ES2232576T3 - Metodo y aparato para obtener un ancho de banda escalable y gestionado para conexiones entre el nivel asincrono y el nivel sincrono jerarquico en una red de telecomunicacion. - Google Patents
Metodo y aparato para obtener un ancho de banda escalable y gestionado para conexiones entre el nivel asincrono y el nivel sincrono jerarquico en una red de telecomunicacion.Info
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Abstract
Un método para conectar un nivel asíncrono de paquetes y un nivel síncrono de jerarquía entre nodos de una red de telecomunicaciones, en el que proporciona disponer varias conexiones en el nivel síncrono de jerarquía para llevar los paquetes del nivel asíncrono de paquetes, siendo hecha cada una de las conexiones sólo por una estructura síncrona de elementos de contención virtuales de orden inferior (VC12), siendo reorganizados dichos paquetes en una conexión con el nivel asíncrono de paquetes, caracterizado porque los paquetes entrantes son manejados independientemente uno de otro y son insertados en un elemento de contención virtual de orden inferior de una conexión dada, dependiendo de la evaluación del nivel instantáneo de llenado de dichos elementos de contención virtuales de todas las conexiones, de manera que paquetes consecutivos pueden ser asignados a diferentes elementos de contención virtuales, dependiendo en el espacio disponible en los últimos.
Description
Método y aparato para obtener un ancho de banda
escalable y gestionado para conexiones entre el nivel asíncrono y el
nivel síncrono jerárquico en una red de telecomunicación.
El presente invento se refiere a un método y a un
aparato para obtener un ancho de banda escalable y gestionado para
conexiones entre el nivel asíncrono y el nivel sincrónico jerárquico
en una red de telecomunicación.
Tal y como conocen los que trabajan en el campo
de las telecomunicaciones, existe la necesidad cada vez más
emergente de una mejor interconexión entre los nodos de una red de
telecomunicación.
Más particularmente, se conocen dos soluciones
alternativas: en un primer tipo conocido, los nodos de una red de
paquetes de datos, por ejemplo IP (Internet Protocol: Protocolo de
Internet), puede ser interconectada directamente usando
procedimientos de comunicación que conllevan sólo el nivel de
paquetes de datos; en un segundo tipo conocido, los nodos de la red
pueden estar interconectados usando la capacidad de transporte de
una red síncrona jerárquica digital, por ejemplo SDH ó SONET.
Dentro de la estructura del segundo tipo de
solución, el mayor problema técnico a resolver es asegurar la mejor
flexibilidad en el uso del ancho de banda disponible para el
transporte de la red digital síncrona, siempre y cuando la demanda
de ancho de banda aumente con el volumen de tráfico del paquete de
datos a transportar.
Una técnica conocida para resolver este problema
es usar la llamada concatenación de elementos de contención
virtuales, principalmente para disponer el flujo de paquetes en un
número de elementos de contención virtuales concatenados de orden
inferior en la estructura de la red síncrona jerárquica, de manera
que se tenga una estructura más compleja que transporte todos los
paquetes.
Un inconveniente de esta técnica es que la
funcionalidad de la concatenación no está disponible en todos los
nodos de la red.
Otra técnica conocida es usar un elemento de
contención virtual de orden más alto, por ejemplo VC3 ó VC4, acorde
con la jerarquía síncrona estándar.
Sin embargo, esta segunda técnica tiene el
inconveniente de que se requiere un ancho de banda demasiado alto
para cumplir completamente con la estructura jerárquica síncrona,
con un gasto considerable de ancho de banda debido al hecho de que
generalmente no se usa una parte de los elementos de contención
virtuales de orden más alto.
En el documento US 6.236.660 B1 se describe un
método para transmitir paquetes de datos y un elemento de red para
realizar el método. El método conlleva transmitir paquetes de datos
en una red de área extendida (WAN) por medio de una red síncrona
digital de transmisión de datos (SDH), en la que los paquetes de
datos son empaquetados en módulos de transporte síncronos
(STM-N) y son transmitidos por medio de conexiones
virtuales formadas por subunidades de módulos de transporte
síncronos del mismo tamaño. Las conexiones virtuales son
introducidas en una tabla de direcciones y tiene lugar una
evaluación de las direcciones objetivo del paquete de datos en uno
de los elementos de la red. Se toma una decisión para los paquetes
de datos a cual de las conexiones virtuales es usada para transmitir
cada paquete de datos. En particular, esto se consigue con un
multiplexor para SDH, que incluye una interfase para recibir
paquetes IP con direcciones de destino, una memoria con una tabla de
rutas para almacenar una pluralidad de conexiones virtuales para
elementos de contención virtuales de SDH, y una matriz de rutas IP
para dirigir paquetes de datos a conexiones virtuales.
Por tanto, en vista de las soluciones conocidas,
que no son muy eficientes, es el objetivo principal del presente
invento proporcionar un método y un aparato para obtener un ancho de
banda gestionado y escalable para conexiones entre nivel jerárquico
síncrono y asíncrono en una red de telecomunicaciones, que resuelve
de forma eficiente los problemas anteriores, evitando la ocupación
innecesaria de ancho de banda en el nivel jerárquico síncrono.
La idea básica del presente invento es hacer el
ancho de banda del nivel jerárquico síncrono escalable por un número
variable de conexiones en un nodo, estando hecha cada una de las
conexiones por una estructura síncrona sólo de elementos de
contención virtuales de orden inferior (por ejemplo VC12 a 2 Mb/s en
SDH): los paquetes de datos entrantes son dispuestos independiente y
singularmente en los VCs de las distintas conexiones, asegurando su
integridad.
El número de conexiones a usar es variable y
escalable, y es controlado dependiendo de la frecuencia de paquetes
de datos entrantes, de manera que también se asegure el mínimo de
niveles de subdivisión necesarios.
La conexión en lo siguiente tiene que ser
interpretada bien como conexión bidireccional como unidireccional
sobre una unión entre dos nodos de red.
Estos y otros objetos se consiguen por medio de
un aparato y un método como se describe en las reivindicaciones
adjuntas, que son consideradas como una parte integral de la
descripción siguiente.
El invento será completamente claro de la
siguiente descripción detallada, dada por medio de un ejemplo
meramente ilustrativo y no limitativo, para ser leído haciendo
referencia a las figuras adjuntas, en las que:
- La figura 1 muestra un diagrama de bloques del
sistema acorde con el invento;
- Las figuras 2 y 3 muestran diagramas
esquemáticos de la constitución interna del bloque INT acorde con el
presente invento.
A continuación, por razones de brevedad, el
paquete de datos será indicado con IP y la red digital síncrona con
SDH, sin sentido limitativo.
Tal y como se muestra en la figura 1, en la
entrada/salida de un nodo SDH-NE de una red
jerárquica digital síncrona, por ejemplo SDH ó SONET, hay presente
una interfase INT, para la conexión con un nodo de red de paquete de
datos, por ejemplo IP al nivel de punto a punto PPP, LAN o interfase
Ethernet. La conexión en sí es manejada de una forma bien
conocida.
Generalmente dos interfases INT con
características especulares son necesarias en los dos extremos de
una unión entre dos nodos: cada uno de ellos maneja la
entrada/salida de los paquetes de datos desde y hacia la IP de red
de paquetes. Los paquetes son paquetes de datos IP de última
tecnología que tienen longitud fija o variable, constituidas
normalmente por una parte de encabezado, que transporta direcciones
y otros datos de control y una parte de carga útil que transporta
los datos.
En la dirección desde IP a SDH-NE
la interfase INT detecta los paquetes de datos que viene de IP, y
dispone los paquetes sobre un número n de conexiones SDH paralelas
disponibles hechas de elementos de contención virtuales de orden
inferior 1VC, 2VC, ...nVC, por ejemplo SDH VC12 a 2 Mb/s.
Los paquetes de entrada son manejados
independientemente uno de otro, y son insertados en un VC de una
conexión n dada, dependiendo de la evaluación del nivel instantáneo
de llenado de los distintos VCs, de manera que paquetes de entrada
consecutivos puedan ser asignados a diferentes VCs, dependiendo del
espacio disponible en los VCs.
En una realización preferida no limitativa, cada
paquete de entrada es mantenido en su integridad (completo, sin
cortar), detectando su parte de encabezamiento y es asignado
enteramente sólo a un VC.
Generalmente la secuencia de paquetes de entrada
original debe ser mantenida en la salida del nodo opuesto hacia el
nivel IP.
Una realización alternativamente es también
prevista en caso de que no sea necesario para respetar la secuencia
original de paquetes de entrada.
Una unidad de gestión TMN controla el número de
conexiones n, que está comprendido entre un mínimo de una conexión
hasta el número máximo disponible de conexiones. De esta forma se
consigue el nivel de subdivisión mínimo, ahorrando capacidad de
conexión tanto como sea posible y, al mismo tiempo, se asegura que
todos los paquetes entrantes son dispuestos dentro de elementos de
contención virtuales. La escalabilidad más pequeña se obtiene con
pasos que dependen del tamaño de elemento de contención virtual
mínimo, por ejemplo VC12 a 2 Mb/s en SDH, para alcanzar una
velocidad máxima de bits que depende de la capacidad de transmisión
máxima, por ejemplo múltiplo de VC4 (144 Mb/s) en SDH.
En una realización preferida, la unidad TMN es
una parte de un Sistema de Gestión de Redes bien conocido conectado
bidireccionalmente a la interfase INT. El experto en la técnica es
capaz de adaptar un sistema TMN, usando rutinas de software bien
conocidas, para incluir además funcionalidad adecuada para controlar
la interfase INT e implementar las nuevas funciones descritas.
En la dirección opuesta de SDH-NE
a IP, la interfase INT toma los paquetes de datos desde los
elementos de contención virtuales de otro número de conexiones
disponibles en esa dirección, n+1VC, ..., mVC, y los organiza
secuencialmente en la conexión desde SDH-NE a
IP.
Como se muestra en la figura 2, la interfase INT
incluye los siguientes bloques funcionales para manejar los paquetes
de datos que vienen del nivel IP.
Un bloque P-DET1, que tiene la
función de detector de paquetes de datos, que recibe los paquetes
entrantes desde el nivel IP y los envía secuencialmente al bloque
DISTRa. El P-DET1 incluye medios de registro para
almacenar los paquetes entrantes y reorganizarlos, por ejemplo
encontrando el comienzo de la parte de encabezamiento a través del
emparejamiento de una secuencia dada de bits en el encabezamiento
con una fija interna. De esta forma los paquetes que tienen una
longitud variable pueden ser detectados y servidos.
En una realización preferida el
P-DET1 incluye también medios para contar los
paquetes entrantes e insertar una etiqueta de identificación en cada
paquete, para recuperar la secuencia original de paquetes entrantes
en la salida del otro extremo de unión, si se requiere. Esto puede
hacerse, por ejemplo, agrandando el tamaño de paquete un byte, que
lleva la cuenta, antes y después del paquete.
En una realización alternativa los medios para
contar los paquetes entrantes no están incluidos, cuando no es
necesario recuperar la secuencia original de paquetes entrantes en
la salida del otro lado de conexión.
El reloj de datos de entrada del
P-DET1 está sincronizado con el nivel IP, mientras
que el reloj de datos de salida está sincronizado con el reloj del
nivel SDH.
Un bloque DISTRa, que trabaja como un
distribuidor de paquetes, recibe los paquetes desde el
P-DET1 en secuencia y los distribuye por un número n
de conexiones disponibles del nivel SDH. Un paquete entrante
(posiblemente con el byte del indicador) es enviado a uno de los
registros disponibles R1, ..., Rn de acuerdo a una selección de
distribución hecha por el DISTRa controlado por la unidad de gestión
TMN y un controlador interno CTRL.
El controlador CTRL comprueba el nivel de llenado
de los registros R1, ...Rn. La información respecto el nivel de
llenado de los registros se envía también a la unidad de gestión
TMN.
En una realización, el CTRL da una indicación al
DISTRa respecto a que registro tiene más espacios disponibles para
aceptar el siguiente paquete entrante. Esta realización puede ser
usada cuando no sea necesario mantener la secuencia original de
paquetes de entrada o cuando se inserte una etiqueta identificativa
en cada paquete. De esta forma, la secuencia de paquetes en los
distintos registros puede ser diferente con respecto a la secuencia
de entrada de paquetes: el DISTRa puede seleccionar libremente que
registro lleva el siguiente paquete entrante.
En otra realización, el CTRL da una indicación al
DISTRa cuando el siguiente paquete entrante tiene que ser insertado
al siguiente registro, cuando el registro dado no tiene espacio
suficiente para llevar el paquete. De esta forma los paquetes son
escritos secuencialmente en registros consecutivos, y la secuencia
de paquetes de entrada puede ser mantenida, en la salida del otro
extremo de unión, asegurando simplemente que los registros en la
salida son leídos en la misma secuencia que la entrada.
La unidad de gestión TMN establece el número n de
conexiones 1VC, ..., nVC, en cooperación con el controlador CTRL,
que depende de la información de la frecuencia de datos total en el
paquete de entrada (el nivel de llenado promedio global de todos los
registros) comparado con la capacidad de transporte de los elementos
de contención virtuales, la capacidad de un elemento de contención
virtual correspondiente con la capacidad de transporte de una
conexión SDH. El número n está comprendido entre uno y el número
máximo de conexiones disponibles en el nodo dado.
Los registros R1, ... Rn implementan el mecanismo
conocido por el que se crean las estructuras SDH, teniendo en cuenta
que aquí cada estructura SDH está compuesta por la única secuencia
del elemento de contención virtual de menor orden VC12. La forma
cómo trabajan y están hechos los registros R1, ... Rn es bien
conocida por los expertos en la técnica.
Como se muestra en la figura 3, la interfase
correspondiente INT en el otro extremo de la unión entre dos nodos
incluye los siguientes bloques funcionales para manejar los paquetes
de datos que vienen desde el nivel SDH.
Un número de registros R'1, ...R'n, con función
dual a la de los registros R1, ...Rn de la figura 2, para recibir
los elementos de contención virtuales en las conexiones relacionadas
1VC, ... nVC, y enviar la información de carga útil, correspondiente
a las secuencias de paquetes de datos, a un bloque
P-DET2 que tiene la función de detector de paquete
de datos.
El P-DET2 recibe las secuencias
de paquetes de datos de los registros R'1, ...R'n, detecta los
distintos paquetes con un procedimiento dual al del
P-DET1 y envía los paquetes al distribuidor
DISTRb.
El distribuidor DISTRb dispone los paquetes
secuencialmente en la conexión con el nivel IP.
Cuando no es necesario mantener la secuencia
original de entrada de paquetes, el DISTRb los sirve tan pronto como
llegan, sin conservar su orden de entrada.
Si el P-DETI de la figura 2
inserta las etiquetas identificativas, el DISTRb incluye medios para
quitar las etiquetas y disponer los paquetes en la conexión IP de
acuerdo a la secuencia de etiquetas.
Si el DISTRa de la figura 2 dispone la secuencia
de paquetes de entrada secuencialmente en registros consecutivos, el
DISTR incluye medios para seleccionar la misma secuencia de
registros a leer, de manera que se asegure que la secuencia original
de paquetes de entrada es mantenida en la conexión IP.
En las dos interfases INT se dispone una
constitución similar en los dos extremos de la unión entre dos nodos
y controla el distribuidor DISTR para establecer un número
correspondiente de entradas para las secuencias de paquetes
recibidas.
El número n de conexiones en la dirección
IP-SDH de una unión es independiente del número m de
conexiones en la dirección opuesta SDH-IP.
No se describirán detalles de implementación
adicionales, ya que un experto en la técnica es capaz de realizar el
invento comenzando con las enseñanzas de la descripción
anterior.
Claims (10)
1. Un método para conectar un nivel asíncrono de
paquetes y un nivel síncrono de jerarquía entre nodos de una red de
telecomunicaciones, en el que proporciona disponer varias conexiones
en el nivel síncrono de jerarquía para llevar los paquetes del nivel
asíncrono de paquetes, siendo hecha cada una de las conexiones sólo
por una estructura síncrona de elementos de contención virtuales de
orden inferior (VC12), siendo reorganizados dichos paquetes en una
conexión con el nivel asíncrono de paquetes, caracterizado
porque los paquetes entrantes son manejados independientemente uno
de otro y son insertados en un elemento de contención virtual de
orden inferior de una conexión dada, dependiendo de la evaluación
del nivel instantáneo de llenado de dichos elementos de contención
virtuales de todas las conexiones, de manera que paquetes
consecutivos pueden ser asignados a diferentes elementos de
contención virtuales, dependiendo en el espacio disponible en los
últimos.
2. Un método acorde con la reivindicación 1,
caracterizado porque el número de dichas conexiones en el
nivel síncrono jerárquico es variable y escalable y es controlado
dependiendo de la frecuencia total de datos de los paquetes
entrantes.
3. Un método acorde con la reivindicación 1,
caracterizado porque cada paquete de entrada es mantenido en
su integridad, detectando su parte de encabezamiento, y es asignado
enteramente sólo a un elemento de contención virtual.
4. Un método acorde con la reivindicación 1,
caracterizado porque una etiqueta identificativa está
asociada a cada paquete entrante en los elementos de contención
virtuales, para recuperar la secuencia original de paquetes de
entrada en la conexión con el nivel asíncrono de paquetes.
5. Un método acorde con la reivindicación 1,
caracterizado porque los paquetes entrantes son insertados
secuencialmente en elementos de contención virtuales de conexiones
consecutivas, siendo dicha secuencia la misma para reorganizar los
paquetes hacia el nivel asíncrono de paquetes, para recuperar la
secuencia original de paquetes entrantes en la conexión con el nivel
asíncrono de paquetes.
6. Un aparato para conectar un nivel asíncrono de
paquetes y un nivel síncrono jerárquico entre nodos de una red de
telecomunicación, en el que incluye:
- -
- medios (INT, TMN) para disponer varias conexiones en el nivel síncrono jerárquico para llevar los paquetes del nivel asíncrono de paquetes, estando hecha cada una de las conexiones por una estructura síncrona sólo de elementos de contención virtuales de orden inferior (VC12);
- -
- medios (INT, TMN) para reorganizar dichos paquetes en una conexión al nivel asíncrono de paquetes,
caracterizado porque los medios son
capaces de realizar las siguientes operaciones: los paquetes
entrantes son manejados independientemente uno de otro, y son
insertados en un elemento de contención virtual de orden inferior de
una conexión dada, dependiendo en la evaluación del nivel
instantáneo de llenado de dichos elementos de contención virtuales
de todas las conexiones, de manera que paquetes consecutivos puedan
ser asignados a diferentes elementos de contención virtuales,
dependiendo del espacio disponible en los últimos.
7. Un aparato acorde con la reivindicación 6,
caracterizado porque incluye además medios (TMN, CTRL) para
controlar dinámicamente dicho número de conexiones en el nivel
síncrono jerárquico, dependiendo de la frecuencia total de datos de
los paquetes entrantes.
8. Un aparato acorde con la reivindicación 7,
caracterizado porque incluye además:
- -
- medios (P-DET1) para recibir y detectar la parte de encabezamiento de los paquetes de entrada;
- -
- primeros medios (DISTRa) para distribuir dichos paquetes de entrada a los elementos de contención virtuales de las conexiones;
- -
- medios (CTRL) para controlar el nivel instantáneo de llenado de dichos elementos de contención virtuales de todas las conexiones, que cooperan con dichos primeros medios para distribuir (DISTRa) y medios para recibir (P-DET1) para:
- asignar enteramente un paquete a sólo un elemento de contención virtual;
- distribuir paquetes consecutivos a los elementos de contención virtuales dependiendo en dicho nivel instantáneo de llenado y en el espacio disponible en dichos elementos de contención virtuales de todas las conexiones;
- -
- medios segundos (DISTRb) para distribuir los paquetes, que vienen de las conexiones del nivel síncrono jerárquico, secuencialmente en la conexión al nivel asíncrono de paquetes.
9. Un aparato acorde con la reivindicación 8,
caracterizado porque:
- -
- dichos medios (P-DET1) para recibir y detectar la parte de encabezamiento de los paquetes de entrada añaden una etiqueta identificativa a cada paquete entrante;
- -
- dichos medios segundos (DISTRb) para distribuir los paquetes quitan dicha etiqueta identificativa y disponen los paquetes en la conexión con el nivel asíncrono de paquetes de acuerdo al valor de dicha etiqueta identificativa, para recuperar la secuencia original de paquetes de entrada.
10. Un aparato acorde con la reivindicación 8,
caracterizado porque:
- -
- dichos primeros medios (DISTRa) para distribuir dichos paquetes de entrada a los elementos de contención virtuales insertan los paquetes secuencialmente en elementos de contención virtuales de conexiones consecutivas;
- -
- dichos segundos medios (DISTRb) para distribuir los paquetes, redisponen los paquetes en la conexión con el nivel asíncrono de paquetes con la misma secuencia de distribución a los elementos de contención virtuales de dichos primeros medios (DISTRa) para distribuir, para recuperar la secuencia original de paquetes entrantes en la conexión al nivel asíncrono de paquetes.
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