ES2268415T3 - Tunelacion inversa selectiva basada en flujos en redes inalambricas de area local (wlan) -sistemas moviles. - Google Patents
Tunelacion inversa selectiva basada en flujos en redes inalambricas de area local (wlan) -sistemas moviles. Download PDFInfo
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Abstract
Una unidad (20) de abonado capaz de funcionar en una red (30) de móviles y en una red inalámbrica (22) de área local, WLAN, estando conectadas la red de móviles y la WLAN a Internet (28), donde pueden transferirse paquetes a un nodo deseado (38) sobre Internet, a través de la WLAN y de la red de móviles, caracterizada porque la unidad de abonado comprende medios configurados para efectuar, cuan- do está funcionando en la WLAN, los pasos de: para paquetes de un primer grupo de sesiones selecciona- das de datos en paquetes diferenciados, seleccionadas basándose en la calidad del tratamiento del servicio, transferir estos paquetes hacia un nodo deseado (38) por Internet (28) a través de la red (30) de móviles, inser- tando en una cabecera de estos paquetes información de encaminamiento para un nodo especificado de la red (30) de móviles; y para paquetes de un segundo grupo de sesiones selecciona- das de datos en paquetes diferenciados, seleccionadas basándose en la calidad del tratamiento delservicio, transferir esos paquetes directamente a un nodo deseado (38) por Internet (28) a través de la WLAN (22), sin en- caminamiento a través de la red (30) de móviles.
Description
Tunelación inversa selectiva basada en flujos en
redes inalámbricas de área local (WLAN) - sistemas móviles.
Esta invención está relacionada en general con
sistemas interconectados de redes inalámbricas de área local (WLAN)
y redes de móviles. En particular, la invención está relacionada con
el encaminamiento de paquetes en tales sistemas.
La figura 1 es una ilustración simplificada de
una red 30 de móviles y una red inalámbrica de área local (WLAN)
22. Un abonado 20 tiene una suscripción con una WLAN 22 y con una
red 30 de móviles. Las WLAN, tal como la WLAN 22, se utilizan
típicamente para proporcionar servicios de datos de alta velocidad a
zonas de gran actividad.
La WLAN 22 tiene un punto de acceso 24 a la WLAN
(WLAN-AP), de forma que el abonado 20 puede acceder
a la WLAN 22 y a un encaminador de acceso a la WLAN
(WLAN-AR) 26 para encaminar paquetes que llegan y
abandonan la WLAN 22, a través de Internet 28.
La red 30 de móviles tiene una red 32 de acceso
por radio, de manera que el abonado 20 puede acceder a la red 30 y
a una red troncal 34 de móviles. La red troncal 34 de móviles tiene
una pasarela 30 de encaminamiento de la red de móviles para
encaminar paquetes que llegan y abandonan el sistema 30 de móviles.
La red troncal 34 de móviles está conectada también a Internet
28.
Para que el abonado 20 utilice un servicio
inalámbrico, el abonado 20 utiliza el sistema 30 de móviles o bien
la WLAN 22. Si el abonado 20 está en el sistema 30 de móviles y no
dentro de la WLAN 22, el abonado 20 establece una conexión
inalámbrica con la red 32 de móviles de acceso. Los paquetes son
transferidos entre la red 32 de acceso a móviles y la red troncal
34 de móviles. La pasarela 36 de encaminamiento de la red de móviles
transfiere paquetes entre la red troncal 34 de móviles e Internet
28. Los paquetes son encaminados a través de Internet 28 hasta el
nodo deseado, tal como un servidor de destino.
Si el abonado 20 está dentro de la WLAN 22, se
considera que el abonado 20 está en itinerancia con respecto a la
red 30 de móviles. El abonado 20 establece una conexión inalámbrica
con la WLAN-AP 24. Los paquetes son transferidos
entre la WLAN-AP 24 y la WLAN-AR 26.
La WLAN-AR 26 transfiere paquetes entre la WLAN 22 e
Internet 28. Los paquetes son encaminados a través de Internet 28
hacia/desde un nodo deseado.
Cuando un abonado 20 se desplaza desde la red 30
de móviles hacia el interior de la WLAN 22, el envío de paquetes
desde el abonado 20 hasta el nodo deseado 38, a través de la WLAN 22
puede ser efectuado utilizando herramientas estándar de
encaminamiento de paquetes IP. El nodo deseado 38 no se ha
desplazado. Sin embargo, el envío de paquetes desde el nodo deseado
38 hasta el abonado 20 a través de la WLAN 22 es más problemático.
Si el abonado 20 tiene una dirección IP estática, el identificador
de red de la dirección IP del abonado sigue siendo la misma que el
identificador de red de la dirección IP del encaminador 36 de la red
30 de móviles.
Las versiones 4 (MobileIPv4) y 6 (MobileIPv6) de
IP de Móviles proporcionan soluciones a este problema. En
MobileIPv4, el abonado informa a la pasarela de encaminamiento de la
red de móviles de su nuevo emplazamiento. Estas funciones
adicionales de la pasarela de encaminamiento de la red de móviles y
del WLAN-AR son denominadas funciones de Agente
Doméstico y funciones de Agente Externo. Cuando la pasarela 36 de
encaminamiento de la red de móviles 36 recibe los paquetes del
abonado desde el nodo deseado 38, el encaminador 36 los reenvía
hacia la WLAN-AR 26. El WLAN-AR 26
envía los paquetes a la dirección IP del abonado 20, utilizando los
procedimientos de mapas de direcciones de capa 2, tales como
ARP.
Un inconveniente de esta solución es que los
paquetes que se originan en el abonado 20 y que van a través de la
WLAN 22, no son visibles para la red 30 de móviles o para el
encaminador 36. Otro inconveniente de esta solución es el aumento
de carga en la pasarela 36 de encaminamiento de la red de móviles,
debido al encaminamiento de todos los paquetes entrantes del
abonado.
En MobileIPv6, el abonado 20 envía una
actualización vinculante a la pasarela 36 de encaminamiento de la
red de móviles y al nodo deseado 38. La actualización vinculante
tiene información sobre la nueva red (WLAN 22) a la que está unido
el abonado 20. Los paquetes IP procedentes del nodo 38 de destino
son encaminados ahora directamente al abonado 20, sin pasar por la
pasarela 36 de encaminamiento de la red de móviles y utilizando
protocolos estándar de encaminamiento de IP. Un inconveniente de
esta solución es que los paquetes que se originan desde el abonado
y los que se dirigen al mismo no son visibles para la red de
móviles.
En algunos casos, no es deseable que los
paquetes de IP no sean visibles para la red 30 de móviles. Una razón
es que se eluden los protocolos de seguridad del sistema 30 de
móviles. Además, ciertos servicios del sistema 30 de móviles no
pueden ser utilizados, tales como el acceso a los servicios de
paquetes de la red de móviles.
Para permitir que todos los paquetes de usuario
sean visibles para la red 30 de móviles, se puede utilizar la
tunelización inversa y/o directa. Como se ilustra en la figura 2, en
la tunelización inversa los paquetes del abonado 20 de la WLAN 22
son encaminados a través de la WLAN 22 y de la red 30 de móviles.
Los paquetes son transferidos entre los encaminadores (la pasarela
36 de encaminamiento de la red de móviles y el
WLAN-AR 26), a través de una red IP 29. La
tunelización inversa es admitida por MobileIPv4 y permite que todos
los paquetes sean visibles para la red 30 de móviles.
Para MobileIPv6, son necesarias ambas funciones
directa e inversa para hacer visibles los paquetes a la red 30 de
móviles. En la tunelización directa, los paquetes son encaminados
también a través de la red 30 de móviles y de la WLAN 22.
Al encaminar todos los paquetes a través de la
pasarela 36 de encaminamiento de la red de móviles, el sistema 30
de móviles puede mantener la seguridad y proporcionar servicios de
paquetes basados en la red de móviles para el abonado 20, aún
cuando estén localizados en la WLAN 22. Para ilustrarlo, la pasarela
36 de encaminamiento de la red de móviles puede enviar paquetes a
un agente de filtrado/supervisión para fines de seguridad. Un
inconveniente de estas soluciones es que se incrementa la carga de
la pasarela de encaminamiento de la red de móviles.
Para reducir el encaminamiento en la pasarela 36
de encaminamiento de la red de móviles, se puede utilizar la
tunelización inversa selectiva. En la tunelización inversa
selectiva, los paquetes son enviados selectivamente a través de la
red 30 de móviles y a través de la WLAN 22, o bien solamente a
través de la WLAN 22, en base a un solo paquete a la vez. Tal
encaminamiento paquete a paquete no es deseable, ya que aumenta la
carga de proceso. Además, tal desmenuzamiento paquete a paquete
puede no ser necesario para la mayoría de las aplicaciones.
Consecuentemente, es un objeto de la presente
invención proporcionar soluciones alternativas al encaminamiento de
la red de móviles y de la WLAN. Este objeto se consigue con las
reivindicaciones independientes anexas.
En el artículo "Transferencia en Redes Móviles
Híbridas de Datos", de Comunicaciones Personales del IEEE,
Sociedad de Comunicaciones del IEEE, Estados Unidos, volumen 7, núm.
2, Abril de 2000, páginas 34-47, de Pahlavan K y
otros colaboradores, se divulga una arquitectura que conecta una
WLAN a una red GPRS a través de entidades GPRS tales como la SGSN y
lA GGSN. De esta manera, la WLAN aparecerá como si fuera una célula
GPRS o una RA, respectivamente, y la movilidad será gestionada por
el GPRS. Todo el tráfico para un Servidor Ventral de Móviles (MH)
alcanzará primero el GPRS antes de alcanzar el destino final, que
posiblemente será la WLAN. Se divulga también una arquitectura
alternativa en la cual la WLAN y la red GPRS están interconectadas
por medio de un servidor intermedio (proxy). Esta arquitectura
alternativa proporciona la movilidad de un Servidor Central de
Móviles (MH) entre dos redes, estableciendo siempre un camino de
comunicación entre el MH y el Servidor Central (CH) de Internet a
través del servidor intermedio.
En el artículo "Movilidad entre redes
heterogéneas con soporte para AAA" de ICC 2002, Conferencia
Internacional sobre Comunicaciones del IEEE en 2002, Nueva York, 28
de Abril - 2 de Mayo de 2002, IEEE, Estados Unidos, Volumen 1 de 5,
28 de Abril de 2002, páginas 2064-2069, Cappiello M
y otros colaboradores estudian la movilidad transparente en
diversas tecnologías de redes, tales como la GPRS, la WLAN y
otras.
En al artículo "Tunelización inversa para IP
de móviles, revisada", del Estándar IETF, Grupo de Trabajo de
Ingeniería de Internet, IETF, CH, Enero de 2001, Montenegro G
estudia la tunelización inversa a partir de la dirección del
destinatario de entrega del nodo móvil para un agente interno.
Al menos hay suscrito un abonado a la red de
móviles y a la red inalámbrica de área local (WLAN). El abonado
está situado en la WLAN. Se proporcionan flujos de abonado para ser
transferidos. Cada flujo comprende paquetes. Para cada flujo se
hace una determinación de si el flujo ha de ser encaminado
directamente a través de la WLAN o a través de la WLAN y de la red
de móviles. Los paquetes de cada flujo son encaminados basándose en
esa determinación del encaminamiento del flujo.
La figura 1 es una ilustración de una red de
móviles y de una WLAN.
La figura 2 es una ilustración de la
tunelización di-recta e inversa.
La figura 3 es una ilustración de la
tunelización inversa selectiva sobre una base de flujos.
La figura 4 es un diagrama de flujo de la
tunelización inversa selectiva basada en flujos, utilizando la
entrega directa y encapsulada.
La figura 5 es un diagrama de flujo de una
tunelización inversa selectiva basada en flujos, mediante la adición
de información de encaminamiento a las cabeceras de los
paquetes.
La figura 6 es una ilustración del
encaminamiento a un agente secreto, utilizando el encaminamiento
intermedio.
La figura 3 es una realización de la
tunelización inversa basada en flujo. Sobre la base de flujo a
flujo, los paquetes son encaminados selectivamente, bien
directamente a través de la WLAN 22 hacia el abonado 20, o bien a
través de la red 30 de móviles hacia la WLAN 22 y hacia el abonado
20, como se ilustra en la figura 3. Se define un flujo de paquetes
por medio de un registro de 5 conjuntos de datos,
registro-5. El registro-5 es una
dirección fuente de IP, una dirección de destino de IP, un puerto de
fuentes, un puerto de destinos y un tipo de protocolo de
transporte. Una manera alternativa de caracterizar un flujo utiliza
un registro-3. El registro-3 tiene
una Etiqueta de Flujo, una dirección fuente de IP y una dirección de
destino de IP. Cada flujo es típicamente una sesión diferenciada,
tal como una sesión diferenciada de TCP/IP. Los flujos son
utilizados tradicionalmente para diferenciar el tratamiento de la
calidad de servicio (QOS) entre flujos.
El operador de la red 30 de móviles y/o el
abonado 20 determinan qué flujos han de ser encaminados a través de
la red 30 de móviles o bien directamente a la WLAN 22. Un enfoque
posible para hacer esta determinación es por el tipo de flujo. Para
ilustrarlo, el operador puede decidir tener todos los flujos
asociados con mensajes instantáneos enviados directamente a través
de la WLAN 22, reduciendo el tráfico en el sistema 30 de móviles.
El operador puede decidir también tener todos los flujos asociados
con correo electrónico enviado a través de la red 30 de
móviles.
Alternativamente, la determinación de
encaminamiento de flujos puede estar basada en el tráfico de la red
de móviles. Si la red 30 de móviles tiene poca carga, todo el
tráfico es encaminado a través de la red 30 de móviles. A medida
que el tráfico aumenta, tipos específicos de flujos son encaminados
directamente a través de la WLAN 22. Esta transferencia de flujo
puede estar basada en varios niveles de prioridad. Para ilustrarlo,
la carga en la red 30 de móviles aumenta desde una carga baja hasta
una carga moderada. Con carga moderada, un primer conjunto de tipos
de flujo, tales como los mensajes instantáneos, son encaminados
directamente a través de la WLAN 22. Con una carga alta, un primer
conjunto, tal como los mensajes instantáneos, y un segundo
conjunto, tal como la navegación por Internet, son encaminados a
través de la WLAN 22.
Una solución para dirigir selectivamente los
flujos desde el abonado 20 hasta el nodo deseado 38, utiliza los
estilos de distribución directa y la distribución encapsulada, como
se ilustra en la figura 4. En la distribución directa, los paquetes
asociados con un flujo son enviados directamente a través de la WLAN
22. En la distribución encapsulada, los paquetes asociados con el
flujo son tunelizados inversamente, enviados a través del sistema
30 de móviles y de la WLAN 22. Un paquete encapsulado encapsula el
paquete que tiene información de encaminamiento de WLAN con
información adicional para el encaminamiento a través de la red
celular 30. Un inconveniente de la encapsulación es la sobrecarga
adicional involucrada. En el momento en que el abonado 20 establece
un flujo, se selecciona la distribución directa o bien la
encapsulada, paso 40. Tras el registro, los paquetes del flujo son
enviados utilizando el tipo de distribución seleccionada, paso
42.
Otra solución es utilizar cabeceras de
encaminamiento, tales como las definidas en MobileIPv6. Las
cabeceras de encaminamiento permiten encaminar un paquete IP a
través de nodos intermedios (encaminadotes) especificados. Como se
ilustra en el diagrama de flujo de la figura 5, tras determinar si
ha de efectuarse la tunelización inversa, paso 44, los paquetes de
flujos que han de ser tunelizados inversamente son encaminados a
través de la pasarela intermedia 36 de encaminamiento de móviles de
la red 30 de móviles, añadiendo la información de encaminamiento a
la cabecera, paso 46. Los paquetes que no han de ser tunelizados
inversamente, son encaminados normalmente, por ejemplo utilizando
la optimización estándar de rutas de MobileIPv6.
Alternativamente, además de encaminar
selectivamente los paquetes tunelizados inversamente a través de la
pasarela 36 de encaminamiento de móviles, esta técnica puede
extenderse para añadir otros nodos intermedios, tales como un
agente 48 de seguridad del sistema 30 de móviles. Para ilustrarlo
como se muestra en la figura 6, los paquetes de ciertos flujos
pueden ser encaminados a través del agente 48 de seguridad de la red
30 de móviles.
Claims (10)
1. Una unidad (20) de abonado capaz de funcionar
en una red (30) de móviles y en una red inalámbrica (22) de área
local, WLAN, estando conectadas la red de móviles y la WLAN a
Internet (28), donde pueden transferirse paquetes a un nodo deseado
(38) sobre Internet, a través de la WLAN y de la red de móviles,
caracterizada porque la unidad de abonado comprende medios
configurados para efectuar, cuando está funcionando en la WLAN,
los
pasos de:
pasos de:
para paquetes de un primer grupo de sesiones
seleccionadas de datos en paquetes diferenciados, seleccionadas
basándose en la calidad del tratamiento del servicio, transferir
estos paquetes hacia un nodo deseado (38) por Internet (28) a
través de la red (30) de móviles, insertando en una cabecera de
estos paquetes información de encaminamiento para un nodo
especificado de la red (30) de móviles; y
para paquetes de un segundo grupo de sesiones
seleccionadas de datos en paquetes diferenciados, seleccionadas
basándose en la calidad del tratamiento del servicio, transferir
esos paquetes directamente a un nodo deseado (38) por Internet (28)
a través de la WLAN (22), sin encaminamiento a través de la red (30)
de móviles.
2. La unidad de abonado de la reivindicación 1,
en la que cada sesión diferenciada de datos en paquetes es una
sesión diferenciada de TCP/IP.
3. La unidad de abonado de la reivindicación 1,
en la que cada sesión diferenciada de datos en paquetes diferencia
entre la calidad del tratamiento del servicio.
4. Un método para encaminar paquetes entre una
unidad (20) de abonado y un nodo deseado (38) por Internet (28),
estando suscrita la unidad de abonado a una red (30) de móviles y a
una red inalámbrica (22) de área local, WLAN, estando conectadas
tanto la red de móviles como la WLAN a Internet (28), donde los
paquetes pueden ser encaminados entre la unidad de abonado y el
nodo a través de la WLAN y la red de móviles, caracterizado
porque el método comprende:
determinar una carga de tráfico para la red (30)
de móviles;
basándose en la carga de tráfico, determinar
tipos de sesiones diferenciadas de datos en paquetes para el
encaminamiento directo a través de la WLAN (22), donde a medida que
aumenta el tráfico, los tipos de sesiones diferenciadas encaminadas
directamente de datos en paquetes aumentan;
para paquetes de la unidad (20) de abonado para
las sesiones diferenciadas encaminadas directamente de datos en
paquetes, encaminar esos paquetes directamente a través de la WLAN
(22); y
para paquetes de la unidad (20) de abonado para
sesiones de diferenciadas no encaminadas directamente de datos en
paquetes, encaminar esos paquetes a través de la red (30) de móviles
y de la WLAN (22).
5. El método de la reivindicación 4, que
comprende además la clasificación de la carga de tráfico determinada
en niveles de prioridad, donde el paso de determinar tipos de
sesiones diferenciadas de datos en paquetes para encaminamiento
directo a través de la WLAN está basado en el nivel de prioridad de
la carga clasificada de la carga de tráfico determinada.
6. El método de la reivindicación 4, en el que
los tipos de sesiones diferenciadas de datos en paquetes diferencia
entre la calidad del tratamiento del servicio.
7. Un encaminador (26) de acceso a la red
inalámbrica de área local, WLAN-AR, en una red
inalámbrica (22) de área local, WLAN, comprendiendo el
WLAN-AR medios configurados para efectuar los pasos
de:
registrar una sesión diferenciada de datos en
paquetes para una unidad (20) de abonado, estando suscrita la
unidad (20) de abonado a una red (30) de móviles y a la red
inalámbrica (22) de área local, estando conectadas tanto la red de
móviles como la WLAN a Internet (28), donde los paquetes pueden ser
encaminados entre la unidad (20) de abonado y un nodo deseado (38)
por Internet, a través de la WLAN y la red de móviles,
caracterizado por comprender medios configurados para
realizar los pasos de:
determinar si se desea encaminar paquetes entre
la unidad (20) de abonado y un nodo (38) por Internet, directamente
a través de la WLAN (22) o a través de la WLAN (22) y la red (30) de
móviles, basándose en el tipo de sesión diferenciada de datos en
paquetes, diferenciando los distintos tipos entre la calidad del
tratamiento del
servicio; y
servicio; y
asignar la sesión diferenciada de datos en
paquetes directamente a través de la WLAN (22) o a través de la
WLAN (22) y la red (30) de móviles, basándose en el resultado del
paso de determinación.
\newpage
8. Un sistema de comunicaciones que
comprende:
una red (30) de móviles conectada a Internet
(28) y que comprende una pasarela (36) de encaminamiento de la red
de móviles;
una red inalámbrica (22) de área local, WLAN,
conectada a Internet (28) y que comprende un encaminador (26) de
acceso a la WLAN, WLAN-AR; y
una unidad (20) de abonado suscrita a la red
(30) de móviles y a la WLAN (22), residiendo el abonado en la WLAN
y transfiriendo paquetes de sesiones diferenciadas de datos en
paquetes, donde los paquetes pueden ser encaminados a un nodo
deseado (38) por Internet, a través de la WLAN (22) y de la red (30)
de móviles,
caracterizado porque:
el sistema está adaptado para encaminar cada
paquete a un nodo deseado (38) por Internet, bien a través de la
WLAN-AR (26) y no por la pasarela (36) de
encaminamiento de la red de móviles, o bien a través de la pasarela
de encaminamiento de la red de móviles y del
WLAN-AR, basándose en la sesión diferenciada de
datos en paquetes a la cual pertenece el paquete, donde cada sesión
diferenciada de datos en paquetes diferencia entre la calidad del
tratamiento del servicio.
9. El sistema de la reivindicación 8, en el que
el sistema está adaptado para encaminar un paquete a través del
WLAN-AR (26) y la pasarela (36) de encaminamiento de
la red de móviles, haciendo que la pasarela de encaminamiento de la
red de móviles añada información de encaminamiento de una cabecera
de cada paquete de una sesión diferenciada de datos en
paquetes.
10. El sistema de la reivindicación 8, en el que
cada sesión diferenciada de datos en paquetes es una sesión
diferenciada de TCP/IP.
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