ES2262525T3 - Encaminamiento de telecomunicaciones. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para controlar el encaminamiento de paquetes en una red de protocolo de encaminamiento sin conexión que comprende una infraestructura de nodos de conmutación de paquetes (CR, IR, ER) interconectados mediante enlaces de transporte de paquetes, y una pluralidad de nodos de acceso (BS), hacia los cuales puede dirigirse, en dicha infraestructura para una dirección de red determinada, una trayectoria de encaminamiento definida mediante los datos contenidos en los nodos de conmutación de paquetes (CR, IR, ER) situados a lo largo de dicha trayectoria de encaminamiento, comprendiendo dicho procedimiento la etapa siguiente: encaminar paquetes a lo largo de una primera trayectoria de encaminamiento para una primera dirección de red, estando dirigida dicha trayectoria de encaminamiento hacia un primer nodo de acceso (BS2) que presta servicio a un nodo móvil (MH2), utilizando dicha primera dirección de red a través de un enlace de comunicaciones; y estando dicho procedimiento caracterizado porque comprende las etapas siguientes: designar una interfaz, distinta al enlace de comunicaciones desde el primer nodo de acceso (BS2) hasta el nodo móvil (MH2), a través de la cual se van a enviar, a un segundo nodo de acceso (BS3), los paquetes que llegan a lo largo de dicha primera trayectoria de encaminamiento; después de la designación de dicha interfaz, transferir el enlace de comunicaciones del nodo móvil (MH2), para que de este modo el segundo nodo de acceso (BS3) preste servicio a dicho nodo móvil (MH2); en respuesta a la transferencia del enlace de comunicaciones, alterar el encaminamiento en dicha infraestructura para dicha primera dirección de red y crear una segunda trayectoria de encaminamiento para dicha primera dirección de red, dirigida hacia dicho segundo nodo de acceso (BS3); en respuesta a la creación de dicha segunda trayectoria de encaminamiento, alterar el encaminamiento en dicha infraestructura para dicha primera dirección de red para suprimir dicha primera trayectoria de encaminamiento; y encaminar los paquetes hacia dicho segundo nodo de acceso (BS3) a través de dicha segunda trayectoria de encaminamiento.
Description
Encaminamiento de telecomunicaciones.
La presente invención se refiere al
encaminamiento de señales de telecomunicaciones y, más
particularmente, a un procedimiento para encaminar dichas señales
hacia medios de comunicaciones fijos y móviles, de tal forma que
los usuarios de ambos tipos de medios puedan utilizar servicios
similares, y para permitir a los operadores del sistema reducir
costes gracias a una mayor coincidencia en la conmutación y otros
servicios basados en la red. La presente invención se refiere al
encaminamiento de las comunicaciones basadas en paquetes, tales
como las comunicaciones utilizadas en Internet en las que se emplea
el denominado "protocolo Internet" (IP).
Los sistemas de medios móviles actuales están
dispuestos de tal forma que el usuario móvil y los sistemas
asociados colaboran en la interfaz con la red (habitualmente la
estación base de radio) para permitir al nodo móvil cambiar de la
comunicación con una estación base a la comunicación con otra
estación base, y para permitir a la red actualizar los puntos
inteligentes del nuevo emplazamiento. En las redes celulares, estos
puntos inteligentes son el registro de abonados locales y el
registro de abonados visitantes (HLR y VLR), mientras que en la
tecnología "IP móvil" estos emplazamientos se denominan
"agente local" y "agente externo". En ambos casos, el
registro de abonados visitantes o el agente externo mantiene un
registro sólo de los usuarios que están colaborando actualmente con
las estaciones base bajo su supervisión, mientras que los
correspondientes emplazamientos "locales" mantienen un registro
permanente de los usuarios asociados, incluido un registro que
indica con qué VLR o agente externo está trabajando actualmente cada
uno de ellos. La dirección de un mensaje de entrada identifica el
HLR/agente local correspondiente, al cual se hace referencia para
determinar el VLR/agente externo y obtener información de
encaminamiento más específica. Esto permite realizar cambios
menores de emplazamiento dentro del VLR/agente externo en el
emplazamiento actual del usuario sin avisar al HLR/agente local,
que puede hallarse a cierta distancia de éste, reduciendo de este
modo considerablemente la sobrecarga de señalización.
El coste adicional de la movilidad viene
determinado por la provisión de la interfaz agente local/agente
externo y, especialmente en los sistemas de comunicaciones por
paquetes, el coste del tunelado (es decir, el envío de mensajes de
una dirección a otra), el desgaste de dirección (incapacidad para
utilizar una dirección desde la cual se está realizando el envío) y
el encaminamiento triangular.
En un sistema de medios fijos, el encaminamiento
IP se basa en la distribución de bloques o prefijos de direcciones
IP, con un coste métrico o de trayectoria asociado, desde destinos
potenciales hasta emisores potenciales, de tal forma que éstos y
los encaminadores intermedios puedan determinar el siguiente mejor
salto (encaminador vecino) hacia uno de esos destinos. Las
trayectorias para todos los destinos de la red se calculan
previamente; por consiguiente, los emisores pueden enviar de
inmediato la información que se genera. El cálculo previo de las
trayectorias y la tecnología de intercambio de encaminamiento
utilizada es posible cuando los orígenes y los destinos presentan
un emplazamiento fijo y cuando se dispone de un gran ancho de banda
de comunicación para el intercambio exhaustivo de trayectorias. No
obstante, debido a que la proporción de itinerancia se incrementa,
estos modelos sufren fallos y entonces se plantea la necesidad de
disponer de un sistema de encaminamiento más dinámico.
La propuesta denominada "HAWAII", publicada
el 19 de febrero de 1999 como un borrador de Internet titulado
"IP Micro-Mobility Support Using HAWAI",
R.Ramjee T. La Por, S. Thuel y K. Varadh, puede consultarse en la
página web de Internet Engineering Taskforce
HTTP://ww.ieft.org/internet-drafts/draft-rimjee-micro-mobility-hawaii-00.txt.
La propuesta HAWAII utiliza sistemas especializados de
establecimiento de trayectorias que instalan entradas de envío
basadas en nodos en encaminadores específicos, cuando ésta se aplica
a un dominio de encaminamiento para aportar compatibilidad con la
micromovilidad intradominio, y pasa por omisión a la tecnología
"IP móvil" para la micromovilidad interdominio. En la
propuesta HAWAII, los nodos móviles conservan sus direcciones de
red mientras se desplazan dentro del dominio. La arquitectura HAWAII
se basa en un encaminador de pasarela a un dominio, denominado
encaminador raíz del dominio, hacia el cual se dirigen las
trayectorias por omisión dentro del dominio. A cada nodo móvil se
le asigna un dominio local, basándose en su dirección IP
permanente. El sistema de establecimiento de trayectorias actualiza
una sola trayectoria de encaminamiento en un dominio y, de ese
modo, la conectividad con el nodo móvil es posible antes y después
de la transferencia en la capa de enlace inalámbrico. Sólo los
encaminadores situados a lo largo de una única trayectoria de
encaminamiento entre el encaminador raíz del dominio y la estación
base que actualmente presta servicio al nodo móvil presentan
entradas en la tabla de encaminamiento para la dirección IP del nodo
móvil. El resto de encaminadores del dominio encamina cualquier
paquete dirigido al nodo móvil en sentido ascendente a lo largo de
trayectorias por omisión, según la disposición en árbol del dominio
de encaminamiento (cuyo origen se halla en el encaminador raíz del
dominio), para proporcionar una intersección con el encaminamiento
descendente hacia el nodo móvil a lo largo de la única trayectoria
de encaminamiento, con respecto a la cual los encaminadores
presentan entradas de nodo individuales para la dirección IP del
nodo móvil.
En el sistema HAWAII, la movilidad entre
dominios es posible gracias a mecanismos "IP móviles". El
encaminador raíz del dominio local se designa como agente local, y
los paquetes IP encapsulados se envían por medio del encaminador
raíz del dominio externo.
Entre los inconvenientes de las propuestas
HAWAII se comprenden la concentración de túneles IP móviles en
algunos nodos del núcleo de la red (es decir, los encaminadores raíz
del dominio), lo cual puede determinar que un fallo en cualquiera
de estos nodos provoque un fallo a gran escala en todo el estado IP
móvil y las sesiones asociadas controladas por el nodo defectuoso.
Además, puesto que todo el encaminamiento hacia el dominio local
desde fuera del dominio local (y en el sentido inverso) debe
realizarse por medio del encaminador raíz del dominio local, un
fallo en el encaminador raíz del dominio local puede provocar
también un fallo a gran escala.
En la solicitud de patente internacional
WO96/47302, se describe una red basada en paquetes orientada a
conexión, tal como una red de modalidad de transferencia
asincrónica (ATM), en la que el terminal móvil puede desplazarse
por la red. Cuando el punto de acceso del terminal cambia durante
una conexión activa, el encaminamiento de la conexión se amplía
desde el punto de acceso antiguo hasta el punto de acceso nuevo.
Para evitar la pérdida de paquetes, los datos se almacenan en
memoria tampón en el punto de acceso antiguo. Un tercer elemento de
red (p. ej., un conmutador ATM) establece una conexión de
ampliación entre el punto de acceso antiguo y el punto de acceso
nuevo, por medio de la cual se pueden enviar los datos de la
memoria tampón.
En la solicitud de patente europea EP 0 777 396,
se describe también una red basada en paquetes orientada a
conexión, tal como una red de modalidad de transferencia asincrónica
(ATM), y un procedimiento para mantener el orden de las células
ATM transmitidas hasta un nodo móvil o desde un nodo móvil, durante
una transferencia entre un nodo de acceso antiguo y un nodo nuevo.
Se introduce un código de secuencia dentro de un campo de la
cabecera de la célula ATM, que permite la detección de pérdidas de
células/desecuenciación de células. Durante una transferencia, las
células se almacenan en una memoria tampón FIFO
(First-In First-Out, primero en
entrar, primero en salir) situada en el nodo de acceso antiguo. Se
utiliza un protocolo, en el que el nodo móvil indica, al nodo de
acceso antiguo, la última célula recibida correctamente dentro de
la secuencia. Las células se suprimen de la memoria tampón FIFO del
nodo de acceso antiguo una vez que el nodo móvil ha acusado recibo
de éstas en secuencia.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un procedimiento para controlar el encaminamiento de
paquetes en una red de protocolo de encaminamiento sin conexión que
comprende una infraestructura de nodos de conmutación de paquetes
interconectados mediante enlaces de transporte de paquetes, y una
pluralidad de nodos de acceso, hacia los cuales puede dirigirse, en
dicha infraestructura para una dirección de red determinada, una
trayectoria de encaminamiento definida mediante los datos contenidos
en los nodos de conmutación de paquetes situados a lo largo de
dicha trayectoria de encaminamiento, comprendiendo dicho
procedimiento las etapas siguientes:
- encaminar paquetes a lo largo de una primera trayectoria de encaminamiento para una primera dirección de red, estando dirigida dicha trayectoria de encaminamiento hacia un primer nodo de acceso que presta servicio a un nodo móvil, utilizando dicha primera dirección de red a través de un enlace de comunicaciones;
- designar una interfaz, distinta al enlace de comunicaciones desde el primer nodo de acceso hasta el nodo móvil, a través de la cual se van a enviar, a un segundo nodo de acceso, los paquetes que llegan a lo largo de dicha primera trayectoria de encaminamiento;
- después de la designación de dicha interfaz, transferir el enlace de comunicaciones del nodo móvil, para que de este modo el segundo nodo de acceso preste servicio a dicho nodo móvil;
- en respuesta a la transferencia del enlace de comunicaciones, alterar el encaminamiento en dicha infraestructura para dicha primera dirección de red y crear una segunda trayectoria de encaminamiento para dicha primera dirección de red, dirigida hacia dicho segundo nodo de acceso;
- en respuesta a la creación de dicha segunda trayectoria de encaminamiento, alterar el encaminamiento en dicha infraestructura para dicha primera dirección de red y suprimir dicha primera trayectoria de encaminamiento; y
- encaminar los paquetes hacia dicho segundo nodo de acceso a través de dicha segunda trayectoria de encaminamiento.
Mediante la designación, en el primer nodo de
acceso, de una interfaz de envío distinta al enlace de
comunicaciones y la alteración del encaminamiento para suprimir la
primera trayectoria de encaminamiento, siempre que se haya creado
antes la segunda trayectoria de encaminamiento, podrá evitarse la
pérdida de paquetes dentro de la infraestructura, aun cuando
existan diferencias de sincronización desconocidas entre la pérdida
del enlace de comunicación y la alteración del encaminamiento
dentro de la infraestructura.
Otros aspectos y ventajas de la presente
invención resultarán evidentes a partir de las formas de
realización descritas a continuación, únicamente a título de
ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
la Figura 1 ilustra de forma esquemática un
ejemplo de topología fija/móvil según una forma de realización de
la presente invención;
las Figuras 2 a 11 ilustran de forma esquemática
la transferencia entre estaciones base y las actualizaciones de
encaminamiento asociadas según una forma de realización de la
presente invención;
las Figuras 12 a 16 ilustran la transferencia
entre estaciones base y las actualizaciones de encaminamiento
asociadas según otra forma de realización de la presente
invención;
las Figuras 17 a 25 ilustran la restauración del
encaminamiento hacia una estación base local según una forma de
realización de la presente invención;
la Figura 26 ilustra de forma esquemática una
tabla de datos de protocolo de encaminamiento almacenada en un
nodo de encaminamiento según una forma de realización de la presente
invención; y
la Figura 27 ilustra una tabla de envío al
siguiente salto almacenada en el nodo de encaminamiento según una
forma de realización de la presente invención.
Con referencia a la Figura 1, se representa un
ejemplo de topología fija/móvil según una forma de realización de
la presente invención. La topología comprende, a título de ejemplo,
tres redes de conmutación de paquetes 2, 4 y 6 que forman un
sistema autónomo (AS), la extensión del cual se indica
esquemáticamente mediante sombreado oscuro en la Figura 1. Una de
las definiciones dadas para el término "sistema autónomo" es:
"grupo de encaminadores y redes bajo una misma administración"
(en el documento "Routing in the Internet", Christian Huitema,
Prentice-Hall, 1995, página 158). En la presente
memoria, el término "sistema autónomo", denominado asimismo
"dominio de encaminamiento" dentro de la técnica, también
pretende abarcar una red o un grupo de redes que presentan
encaminadores que ejecutan el mismo protocolo de encaminamiento. Un
sistema autónomo puede estar conectado a otros sistemas autónomos
y formar una interred global, tal como Internet (utilizada a título
de ejemplo en lo sucesivo). El protocolo de encaminamiento es un
protocolo de pasarela interior, y las comunicaciones con otros
sistemas autónomos se realizan por medio de protocolos de pasarela
exterior, tales como el protocolo de pasarela frontera (BGP).
Entre los ejemplos de protocolos de pasarela interior conocidos
están el protocolo de información de encaminamiento (RIP) y el
protocolo "abrir primero la trayectoria más corta" (OSPF).
Las redes 2, 4 y 6 que forman una
infraestructura fija del sistema autónomo comprenden una pluralidad
de nodos de conmutación de paquetes de protocolo Internet (IP) en
forma de una pluralidad de encaminadores centrales (CR), y una
pluralidad de encaminadores frontera (ER) y encaminadores puente
(BR) que interconectan las diferentes redes 2, 4 y 6 del AS. Todos
estos nodos de conmutación de paquetes ejecutan un único protocolo
de encaminamiento IP, una de cuyas formas de realización se
describe en mayor detalle más adelante.
Uno o más encaminadores de pasarela exterior
(EGR) conectan el sistema autónomo con otros sistemas autónomos de
la interred global Internet.
El sistema autónomo ilustrado en la Figura 1
realiza el encaminamiento, tanto para los nodos móviles con
respecto a los cuales el encaminamiento dentro del AS se altera
como consecuencia de la movilidad de los nodos móviles, como para
los nodos fijos o estacionarios con respecto a los cuales no se
produce dicha alteración del encaminamiento.
Los nodos móviles pueden conectarse a un
encaminador frontera por medio de un enlace inalámbrico (en el
ejemplo representado, este enlace es un enlace de radio celular,
siendo otro de los enlaces inalámbricos posibles un enlace
infrarrojo), utilizando un encaminador de estación base (BS)
proporcionado por un operador de red móvil. El enlace de radio
celular puede ser un enlace del sistema de acceso múltiple por
división del tiempo (TDMA), tal como el "GSM", o un enlace del
sistema de acceso múltiple por división del código (CDMA), tal
como el "CDMA 2000". Los nodos móviles adoptan la forma de
nodos móviles individuales 14 o de encaminadores móviles 16 que
presentan una pluralidad de nodos conectados, que establecen
respectivamente la radiocomunicación con uno o más encaminadores BS
(por ejemplo, en el caso de una transferencia con continuidad CDMA)
en cualquier momento determinado. Un encaminador BS puede controlar
varias estaciones base transceptoras (BTS) situadas en el mismo
emplazamiento que las antenas de radio alrededor de las cuales se
forman las "células" individuales del sistema celular.
Los nodos móviles 14 y 16 se desplazan entre las
células de la red de comunicaciones de radio celular. Si un
encaminador BS presta servicio a varias células, un nodo móvil
sometido a transferencia entre células puede continuar recibiendo
datos en paquetes por medio del mismo encaminador BS. No obstante,
una vez que el nodo móvil ha abandonado la zona de alcance del
encaminador BS que le presta servicio, para poder efectuar la
transferencia hacia una nueva célula, tal vez sea necesario
realizar un cambio de encaminamiento en el AS. Los paquetes de
datos con origen y destino en el nodo móvil en cuestión, que son
encaminados mediante el identificador de la dirección IP o de una
de las direcciones IP del nodo a través de un encaminador BS dado
antes de la transferencia, pueden requerir, para la misma dirección
IP, el encaminamiento a través de un encaminador BS diferente
después de la transferencia. Un nodo móvil puede participar en una
sesión de comunicaciones con un nodo diferente por medio del AS
durante la transferencia de un encaminador BS a otro. Debido a que
las conexiones de la capa de transporte (en una conexión TCP/IP,
por ejemplo) son definidas en parte por la dirección IP del nodo
móvil, dicho cambio de encaminamiento es deseable para permitir que
dichas conexiones continúen utilizando la misma dirección IP cuando
el nodo móvil recibe el servicio desde un encaminador BS
diferente.
Los nodos fijos pueden conectarse a un
encaminador frontera por medio de una red de área local (LAN) 10,
ejecutando un protocolo de red de área local, tal como un protocolo
Ethernet. Asimismo, los nodos fijos pueden conectarse a un
encaminador frontera por medio de una red telefónica de servicio
público (PSTN) 12, utilizando un servidor de acceso a la red (NAS)
20 proporcionado por un proveedor de acceso a Internet. A través de
la línea telefónica, el NAS 20 asigna dinámicamente direcciones IP
fijas a los nodos fijos que se conectan con el NAS 20 mediante un
protocolo, tal como el PPP o el SLIP, y encamina los paquetes IP con
origen o destino en cada nodo fijo por medio de un encaminador
frontera asociado. Mientras que el NAS 20 asigna direcciones IP de
forma dinámica, el encaminador frontera por medio del cual se
encaminan los paquetes para la dirección IP asignada no cambia ni
durante una sesión de acceso ni durante un período más largo. Por lo
tanto, no es necesario que el encaminamiento dentro del sistema
autónomo cambie para cada uno de los nodos fijos, excepto cuando
existan factores internos al AS que lo requieran, tales como un
fallo en el enlace o la gestión del tráfico.
El protocolo de pasarela interior, es decir, el
único protocolo de encaminamiento IP utilizado en el AS de esta
forma de realización de la presente invención, es una versión
modificada del protocolo de encaminamiento
"Temporally-Ordered Routing Altorithm" (TORA),
que se describe, inter alia, en el documento "A Highly
Adaptive Distributed Routing Algorithm for Mobile Wireless
Networks", Vincent D. Park y M. Scott Corson, Proceedings of
INFOCOM `97, 7-11 de abril, Kobe, Japón; y en el
documento "A Performance Comparison of the
Temporally-Ordered Routing Algorithm and Ideal
Link-State Routing", Vincent D. Park y M. Scott
Corson, Proceedings of ISCC '98, 30 de junio - 2 de julio, 1999,
Atenas, Grecia.
El algoritmo del protocolo de encaminamiento
TORA se ejecuta de forma distribuida, proporciona trayectorias sin
bucles, proporciona encaminamiento múltiple (para mitigar la
congestión), establece trayectorias con rapidez (para que éstas
puedan ser utilizadas antes de que la topología cambie) y reduce al
mínimo la sobrecarga de comunicación, confinando la reacción
algorítmica a los cambios topológicos siempre que sea posible (para
conservar el ancho de banda disponible e incrementar la
escalabilidad).
El algoritmo es distribuido en la medida en que
los nodos sólo necesitan mantener información acerca de los nodos
adyacentes (es decir, la información de un salto). El algoritmo
asegura que todas las trayectorias carezcan de bucles y
habitualmente proporciona encaminamiento por trayectorias múltiples
para cualquier par de origen/destino que requiera una trayectoria.
Debido a que habitualmente se establecen varias trayectorias,
muchos cambios topológicos no precisan de actualizaciones de
encaminamiento dentro del AS, puesto que es suficiente disponer de
una única trayectoria. Después de cambios topológicos que sí
requieren una reacción, el protocolo reestablece las trayectorias
válidas.
El protocolo TORA utiliza un gráfico G = (N, L),
siendo N un grupo finito de nodos y L un grupo de enlaces
inicialmente no dirigidos, para modelizar una red. Cada nodo i \in
N presenta un identificador de nodo exclusivo (ID), y cada enlace
(i, j) \in L permite la comunicación bidireccional (es decir, los
nodos conectados mediante un enlace pueden comunicarse entre sí en
ambos sentidos). A cada enlace inicialmente no dirigido (i, j)
\in L, se le puede asignar posteriormente uno de los tres estados
siguientes: (1) no dirigido, (2) dirigido del nodo i al nodo j y
(3) dirigido del nodo j al nodo i. Si el enlace (i, j) \in L es
dirigido del nodo i al nodo j, se dice que el nodo i está situado
"aguas arriba" respecto del nodo j, y que el nodo j está
situado "aguas abajo" respecto del nodo i. Para cada nodo i,
los nodos "vecinos" de i, N_{i} \in N, se definen como el
grupo de nodos j que cumple (i, j) \in L. Cada nodo i conoce
siempre a sus nodos vecinos del grupo N_{i}.
Para cada destino hacia el cual se requiere
encaminamiento, se ejecuta una versión lógicamente independiente
del protocolo (idéntica, por ejemplo, mediante una dirección IP de
nodo).
El protocolo TORA puede dividirse en tres
funciones básicas: la creación de trayectorias, el mantenimiento
de trayectorias y la supresión de trayectorias. La creación de una
trayectoria desde un nodo determinado hasta el destino requiere el
establecimiento de una secuencia de enlaces dirigidos desde el nodo
hasta el destino. La creación de trayectorias corresponde
esencialmente a la asignación de direcciones a los enlaces de una
red o parte de una red no dirigida. El procedimiento utilizado para
realizar esta acción es un procedimiento de pregunta/respuesta que
elabora un gráfico acíclico dirigido (DAG) que presenta la raíz en
el destino (es decir, el destino es el único nodo que no presenta
enlaces aguas abajo). Dicho DAG puede denominarse DAG "orientado
al destino". El mantenimiento de las trayectorias conlleva
reaccionar a los cambios topológicos de la red, de tal forma que
las trayectorias hacia el destino se restablezcan dentro de un
tiempo finito. Cuando se detecta una partición en la red, todos los
enlaces (de la parte de la red que ha quedado dividida desde el
destino) se marcan como "no dirigidos" para suprimir las
trayectorias no válidas.
El protocolo realiza estas tres funciones
utilizando tres paquetes de control diferenciados: búsqueda (QRY),
actualización (UPD) y supresión (CLR). Los paquetes QRY se utilizan
para crear trayectorias, los paquetes UPD se utilizan tanto para
crear como para mantener trayectorias y los paquetes CLR se
utilizan para suprimir trayectorias.
En cualquier momento determinado, se asocia un
quíntuplo ordenado, denominado "altura", H_{i} =
(\tau_{i}, oid_{i}, r_{i}, \delta_{i}, i) a cada nodo i
\in N. Conceptualmente, el quíntuplo asociado a cada nodo
representa la altura del nodo definida por dos parámetros: un nivel
de referencia y una variable delta con respecto al nivel de
referencia. El nivel de referencia se representa mediante los tres
primeros valores del quíntuplo, mientras que la variable delta se
representa mediante los dos últimos valores. Se define un nuevo
nivel de referencia cada vez que un nodo pierde su último enlace
aguas abajo debido a un fallo del enlace. El primer valor que
representa el nivel de referencia, \tau_{i}, es una etiqueta de
tiempo que indica a qué hora se ha producido el fallo del enlace. El
segundo valor, oid_{i}, es el ID del originador (es decir, el ID
exclusivo del nodo que ha definido el nuevo nivel de referencia). De
este modo se asegura que los niveles de referencia puedan ser
ordenados por completo lexicográficamente. El tercer valor,
r_{i}, es un solo bit utilizado para dividir cada uno de los
niveles de referencia exclusivos en dos subniveles exclusivos. Este
bit se utiliza para diferenciar entre el nivel de referencia
original y su correspondiente nivel de referencia más alto
reflejado. El primer valor que representa la variable delta,
\delta_{i}, es un entero utilizado para ordenar los nodos con
respecto a un nivel de referencia común. Este valor sirve para
propagar un nivel de referencia. Por último, el segundo valor que
representa la variable \delta_{i} es el ID exclusivo del
propio nodo. De este modo se asegura que los nodos con un nivel de
referencia común y los mismos valores de \delta_{i} (y, de
hecho, todos los nodos) puedan ser siempre ordenados por completo
lexicográficamente.
Cada nodo i (diferente al de destino) mantiene
su altura H_{i}. Inicialmente, la altura de cada nodo de la red
(diferente al de destino) se establece en NULL, H_{i} = (-, -, -,
-, i). Posteriormente, la altura de cada nodo i puede modificarse
según las reglas del protocolo. Aparte de su propia altura, cada
nodo i mantiene, en una tabla de datos de protocolo de
encaminamiento, unas entradas junto a las direcciones IP de los
nodos que presentan un DAG en la red, que comprenden una secuencia
de alturas con una entrada HN_{i} para cada vecino j \in
N_{i}.
Cada nodo i (diferente al de destino) mantiene
también, en la tabla de datos de protocolo de encaminamiento, una
secuencia de estados de enlaces con una entrada LS_{ij} para cada
enlace (i, j) \in L. El estado de los enlaces viene determinado
por las alturas H_{i} y HN_{ij}, proporcionándose en primer
lugar el estado del nodo más alto y en último lugar el estado del
nodo más bajo. Si el nodo vecino j es más alto que el nodo i, el
enlace se marca como enlace aguas arriba. Si el nodo vecino j es
más bajo que el nodo i, el enlace se marca como enlace aguas
abajo.
El protocolo TORA fue diseñado originalmente
para ser utilizado en una red móvil ad hoc (MANET), en la que los
encaminadores son móviles y están interconectados por medio de
enlaces inalámbricos. No obstante, en esta forma de realización de
la presente invención, se utiliza un protocolo TORA modificado en
un sistema autónomo que comprende una infraestructura fija de
encaminadores fijos interconectados mediante enlaces fijos, tal
como la ilustrada en la Figura 1, para garantizar que se realicen
las alteraciones de encaminamiento en la infraestructura fija
necesarias cuando un nodo móvil altera su punto de conexión con la
infraestructura.
La Figura 26 ilustra esquemáticamente un ejemplo
de tabla de datos de protocolo de encaminamiento que puede
almacenarse en un encaminador según esta forma de realización.
Junto a cada dirección IP de los nodos IP1, IP2,
etc. que presentan un DAG en la red o junto al prefijo de
dirección en el caso de un DAG agrupado (descrito en mayor detalle
más adelante), se almacena la altura del nodo de almacenamiento
H_{i}(IP1), H_{i}(IP2), etc. Asimismo, se almacena
la identidad de cada nodo vecino adyacente, por ejemplo: w, x, y,
z y la altura de dicho nodo vecino HN_{iw}(IP1, IP2,
etc.), HN_{ix}(IP1, IP2, etc.), HN_{iy}(IP1, IP2,
etc.) y HN_{iz}(IP1, IP2, etc.). Por último, la secuencia
de estados de enlace para cada dirección IP (o prefijo) puede
almacenarse en forma de marcas que designan un enlace aguas arriba
(U), un enlace aguas abajo (D) o un enlace sin dirección (-), junto
a cada identidad de enlace (L1, L2, L3 y L4) correspondiente a
cada nodo vecino.
La secuencia de estados de enlace incluida en la
tabla de datos de protocolo de encaminamiento permite tomar
localmente una decisión de envío al siguiente salto en el
encaminador que almacena los datos. Para una red suficientemente
interconectada, cada encaminador deberá presentar por lo menos un
enlace aguas abajo. Si sólo existe un enlace aguas abajo, ese
enlace es el seleccionado como enlace de envío al siguiente salto.
Si se dispone de más de un enlace aguas abajo, puede seleccionarse
el enlace aguas abajo óptimo, basándose en la carga de tráfico
actual sobre los dos enlaces, por ejemplo. En cualquier caso, el
enlace seleccionado se introduce en una tabla de datos de envío al
siguiente salto, junto a la dirección IP. En la memoria caché, se
almacena una tabla de envío al siguiente salto (como la ilustrada
en la Figura 27) a la cual puede accederse con rapidez en cuanto el
encaminador recibe paquetes IP que requieren encaminamiento. La
tabla contiene el enlace de envío al siguiente salto seleccionado
(L2, L1, etc.), junto a cada dirección o prefijo de dirección IP
(IP1, IP2, etc.).
La utilización de una infraestructura fija de
encaminadores, y otros aspectos de la presente invención que se
describirán a continuación, permiten la agrupación de
encaminamientos dentro del AS, en particular para las direcciones
IP de los nodos móviles. La descripción siguiente explica
brevemente cómo se efectúa el direccionamiento IP y, en particular,
cómo se utilizan los prefijos de longitud variable para permitir la
agrupación de encaminamientos en una red de encaminamiento IP.
Las direcciones IP actualmente constan de un
número predeterminado de bits (32). En el pasado, las direcciones
IP se asignaban siguiendo un plan no estructurado (denominado plan
de direccionamiento "plano"). El direccionamiento con clases
introdujo el concepto de jerarquía de encaminamiento de dos niveles,
dividiendo las direcciones en un prefijo de red y en campos de
nodos. A los usuarios, se les asignaban direcciones IP de clase A,
clase B o clase C para simplificar el encaminamiento y la
administración.
En la clase A, el bit 0 indicaba la clase A, los
bits 1 a 7 indicaban la red (126 redes) y los bits 8 a 31
indicaban el nodo (16 millones de nodos).
En la clase B, los bits 0 a 1 indicaban la clase
B, los bits 2 a 15 indicaban la red (16.382 redes) y los bits 16 a
31 indicaban el nodo (64.000 nodos).
En la clase C, los bits 0 a 2 indicaban la clase
C, los bits 3 a 23 indicaban la red (2.097.152 redes) y los bits
24 a 31 indicaban el nodo (256 nodos).
Una jerarquía de dos niveles no dejaba de ser
una jerarquía de encaminamiento plana entre los nodos de una red.
Por ejemplo, un bloque de direcciones de clase A podría incluir 16
millones de nodos, lo cual daría por resultado que todos los
encaminadores de la red comprenderan 16 millones de entradas en las
tablas de direccionamiento. Las subredes se diseñaron para poder
dividir un bloque de direcciones de nodos en un campo de subred de
longitud variable y un campo de nodo. Esto permite a los
encaminadores de un AS mantener en la tabla de encaminamiento
entradas para las subredes sólo (agrupando los encaminamientos para
todos los nodos de cada subred). Se utiliza una máscara de subred
para permitir identificar a los encaminadores la parte de subred de
la dirección.
Según esta forma de realización de la presente
invención, la agrupación de encaminamientos se realiza asignando
un bloque de direcciones IP de nodos (es decir, una secuencia
contigua de direcciones IP que comparten uno o más prefijos) a un
nodo de acceso, tal como un encaminador BS, y asignando
dinámicamente direcciones IP del bloque a los nodos móviles para
toda la duración de sus sesiones de acceso. Cuando un nodo móvil se
registra en la red celular en el momento del encendido, el
encaminador BS de servicio asigna una dirección IP y almacena en
memoria caché la vinculación entre el identificador del enlace
inalámbrico del nodo móvil y la dirección IP asignada. Dentro del
AS, se calcula previamente un plan de encaminamientos agrupados (en
esta forma de realización, un DAG agrupado) antes de asignar al
nodo móvil la dirección IP que debe utilizar en toda su sesión de
acceso. Una vez que se ha apagado el nodo móvil, la dirección IP se
devuelve al encaminador BS propietario que, a continuación, puede
asignar la dirección IP a otro nodo móvil. Las direcciones IP de
los nodos móviles asignadas por un encaminador BS presentarán un
DAG agrupado, hasta que por lo menos uno de los nodos móviles
cambie de lugar, en cuyo caso el DAG agrupado permanecerá en su
lugar mientras se crea una excepción específica para ese nodo en
los encaminadores que se han visto afectados por un procedimiento
de actualización de encaminamiento específico para la movilidad (la
actualización sólo afecta al encaminamiento del nodo móvil que ha
cambiado de
lugar).
lugar).
Un encaminador BS realiza el cálculo previo de
las trayectorias en un AS, para los prefijos de dirección
pertenecientes a dicho encaminador BS, incorporando un mensaje de
actualización para cada prefijo, en la presente memoria,
denominado paquete de "optimación" (OPT), que se transmite por
el AS y que actúa realmente como una notificación de prefijo, así
como elaborando el DAG agrupado. El paquete OPT es transmitido por
el encaminador BS que es el propietario del prefijo o los prefijos
de dirección IP y que controla el DAG agrupado. El paquete OPT se
distribuye al resto de nodos de la red (independientemente de sus
alturas actuales, si es que éstas han sido establecidas), y
establece o restablece estas alturas en el nivel de referencia
"todo ceros", es decir, da el valor cero a los tres primeros
valores (T_{i}, oid_{i} y r_{i}) de las alturas TORA. El
cuarto valor de altura, \delta_{i}, se establece en el número
de saltos efectuados por el paquete OPT desde su transmisión desde
el encaminador BS (de forma similar a la propagación de paquetes UPD
en los conocidos mecanismos TORA de creación de DAG iniciados por
la fuente). Puede añadirse un incremento de 1 para representar el
salto desde el encaminador BS hasta el nodo móvil. El quinto valor
de altura, i, se establece en el valor del ID del nodo.
Una vez que se dispone de un DAG agrupado en el
AS, cada nodo de conmutación de paquetes del AS presenta una
entrada en la tabla de envío al siguiente salto para el prefijo de
dirección IP en cuestión. Cuando un nodo que requiere
encaminamiento recibe un paquete, el nodo busca en la tabla de
envío al siguiente salto la entrada de dirección coincidente más
larga en la que basará la siguiente decisión de encaminamiento que,
siempre que el nodo móvil que utiliza la dirección IP no haya
abandonado la zona de alcance del encaminador BS propietario, será
el prefijo de dirección IP. El tamaño de la tabla de encaminamiento
y el procesamiento de encaminamiento pueden reducirse al mínimo en
cada nodo de conmutación de paquetes, proporcionando DAG agrupados
dentro del AS.
No obstante, cuando se efectúa la transferencia
de un nodo móvil en la capa de enlace inalámbrico, fuera del
alcance del encaminador BS que ha prestado servicio a dicho nodo por
primera vez en la red, se crea una entrada de dirección de nodo
individual en la tabla de datos de protocolo de encaminamiento y en
la tabla de envío al siguiente salto, en (un número limitado de)
los nodos de conmutación de paquetes que se han visto afectados
por las actualizaciones de encaminamiento ocasionadas por la
movilidad del nodo móvil. Estos nodos continúan almacenando las
correspondientes entradas de direcciones agrupadas, pero utilizan
la entrada de dirección de nodo para encaminar los paquetes hacia
la dirección IP del nodo móvil, en virtud de la búsqueda de la
coincidencia más larga.
El algoritmo de mantenimiento de altura TORA se
comprende en la misma clase general de algoritmos definidos
inicialmente en el documento "Distributed Algorithms for
Generating Loop-Free Routes in Networks with
Frequently Changing Topology", E.Gafni y D.Bertsekas,
IEEE-Trans. Commun., Enero de 1991. Dentro de esta
clase, un nodo sólo puede "incrementar" su altura; nunca
reducirla. No obstante, en esta forma de realización de la presente
invención, se proporciona una modificación algorítmica para
asegurar que, si después de una transferencia entre encaminadores
BS existe una pluralidad de interfaces de encaminamiento con los
nodos vecinos, un nodo envíe paquetes a través de una interfaz de
encaminamiento al nodo vecino desde el cual se ha recibido la
última actualización de encaminamiento relacionada con la
movilidad. El valor de tiempo \tau del quíntuplo de altura
(\tau_{i}, oid_{i}, r_{i}, \delta_{i}, i), almacenado en
la tabla de datos de protocolo de encaminamiento del encaminador
como una entrada junto a la dirección IP del nodo móvil y el nodo
vecino en cuestión, puede adoptar un valor "negativo", es
decir, inferior a cero, para indicar que se ha realizado una
actualización relacionada con la movilidad, y la magnitud del valor
de tiempo \tau negativo se incrementa por cada actualización de
encaminamiento relacionada con la movilidad para una dirección IP
dada. Por lo tanto, la última actualización relacionada con la
movilidad viene indicada por el valor negativo más alto del tiempo
\tau. Debe observarse que, aunque las actualizaciones de
encaminamiento relacionadas con la movilidad se distinguen por un
valor de tiempo \tau negativo, es posible utilizar otros
indicadores, tales como una etiqueta de un bit, en lugar de la
etiqueta negativa.
Cuando un nodo móvil cambia su afiliación con un
encaminador BS, el nodo móvil disminuye su valor de altura
reduciendo el valor de tiempo \tau en un entero (por ejemplo) y el
nuevo valor se transmite a un número limitado de nodos del AS como
parte de una actualización iniciada por un nodo móvil del DAG
asociado a la dirección IP del nodo móvil, descrita en mayor
detalle más adelante. Un nodo que presenta varios nodos vecinos
aguas abajo se encamina hacia el enlace aguas abajo que se ha
activado en último lugar. Las alturas todavía están ordenadas por
completo (en consecuencia, se mantiene la libertad de bucle de
encaminamiento).
Otro aspecto de esta forma de realización de la
presente invención es que, durante la transferencia de un nodo
móvil en la capa de enlace inalámbrico, se proporciona un mecanismo
de tunelado temporal a corto plazo que permite enviar los paquetes
de datos que llegan al encaminador BS desde el cual se transfiere
el nodo móvil al encaminador BS hasta el cual se transfiere el nodo
móvil. El tunelado en una red de conmutación de paquetes IP puede
realizarse encapsulando del paquete de datos con una nueva cabecera
IP (dirigida hacia la dirección IP del nuevo encaminador BS). Este
tipo de tunelado se denomina "tunelado IP en IP". En el nuevo
encaminador BS, el paquete es desencapsulado y enviado hacia el nodo
móvil por medio del enlace inalámbrico. Los mecanismos de
establecimiento de túneles, señalización y autenticación pueden ser
los mismos mecanismos que se utilizan en la tecnología "IP
móvil", y se describen inter alia en el documento "IP
Mobility Support", C. Perkins, ed., 1ETF RFC 2002, octubre de
1996. Si todos los encaminadores BS son compatibles con la
tecnología "IP móvil", dicha tecnología "IP móvil" podrá
utilizarse también para permitir el envío de paquetes a los nodos
móviles que se desplazan hacia un AS diferente. Otros protocolos de
tunelado posibles comprenden el tunelado UPD (en el que se añade
una cabecera UPD a los paquetes de entrada), el tunelado GRE (un
protocolo CISCO™), el protocolo de tunelado de capa 2 (L2TP) y los
modos de túnel IPSEC negociados o configurados.
Cuando va a efectuarse la transferencia de un
nodo móvil desde un encaminador BS, dicho encaminador BS interactúa
con el nuevo encaminador BS hasta el cual será transferido el nodo
móvil, para emprender las etapas siguientes:
- (a)
- preparar un túnel unidireccional hasta el nuevo encaminador BS, de tal forma que los paquetes puedan ser enviados al nodo móvil una vez que se ha perdido el enlace inalámbrico entre el encaminador BS antiguo y el nodo móvil. El túnel puede prepararse estableciendo la correspondencia con un túnel entre encaminadores BS preexistente o con un túnel específico para el nodo, negociado dinámicamente por medio de mecanismos de la tecnología IP móvil;
- (b)
- realizar la transferencia del nodo móvil en la capa de enlace inalámbrico;
- (c)
- incorporar una actualización de encaminamiento para la dirección IP del nodo móvil (o las direcciones, en el caso de un encaminador móvil) del nuevo encaminador BS;
- (d)
- enviar, al nuevo encaminador BS, los paquetes de datos destinados a la dirección IP del nodo móvil que llegan al encaminador BS antiguo a través de un enlace de túnel;
- (e)
- actualizar el encaminamiento no válido hacia el encaminador BS antiguo;
- (f)
- suprimir el túnel, si es específico para el nodo, o eliminar el estado específico para el nodo en un túnel preexistente, después de la convergencia del encaminamiento.
Antes de la transferencia, todos los paquetes se
encaminan directamente hacia el nodo móvil por medio de una o
varias trayectorias de la infraestructura que pasan por el
encaminador BS antiguo. Después de la convergencia del
encaminamiento, todos los paquetes se encaminan directamente hacia
el nodo móvil por medio de una o varias trayectorias de la
infraestructura que pasan por el encaminador BS nuevo.
Cuando se comunica la transferencia al nuevo
encaminador BS (ya sea desde el encaminador BS antiguo como parte
del establecimiento de túneles, o bien desde el nodo móvil por medio
de una transferencia asistida por móvil), el nuevo encaminador BS
genera un mensaje de actualización de encaminamiento dirigida que
es transmitido mediante unidifusión al encaminador BS antiguo,
utilizando el DAG existente para la dirección IP del nodo móvil
(que sigue estando dirigido hacia el encaminador BS antiguo). Esta
actualización modifica de forma selectiva el DAG del nodo móvil a
lo largo de la trayectoria inversa del nodo vecino de nivel más
bajo (la trayectoria más corta aproximada) hasta el encaminador BS
antiguo. Al terminar esta actualización, el encaminador BS antiguo
presentará un nuevo enlace aguas abajo en el DAG para la dirección
IP del nodo móvil, después de que el nodo móvil haya sido
transferido en la capa de enlace de radio. Durante el procedimiento
de actualización, un encaminador de cruce recibirá la actualización
de unidifusión dirigida y, entonces, el flujo de datos existente
será redirigido hacia el nuevo encaminador BS del nodo móvil.
Este procedimiento de actualización no depende
de la topología y se emplea independientemente de la distancia
topológica entre los encaminadores BS nuevos y antiguos (que puede
variar sustancialmente dependiendo de las posiciones relativas de
los encaminadores BS).
El túnel a corto plazo evita la pérdida de
paquetes en caso de que el encaminamiento hacia el nuevo
encaminador BS no haya sido establecido antes de producirse la
pérdida del enlace inalámbrico con el encaminador BS antiguo, y de
que no se haya realizado una cantidad significativa de
almacenamiento en memoria caché en el encaminador BS antiguo.
Sin embargo, la utilización de un túnel a corto
plazo tal vez no sea siempre necesaria, dependiendo del orden
relativo de los dos eventos siguientes:
- (i)
- pérdida del enlace inalámbrico entre el encaminador BS y el nodo móvil en el encaminador BS antiguo y
- (ii)
- llegada de la actualización de encaminamiento dirigida al encaminador BS antiguo.
Si la actualización de encaminamiento llega
antes de que se haya perdido el enlace inalámbrico antiguo, el
túnel deja de ser necesario, puesto que no llegarán más paquetes de
datos al encaminador BS antiguo debido al reencaminamiento
(siempre que los paquetes de control y de datos tengan la misma
prioridad y el mismo tratamiento en la cola; en caso contrario,
podrán seguir llegando paquetes de datos que ya estén presentes en
la cola después de la actualización de encaminamiento), y todos los
paquetes de datos anteriores habrán sido enviados al nodo móvil a
través del enlace inalámbrico antiguo. Si no se necesita ningún
túnel, puede evitarse la activación prematura de una actualización
TORA en el encaminador BS antiguo, debida a la pérdida de todos los
enlaces aguas abajo provocada por la pérdida del enlace inalámbrico
antiguo, marcando un enlace aguas abajo virtual en el encaminador
BS antiguo hasta que se produzca la convergencia de encaminamiento.
Por lo tanto, la retención del encaminamiento en el encaminador BS
antiguo puede lograrse simplemente a través de la señalización.
También puede utilizarse la retención de
encaminamiento mediante señalización simplemente cuando el
encaminador BS antiguo funciona como una memoria caché (por
ejemplo, una memoria caché transparente), permitiéndose entonces
almacenar al encaminador BS antiguo volúmenes relativamente grandes
de datos hasta que se produce la convergencia del encaminamiento,
y retransmitir los datos una vez que se ha producido la
convergencia de encaminamiento.
Como se ha mencionado anteriormente, cuando un
nodo móvil finaliza su sesión de acceso, el encaminamiento para la
dirección IP del nodo móvil puede reenviarse al encaminador BS desde
el cual se ha originado, es decir, el encaminador BS local de la
dirección IP. Se proporciona un mecanismo para restablecer de forma
eficaz el destino del DAG en el encaminador BS local, que requiere
la participación de un número limitado de nodos del AS sólo.
Cuando un nodo móvil finaliza su sesión de
acceso, el encaminador BS actual entra en contacto con el
encaminador BS local de la dirección IP e inicia la transferencia
de destino del DAG al encaminador BS local. También esta vez,
puede utilizarse un enlace de túnel como mecanismo de retención para
evitar el inicio de una actualización de encaminamiento en el
encaminador BS actual o, simplemente, puede utilizarse un enlace
virtual (una marca de enlace aguas abajo inactivo en el encaminador
BS actual) si no hay datos para transmitir. El encaminador BS
actual establece un enlace de túnel o un enlace aguas abajo virtual
dirigido hacia el encaminador BS local. En respuesta, el
encaminador BS local genera una actualización de "restauración"
dirigida que se envía hacia el encaminador BS actual mediante el
DAG existente para la dirección IP del nodo móvil (que sigue
estando dirigido hacia el encaminador BS actual). Esta
actualización suprime todas las entradas de la tabla de datos de
protocolo de encaminamiento específicas para el nodo y las entradas
de la tabla de envío al siguiente salto creadas como consecuencia
de la movilidad anterior del nodo móvil, para restaurar el DAG
agrupado calculado previamente como plan de encaminamiento activo
para la dirección IP del nodo móvil. La actualización se transmite
a través de la trayectoria creada previamente mediante las
actualizaciones de encaminamiento provocadas por la movilidad
anterior del nodo móvil. Por lo tanto, el grupo de valores de
altura negativos generado por las actualizaciones específicas para
la movilidad es suprimido, y el DAG agrupado con su nivel de
referencia "todo ceros" es reactivado (suponiendo que no se
haya producido ningún fallo en la red que haya provocado nuevas
generaciones e inversiones de altura). El enlace de túnel o el
enlace virtual puede mantenerse hasta que se reciba la
actualización de restauración en el encaminador BS actual, momento
en el cual se eliminará el túnel o el enlace virtual.
Cada cierto tiempo, o cuando se detecta un
evento desencadenador, el nodo móvil (o un encaminador BS que actúa
en representación del nodo móvil) puede reinicializar el DAG para
una dirección IP mediante un mecanismo de actualización TORA, con
niveles de referencia "todo ceros", eliminando por lo tanto
todas las entradas de la tabla de encaminamiento relacionadas con
la movilidad para el DAG. Los niveles de referencia "todo
ceros" transmitidos de ese modo tienen preferencia sobre el
resto de valores de altura (tanto positivos como negativos) y
pueden propagarse por todo el AS (reoptimización del DAG en todo el
AS). Esto constituye un mecanismo para el mantenimiento de
trayectorias de estado flexible, que altera temporalmente el
mecanismo de actualización relacionada con la movilidad.
A continuación, se describirá, con referencia a
las Figuras 2 a 11, un ejemplo detallado de transferencia entre BS
en la capa de enlace inalámbrico y de actualizaciones de
encaminamiento en la infraestructura fija de un AS. Asimismo, se
describirá otro ejemplo con referencia a las Figuras 12 a 16. Por
último, se describirá, con referencia a las Figuras 17 a 25, un
ejemplo detallado del restablecimiento del encaminamiento hasta un
BS local tras finalizar una sesión de acceso con un nodo móvil. En
cada uno de los quíntuplos de altura TORA ilustrados en las
Figuras 2 a 25, el ID de nodo se representa mediante la referencia
i para simplificar. No obstante, se apreciará que para poder
identificar de forma exclusiva los nodos del AS se utilizarán
valores diferentes para cada uno de éstos. Se observará también que
sólo se ilustra una parte del AS para simplificar.
En todos los ejemplos siguientes, el AS
comprende una pluralidad de encaminadores centrales fijos (CR1,
CR2,...) una pluralidad de encaminadores intermedios fijos (IR1,
IR2,...) y una pluralidad de encaminadores frontera fijos (ER1,
ER2,...), clasificados según su proximidad relativa con la
"frontera" topológica de la infraestructura fija. Los
encaminadores centrales pueden estar adaptados para procesar
cantidades de tráfico superiores a las de los encaminadores
intermedios, y los encaminadores intermedios, a su vez, pueden
estar adaptados para procesar cantidades de tráfico superiores a
las de los encaminadores frontera. Por ejemplo, los encaminadores
centrales pueden procesar tráfico nacional, los encaminadores
intermedios tráfico regional y los encaminadores frontera tráfico
subregional.
Los encaminadores de conmutación de paquetes
tienen emplazamientos comunes y se combinan funcionalmente con las
estaciones base inalámbricas. Dichas entidades combinadas se
denominan "nodos de acceso" (BS1, BS2,...) en la presente
memoria; sin embargo, debe tenerse en cuenta que el término "nodo
de acceso" no pretende limitarse a un nodo de encaminamiento que
comprende funciones de BS inalámbrica (puede proporcionarse, por
ejemplo, un "nodo de acceso" en un nodo que está
topológicamente alejado de una BS).
En el caso de todos los ejemplos descritos a
continuación, la direccionalidad de encaminamiento de salto en
salto en las interfaces se indica mediante flechas a lo largo de los
enlaces entre los nodos de la red y entre los nodos de acceso y
los nodos móviles (comprendiendo dichos enlaces un enlace
inalámbrico). El plan de encaminamiento distribuido adopta la forma
de un DAG TORA dirigido en un único nodo móvil receptor, MH2. Antes
de que el nodo móvil MH2 empiece una sesión de acceso y de que le
sea asignada dinámicamente una dirección IP, se dispone de un DAG
calculado previamente y agrupado para la dirección IP dentro del AS,
que ha sido incorporado como una actualización global del AS desde
el nodo de acceso que asigna la dirección IP, es decir, el nodo
BS2. En las Figuras 2 a 25, los nodos relacionados con las
actualizaciones de encaminamiento o el envío de paquetes se marcan
con sus quíntuplos de altura TORA (\tau_{i}, oid_{i}, r_{i},
\delta_{i}, i). Como se ha descrito anteriormente, esta
altura TORA se almacena también en la tabla de datos de protocolo
de encaminamiento de cada nodo vecino, una vez conocido el nodo al
que se aplica la altura.
Cuando el nodo móvil MH2 se registra en el nodo
de acceso local BS2, el nodo de acceso local almacena en memoria
caché la identidad del nodo móvil en la capa de enlace inalámbrico,
junto a la dirección IP asignada, creándose de ese modo una entrada
específica para el nodo móvil en una tabla de encaminamiento
almacenada en el nodo BS2.
La Figura 2 ilustra un ejemplo de sesión de
comunicaciones (por ejemplo, una conexión TCP/IP) establecida
entre el nodo móvil MH2 y otro nodo, en este caso el nodo móvil MH1.
En los ejemplos siguientes, el correspondiente nodo móvil MH1 no
se desplaza, aunque la movilidad de éste es posible mediante las
mismas funciones que se describirán en relación con la movilidad
del nodo MH2. También puede establecerse una sesión de
comunicaciones similar con un correspondiente nodo fijo. En
particular, existe un DAG separado dentro del AS dirigido hacia el
nodo MH1, mediante el cual los paquetes de datos originados en el
nodo MH2 se encaminan hacia el nodo MH1. Puesto que este DAG que
se dirige hacia el nodo MH1 no se altera, y se dispone de
encaminamiento hacia el nodo MH1 desde cada nodo de acceso
con el que se afilia el nodo MH2, no se proporcionan más detalles acerca del encaminamiento hacia el nodo MH1.
con el que se afilia el nodo MH2, no se proporcionan más detalles acerca del encaminamiento hacia el nodo MH1.
Los paquetes de datos originados en el nodo MH1
y destinados al nodo MH2 se encaminan inicialmente hacia el nodo
de acceso local BS2 por medio de su DAG agrupado (por ejemplo, a
través de los nodos fijos BS1, ER1, IR1 y ER2), como se representa
en la Figura 2.
Con referencia a la Figura 3, el propio nodo MH2
(o el nodo BS2) puede tomar una decisión de transferencia entre BS
en la capa de enlace inalámbrico. En el caso de una transferencia
iniciada por un nodo móvil, la decisión puede tomarse basándose en
la comparación de la calidad del enlace inalámbrico entre las
señales recibidas desde los nodos BS2 y BS3. Cuando el nodo móvil
MH2 se desplaza, la señal recibida desde el nodo de acceso BS3
puede mejorar, mientras que la señal recibida desde el nodo de
acceso BS2 empeora, y en un evento de decisión de umbral, el nodo
móvil responde iniciando una transferencia entre los nodos BS2 y
BS3. Cuando la decisión de transferencia se toma en el nodo BS2,
dicha decisión puede basarse en otras consideraciones, tales como
la carga de tráfico. En este caso, el nodo de acceso BS2 transmite
una orden de transferencia al nodo MH2.
Tanto si la transferencia entre BS es iniciado
por el nodo móvil MH2 como por el nodo de acceso local BS2, el nodo
móvil MH2 selecciona un nuevo nodo de acceso BS3 y transmite un
paquete de iniciación de túnel (TIN) al nodo de acceso local BS2.
El paquete TIN comprende la dirección IP del nuevo nodo de acceso
BS3, que el nodo móvil lee en un canal de radiobaliza transmitido
por el nodo de acceso BS3. El nodo móvil MH2 calcula también una
nueva altura, reduciendo el valor de tiempo \tau de su altura
hasta un valor negativo -1 (que indica una primera actualización
relacionada con la movilidad fuera del nodo de acceso local BS2), y
la comprende en el paquete TIN.
Haciendo referencia a la Figura 4, cuando el
nodo de acceso local BS2 recibe el paquete TIN desde el nodo móvil
MH2, el nodo de acceso local BS2 establece un enlace de túnel IP en
IP de corto plazo hacia el nuevo nodo de acceso BS3. El nodo de
acceso local BS2 introduce la interfaz de túnel con el nodo de
acceso BS3 en su tabla de encaminamiento, y la altura TORA del
nuevo nodo de acceso BS3 se establece en los valores (-1, 0, 0, 1,
i) para asegurar que la interfaz de túnel sea marcada como un
enlace aguas abajo para el envío de paquetes de datos durante el
resto del procedimiento de transferencia.
Una vez que se ha establecido el enlace de túnel
a corto plazo entre el nodo de acceso local BS2 y el nodo de
acceso nuevo BS3, el nodo de acceso local BS2 envía el paquete TIN
recibido desde el nodo móvil MH2 al nuevo nodo de acceso BS3 por
medio de la interfaz de túnel.
En el presente ejemplo, el sistema de enlace
inalámbrico utilizado tiene unas características determinadas que
permiten que el nodo móvil MH2 se comunique por medio de dos enlaces
inalámbricos con cada nodo de acceso BS2 y BS3 durante una
transferencia (como sucede en los sistemas de radio celulares CDMA
capaces de efectuar transferencias con continuidad). Por lo tanto,
a continuación, el nodo móvil MH2 establece un segundo enlace
inalámbrico con el nuevo nodo de acceso BS3, y se crea una entrada
en la tabla de encaminamiento del nodo BS3, que indica un enlace
aguas abajo hacia el nodo móvil MH2.
El nuevo nodo de acceso BS3 genera un paquete de
actualización de unidifusión dirigida (UUPD) y transmite el
paquete a su nodo vecino de la infraestructura fija, es decir, el
nodo ER3. El paquete UUPD se desplazará a lo largo de una
trayectoria de unidifusión entre el nuevo nodo de acceso BS3 y el
nodo de acceso local BS2, actualizando las entradas de las tablas
de datos de protocolo de encaminamiento y, por consiguiente,
también las entradas de por lo menos algunas de las tablas de envío
al siguiente salto, de todos los nodos situados a lo largo de la
trayectoria de actualización y todos los nodos inmediatamente
adyacentes a los nodos situados a lo largo de dicha trayectoria
(los nodos situados a lo largo de la trayectoria transmiten un
aviso de sus nuevas alturas a cada nodo inmediatamente adyacente,
estando limitada la propagación de los avisos a un salto).
Con referencia a la Figura 6, una vez que el
nodo móvil MH2 ha establecido un nuevo enlace inalámbrico con el
nuevo nodo de acceso BS3, se suprime el enlace inalámbrico antiguo
con el nodo de acceso local BS2. Los paquetes de datos dirigidos
hacia el nodo móvil MH2 que llegan al nodo de acceso local BS2 son
enviados al nuevo nodo de acceso BS3 por medio del túnel a corto
plazo, y hacia adelante hasta el nodo móvil MH2, por medio del
nuevo enlace inalámbrico.
Aunque entonces se habrá perdido el enlace
inalámbrico antiguo, todavía no se activará ninguna actualización
de encaminamiento en el nodo de acceso local BS2 (como sucedería
según el protocolo TORA), puesto que existe un resto del enlace
aguas abajo a lo largo del túnel establecido entre el nodo de
acceso local BS2 y el nuevo nodo de acceso BS3. Por lo tanto, el
encaminamiento hacia el nodo de acceso local BS2 no cambia hasta
que la actualización de encaminamiento iniciada desde el nuevo nodo
de acceso BS3 llega al nodo de acceso local BS2. Como se
representa en la Figura 6, el paquete UUPD es enviado desde el
primer nodo ER3 que recibe el paquete UUPD, y que actualiza también
su altura con el valor de tiempo \tau negativo asociado a la
actualización de movilidad (-1), hasta el nodo IR2. El nodo IR2, a
su vez, actualiza su altura con el valor de tiempo \tau negativo
asociado a la actualización relacionada con la movilidad.
Cada nodo situado a lo largo de la trayectoria
de actualización de encaminamiento de unidifusión incrementa
también su valor \delta del quíntuplo de altura TORA en una unidad
por cada salto del paquete de actualización de encaminamiento
UUPD, de tal forma que el valor \delta representa el número de
saltos hasta el nodo móvil a través del nuevo nodo de acceso BS3, a
diferencia del valor \delta de la entrada de la tabla de
encaminamiento anterior que indicaba el número de saltos hasta el
nodo móvil a través del nodo de acceso local BS2. Por lo tanto, los
enlaces situados a lo largo de la trayectoria de actualización de
unidifusión dirigida son dirigidos en secuencia hacia el nuevo nodo
de acceso BS3.
Con referencia a la Figura 7, el paquete UUPD es
enviado a continuación al nodo subsiguiente de la trayectoria de
actualización de unidifusión, es decir, el nodo ER2. El nodo ER2 es
un encaminador que marca el punto de entrecruzamiento entre la
trayectoria de encaminamiento seguida desde el nodo transmisor MH1
hasta el nodo de acceso local BS2 y la trayectoria de
encaminamiento que será seguida por los paquetes transmitidos desde
el nodo MH1 hasta el nuevo nodo de acceso BS3 (la trayectoria de
encaminamiento que se está estableciendo). Como se representa en
la Figura 8, una vez que las entradas de la tabla de datos de
protocolo de encaminamiento del nodo ER2 se han actualizado tras la
recepción de los paquetes UUPD, el nodo de cruce ER2 presenta dos
enlaces aguas abajo, uno dirigido hacia el nodo de acceso local BS2
y el otro dirigido hacia el nuevo nodo de acceso BS3. No obstante,
debido a que el enlace aguas abajo dirigido hacia el nuevo nodo de
acceso BS3 comprende un valor de tiempo \tau negativo, que indica
una actualización (más reciente) relacionada con la movilidad, el
enlace aguas abajo dirigido hacia el nuevo nodo de acceso BS3 se
selecciona preferentemente como enlace de envío al siguiente salto.
Los paquetes de datos dirigidos al nodo móvil MH2 que llegan al
nodo ER2 son enviados al nodo IR2, a lo largo de la trayectoria de
encaminamiento hacia el nuevo nodo de acceso BS3. Después del
desvío de la trayectoria de encaminamiento en el encaminador de
cruce ER2, no se envían más paquetes de datos al BS2 ni se envían
más paquetes de datos a través de la interfaz de túnel entre el
nodo BS2 y el nodo BS3. No obstante, la interfaz de túnel mantiene
su posición en el nodo de acceso local BS2, para asegurar que no
se genere ninguna actualización de encaminamiento desde el nodo de
acceso local BS2 (debido a la pérdida de todos sus enlaces aguas
abajo) hasta que el paquete UUPD llegue al nodo de acceso local
BS2. Cuando el paquete UUPD llega al nodo de acceso local BS2, se
eliminan las entradas del estado del túnel de la tabla de
encaminamiento del BS2, eliminándose de ese modo la interfaz de
túnel para MH2.
Con referencia a la Figura 9, se observará que
la altura del nodo de acceso local BS2 no se redefine tras la
recepción del paquete UUPD (sin embargo, la dirección del enlace
entre el nodo BS2 y ER2 se invierte, debido al valor de tiempo
\tau negativo definido en la altura para el nodo ER2, permitiendo
de ese modo que otros nodos móviles que reciben el servicio por
medio del nodo BS2 transmitan paquetes al nodo MH2), puesto que el
nodo de acceso local BS2 constituye el final de la trayectoria de
actualización de unidifusión.
Por último, tras la recepción del mensaje UUPD,
el nodo de acceso local BS2 puede transmitir un acuse de recibo de
actualización completa (UUPD-Ack) hacia el nuevo
nodo de acceso BS3. El paquete UUPD-Ack sigue la
trayectoria de encaminamiento de unidifusión hacia el nuevo nodo de
acceso BS3 actualizada y establecida en el DAG. Una vez
transmitido el paquete UUPD-Ack, el nodo de acceso
antiguo BS3 abandona el control provisional del DAG para la
dirección IP asignada inicialmente al nodo móvil MH2. Tras recibir
el paquete UUPD-Ack, el nuevo nodo de acceso BS3
asume el control provisional del DAG para la dirección IP del nodo
móvil.
En ese momento, habrá finalizado la
actualización de encaminamiento asociada a la transferencia entre
BS de la estación móvil en la capa de enlace de radio, que
comprende la redefinición de la altura de un número limitado de
nodos sólo (en el ejemplo representado en la Figura 9, cinco nodos
sólo) situados a lo largo de la trayectoria de actualización de
unidifusión. Además, la actualización de las entradas de la tabla
de datos de protocolo de encaminamiento también está limitada,
siendo sólo necesarias dichas actualizaciones en los nodos que
reciben el mensaje UUPD y los nodos inmediatamente adyacentes (que
reciben un aviso de las nuevas alturas y almacenan las nuevas
alturas en sus tablas de encaminamiento). En el ejemplo representado
en la Figura 9, las actualizaciones de la tabla de datos de
protocolo de encaminamiento se realizan también en cada uno de los
nodos IR1, CR1, CR2 y CR3.
Las Figuras 10 y 11 representan el estado del
DAG dentro del AS, antes y después de una subsiguiente
actualización relacionada con la movilidad. En este caso, el nodo
móvil MH2 es transferido a un nuevo nodo de acceso BS4 desde el
nodo de acceso BS3, hasta el cual el nodo móvil fue transferido
previamente desde el nodo de acceso BS2. El procedimiento empleado
es el mismo que el descrito con referencia a la actualización
relacionada con la movilidad provocada por la primera transferencia
del nodo móvil desde el nodo de acceso BS2 hasta el nodo de acceso
BS3, excepto en que la nueva altura generada por la actualización
de unidifusión enviada desde el nuevo nodo de acceso BS4 comprende
otro incremento del valor de tiempo \tau negativo (la magnitud de
éste se incrementa hasta -2), para diferenciar las alturas que han
sido actualizadas en relación con la movilidad acaecida en segundo
lugar de las alturas que han sido actualizadas en relación con la
movilidad acaecida en primer lugar (que presentan un valor de
tiempo \tau de -1), y de las alturas que han sido actualizadas en
relación con la movilidad de las alturas asignadas en el DAG
calculado previamente (que presentan un valor de tiempo \tau de
0). Como se representa en la Figura 1, los nodos implicados en la
nueva actualización presentan inicialmente alturas que comprenden
un valor de tiempo \tau igual a 0, hecho que indica que las
alturas son las definidas en el DAG calculado previamente.
Con referencia a las Figuras 12 a 16, se
describirá a continuación otro ejemplo de actualización de
encaminamiento relacionada con la movilidad, en el que el nodo
móvil es capaz de comunicarse sólo por medio de un único enlace
inalámbrico en cualquier momento particular (como en un sistema de
radio celular GSM). En este caso, las etapas descritas con
referencia a las Figuras 2 a 4 del ejemplo anterior son idénticas.
Como se representa en la Figura 12, el paquete UUPD enviado desde
el nuevo nodo de acceso BS3 se genera en respuesta a la recepción
de un paquete TIN a lo largo de la interfaz de túnel.
Con referencia a la Figura 13, el nodo móvil MH2
pierde primero su enlace inalámbrico con el nodo de acceso local
BS2 y, al cabo de un corto período de tiempo (para permitir la
resincronización con el nuevo nodo de acceso BS3 en la capa de
enlace inalámbrico, etc.), puede establecerse el nuevo enlace
inalámbrico con el nuevo nodo de acceso BS3. Durante el período en
que el nodo móvil MH2 no presenta enlaces inalámbricos, los
paquetes que llegan al nodo de acceso local BS2 son transmitidos por
la interfaz de túnel desde el nodo de acceso local BS2 y puestos en
cola en el nuevo nodo de acceso BS3 hasta que se establece el nuevo
enlace inalámbrico. A continuación, puede tener lugar uno de los
eventos siguientes: el establecimiento del nuevo enlace inalámbrico
o la recepción del paquete UUPD en el nodo de acceso local BS2. Si
lo que sucede primero es que se establece el nuevo enlace
inalámbrico, el nuevo nodo de acceso BS3 asume de inmediato el
control provisional del DAG para la dirección IP del nodo móvil. En
caso contrario, el nuevo nodo de acceso BS3 espera a recibir el
mensaje UUPD-Ack desde el nodo de acceso local BS2.
El resto de etapas descritas en relación con el ejemplo anterior
(eliminación de túnel, movilidad subsiguiente, etc.) también son
aplicables al presente ejemplo.
Las Figuras 17 a 25 ilustran un procedimiento
por medio del cual, cuando un nodo móvil finaliza una sesión de
acceso, se realizan actualizaciones de encaminamiento que
restablecen el DAG para la dirección IP del nodo móvil en la
condición en la que se hallaba antes de que la dirección IP se
asignara originalmente al nodo móvil. El procedimiento de
actualización de encaminamiento comprende la transmisión de las
actualizaciones de encaminamiento a un número limitado de nodos del
AS sólo (a lo largo de las trayectorias en las que se han
realizado previamente actualizaciones de unidifusión relacionadas
con la movilidad), siendo sólo necesario realizar actualizaciones
en las tablas de datos de protocolo de encaminamiento de un número
limitado de nodos (los nodos por los cuales pasan los mensajes de
actualización de restauración de encaminamiento dirigida y los
nodos inmediatamente adyacentes).
Con referencia a la Figura 17, cuando el nodo
móvil MH2 finaliza la sesión de acceso, el nodo de acceso actual
BS4 transmite una petición de restauración (RR) al nodo de acceso
local BS2 para la dirección IP. Esto sólo puede realizarse si se
conoce la identidad del nodo de acceso "local" para la
dirección IP en el nodo de acceso actual. Esta información puede
ser proporcionada transmitiendo la identidad de la BS propietaria
cuando se crea el DAG agrupado mediante el mecanismo de
actualización de paquetes OPT, y almacenando esta identidad como
datos de protocolo de encaminamiento, además del resto de datos de
protocolo de encaminamiento almacenados en los nodos de acceso.
Otra posibilidad es que esta información sea proporcionada gracias
al almacenamiento de la identidad de la BS local cuando se asigna
por primera vez la dirección IP al nodo móvil, y la transmisión y
el almacenamiento temporal de dicha identidad en cada nodo de acceso
desde el cual el nodo móvil recibe el servicio durante su sesión
de acceso. Por lo tanto, cuando el nodo móvil MH2 termina su sesión
de acceso, el nodo de acceso actual BS4 transmite el paquete RR,
que en un principio contiene la dirección IP del nodo móvil y está
encapsulado con la dirección IP del nodo de acceso local BS2, a lo
largo de un enlace de túnel IP en IP con el nodo de acceso local
BS2.
Una alternativa a la necesidad de obtener
información sobre la identidad de la BS local para una dirección
IP es que el paquete RR puede ser transmitido con la dirección IP
del nodo móvil como dirección de destino, aunque es necesario
incluir un identificador en la cabecera que indique a cada nodo
transmisor que el paquete debe ser encaminado a lo largo de la
trayectoria de encaminamiento del DAG agrupado, que sigue estando
dirigida hacia la BS local durante toda la sesión de acceso.
Una vez recibido el paquete RR, el nodo de
acceso local BS2 marca, en sus tablas de encaminamiento, un enlace
aguas abajo con el nodo móvil MH2. Este enlace aguas abajo es un
enlace virtual, puesto que el nodo móvil no mantiene entonces
comunicaciones inalámbricas con ningún nodo de acceso y, de hecho,
está situado en la zona de servicio de un nodo de acceso diferente
(la del nodo de acceso BS4). Cualquier paquete para el nodo móvil
MH2 que llegue al nodo BS4 tras la finalización de la sesión de
acceso del nodo móvil MH2 puede ser enviado a lo largo del túnel
hasta el nodo de acceso local BS2, donde puede ser almacenado para
su posterior envío al nodo móvil MH2 al iniciar éste una nueva
sesión de acceso.
Cuando se recibe el paquete RR, el nodo de
acceso local BS2 restablece también la altura del nodo móvil MH2
(ahora virtual) en un nivel de referencia "todo ceros", y envía
un paquete de actualización de restauración de unidifusión
dirigida (UDRU) hacia el nodo de acceso actual BS4, por medio de la
infraestructura fija del AS, ilustrada en la Figura 18. El paquete
UDRU se envía a lo largo de una trayectoria de unidifusión, que
comprende sólo los nodos que tienen alturas redefinidas previamente
como resultado de una actualización relacionada con la movilidad.
En el ejemplo representado en la Figura 18, estos nodos son los
nodos ER2, IR2, ER3, IR3, CR4, IR4, ER4 y
BS4.
BS4.
Cuando el paquete UDRU es recibido en cada uno
de los nodos situados a lo largo de la trayectoria de unidifusión,
las alturas TORA de cada nodo se restablecen en un nivel de
referencia "todo ceros", y los valores \delta de las alturas
se redefinen para que representen el número de saltos hasta el nodo
móvil (ahora virtual) a través del nodo de acceso local, en lugar
de los valores de las entradas previas que indicaban el número de
saltos hasta el nodo móvil a través del nodo de acceso actual. Este
procedimiento se ilustra en las Figuras 18 a 22.
Aparte de la actualización de las alturas a lo
largo de la trayectoria de actualización de unidifusión, también
se lleva a cabo la transmisión de las alturas actualizadas a cada
nodo inmediatamente adyacente. Cualquier nodo que presente un
valor de tiempo \tau negativo en su propia altura y que reciba el
aviso de que el valor de tiempo \tau negativo se ha restablecido
en 0, como en el caso del nodo de acceso BS3 (ilustrado en la
Figura 20), restablece también su propia altura en un nivel de
referencia "todo ceros", define su valor \delta para que
indique el numero de saltos hasta la estación móvil (ahora virtual)
a través del nodo de acceso local, genera un aviso de su nueva
altura y transmite dicho aviso a todos sus vecinos. Los vecinos que
reciban el aviso de nueva altura y que no restablezcan sus propias
alturas no propagarán más el aviso.
Como se ilustra en la Figura 23, cuando el nodo
de acceso actual BS4 recibe el paquete UDRU, el nodo de acceso
actual suprime el estado asociado al nodo móvil MH2 de sus tablas de
encaminamiento y transmite un mensaje UDRU-Ack, a
lo largo de la trayectoria de encaminamiento que se acaba de crear
mediante la actualización de unidifusión, hacia el nodo de acceso
local BS2, abandonando de ese modo el control provisional del DAG
para la dirección IP utilizada previamente por el nodo móvil
MH2.
Como se representa en la Figura 24, el paquete
UDRU-Ack finalmente se propaga hasta el nodo de
acceso local BS2. Tras la recepción de dicho paquete, el nodo de
acceso local BS2 elimina todos los estados asociados al nodo móvil
MH2 y asume el control del DAG para la dirección IP. A continuación,
la dirección IP puede ser asignada dinámicamente una vez más a un
nodo móvil diferente MH3 que inicia una sesión de acceso en la zona
de servicio del nodo de acceso BS2, como se representa en la Figura
25.
En resumen, las siguientes modificaciones del
protocolo de encaminamiento proporcionado por la presente invención
(que pueden utilizarse individualmente o en cualquier combinación)
comprenden:
- 1.
- El almacenamiento de datos de protocolo de encaminamiento distintivos (niveles de referencia de altura "negativos" en el caso del protocolo TORA), generados como consecuencia de la movilidad, de tal forma que los paquetes son enviados aguas abajo hacia el nodo vecino que ha sido asignado en último lugar.
- 2.
- La incorporación de actualizaciones de movilidad de unidifusión dirigidas para ajustar el encaminamiento cuando se ha realizado una transferencia, mediante la alteración de los datos de protocolo de encaminamiento almacenados sólo en un grupo limitado de nodos de un AS.
- 3.
- La incorporación de actualizaciones de restauración de unidifusión dirigidas para suprimir los efectos de la movilidad basada en una transferencia (niveles de referencia de altura "negativos" en el caso del protocolo TORA).
Debe apreciarse que las formas de realización
descritas anteriormente no pretenden ser restrictivas, y que las
personas expertas en la materia podrán concebir modificaciones o
variantes de éstas.
Las formas de realización descritas
anteriormente describen un protocolo de encaminamiento modificado
basado en el protocolo de encaminamiento TORA. No obstante, es
posible utilizar algunos aspectos de la presente invención para
modificar otros protocolos de encaminamiento conocidos, tales como
el OSPF, el RIP, etc.
Por otra parte, aunque en las formas de
realización descritas anteriormente la infraestructura del sistema
autónomo es fija, debe apreciarse que uno o varios de los
encaminadores de la infraestructura puede ser un encaminador
móvil, tal como uno de los utilizados en el campo de las
comunicaciones por satélite y en otros sistemas en los que uno o
varios encaminadores de la infraestructura presentan movilidad a
largo plazo. Además, los nodos móviles pueden estar conectados
también a un nodo de acceso por medio de un enlace de
comunicaciones móviles no inalámbrico, tal como una conexión por
cable enchufable.
Claims (22)
1. Procedimiento para controlar el
encaminamiento de paquetes en una red de protocolo de
encaminamiento sin conexión que comprende una infraestructura de
nodos de conmutación de paquetes (CR, IR, ER) interconectados
mediante enlaces de transporte de paquetes, y una pluralidad de
nodos de acceso (BS), hacia los cuales puede dirigirse, en dicha
infraestructura para una dirección de red determinada, una
trayectoria de encaminamiento definida mediante los datos
contenidos en los nodos de conmutación de paquetes (CR, IR, ER)
situados a lo largo de dicha trayectoria de encaminamiento,
comprendiendo dicho procedimiento la etapa siguiente:
- encaminar paquetes a lo largo de una primera trayectoria de encaminamiento para una primera dirección de red, estando dirigida dicha trayectoria de encaminamiento hacia un primer nodo de acceso (BS2) que presta servicio a un nodo móvil (MH2), utilizando dicha primera dirección de red a través de un enlace de comunicaciones;
y estando dicho procedimiento
caracterizado porque comprende las etapas siguientes:
- designar una interfaz, distinta al enlace de comunicaciones desde el primer nodo de acceso (BS2) hasta el nodo móvil (MH2), a través de la cual se van a enviar, a un segundo nodo de acceso (BS3), los paquetes que llegan a lo largo de dicha primera trayectoria de encaminamiento;
- después de la designación de dicha interfaz, transferir el enlace de comunicaciones del nodo móvil (MH2), para que de este modo el segundo nodo de acceso (BS3) preste servicio a dicho nodo móvil (MH2);
- en respuesta a la transferencia del enlace de comunicaciones, alterar el encaminamiento en dicha infraestructura para dicha primera dirección de red y crear una segunda trayectoria de encaminamiento para dicha primera dirección de red, dirigida hacia dicho segundo nodo de acceso (BS3);
- en respuesta a la creación de dicha segunda trayectoria de encaminamiento, alterar el encaminamiento en dicha infraestructura para dicha primera dirección de red para suprimir dicha primera trayectoria de encaminamiento; y
- encaminar los paquetes hacia dicho segundo nodo de acceso (BS3) a través de dicha segunda trayectoria de encaminamiento.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha etapa de designación comprende designar una
trayectoria directa desde dicho primer nodo de acceso (BS2) hasta
dicho segundo nodo de acceso (BS3) para dicha primera dirección de
red, y en el que dicha trayectoria directa no requiere que el
encaminamiento en dicha infraestructura sea alterado para dicha
primera dirección de red.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que dichos paquetes que llegan se encapsulan y transmiten por
medio de un túnel de paquetes que forma dicha trayectoria
directa.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el que dicho túnel de paquetes se proporciona por medio de
tunelado a través de dicha infraestructura.
5. Procedimiento según la reivindicación 2, 3 ó
4, en el que se transmite uno o más paquetes de datos de control
para controlar dichas alteraciones de encaminamiento, a través de
dicha trayectoria directa.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que dicho uno o más paquetes de datos de control comprenden un
paquete de datos de control que inicia dichas alteraciones de
encaminamiento en dicho segundo nodo de acceso (BS3).
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dichas alteraciones de
encaminamiento comprenden la transmisión por dicho segundo nodo de
acceso (BS3) de una actualización de encaminamiento (UUPD) a dicha
infraestructura.
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 7, en el que dicha trayectoria directa es
designada mediante unos datos de estado contenidos en dicho primer
nodo de acceso (BS2) y relacionados con dicho nodo móvil
(MH2).
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en
el que dichos datos de estado se suprimen de dicho primer nodo de
acceso (BS2) después de la propagación de dicha actualización de
encaminamiento (UUPD) hasta dicho primer nodo de acceso (BS2).
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que dichos datos de estado se suprimen de dicho primer nodo de
acceso (BS2) en respuesta a la recepción de dicha actualización de
encaminamiento (UUPD) en dicho primer nodo de acceso (BS2).
11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó
10, en el que dicho primer nodo de acceso (BS2) transmite un acuse
de recibo de actualización de encaminamiento a dicho segundo nodo de
acceso (BS3) en respuesta a la recepción de dicha actualización de
encaminamiento (UUPD).
12. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 8 a 11, en el que se asocia un tiempo límite a
dichos datos de estado, siendo dichos datos de estado suprimidos de
dicho primer nodo de acceso (BS2) tras la expiración de dicho
tiempo límite.
13. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha interfaz está dirigida hacia una memoria caché local
para dicho primer nodo de acceso (BS2).
14. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que dicha actualización de encaminamiento (UUPD) está destinada
a propagarse a través de dicha infraestructura hasta dicho primer
nodo de acceso (BS2).
15. Procedimiento según la reivindicación 14, en
el que dicha actualización de encaminamiento (UUPD) se transmite a
dicho primer nodo de acceso (BS2) como una actualización de
unidifusión.
16. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de designación
se realiza en respuesta a la recepción de una petición de movilidad
recibida desde el nodo móvil (MH2) en dicho primer nodo de acceso
(BS2).
17. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho enlace de
comunicaciones es un enlace inalámbrico.
18. Procedimiento según la reivindicación 17, en
el que dicho enlace inalámbrico permite a dicho nodo móvil (MH2)
recibir datos solamente desde dicho primer nodo de acceso (BS2) y
dicho segundo nodo de acceso (BS3) durante dicha
transferencia.
19. Procedimiento según la reivindicación 18, en
el que dicho enlace inalámbrico es un enlace de radio TDMA.
20. Procedimiento según la reivindicación 17, en
el que dicho enlace inalámbrico permite a dicho nodo móvil (MH2)
recibir datos, tanto desde dicho primer nodo de acceso (BS2) como
desde dicho segundo nodo de acceso (BS3) durante dicha
transferencia.
21. Procedimiento según la reivindicación 20, en
el que dicho enlace inalámbrico es un enlace de radio CDMA.
22. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha dirección de red es
una dirección de protocolo Internet IP.
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