo conmutador, y la presente Invención se lleva a cabo en un sistema de procesamiento por un procesador que ejecuta las instrucciones. En otras modalidades, se puede utilizar circuitería cableada en lugar o en combinación con las instrucciones de software para implementar la presente invención. Las instrucciones de computadora que incorporan la presente invención pueden cargarse dentro de la memoria desde un elemento persistente como el dispositivo de almacenamiento en masa y/o desde uno o más sistemas de computadora sobre la red. Por ejemplo, la ejecución de algunas modalidades para descargar las instrucciones puede estar soportada directamente por el microprocesador y directamente ejecutadas por el procesador. De manera alternativa, las instrucciones se pueden ejecutar al provocar que el microprocesador ejecute un intérprete de instrucciones al provocar que el microprocesador ejecute las instrucciones que convierten las Instrucciones en un formato que se puede ejecutar directamente por el microprocesador. De este modo, la presente Invención no está limitada a una combinación específica de circuitería de hardware y software, o a ninguna fuente particular para las instrucciones ejecutadas por el dispositivo de conmutador.

Aunque la invención ha sido descrita en términos de modalidades ejemplificativas, no está limitada a las mismas. Las reivindicaciones anexas deben ser consideradas ampliamente para incluir todas las variantes y modalidades de la invención que pueden 21 llevarse a cabo por las personas experimentadas en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de los equivalentes de la invención.

Claims

22 REIVINDICACIONES

1. Un aparato para proporcionar conexiones reservadas entre estaciones de extremo en una red con la capacidad de proporcionar comunicaciones de prioridad, caracterizado porque comprende: un conmutador en comunicación de paquetes con las estaciones de extremo, el conmutador se adapta para detectar y enviar paquetes que contienen datos de prioridad para el procesamiento de prioridad, y los paquetes que incluyen solicitudes para las conexiones reservadas de conformidad con un protocolo de reservación determinado, el conmutador incluye una pluralidad de listas de salida asociadas con puertos de egreso del conmutador que corresponden a diferentes prioridades asociadas con los paquetes de prioridad recibidos, y por lo menos una lista de salida adicional asociada con los paquetes de datos de conexión reservada, en donde el conmutador opera para en respuesta a una solicitud de conexión reservada, determinar si existe suficiente ancho de banda disponible para establecer un trayecto reservado dentro de la red y cuando es así, alojar el ancho de banda para la conexión reservada solicitada y en respuesta a cada paquete recibido en la entrada del conmutador, determinar si el paquete se asocia con la conexión reservada y enviar esos paquetes a la lista de salida adicional en el puerto de egreso asociado con el trayecto de conexión reservada para el transporte al destino propuesto 23

2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la red comprende una red ethernet.

3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de conmutadores se acopla con otro en una configuración de cascada entre las estaciones de extremo para proporcionar el trayecto de conexión reservada entre ellas, cada conmutador opera para recibir la solicitud de conexión reservada, determina y aloja su propia ancho de banda disponible, y envía la solicitud de trayecto de conexión reservada al siguiente conmutador corriente abajo.

4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conmutador determina el puerto de egreso asociado con la conexión reservada con base en una tabla de copiado interna.

5. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el conmutador opera para enviar la solicitud de conexión reservada a todos los puertos de salida cuando la tabla de copiado interna no incluye la dirección destino solicitada.

6. El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque uno de los conmutadores determina un ancho de banda disponible insuficiente, y un conmutador opera para generar una señal que indica la negación del alojamiento del ancho de banda de regreso al dispositivo solicitante. 24

7. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conmutador opera en uno del estrato 2 de servicio y del estrato 3 de servicio.

8. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el protocolo de reservación es RSVP.

9. En un sistema de red ethernet que comprende una pluralidad de estaciones de extremo ethernet, un conmutador para comunicar paquetes de información entre por lo menos dos estaciones de extremo, el conmutador está caracterizado porque comprende: una entrada para recibir paquetes desde una de las por lo menos dos estaciones de extremo; una pluralidad de listas de salida asociadas con los puertos de egreso que corresponden a diferentes prioridades asociadas con los paquetes de prioridad recibidos, y por lo menos una lista de salida adicional asociada con los paquetes de datos de conexión reservada; un clasificador de paquete que responde a cada uno de los paquetes recibidos en la entrada, para determinar por lo menos uno de a), tipo de paquete y b) prioridad del paquete, y colocar cada paquete en una lista de salida correspondiente que corresponde a la prioridad del paquete cuando el tipo de paquete recibido es un tipo de prioridad, y para colocar los paquetes de datos de conexión reservada recibidos en la por lo menos una lista de salida adicional cuando el tipo de paquete recibido es un tipo de conexión reservada; 25 un detector para detectar si el paquete recibido incluye una solicitud para la conexión reservada de conformidad con un protocolo de reservación determinado; y un ubicador que responde a la detección de una solicitud para la conexión reservada, para determinar y alojar suficiente ancho de banda para establecer la conexión reservada entre los puntos finales.

10. El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque una pluralidad de conmutadores se acopla entre sí en una configuración de cascada entre las estaciones de extremo para proporcionar el trayecto de conexión reservada entre ellas, y en donde cada conmutador opera para recibir una solicitud de conexión reservada enviada desde un dispositivo corriente arriba, determinar y alojar su propio ancho de banda disponible, y enviar directamente la solicitud de trayecto de conexión reservada al siguiente dispositivo corriente debajo de conformidad con su propia tabla de copiado interna.

11. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque cada conmutador examina por lo menos una de la información de direcciones MAC y la información de direcciones IP de cada paquete para el procesamiento del paquete.

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el conmutador compara la información de dirección de paquete de entrada con las direcciones pares almacenadas en la memoria y en donde cuando los pares coinciden, 26 indicativo de un paquete con conexión reservada, el paquete particular se envía a la por lo menos una lista de salida adicional.

13. Un método para proporcionar una conexión reservada entre estaciones de extremo, en una red con la capacidad de proporcionar comunicaciones de prioridad; caracterizado porque comprende: detectar en un primer dispositivo los paquetes de prioridad y los paquetes que incluyen solicitudes para las conexiones reservadas de conformidad con un protocolo de reservación predeterminado; enviar los paquetes de prioridad; determinar en un primer dispositivo, si está disponible un ancho de banda suficiente asociado con el primer dispositivo con base en la solicitud detectada para la conexión reservada, y cuando es así, establecer un trayecto entre las estaciones de extremo y reservar recursos a lo largo del trayecto para proporcionar la conexión reservada solicitada a lo largo del trayecto, e incluye alojar una lista de salida dentro del primer dispositivo para los paquetes de datos de conexión reservada.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende analizar la información de encabezado del primer dispositivo incluyendo la dirección ethernet, la dirección IP, la información de dirección TCP para determinar si el paquete recibido es un mensaje de solicitud de reservación de ancho de banda. 27

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque las direcciones MAC se almacenan y comparan con la información en paquete para determinar los paquetes en corriente de conexión reservada y los dispositivos de estación de extremo en una red ethernet homogénea.

16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque las direcciones IP se almacenan y comparan con la información de paquetes para determinar los paquetes en corriente de conexión reservada y los dispositivos de estación de extremo en una red heterogénea.