(54) Título: MÉTODO PARA EXECUTAR LIGAÇÃO DE TRÁFEGO DE DADOS ATRAVÉS DE UM DOMÍNIO DE ACESSO, E, NÓ DE BORDA DE ACESSO E NÓ DE ACESSO PARA LIGAR TRÁFEGO DE DADOS ATRAVÉS DE UM DOMÍNIO DE ACESSO (51) lnt.CI.: H04L 12/46; H04L 12/18; H04L 12/28 (30) Prioridade Unionista: 14/02/2005 US 60/651,971,14/02/2006 US 11/353,164, 25/04/2005 US 60/674,307 (73) Titular(es): TELEFONAKTIEBOLAGET LM ERICSSON (PUBL) (72) Inventor(es): SYLVAIN MONETTE; MATHIEU GIGUERE; MARTIN JULIEN; BENOIT TREMBLAY (85) Data do Início da Fase Nacional: 13/08/2007 “MÉTODO PARA EXECUTAR LIGAÇÃO DE TRÁFEGO DE DADOS ATRAVÉS DE UM DOMÍNIO DE ACESSO, E, NÓ DE BORDA DE ACESSO E NÓ DE ACESSO PARA LIGAR TRÁFEGO DE DADOS ATRAVÉS DE UM DOMÍNIO DE ACESSO”
Declaração de prioridade sob 35 U.S.C. S.119(e) e 37 C.F.R.
S.1.78
Este Pedido de patente não provisório reivindica prioridade baseado nos Pedidos de patente provisórios US anteriores intitulados ’Poly project* e ‘Access node-edge node complex protocol (AEP)', tendo número de ' 10 pedido respectivo 60/651.971, depositado em 14 de fevereiro de 2005, nos φ nomes de Sylvain Monette, Mathieu Giguere, Martin Julien e Benoit Tremblay, e Pedido número 60/674.307, depositado em 25 de abril de 2005, nos nomes de Sylvain Monette, Mathieu Giguere, Martin Julien e Benoit
Tremblay.
FUNDAMENTO DA INVENÇÃO Campo da Invenção
A presente invenção relaciona-se a um método e nós para executar ligação de tráfego de dados através de um domínio de acesso. Descrição da Arte Relacionada
20^ Recentes anos viram a explosão de redes de Protocolo de internet (IP). Inicialmente desenvolvidas para permitir a universidades e a pesquisadores se comunicarem e cooperarem em projetos de pesquisa, cresceu em redes oferecidas a um nível de mercado de massa. Hoje em dia, é normal para residências terem uma conexão a uma rede de IP para navegar pela rede ampla mundial, jogar jogos interativos, levar Voz através de IP, carregar documentos e softwares, fazer transações empresariais eletrônicas, etc.
Referência é feita agora à Figura 1, que representa um exemplo da arte anterior de uma rede de IP 100. Tipicamente, uma rede de IP é composta de um domínio de acesso 115, domínios de provedor de serviço

de rede 140 e domínios de provedor de serviço de aplicativo 150. O domínio de acesso 115 inclui Nós de Acesso (AN) 120 e uma rede de acesso 130, tal como uma rede de IP. Os ANs 120 são provedores de rede que podem oferecer acesso à rede de IP 130 para domínios de usuário 110. Os domínios de usuário 110 incluem por exemplo Dispositivos de Usuário (UDs) (tais como computadores, telefones móveis, assistentes digitais pessoais, etc.), Redes de Área Local (LANs) e LANs sem fios (W-LANs). Os domínios de usuário se comunicam com os ANs através de várias possíveis tecnologias. Entre estas tecnologias podem ser achadas conexões discadas e conexões de Linha de Assinante de Distribuição Assimétrica através de linhas telefônicas, modem a cabo conectando através de redes de televisão a cabo, ou comunicações sem fios. A rede de acesso 130 é composta de um grupo de roteadores independentes, qual tarefa é rotear tráfego de dados entrantes baseado em um endereço de destino embutido nele. Como para os domínios de provedor de serviço de rede 140, eles podem corresponder por exemplo a serviços de Voz através de IP, enquanto os domínios de provedor de serviço de aplicativo 150 podem corresponder a transações de banco eletrônico e empresariais eletrônicas.
Embora a Figura 1 descreva três domínios de usuário, dois Nós de Acesso, dois domínios de provedor de serviço e dois domínios de serviço de aplicativo, redes de IP 100 tipicamente incluem vários milhares de domínios de usuário, dezenas de Nós de Acesso, centenas de domínios de provedor de serviço e domínios de provedor de serviço de aplicativo. Como para a rede de acesso 130, é comum encontrar redes de incluindo centenas de roteadores. É assim compreendido que a Figura 1 descreve uma rede de IP 100 altamente simplificada para propósitos de clareza.
O princípio inicial na base de redes de IP é se confiar em chaves e roteadores, que executam tão poucas e pequenas operações quanto possível antes de rotear tráfego de dados entrantes para seu destino final. Para §>
fazer assim, tipos diferentes de mensagens estão disponíveis: mensagens de Unidifusão, mensagens de Multidifusão e mensagens de Radiodifusão. Para cada um desses três tipos de mensagens, gamas de endereços são alocadas para cada tipo de mensagens. Mensagens de Unidifusão são usadas para trocar mensagens entre um remetente e um recebedor. Mensagens de Multidifusão permitem a um remetente alcançar múltiplos recebedores. Sobre mensagens radiodifundidas, elas são usadas para alcançar todas as partes de chaves de um segmento da rede de IP.
Mais particularmente, mensagens de Unidifusão são usadas para comunicar dados entre domínios de usuário 110 e domínios de provedor de serviço de rede 140 e/ou domínios de provedor de serviço de aplicativo 150. Mensagens de Unidifusão também podem ser usadas para comunicar dados entre domínios de usuário 110. Sempre que mensagens de Unidifusão são usadas na rede de acesso 130, as chaves (não mostradas para propósitos de clareza) da rede de acesso 130 precisam trocar os pacotes correspondentes assim para encaminhar a mensagem de Unidifusão para seu destino. Em redes expansivas, tais como redes de IP, chaves têm que manter grandes tabelas para permitir a comutação correta dos pacotes. Além disso, a remessa de mensagens de Unidifusão de uma fonte para um destino pode necessitar da
2^ interação de muitas chaves, assim resultando em muito tráfego de dados na rede de acesso 130 para uma mensagem de Unidifusão.
Não há atualmente nenhuma solução conhecida para os problemas associados com a explosão do número de dispositivos de usuário e de provedores de serviço oferecendo serviços em redes de IP. Além disso, nenhuma solução de longo prazo foi identificada para permitir uma solução tangível ao tráfego de dados crescente de grandes redes de IP servindo milhares de Domínios de Usuário.
Por conseguinte, deveria ser apreciado prontamente que a fim de superar as deficiências e desvantagens das soluções existentes, seria vantajoso ter um método e nós para passar executar eficientemente ligação de tráfego de dados através de um domínio de acesso, assim reduzindo tangivelmente tráfego de dados e aliviando a rede. A presente invenção provê um tal método e nós.
Sumário da Invenção
A presente invenção permite eficientemente a milhares de domínios de usuário enviar e receber tráfego de dados através de um domínio de acesso usando ligações de serviço.
Para fazer assim, o método da presente invenção executa 10 ligação de tráfego de dados através de um domínio de acesso. Mais • particularmente, para tráfego de dados recebido em um primeiro nó de acesso de um primeiro domínio de usuário, uma ligação de serviço correspondente é identificada. Então, o tráfego de dados recebido é envelopado em uma Unidifusão endereçada a um nó de borda de acesso de acordo com a ligação de serviço identificada. Depois disso, o tráfego de dados envelopado é encaminhado ao nó de borda de acesso. No recebimento do tráfego de dados envelopado no nó de borda de acesso, a ligação de serviço correspondendo a isso é identificada. O tráfego de dados envelopado é então redirecionado para um segundo nó de acesso de acordo com a ligação de serviço identificada. E,
2^ no recebimento do tráfego de dados envelopado redirecionado no segundo nó de acesso, o tráfego de dados envelopado é desenvelopado e encaminhado ao segundo domínio de usuário.
Outro aspecto da presente invenção relaciona-se a um nó de borda de acesso, adaptado para executar o método da presente invenção. Mais precisamente, o nó de borda de acesso inclui uma unidade de entrada/saída de domínio de acesso para receber e enviar tráfego de dados no domínio de acesso e uma unidade de hospedeiro de ligações de serviço para armazenar informação sobre ligações de serviço implicando o nó de borda de acesso. O nó de borda de acesso também inclui uma unidade controladora. A unidade controladora executa múltiplos papéis: i) determinar que o tráfego de dados recebido na unidade de entrada de domínio de acesso é uma mensagem de Unidifusão para ligar tráfego de dados de um primeiro domínio de usuário para um segundo domínio de usuário, ii) identificar com a unidade de •5 hospedeiro de ligações de serviço uma ligação de serviço correspondendo à mensagem de Unidifusao, iii) modificar um endereço de destino da mensagem de Unidifusão para corresponder a um endereço de um nó de serviço do segundo domínio de usuário de acordo com a ligação de serviço identificada, e iv) transferir de passagem a mensagem de Unidifusão modificada à unidade de entrada/saída de domínio de acesso para enviar Φ através do domínio de acesso.
Em outro aspecto, a presente invenção é dirigida a um nó de acesso para ligar tráfego de dados através de um domínio de acesso. O nó de acesso inclui uma unidade de entrada de domínio de usuário, um unidade de ligação de serviço, uma unidade de ligação, uma unidade controladora e uma unidade de saída de domínio de acesso. Mais particularmente, a unidade de entrada de domínio de usuário recebe tráfego de dados de um primeiro domínio de usuário, o tráfego de dados recebido sendo destinado para um segundo domínio de usuário. A unidade ligação de serviço armazena
2^ informação relacionada a ligações de serviço. Cada ligação de serviço governa tráfego de dados entre um de múltiplos domínios de usuário e um nó de borda de acesso cometendo o nó de acesso e o nó de borda de acesso de uma maneira de administrar tráfego de dados entre eles através do domínio de acesso. A unidade de ligação envelopa o tráfego de dados recebido em uma mensagem de Unidifusão endereçada ao nó de borda de acesso de acordo com uma ligação de serviço correspondendo ao tráfego de dados recebido. A unidade controladora executa a identificação da ligação de serviço correspondente, e encaminha o tráfego de dados recebidos à unidade de ligação para envelopamento com uma indicação da ligação de serviço
correspondente. Sobre a unidade de saída de domínio de acesso, ela recebe da unidade de ligação o tráfego de dados envelopado e encaminha o tráfego de dados envelopado através do domínio de acesso.
Breve Descrição dos Desenhos
Para um entendimento mais detalhado da invenção, para objetivos e vantagens adicionais dela, referência pode ser feita agora à descrição seguinte, tomada junto com os desenhos acompanhantes, em que:
Figura 1 é um exemplo da arte anterior de uma rede de IP;
Figura 2 é um esquemático exemplificando uma rede na qual a presente invenção foi incorporada;
Figura 3 é uma representação esquemática de um nó de borda de acesso de acordo com os ensinamentos da presente invenção;
Figura 4a é uma representação tabelar exemplar do conteúdo da administração de um agente de serviço e unidade de controle de acordo com a presente invenção;
Figura 4b é uma representação tabelar exemplar do conteúdo de uma unidade de hospedeiro de ligações de serviço de acordo com os ensinamentos da presente invenção;
Figura 5 é uma representação esquemática de um nó de acesso de acordo com os ensinamentos da presente invenção;
Figura 6 é um fluxograma simplificado de um método para executar ligação de Camada 2 de acordo com a presente invenção; e
Figura 7 é um diagrama representando as modificações executadas no tráfego de dados para seu envelopamento de acordo com a presente invenção.
Descrição Detalhada das Concretizações Preferidas
Os ensinamentos inovadores da presente invenção serão descritos com referência particular a várias concretizações exemplares.
Porém, deveria ser entendido que esta classe de concretizações provê só alguns exemplos dos muitos usos vantajosos dos ensinamentos inovadores da invenção. Em geral, declarações feitas na especificação do presente pedido não limitam necessariamente qualquer dos vários aspectos reivindicados da * presente invenção. Além disso, algumas declarações podem se aplicar a * 5 algumas características inventivas, mas não a outras. Nos desenhos, mesmos elementos ou semelhantes são designados com numerais de referência idênticos ao longo das várias vistas.
* A presente invenção provê um método e nós para executar ligação de tráfego de dados através de um domínio de acesso. Domínios de acesso, como conhecido na arte, são compostos de uma multidão de chaves, φ qual tarefa é trocar tráfego de dados para seu destino. O tráfego de dados que é levado no domínio de acesso se origina de domínios de usuário e domínios de provedor de serviço. Com o interesse crescente de aplicações como a Rede Ampla Mundial, o número de domínios de usuário e domínios de provedor de serviço encaminhando e recebendo tráfego de dados sendo levado em domínios de acesso está explodindo. Para ser capaz de trocar corretamente tráfego de dados, cada uma das chaves tem que adquirir algum conhecimento executando um processo conhecido e chamado aprendizado de Controle de Acesso de Mídia (MAC), pelo qual cada chave aprende em qual porta um
2^ endereço de MAC é alcançável para enviar tráfego de dados à porta certa em lugar de enviá-lo em todas as portas. Mas com o número explosivo de domínios de usuário e domínios de provedor de serviço trocando tráfego de dados através de domínios de acesso, a tabela nas chaves também está se tomando bastante volumosa. Outro problema também reside na execução de função de contabilidade no tráfego através de redes tal como na presente invenção. É assim importante achar modos para reduzir o número de endereços de MAC aprendidos pelas chaves. Também está se tomando necessário prover um método simples para fluir tráfego de dados entre dois domínios de usuário. Para fazer assim, a presente invenção introduz um nó de borda de acesso no domínio de acesso. Além disso, a presente invenção usa ligações de serviço entre os nós de acesso e o nó de borda de acesso assim para fluir tráfego de dados entre eles através do domínio de acesso. Finalmente, a presente invenção executa ligação de tráfego de dados entre dois domínios de usuário usando o nó de borda de acesso, e ligações de serviço entre os nós de acesso de serviço e o nó de borda de acesso.
Para entender a presente invenção e seus mecanismos * inventivos, referência é feita agora à Figura 2, que é um esquemático exemplificando uma rede 200, na qual a presente invenção foi incorporada. A representação esquemática da rede 200 foi simplificada para propósitos de clareza, e os vários elementos descritos foram agrupados através de funções semelhantes em lugar de representar graficamente entidades de rede geográficas. Porém, cada grupo de funções semelhantes correspondería tipicamente a uma multidão de entidades de rede físicas executando essas funções específicas, espalhadas geograficamente ao longo da rede 200. A representação esquemática da rede 200 inclui os domínios de usuário 110, um domínio de acesso 115 (incluindo: nós de acesso 120, uma rede de acesso 130, um nó de borda de acesso 160 e uma rede regional 135), provedores de serviço de rede 140, e servidores de aplicativo 150. Uma descrição exaustiva
2^ e exemplos para cada um desses elementos serão providos nos parágrafos seguintes, com referência continuada à Figura 2.
A rede 200 corresponde a uma ou múltiplas redes de dados se comunicando juntas. Assim, a rede 200 poderia ser operada por uma ou múltiplas operadoras. Como as redes de dados são normalmente suportadas por várias entidades operacionais e/ou organizações diferentes, é necessário definir como essas entidades e organizações podem se comunicar com êxito.
Por esta razão, redes de dados são normalmente explicadas e detalhadas usando o modelo de Interconexão de Sistema Aberto (OSI). O modelo de OSI define uma estrutura de conexão de rede para implementar protocolos em sete
AS camadas. Essas sete camadas estão na ordem respectiva: 1) Camada Física; 2) Camada de Ligação de Dados; 3) Camada de Rede; 4) Camada de Transporte; 5) Camada de Sessão; 6) Camada de Apresentação e 7) Camada de Aplicativo. Cada camada corresponde a um aspecto a ser considerado e ações a serem empreendidas ao executar a transmissão de dados através de uma rede de dados. Usando o modelo de OSI para descrever a rede 200 da presente invenção, é possível por em camadas alguns dos vários protocolos usados e/ou suportados pela rede 200 da presente invenção como segue:
Camada 2: Ethernet, Modo de Transferência Assíncrono;
Camada 3: Protocolo de Internet (IP) versões 4 e 6;
Camadas 4 e 5: Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) e
Protocolo de Datagrama de Usuário (UDP); e
Camadas 6 e 7: várias apresentações e protocolos de aplicativo existindo atualmente e por vir.
Deveria ser entendido que a lista anterior de protocolos é provida para propósitos exemplares, em lugar de para limitar os protocolos suportados pela presente invenção. Para propósitos de simplicidade, a descrição precedente fará referência à Ethernet e IP, mas tais protocolos só são usados como um exemplo. As expressões Ethernet e IP deveríam ser
2^ interpretadas respectivamente como protocolos de Camada 2 e protocolos de Camada 3. Deveria ser notado que na descrição presente, uso da palavra 'domínio' se refere a um ou múltiplos elementos de rede compartilhando características funcionais semelhantes.
Retomando agora ao domínio de acesso 115, é possível resumir sua função como um meio para prover acesso de ponto a ponto entre os domínios de usuário 110 e os provedores de serviço de rede 140 e provedores de serviço de aplicativo 150. O domínio de acesso inclui os nós de acesso 120, a rede de acesso 130, a rede regional 135 e o nó de borda de acesso 160. Assim, o domínio de acesso 115 não é uma entidade per se; é em lugar disso uma agregação de componentes, que quando interconectados juntos tanto diretamente indiretamente, atua como um domínio para prover acesso, conseqüentemente seu nome ’domínio de acesso'. Deveria também estar claro que a representação atual do domínio de acesso 115 incluindo só um nó de acesso 120, uma rede de acesso 130, um nó de acesso de borda 160 f e uma rede regional 135 não significa que tais entidades são achadas únicas no domínio de acesso, mas em lugar disso por causa de clareza só uma tal entidade é representada. Os parágrafos seguintes explicam em maiores detalhes os vários componentes do domínio de acesso.
*10 Os nós de acesso 120, que também incluem portais de acesso (não mostrados), representam o primeiro componente do domínio de acesso 115. Os nós de acesso 120 tipicamente se referem a provedores de acesso, que permitem a domínios de usuário 110 acessos à rede de acesso 130, por exemplo, na base de assinatura ou pagar por uso. Tal acesso pode ser feito usando vários possíveis meio e tecnologias. Entre os possíveis meios estão cabo, telefone de linha terrestre, e telefone sem fios. Sobre as possíveis tecnologias, Rede Digital de Serviços Integrados (ISDN) e Linha de Assinante Digital Assimétrica (ADSL), Interoperabilidade Mundial para Acesso por Microondas (WiMax) são exemplos de possíveis tecnologias.
2^ Porém, deveria ser notado que a presente invenção não está limitada a esses meios ou tecnologias. Também, embora só três nós de acesso tenham sido descritos, deveria ser notado que a rede 200 inclui potencialmente centenas ou milhares de nós de acesso.
O domínio de acesso também inclui a rede de acesso 130 e a rede regional 135 que serão discutidas juntas. A função primária da rede de acesso 130 e da rede regional 135 é prover transporte de ponto a ponto, e independente entre os nós de cesso 120 e os provedores de serviço de rede
140 e os provedores de serviço de aplicativo 150. A rede de acesso 130 e rede regional 135 são redes capazes de tarefas tais como: agregação, comutação e
Λ «ί roteamento de tráfego de dados a jusante e a montante. A rede de acesso 130 é preferivelmente capaz de usar a Ethernet, ou outros protocolos semelhantes, que correspondem à Camada 2 do modelo de OSI, mas não está limitada a isso. Podería ser vantajosamente capaz de suportar IPv4 e/ou IPv6. A rede regional 135 preferivelmente suporta Ethernet e/ou IP e MPLS, e possivelmente outros protocolos capazes de Camada 3. Além disso, deveria ser notado que a rede de acesso 130 e a rede regional 135 poderíam ser operadas e/ou administradas por uma única operadora ou por muitas operadoras diferentes. Ambas a rede de acesso 130 e a rede regional 135 são compostas de múltiplas chaves (não mostradas) que operam tráfego de dados 4) comutado por elas.
É por um acoplamento apertado de suas capacidades de engenharia de tráfego pelo nó de borda de acesso 160 que a rede de acesso 130 e a rede regional 135 podem prover Qualidade de Serviço (QoS) de ponto a ponto. O papel do nó de borda de acesso é a criação, administração e hospedagem de agentes de serviço 170 e ligações de serviço (não mostradas na Figura 2, mas descritas na Figura 3). Cada um dos agentes de serviço 170 corresponde a qualquer um dos domínios de provedor de serviço (140 ou 150) ou uma capacidade de ligação de rede de acesso. Cada um dos agentes de
2^ serviço 170 administra e controla uma Rede de Área Local Virtual (VLAN) através da rede de acesso 130. A expressão 'ligação de serviço’ se refere a uma ligação entre o domínio de usuário 110 e um dos agentes de serviço 170 do nó de borda de acesso 160. O nó de borda de acesso 160 e os conceitos de agentes de serviço 170 e ligações de serviço serão descritos em detalhe adicional na descrição se referindo às Figuras 3,4a e 4b.
Retomando agora ao domínios de usuário 110, o anterior se confia no domínio de acesso 115 para prover um ponto de entrada no domínio de acesso 115. No contexto da presente invenção, a expressão 'domínios de usuário' se refere altemativamente a computadores independentes, redes locais de computadores ou conectados por um roteador tanto físicamente ou de modo sem fios, telefones sem fios, Assistentes Digitais Pessoais (PDAs), e todos os outros dispositivos que são capazes de comunicação de dados através de uma rede de dados tal como a rede 200. Adicionalmente, a expressão 'domínio de usuário’ é pretendida também incluir múltiplas sessões simultâneas de tráfego de dados executadas com uma multidão de dispositivos, por uma única porta de usuário. Por exemplo, um usuário podería simultaneamente acessar aplicativos e serviços de rede diferentes tal como acesso à Internet, videoconferência, e programas de televisão com um ou múltiplos dispositivos por um VLAN localizado em domínio de usuário, ou um única porta de usuário referida aqui como 'domínio de usuário'.
Os provedores de serviço de rede 140 se referem por exemplo a entidades que usam o domínio de acesso 115 para prover endereçamento de JP e conectividade para outra rede de IP, e para oferecer e entregar aplicativo específico. No contexto de tráfego de dados com os domínios de usuário 110, os provedores de serviço de rede 140 tipicamente possuem e designam endereços de IP ao domínios de usuário 110, usando identificação baseada em por exemplo Serviço de Usuário Discado de Autenticação Remota (RADIUS). Os provedores de serviço de rede 140 podem executar
2|^ autenticação e autorização de nível de usuário mais encaminha se desejado e/ou necessário.
Os provedores de serviços de aplicativo 150 usam o domínio de acesso 115 para oferecer e entregar aplicativos para usuários finais dos domínios de usuário 110. Exemplos de tais aplicativos incluem jogos, vídeo em demanda, videoconferência, e muitos outros possíveis aplicativos. É porém o domínio de acesso 115 que . designa endereços de IP em nome dos provedores de serviço de aplicativo para os domínios de usuário 110. Se desejado, os provedores de serviço de aplicativo 150 também podem executar autenticação ao nível de usuário e autorização se necessário. Deveria ser notado que na descrição precedente, a expressão ’provedores de serviço' e 'domínios de provedores de serviço' será usada altemativamente para representar simultaneamente ambos os provedores de serviço de rede 140 e provedores de serviços de aplicativo 150, e a expressão 'provedor de serviço' representa um dos provedores de serviço de rede 140 ou provedores de ’ serviço de aplicativo 150.
Como previamente mencionado, uma ligação de serviço relaciona-se a uma relação de transporte. No contexto da presente invenção, essa relação de transporte é estabelecida entre dois domínios de usuário, e influencia diretamente o nós de acesso de serviço 120 e o nó de borda de acesso 160. Falando conceitualmente, a criação de uma ligação de serviço corresponde a adicionar os domínios de usuário identificados ao VLAN correspondendo ao agente de serviço através do domínio de acesso. Assim, cada ligação de serviço pode representar uma entidade empresarial negociável, que garante a entrega do serviço correspondente. Ligações de serviço são criadas, administradas e hospedadas nó de borda de acesso, e existem em combinação com os agentes de serviço 170. Ligações de serviço também são hospedadas nos nós de acesso para os quais eles regem tráfego de dados.
2^ Desde que os agentes de serviço e ligações de serviço são criados, administrados e hospedados no nó de borda de acesso, referência é feita agora simultaneamente às Figuras 2 e 3, onde Figura 3 é uma representação esquemática de um nó de borda de acesso de acordo com os ensinamentos da presente invenção. Para ser capaz de executar as tarefas de criação, administração e hospedagem dos agentes de serviço e ligações de serviço, o nó de borda de acesso é composto de múltiplos elementos. Por causa de seu local no domínio de acesso 115, o nó de borda de acesso inclui uma unidade de entrada/saída de domínio de acesso 310 para se comunicar com os nós de acesso 120 através da rede de acesso 130. O nó de borda de acesso 160 também inclui uma unidade de entrada/saída de domínios de provedor de serviço de rede/aplicativo 320 para se comunicar com os provedores de serviço de rede 140 e provedores de serviços de aplicativo 150 através da rede regional 135. Além disso, o nó de borda de acesso 160 inclui uma unidade de agente de serviço 340, uma unidade controladora 330, e pode opcionalmente ademais incluir uma tabela de tradução 350, uma unidade de remessa 360, uma unidade reguladora 370 e um operador de radiodifusão 380.
A unidade de agente de serviço 340 é composta da unidade de administração e controle 342 de agentes de serviço e uma unidade de hospedeiro de ligações de serviço 344. A unidade de agente de serviço 340 mantém informação 170 dos agentes de serviço existentes na unidade de administração e controle 342 dos agentes de serviço. A unidade de administração e controle 342 dos agentes de serviço é, por sua vez, responsável pela criação e administração das ligações de serviço 346. Para fazer assim, a unidade de administração de e controle de agentes de serviço 342 determina quando novas ligações de serviço 346 são requeridas ou uma ligação de serviço existente pode ser removida, e procede com a criação/remoção de ligação de serviço 346. A unidade de administração e controle dos agentes de serviço 342 também é responsável pela adição/remoção de dispositivos de usuário para ligações de serviço existentes. Além disso, a unidade de administração de controle de agentes de serviço 42 é responsável para assegurar sincronismo de informação relacionada a ligações de serviço 346 com nós de acesso com os quais está interagindo.
Referência à Figura 4a, que representa uma representação tabular exemplar do conteúdo da unidade de administração e controle dos agentes de serviço 342, é feita agora simultaneamente com a Figura 3. Cada uma das fileiras da Figura 4a, à exceção da primeira fileira, que é uma fileira de cabeçalho, representa conteúdo exemplar de um dos agentes de serviço 170 administrados e controlados pela unidade de administração e controle de agentes de serviço 342. Cada uma das colunas da Figura 4a corresponde à informação específica, mantida pela unidade de administração e controle dos agentes de serviço 342, para cada um dos agentes de serviço 170. A primeira coluna representa uma identificação do agente de serviço 170. Essa identificação é tipicamente um identificador numérico atuando como um * identificador de agente de serviço. De acordo com uma concretização preferida da invenção, cada agente de serviço no nó de borda de acesso tem um identificador de agente de serviço único. A segunda coluna se refere a uma identificação de um tipo de serviço específico para o agente de serviço correspondente. Por exemplo, em casos onde um domínio de provedor de φ serviço 140 ou 150 oferece múltiplos serviços, cada um dos serviços oferecidos é associado com um tipo de serviço diferente assim para diferenciar entre os vários serviços de um domínio de provedor de serviço. A terceira coluna identifica a Qualidade de Serviço (QoS) preferida ou necessária requerida para transportar corretamente tráfego de dados para aquele agente de serviço e tipo de serviço relacionado. Critérios exemplares para QoS podem incluir atraso, taxa de erro de bit, largura da banda, e protocolo preferido. A quarta coluna indica um porta a ser usada pelo nó de borda de acesso 160 para ademais rotear o tráfego de dados entrante
2(^ relacionado com aquele agente de serviço de particular. Além deste conteúdo, ’ a unidade de administração e controle dos agentes de serviço 342 inclui software lógico e hardware suficiente para criar agentes de serviço adicionais e remover agentes de serviço desnecessários. Deveria ser notado igualmente que embora o conteúdo da unidade de administração e controle dos agentes de serviço tenha sido representado na Figura 4a na forma de uma tabela, tal conteúdo não está limitado a isso. A unidade de administração e controle dos agentes de serviço podería ser composta de um banco de dados relacionai, componentes codificados físicos, microprocessadores, biblioteca de programação, etc.
Referência é feita agora à Figura 4b, que representa uma representação tabular exemplar do conteúdo da unidade de hospedeiro de ligações de serviço 344, simultaneamente com a Figura 3. Cada uma das fileiras da Figura 4b, à exceção da fileira de cabeçalho, representa conteúdo exemplar de alguma das ligações de serviço 346 hospedadas na unidade de hospedeiro de ligações de serviço 344. Cada uma das colunas de Figura 4b descreve possível informação, hospedada na unidade de ligações de hospedeiro de serviço 344, para cada uma das ligações de serviço 346. Porém, tal informação não deveria ser interpretada como informação 'essencial', como a informação listada na Figura 4 representa exemplos de campos que poderiam ser usados para executar a presente invenção. A primeira coluna representa uma identificação de um agente de serviço correspondente, usando por exemplo o identificador de agente de serviço do agente de serviço. A segunda coluna identifica o tipo de serviço, como descrito em relação com a
Figura 4a. As outras colunas representam os primitivos de transporte para tráfego de dados relacionado à ligação de serviço. Mais especificamente, a terceira coluna identifica um endereço de MAC de domínio de usuário. A quarta coluna consiste em uma identificação de um porta usada pelo domínio de usuário ao se comunicar com o nó de acesso de serviço. A quinta coluna
2^ corresponde ao identificador arbitrário de rede local usado pelo domínio de usuário, e pode incluir por exemplo informação de VLAN local implícita ou explícita. A sexta coluna se refere a um endereço de MAC do nó de acesso servindo o domínio de usuário. Altemativamente, as colunas para a informação de MAC de Usuário e o contexto de rede local poderiam ser substituídas, com uma coluna armazenando informação sobre o endereço de
MAC de nó de borda de acesso virtual (endereço de MAC de nó de borda de acesso e porta de entrada dele) no qual enviar o tráfego. Conseqüentemente, cada ligação de serviço 346 liga junto um dos agentes de serviço e dois dos nós de acesso para prover tráfego de dados através do domínio de acesso 115.
Deveria ser notado que embora o conteúdo da unidade de hospedeiro de ligações de serviço 344 tenha sido representado na Figura 4b na forma de uma tabela, tal conteúdo não está limitado a isso. A unidade de hospedeiro de ligações de serviço poderia ser composta de um banco de dados relacionai, componentes codificados físicos, microprocessadores, biblioteca de * programação, etc.
A combinação da porta de entrada e informação de VLAN assim representa um modo simples e seguro de relacionar rapidamente tráfego de dados entrante à ligação de serviço correta. Outras combinações de informação também poderíam ser usadas para casar seguramente tráfego de dados entrante com uma ligação de serviço correspondente. Por exemplo, de acordo com uma primeira concretização da presente invenção, o domínio de usuário para ligação de domínio de usuário da presente invenção pode consistir em uma ligação de nível de porta. Como previamente brevemente descrito, ligação de nível de porta consiste em ligar o tráfego de dados entre uma porta de um primeiro nó de acesso a um porta de um segundo nó de acesso, sem tocar outros campos da mensagem de Ethernet, tal como o campo de Etiqueta de VLAN. De acordo com uma segunda concretização da presente invenção, o domínio de usuário para ligação de domínio de usuário da
2^ presente invenção consiste em uma ligação de nível de sub-rede. Para fazer assim, o tráfego de dados entre o primeiro domínio de usuário e o segundo domínio de usuário é ligado usando a informação de porta de entrada do primeiro nó de acesso e correspondendo a um primeiro VLAN, e informação de porta de entrada do segundo nó de acesso e seu segundo VLAN correspondente. Tipicamente, uma vez a ligação de serviço tenha sido criada e o nó de acesso foi informado disso, tráfego de dados entre eles pode ser executado através do domínio de acesso de acordo com a ligação de serviço.
Mais particularmente, no caso da presente invenção, onde o agente de serviço corresponde a prover um domínio de usuário a transmissão de fluxo de domínio de usuário de tráfego de dados, a ligação de serviço 346 hospedada na unidade de hospedeiro de ligações de serviço 344 provê altemativamente informação necessária de um primeiro e um segundo * domínios de usuário. Para esse fim, como mostrado na fileira correspondendo ao identificador de agente de serviço SA2, o tipo de serviço corresponde ao • domínio de usuário para transmissão de fluxo de domínio de usuário, a informação de MAC de Usuário inclui um endereço de MAC do primeiro domínio de usuário e outro endereço de MAC correspondendo ao segundo domínio de usuário. Os campos correspondendo à informação de porta de usuário, ao contexto de rede local e endereço de MAC de nó de acesso de serviço também provêem informação relacionada para ambos o primeiro e segundo domínios de usuário. Altemativamente, de acordo com outra concretização da presente invenção, os endereços de MAC de usuário poderíam ser substituídos por identificações de porta de entrada/saída da unidade de entrada/saída de domínio de acesso, e os contextos de rede local poderíam corresponder à informação de VLAN.
Retomando agora à descrição da Figura 3, a unidade controladora 330 do nó de borda de acesso é responsável por determinar, no recebimento de tráfego de dados 710b, se corresponde a um dos agentes de
2^^ serviço. Para fazer assim, a unidade controladora 330 acessa a informação contida no cabeçalho do tráfego de dados, e consulta a unidade de administração e controle dos agentes de serviço 342 para determinar se um do agentes de serviço 170 corresponde à informação contida no cabeçalho. Em casos onde a ligação de tráfego de dados é executada para dois domínios de usuário sendo servidos por nós de borda de acesso diferentes, a unidade controladora cria um envelopamento de Camada 2 de MPLS do tráfego de dados recebido entre os dois nós de borda de acesso implicados.
Se precisado, a unidade controladora 330 pode opcionalmente interagir com a tabela de tradução 350. Desde que cada agente de serviço 170 da unidade de administração e controle dos agentes de serviço é identificado exclusivamente por um identificador de agente de serviço, é necessário manter na tabela de tradução um mapeamento entre o identificador de agente de serviço correspondendo a agentes de serviço 170 e domínios de provedor de serviço correspondentes (140 ou 150), quando aplicável. Assim, no recebimento de tráfego de dados na unidade de entrada/saída de domínio de acesso 310 tendo um endereço de destino correspondendo a um endereço de MAC virtual para o nó de borda de acesso 160, a unidade controladora 330 consulta a tabela de tradução 350 para obter uma tradução rápida do endereço de MAC de nó de borda de acesso virtual para o endereço de domínio de ® provedor de serviço de destino (140 ou 150). No contexto da presente invenção, um endereço de MAC virtual é uma representação do endereço físico do nó e informação de porta relacionada da unidade de entrada/saída correspondente.
A unidade controladora 330 ademais consulta com a unidade de remessa 360 para determinar se tráfego de dados recebido na unidade de entrada/saída de domínio de acesso 310 é para ser encaminhado diretamente à unidade de entrada/saída de domínios de provedor de serviço sem qualquer modificação.
2^ Finalmente, a unidade controladora 330 também pode interagir com uma unidade reguladora 370, que pode executar, em tráfego de dados recebido tanto na unidade de entrada/saída de domínio de acesso 310 e na unidade de entrada/saída de domínio de provedores de serviço de rede/aplicativo 320, policiamento e marcação de tráfego a jusante/a montante, remarcação de tráfego, como indicado e/ou requerido por agentes de serviço
170 correspondentes.
Referência é feita agora à Figura 5, que é uma representação esquemática de um dos nós de acesso de acordo com os ensinamentos da presente invenção. Por causa de sua localização no domínio de acesso 115, o
X nó de acesso 120 inclui uma unidade de entrada/saída de domínio de acesso 520 para se comunicar com a rede de acesso 130 do domínio de acesso 115 e com o nó de borda de acesso 160. O nó de acesso 120 também inclui uma unidade de entrada/saída de domínios de usuário 510 para se comunicar com o domínios de usuário 110. Assim, tráfego de dados entrante no nó de acesso 120 se originando de/destinado para domínios de usuário aos quais provê serviço de acesso à rede de acesso 130, vai pela unidade de entrada/saída de domínio de usuário 510.
O nó de acesso 120 também inclui uma unidade de ligação de serviço 540 para hospedar informação relacionada a ligações de serviço. Informação relacionada a ligações de serviço contém informação de ligação de serviço específica (na forma de identidade de agente de serviço e tipo de serviço), identificação sobre uma porta do nó de acesso para se comunicar com o domínio de usuário, e contexto de rede local do domínio de usuário. A unidade de ligação de serviço 540 só armazena informação relacionada das ligações de serviço para ligações de serviço implicando o nó de acesso. Assim, unidade de ligação de serviço 540 em nós de acesso diferentes 120 armazenam informação diferente. A informação relacionada das ligações de serviço inclui alguns ou todos do seguinte: identificador de agente de serviço,
2^ porta de usuário na unidade de entrada/saída de domínio de usuário 510, e informação de contexto local do domínio de usuário.
O nó de acesso 120 ademais inclui uma unidade controladora 530. A unidade controladora avalia o tráfego de dados 710a recebido na unidade de entrada/saída de domínio de usuário 510 assim para determinar curso requerido de ação. Para fazer assim, a unidade controladora 530 consulta a unidade de ligação de serviço 540 para determinar se uma ligação de serviço corresponde ao tráfego de dados recebido 710a. No evento que o tráfego de dados recebido corresponde a uma ligação de serviço para executar ligação de tráfego de dados de domínio de usuário para domínio de usuário, a unidade controladora 530 encaminha o tráfego de dados recebido 710a a uma unidade de ligação 550. A unidade de ligação 550 executa a modificação necessária ao tráfego de dados para preparar o tráfego de dados recebido para executar remessa através do domínio de acesso. Mais particularmente, a unidade de ligação 550 põe o tráfego de dados recebido 710 dentro de um * campo de dados de usuário de uma mensagem de Unidifusão de Ethernet, também chamado envelopamento ao longo do presente pedido. A unidade de ligação 550 ademais designa um endereço de destino para a mensagem de Unidifusão de Ethernet correspondendo a um endereço de MAC virtual do nó '10 de borda de acesso. A unidade de ligação 550 também designa um endereço de fonte para a mensagem de Unidifusão de Ethernet correspondendo a um endereço de MAC virtual do nó de acesso 120. Finalmente, a unidade de ligação pode ademais designar um valor correspondendo à porta da unidade de entrada/saída de domínio de acesso 520 para um campo de Etiqueta de
VLAN da mensagem de Unidifusão de Ethernet.
Na presente invenção, o tráfego de dados é ligado através do domínio de acesso por meio de envelopar o tráfego de dados em uma mensagem de Unidifusão no nó de acesso atuando como ponto de entrada do domínio de acesso para o domínio de usuário remetente. A mensagem de
2^ Unidifusão é enviada ao nó de borda de acesso, onde é redirecionada ao nó de acesso servindo o segundo domínio de usuário, que é o recebedor pretendido do tráfego de dados. É assim necessário que o nó de acesso servindo o domínio de usuário de recebedor tenha capacidades necessárias para desenvelopar os tráfego de dados recebido que corresponde o tráfego de dados envelopado. Para fazer assim, a unidade controladora 530 ademais determina quando o tráfego de dados recebido consiste em tráfego de dados envelopado, e procede com desenvelopar o tráfego de dados e encaminhar ao domínio de usuário de recebedor pela unidade de entrada/saída de domínio de usuário 510.
2λ
Referência é feita agora à Figura 6, que representa um fluxograma simplificado de um método para ligação de tráfego de dados através do domínio de acesso de acordo com a presente invenção. O método começa com uma etapa 605 de receber tráfego de dados de um primeiro domínio de usuário em um primeiro nó de acesso. O método continua na etapa 610, onde a unidade controladora do primeiro nó de acesso identifica se uma ligação de serviço na unidade de ligação de serviço 540 corresponde ao tráfego de dados recebido. Muitos parâmetros podem ser usados para correlatar o tráfego de dados recebido com a informação relacionada das ligações de serviço. Quando a ligação de serviço correspondente foi φ identificada, e a ligação de serviço corresponde a um serviço de ligação de domínio de usuário a domínio de usuário, o identificador de agente de serviço correspondente é provido à unidade de ligação 550 para envelopar corretamente o tráfego de dados na mensagem de Unidifusão, na etapa 615.
Também a etapa 615 inclui encaminhar os tráfego de dados envelopado pela unidade de entrada/saída de domínio de acesso 520, para o nó de borda de acesso 160. O tráfego de dados envelopado é recebido então no nó de borda de acesso 160 na etapa 620. O nó de borda de acesso 160 identifica se há uma ligação de serviço correspondendo ao tráfego de dados envelopado recebido
2^ na etapa 625. De acordo com a ligação de serviço correspondente identificada, o nó de borda de acesso modifica o endereço de destino do tráfego de dados envelopado, na etapa 630, assim para corresponder ao endereço de MAC virtual do nó de acesso servindo o segundo domínio de usuário. Depois disso, o nó de borda de acesso encaminha o tráfego de dados envelopado modificado na etapa 635 através do domínio de acesso. O tráfego de dados envelopado modificado é recebido no segundo nó de acesso na etapa
640. O segundo nó de acesso verifica o tipo de tráfego de dados na etapa 645, e ao determinar que consiste em tráfego de dados envelopado, procede com desenvelopar o tráfego dados envelopado modificado na etapa 650. Uma vez
2¾
desenvelopado, o tráfego de dados é encaminhado ao domínio de usuário de recebedor na etapa 655.
Referência é feita agora à Figura 7. Figura 7 descreve modificações executadas na rede assim para executar ligação de tráfego de dados, de acordo com a presente invenção. Figura 7 descreve mensagens de Ethernet para propósitos exemplares, tal como descrito na Engenharia Elétrica e Eletrônica Internacional (IEEE) 802.3ac. Mensagens de Ethernet tipicamente incluem os campos seguintes: um Endereço de Destino (DA) 720, um Endereço de Fonte (SA) 730, um Tipo 740, uma Etiqueta de VLAN 750 e Dados de Usuário 760.
Figura 7 descreve mais especificamente as modificações executadas em mensagens do tipo de Ethernet assim para permitir ligação de tráfego de dados de acordo com a presente invenção. O primeiro domínio de usuário envia ao primeiro nó de acesso uma mensagem de Ethernet 710a, em que o DA corresponde a endereço de MAC de um segundo domínio de usuário, o SA corresponde a um endereço de MAC do primeiro domínio de usuário, e uma Etiqueta de VLAN correspondendo a uma informação local do primeiro domínio de usuário. No nó de acesso, a mensagem de Ethernet é encapsulada no campo de Dados de Usuário de outra mensagem de Ethernet 710b. O DA e SA da mensagem de Ethernet 710 é designados respectivamente ao endereço de MAC virtual do nó de borda de acesso e o endereço de MAC virtual do primeiro nó de acesso, enquanto o campo de Etiqueta de VLAN é usado para incluir informação relativa à porta de entrada/saída usada para este tráfego de dados na unidade de entrada/saída de domínio de acesso 520. A mensagem de Ethernet 710b é enviada do primeiro nó de acesso ao nó de borda de acesso, onde é redirecionada modificando o endereço de destino assim para corresponder ao endereço de MAC virtual do segundo nó de acesso servindo o domínio de usuário de recebedor, como descrito na mensagem de Ethernet 710c. Finalmente, a mensagem de Ethernet
3ο
710c é encaminhada ao segundo nó de acesso, onde é desenvelopada assim para obter a mensagem de Ethernet 710d, a ser encaminhada ao domínio de usuário de recebedor.
Para facilitar a administração de informação de VLAN, uma alternativa que poderia ser usada é a atribuição de valores de VLAN para acessar a identificação de porta de nó. Por exemplo, para a porta 0 do nó de acesso, um valor de VLAN de 455 poderia ser usado, para a porta 1, um valor de VLAN de 456, e assim em diante.
Como pode ser apreciado, as modificações para o tráfego de dados para executar ligação através do domínio de acesso só são visíveis ao φ nó de acesso 120, rede de acesso 130 e ao nó de borda de acesso 160. As modificações para o tráfego de dados são transparentes aos dispositivos de usuário 110. As modificações são possíveis por causa das ligações de serviço criadas pelo nó de borda de acesso 160, e obrigadas em ambos o nó de acesso
120 e o nó de borda de acesso 160. As ligações de serviço armazenadas no nó de acesso e no nó de borda de acesso armazenam a informação requerida para executar as modificações ao tráfego de dados para permitir ligação.
Embora várias concretizações preferidas do método e nós da presente invenção tenham sido ilustradas nos Desenhos Acompanhantes e
2^ descritas na Descrição Detalhada precedente, será entendido que a invenção não está limitada às concretizações e protocolos expostos, mas será capaz de numerosos rearranjos, modificações e substituições sem partir do espírito da invenção como publicada e definida pelas reivindicações seguintes.