ES2315472T3 - Trafico multidifusion de ruta optimizada para un nodo de red movil. - Google Patents
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Abstract
Método de tráfico de comunicación desde una fuente a un grupo (G) de nodos que incluye un Nodo de Red (NN) en una red y utiliza uno o más protocolos multidifusión, la red también incluye un Router (MR) para el envío del tráfico entre dicha red e Internet, caracterizado por una Puerta de Enlace de Señalización Multidifusión (MSG), ubicada junto con dicho Router (MR) que traduce en una interfaz de ruta saliente mensajes de señalización de un protocolo de ruta multidifusión (MRP) en mensajes de un protocolo de miembro de grupo (GMP).
Description
Tráfico multidifusión de ruta optimizada para un
nodo de red móvil.
La presente invención hace referencia al tráfico
multidifusión de ruta optimizada para un nodo de red móvil.
El soporte de movilidad tradicional tiene como
objetivo suministrar una continua conectividad a Internet a los
hosts (sistemas centrales anfitriones) móviles, y de este modo le
ofrece al "host" soporte de movilidad. Por otro lado, el
soporte de movilidad de red se ocupa de situaciones donde toda una
red cambia su punto de conexión conforme a la topología de
Internet, y a esto se debe su alcance en la topología. Dicha red en
movimiento puede llamarse Red
Móvil.
Móvil.
Hay un gran número de escenarios donde existen
tales Redes Móviles. Dos de los tantos ejemplos son:
- -
- Una Red de Área Personal (PAN, es decir, una red de varios dispositivos personales conectados a un individuo) que cambia su punto de conexión conforme a la topología de Internet mientras el usuario camina en un centro comercial.
- -
- Una red contenida en un vehículo, como por ejemplo un autobús, un tren o un avión, que proporciona a los pasajeros acceso a Internet mientras están a bordo. Un pasajero puede usar un solo dispositivo (como por ejemplo un ordenador portátil), o tener una Red Móvil (como por ejemplo una PAN), lo cual ilustra un caso de Red Móvil que visita a otra Red Móvil (es decir, una movilidad anidada).
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Como tal, una Red Móvil puede definirse como un
conjunto de nodos (denominado Nodos de Red Móvil o MNN, por sus
siglas en inglés) que forman una o más subredes IP conectadas a un
Router (enrutador) Móvil (MR, por sus siglas en inglés), siendo la
Red Móvil (el MR y todas sus conexiones MNN) como una unidad con
respecto al resto de Internet. Los borradores de terminología
Internet-Draft
draft-ernst-monet-terminology-00.txt
[Thierry Ernst, Hong-Yon Lach, "Network Mobility
Support Terminology",
draft-ernst-monetterminology-00.txt,
February 2002, trabajo aún en curso] definen la terminología para
las Redes Móviles que serán usadas en lo siguiente. Particularmente
se definen los siguientes términos:
- -
- Nodo Fijo Local (LFN, por sus siglas en inglés): es un nodo que está ubicado permanentemente dentro de una Red Móvil y que no cambia su punto de conexión. Un LFN puede ser un LFH (Host Fijo Local) o un LFR (Router Fijo Local).
- -
- Nodo Móvil Local (LMN): es un nodo móvil que pertenece a la Red Móvil y que cambia su punto de conexión desde un enlace dentro de la red móvil hasta otro enlace dentro o fuera de la Red Móvil (el enlace local del LMN es un enlace dentro de la Red Móvil). Un LMN puede ser un LMH (Host Móvil Local) o un LMR (Router Móvil Local).
- -
- Nodo Móvil Visitante (VMN): es un nodo móvil que no pertenece a la Red Móvil y cambia su punto de conexión desde un enlace fuera de la Red Móvil hasta un enlace dentro de la Red Móvil (la conexión local del VMN no es un enlace dentro de la Red Móvil). Un VMN que se conecta a un enlace dentro de la Red Móvil obtiene una dirección sobre ese enlace. Un VMN puede ser un VMH (Host Móvil Visitante) o un VMR (Router Móvil Visitante).
- -
- Prefijo de Red Móvil: es una secuencia de bits que consta de un número de bits iniciales de una dirección IP que identifica una Red Móvil dentro de la topología de Internet. Los nodos que pertenecen a la Red Móvil (es decir, al menos MR, LFN y LMN) comparten el mismo "identificador de red" IPv6. Para una sola subred IP móvil, el Prefijo de Red Móvil es el "identificador de red" de esta subred.
- -
- Interfaz de Salida de un MR: es la interfaz conectada a un enlace local si la Red Móvil se encuentra en el área local, o conectada a un enlace externo si la Red Móvil se encuentra en una red externa.
- -
- Interfaz de Entrada de un MR: es la interfaz conectada a un enlace dentro de la Red Móvil.
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Mientras que en el Borrador de la especificación
de IPv6 Móvil [D. Johnson, C. Perkins, J. Arkko, "Mobility Support
in IPv6",
draft-ietf-mobileip-ipv6-20.txt,
January 2003, trabajo aun en curso] define dos medios de un Nodo
Móvil para recibir tráfico multidifusión durante su ejecución, a
saber canalización bidireccional y suscripción remota, sólo la
canalización bidireccional está realmente prevista en el caso de una
Red Móvil. En realidad, la mayoría de las propuestas avanzadas
utilizan una canalización bidireccional entre el Router Móvil y su
Agente Local a través de la cual el tráfico de unidifusión y
multidifusión de los Nodos de Red Móvil debe ser enviado en ambas
direcciones, en especial, en el caso del tráfico multidifusión:
- -
- Los paquetes de multidifusión entrantes para el MNN (es decir, los paquetes de multidifusión dirigidos a un grupo multidifusión G al cual el MNN se ha suscripto - MNN es un receptor de multidifusión) son enviados a través del árbol de multidifusión en la red troncal hacia la conexión local del Router Móvil, interceptados por el Agente Local HA del MR que los canaliza a través de un túnel unidifusión hasta el MR, descanalizados por el MR y enviados a través del árbol de multidifusión dentro de la Red Móvil, y finalmente recibidos por el MNN, como se puede ver en la Figura 1 de los dibujos anexos.
- -
- Los paquetes salientes (es decir, los paquetes de multidifusión enviados por el MNN a un grupo de multidifusión G - MNN es una fuente de multidifusión) son enviados hacia el Router Móvil, canalizados de forma inversa por el MR hasta su Agente Local HA, y desde allí son enviados hacia el árbol de entrega multidifusión, como se puede ver en la Figura 2.
Este mecanismo no proporciona una ruta de
optimización a los MNN, ya que los paquetes de multidifusión entre
el árbol de entrega multidifusión (en la red troncal) y el MNN deben
viajar a través del túnel bidireccional entre el MR y el HA, lo que
es potencialmente una ruta mucho más larga (por ejemplo un MR
desplegado en un avión que se dirige a Estados Unidos mientras que
el HA está ubicado en Francia).
Por lo tanto, se necesita un medio que le
permita a los MNN recibir un tráfico multidifusión por una ruta
optimizada, es decir, recibir paquetes a través del árbol
multidifusión hasta o desde la actual ubicación del Router Móvil,
sin necesidad de pasar por el Agente Local HA del MR.
La Patente estadounidense número 20020150094
propone un nuevo protocolo de ruta IP multidifusión, llamado "IP
multidifusión basado en niveles jerárquicos" (HLIM), el cual,
según se indica, permite no sólo la movilidad del host (movimiento
de los hosts IP) sino también la movilidad de la red (movimiento de
los routers IP con o sin los hosts conectados). En particular, se
afirma que el HLIM preserva la entrega de la ruta más corta del
tráfico multidifusión desde una fuente hasta un receptor ubicado
dentro de una red móvil, mientras la red cambia su punto de
conexión en la topología. No obstante, el HLIM, que ha sido diseñado
para redes tácticas, sólo puede operar en topologías de redes muy
específicas (redes jerárquicas), que no es el caso de Internet, y
por ende su aplicabilidad queda limitada para uso comercial. Además,
el HLIM necesita que todos los routers en la topología ejecuten
este nuevo protocolo que es poco práctico en Internet ya que su
modelo de multidifusión se basa en varios dominios multidifusión
(pertenecientes a distintas partes) y posiblemente se ejecuten
distintos protocolos multidifusión (como por ejemplo, DVMRP, MOSPF,
PIM-SM, PIM-DM, CBT). Por lo tanto,
el HLIM no proporciona un medio que permita una entrega de ruta
optimizada del tráfico multidifusión para un roaming (itinerancia)
de red móvil en Internet, independientemente de los protocolos de
ruta multidifusión utilizados dentro y fuera de la red móvil.
No se aconseja que un Router Móvil dependa de
mensajes de señalización de una ruta multidifusión de transmisión
(utilizados para manejar el árbol multidifusión) entre los nodos en
la red móvil y la red visitada (en lugar de a través de su red
local y de su Agente Local HA), con el propósito de reconstruir una
bifurcación del árbol multidifusión hacia la ubicación actual del
router móvil multidifusión habilitado.
Esta propuesta se aplica si, y sólo si, el mismo
protocolo de ruta multidifusión se ejecuta dentro de la red móvil y
la red visitada. Como se explicó anteriormente, debido a la gran
cantidad de protocolos multidifusión existentes, este requisito
rara vez se cumplirá en la práctica. En consecuencia, esta propuesta
no permite la entrega de la ruta optimizada del tráfico
multidifusión, independientemente de la ubicación de la red móvil
en Internet. Además, en la práctica, las políticas de seguridad de
una red visitada generalmente prohíben cualquier infiltración de
señalización de ruta (unidifusión y multidifusión) desde nodos no
autorizados, como por ejemplo un router móvil visitante (el router
móvil puede pertenecer a otra organización).
Se ha propuesto que la Red Móvil despliegue,
sobre todos los routers dentro de la red móvil, un mecanismo
llamado "Retransmisión Multidifusión IGMP/MLD" [B. Fenner, H.
He, Nortel Networks, B. Haberman, H. Sandick,
"IGMP/MLD-based Multicast Forwarding"
("IGMP/MLD Proxying"),
draft-ietf-magma-igmp-proxy-02.txt,
March 2003, trabajo aún en curso], en lugar de ejecutar
internamente un protocolo de ruta multidifusión. Esta propuesta
tiene como objetivo permitir al Router Móvil reunir toda la
información de los miembros del grupo multidifusión proveniente de
su red móvil y suscribirse a todos esos grupos multidifusión que
utilizan el protocolo IGMP/MLD con el router de acceso habilitado
para multidifusión en el dominio visitado. La información de los
miembros del grupo será transmitida salto por salto, en la red
móvil, desde el receptor multidifusión previsto hasta el Router
Móvil, por medio de todos los routers fijos intermedios que delegan
mensajes entrantes de reporte IGMP/MLD recibidos, y que están
dirigidos a su router padre (esto se conoce como IGMP proxying
[delegación] o MLD proxying). En esta propuesta, el Router Móvil
procesa la suscripción multidifusión en el dominio visitado en
nombre de todos los nodos de la red móvil. Al producirse un
movimiento, el router móvil activará la reconstrucción de una nueva
bifurcación multidifusión en su nueva ubicación mediante el envío de
Reportes MLD a su nuevo punto de conexión. Sin embargo, esta
propuesta requiere una compleja configuración manual, en especial
para definir las interfaces ascendentes y descendentes, a cada
router en la red móvil para hacer que su topología interna se
parezca a un árbol orientado hacia el Router Móvil. Esto hace que
esta propuesta sólo se aplique a redes móviles relativamente
pequeñas con una topología interna estable. Además, impone un
despliegue de un nuevo mecanismo de retransmisión (Proxy IGMP/MLD)
en cada router interno, y no permite la entrega de ruta optimizada
del tráfico multidifusión para ninguna otra forma de ruta
multidifusión desplegada en la Red Móvil. Esto representa una
limitación, en especial para redes móviles grandes donde se espera
que los protocolos regulares de ruta multidifusión sean desplegados
para facilitar el soporte multidifusión dentro de la red móvil.
El documento titulado "Una Puerta de Enlace
Multidifusión IPv4-IPv6" por Veenas, S, describe
una puerta de enlace capaz de ubicarse únicamente entre las redes
IPv4 y IPv6.
Por lo tanto, se necesita de un mecanismo que
permita la entrega de ruta optimizada del tráfico multidifusión
hasta y desde una red móvil:
- -
- independientemente de la ubicación de la red móvil en Internet,
- -
- independientemente del tipo de protocolos de ruta multidifusión utilizado dentro y fuera de la red móvil, y
- -
- a través de una extensión que sólo involucre al Router Móvil, es decir, sin cambiar ningún nodo en la red móvil ni en Internet.
La presente invención proporciona un método de
tráfico de comunicación desde una fuente hasta un grupo de nodos
que incluye un Nodo de Red Móvil (MNN) en una Red Móvil, y que
utiliza uno o más protocolos multidifusión y aparatos para ser
usados en dicho método, como se describe en las reivindicaciones de
esta invención.
En la figura 1 se muestra un diagrama
esquemático de la ruta de paquetes multidifusión entrantes según un
método conocido,
En la figura 2 se muestra un diagrama
esquemático de ruta de paquetes multidifusión salientes según el
método de la figura 1,
En la figura 3 se muestra un diagrama
esquemático de ruta de paquetes multidifusión entrantes según una
realización de la invención, presentado a manera de ejemplo,
En la figura 4 se muestra un flujograma de los
pasos del método que se muestra en la figura 3, y
En la figura 5 se muestra un ejemplo de una
lista grupal del método que aparece en la figura 3.
Las ejecuciones de la presente invención que
aparecen en las figuras 3 a 5 de los dibujos anexos proporcionan
un mayor grado de optimización de ruta para tráfico multidifusión y
ofrecen ciertas ventajas clave:
- -
- Una demora mínima, ya que los paquetes se envían por la ruta más corta. Esto es importante dado que varias aplicaciones multifunción tienen exigencias estrictas en cuanto a demoras (por ejemplo, transmisión de audio/vídeo, audio/vídeo conferencia).
- -
- Menor probabilidad de pérdida de paquetes causada por congestión, ya que los paquetes se envían por una ruta más corta. Nuevamente, para aplicaciones multidifusión en tiempo real, esto mejorará la calidad del flujo del lado del receptor.
- -
- Escalabilidad y robustez mejoradas. Al derivar al Agente Local HA del Router Móvil, el cual puede sobrecargarse fácilmente debido a la concentración de tráfico multidifusión en este punto, la optimización de la ruta reduce la probabilidad de falla.
- -
- Menor cabecera del ancho de la banda ya que los paquetes no se canalizan. Esto ayuda a optimizar los recursos de la red.
- -
- Máxima PMTU (Unidad de Máxima Transmisión de Ruta) por la ruta MNN-CN, lo que asegura una mínima fragmentación de carga útil.
La realización de la presente invención que
aparece en la figura 3 comprende una Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) que está ubicada junto con el
Router Móvil y tiene una interfaz de red habilitada MSG para lograr
una entrega de ruta optimizada del tráfico multidifusión a la red
móvil, independientemente de la ubicación de la red móvil en
Internet, e independientemente de los protocolos de ruta
multidifusión utilizados dentro y fuera de la red móvil.
El principio clave de la MSG es traducir
mensajes de un protocolo de ruta multidifusión (MRP) en mensajes de
un protocolo de miembros de grupo (GMP). Cabe destacar que esta
funcionalidad de la MSG es completamente diferente de las formas ya
conocidas en las que los protocolos MRP y GMP interoperan, incluida
la traducción de mensajes GMP en mensajes MRP.
Una forma posible para que el MSG genere
mensajes GMP, como se detalla a continuación, es usar la llamada
"interfaz de servicio" proporcionada por estos protocolos GMP.
La interfaz de servicio puede ser usada por los protocolos de nivel
superior o por los programas de aplicación para que la capa IP
permita activar y desactivar la recepción de los paquetes enviados
a direcciones específicas de multidifusión IP (sólo opcionalmente
desde un grupo dado de fuentes). Esta interfaz de servicio puede
entenderse como una llamada de función, que típicamente está
disponible en el nivel de conexión API. Esto se encuentra disponible
tanto para IPv4 (IGMP) como para IPv6 (MLD).
Los Protocolos de Ruta Multidifusión (MRP) son
protocolos encargados de la construcción de un árbol de entrega
multidifusión, por ejemplo DVMRP, MOSPF, PIM-SM,
PIM-DM, CBT, etc. Básicamente se pueden distinguir
dos familias de protocolos de ruta multidifusión:
- -
- Protocolos que utilizan una señalización específica para construir el árbol multidifusión: tales protocolos definen mensajes específicos que serán usados por el router multidifusión del receptor para activar el establecimiento de una bifurcación de entrega multidifusión hacia sí mismo. PIM-SM es un ejemplo de tales protocolos. Estos mensajes se pueden dividir en dos categorías principales:
- -
- "Grupo de ingreso": Son los mensajes utilizados por un router multidifusión para ingresar al árbol de entrega multidifusión. Un ejemplo de este tipo de mensaje es PIM- SM Join.
- -
- "Grupo de Egreso": Son los mensajes utilizados por un router multidifusión para salir del árbol de entrega multidifusión. Un ejemplo de este tipo de mensaje es PIM- SM Prune.
- -
- Protocolos que utilizan desborde: Estos protocolos no necesariamente definen mensajes específicos que serán usados por un router multidifusión del receptor para ingresar a un árbol de entrega multidifusión. Por el contrario, los paquetes enviados por una fuente multidifusión son desbordados por toda la red y captados por cualquier nodo interesado. La mayoría de los protocolos existentes de esta categoría incluyen no obstante una señalización específica que permite quitar una bifurcación para detener la entrega del tráfico multidifusión en una región de la red sin receptores interesados. También incluyen soporte para "insertar" una bifurcación cuando aparece un nuevo receptor. PIM-DM es un ejemplo de dichos protocolos.
Los protocolos de miembros de grupo (GMP) son
protocolos que permiten a un receptor multidifusión anunciar su
interés en recibir paquetes multidifusión enviados a un grupo
multidifusión G. Tales protocolos son el Protocolo de Manejo Grupo
de Internet (IGMP) para IPv4, y el Protocolo de Descubrimiento de
Escucha Multidifusión (MLD) para IPv6. Cabe destacar que las
versiones recientes de estos protocolos IGMPv3 [B. Cain, S. Deering,
B. Fenner, I. Kouvelas, A. Thyagarajan, "Internet Group
Management Protocol, Version 3", RFC3376, May 2002] y MLDv2 [R.
Vida, L. Costa, "Multicast Listener Discovery Version 2 (MLDv2)
for IPv6",
draft-vida-mld-v2-06.txt,
November 2002, trabajo aún en curso], cuando se las compara con las
versiones anteriores, agregan soporte para el "filtrado de
fuente". Esto se refiere a la capacidad que tiene un receptor de
reportar interés en la escucha de paquetes provenientes sólo de
direcciones de una determinada fuente, o de casi todas las
direcciones excepto una determinada fuente, enviadas a una
dirección multidifusión.
Se entiende por "interfaz de red habilitada
MSG" una interfaz de red de un nodo que ejecuta un protocolo de
ruta multidifusión donde se activan las operaciones de Puerta de
Enlace de Señalización Multidifusión. Un nodo puede tener varias
interfaces de red habilitada MSG al mismo tiempo. En el caso del
Router Móvil, todas sus interfaces de salida deberían ser de red
habilitada MSG para lograr una interoperación entre los protocolos
de ruta multidifusión dentro y fuera de la red móvil gracias a un
Protocolo de Miembros de Grupo.
La figura 3 ilustra, a manera de ejemplo, el uso
de una red MSG para un router móvil (MR) equipado con una única
interfaz de salida. El protocolo de ruta multidifusión MRP #1 se
ejecuta dentro de la red móvil. El MR está conectado a una red
visitada que ejecuta un protocolo diferente de ruta multidifusión
MRP#2. Se asume que tanto el MRP#1 como el MRP#2 pertenecen a la
familia de "señalización explícita". También se asume que el
IPv6 es parte tanto de la red móvil como de la red visitada. Debido
al contexto del IPv6, el protocolo de miembros de grupo (GMP) es
MLD. La MSG está habilitada en la interfaz de salida del MR.
Cuando un nodo MNN dentro de la red móvil se
suscribe al grupo multidifusión G, dicho nodo envía un mensaje (G)
de Reporte MLD del Protocolo de Miembros de Grupo a su router
multidifusión local LFR1. Debido a que el LFR1 aún no está
conectado al árbol multidifusión del grupo G (si se asume que el MNN
es el primer receptor para el grupo G debajo de LFR1), LFR1 envía
un mensaje explícito MRP#1_Join(G) del Protocolo #1 de Ruta
Multidifusión dentro de la red móvil para activar el
establecimiento de una bifurcación de entrega hacia LFR1. Esta
solicitud de establecimiento de bifurcación se propaga dentro de la
red móvil hasta llegar finalmente al router móvil cuya instancia
local del protocolo MRP#1 decidiría emitir un MRP#1_Join(G)
hacia la interfaz de salida. Debido a que esta interfaz es de red
habilitada MSG, MR envía en su lugar un mensaje (G) de Reporte MLD
del Protocolo de Miembros de Grupo al Router de Acceso (AR, por sus
siglas en inglés) en la red visitada, y esto produce mensajes
MRP#2_Join(G) de Protocolo #2 de Ruta Multidifusión que se
propagan dentro de la red visitada hacia el árbol de entrega
multidifusión del grupo G. Tales operaciones han permitido la
creación de dos bifurcaciones de entrega multidifusión (una en cada
dominio multidifusión) interconectadas por medio del Router Móvil.
Por lo tanto, los paquetes multidifusión (por ejemplo, desde una
fuente S) enviados al grupo G son enrutados desde la multidifusión
nativa MRP#2 hacia el MR en la ruta visitada, y una vez allí estos
paquetes son enrutados desde la multidifusión nativa MRP#1 hacia
MNN.
El Router Móvil MR de red habilitada MSG procesa
la suscripción multidifusión en el dominio visitado en nombre de
todos los nodos en la red móvil. MSG detecta automáticamente la
información de suscripción (es decir, grupo y lista de fuentes de
interés) de los mensajes MRP que llegan desde dentro de la red
móvil. Cuando el MR cambia su punto de conexión a la red visitada
(o Internet), el MR activará la reconstrucción de una o más
bifurcaciones nuevas de multidifusión en su nueva ubicación
mediante el envío de él o los Reportes MLD a su nuevo punto de
conexión para el o los grupos multidifusión a los que se haya
suscripto. Esto se conoce como Suscripción Remota.
La figura 4 es un flujograma de las operaciones
llevadas a cabo por la Puerta de Enlace de Señalización
Multidifusión (MSG) en una realización de la presente invención en
el momento en que se detecta un mensaje (mensaje MRP) del Protocolo
de Ruta Multidifusión que está a punto de ser enviado a través de
una interfaz de red ifc_i del nodo que aloja al MSG.
Si la interfaz ifc_i no se habilita en MSG,
entonces MSG simplemente ignora el mensaje.
Si la interfaz ifc_i se habilita en MSG,
entonces el mensaje MRP es analizado para determinar:
- -
- La clase de mensaje MRP: la clase adquiere uno de los tres siguientes valores (INGRESO, EGRESO, NINGUNO) como función del tipo de mensaje MRP (o del impacto que éste tiene en el árbol de entrega multidifusión). Se le puede asignar uno de estos tres valores a cualquier mensaje de un MRP. Esta información puede almacenarse dentro de una tabla que se conoce como una tabla de clase para ser usada por la MSG que tiene como propósito clasificar los mensajes de un protocolo de ruta multidifusión dado.
- -
- El destino del mensaje MRP: el destino comprende el Grupo G multidifusión al cual se refiere el mensaje, posiblemente junto con una dirección de una fuente S. Si una dirección de fuente no está presente, esto significa que el paquete hace referencia a cualquier fuente potencial. En este caso, el símbolo comodín "*" se utiliza para representar todas las fuentes: S=*. El destino puede expresarse como una pareja (S, G), o (*, G) en el caso de que no se exprese ninguna información específica de la fuente.
Si la clase del mensaje MRP es NINGUNA, no se
precisa de una acción específica desde el MSG para este paquete.
Esto significa por lo general que el paquete no posee semántica para
ser traducida en un mensaje de protocolo GMP para que se comprenda
la interoperación entre los protocolos multidifusión en ambos lados
del MSG.
Si la clase del mensaje MRP es INGRESO, la
fuente S (desde el destino) debe agregarse a la lista existente de
fuentes de grupo G (desde el destino) mantenida por MSG para la
interfaz ifc_i: MSG_srclist(ifc_i, G). Esta es la lista de
fuentes del grupo G para el cual la MSG debe mantener la recepción
del tráfico, a través de la interfaz ifc_i. Con este fin, la MSG
mantiene una lista que se conoce como una lista de grupo, como se
ilustra en la figura 5, que incluye, para cada interfaz habilitada
MSG, la lista de los grupos que son de interés junto con sus listas
respectivas de fuentes. Una vez que MSG_srclist(ifc_i, G) se
haya actualizado (o creado, en el caso de una nueva entrada) con la
fuente S desde el destino, se deberá verificar si la fuente S que
se agregó ha modificado MSG_srclist (ifc_i, G). Si
MSG_srclist(ifc_i, G) no se ha modificado, entonces no se
necesita ninguna acción. Por otro lado, si MSG_srclist(ifc_i,
G) ha cambiado, entonces la MSG debe renovar la suscripción GMP
para este nuevo conjunto de fuentes del grupo G en la interfaz
ifc_i. La MSG puede utilizar la "interfaz de servicios" GMP (o
API) con este fin así como lo hace cualquier otra aplicación
multidifusión.
Si la clase del mensaje MRP es EGRESO, la fuente
S (desde el destino) debe ser eliminada de la lista existente de
fuentes del grupo G (desde el destino) mantenida por MSG para la
interfaz ifc_i: MSG_srclist(ifc_i, G). Una vez que
MSG_srclist(ifc_i, G) se haya actualizado, se deberá
verificar si la fuente S que se eliminó ha modificado MSG_srclist
(ifc_i, G). Si MSG_srclist(ifc_i, G) no se ha modificado,
entonces no se necesita ninguna acción. Por otro lado, si
MSG_srclist(ifc_i, G) ha cambiado y ahora está vacía, la MSG
debe finalizar la suscripción GMP al grupo G en la interfaz ifc_i.
Además, la MSG puede eliminar la entrada para el grupo G en su lista
de grupo para la ifc_i. Si la MSG_srclist(ifc_i, G)
actualizada no está vacía, la MSG debe renovar la suscripción GMP
para este nuevo conjunto de fuentes de grupo G en la interfaz ifc_i.
La MSG puede utilizar la "interfaz de servicios" GMP (o API)
con este fin así como lo hace cualquier otra aplicación
multidifusión.
Se pueden utilizar los siguientes símbolos
aritméticos cuando se agrega (+) o se elimina (-) una fuente (S o *)
a/de una lista de fuente MSG_srclist(ifc_i, G):
- \bullet
- Una fuente puede aparecer en la lista sólo una vez: S + S = S, S - S = \diameter
- \bullet
- Agregar todas las fuentes a la lista (*) hace que la lista incluya todas las fuentes:
- srdist + * = * (sin duda * + * = *)
- \bullet
- Eliminar todas las fuentes de una lista hace que la lista esté vacía (\diameter):
- srclist - * = \diameter (se lee como, * - * = \diameter)
- \bullet
- Eliminar una fuente definida S de una lista que incluya todas las Fuentes (*) no cambia la lista:
- *-S=*.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 5 muestra un ejemplo de lista de grupo
mantenida por una MSG. La siguiente tabla muestra la tabla de clase
que puede usar una MSG para el protocolo de ruta multidifusión
PIM-SM. Se pueden establecer tablas de clase
similares para cualquier protocolo de ruta multidifusión (que tengan
una señalización explícita) para ser utilizadas por la MSG.
El envío de paquetes multidifusión en un nodo
habilitado MSG es muy simple, y de hecho transparente para el MSG.
El envío de paquetes multidifusión se efectúa de acuerdo a la tabla
de envío multidifusión del protocolo MRP ejecutado por el nodo
habilitado MSG. Esto es realmente así independientemente de si la
interfaz entrante está o no habilitada en MSG.
Especialmente, en el caso de la Red Móvil, los
paquetes multidifusión provenientes de una fuente externa a la Red
Móvil (es decir, que ha sido suscrita por medio de la interfaz
habilitada MSG) serán enrutados de manera multidifusión hacia la
interfaz de egreso del MR (habilitado en MSG) y desde allí,
enrutados de manera multidifusión dentro de las Redes Móviles
conforme a la tabla de envío multidifusión local del MR.
Cuando la interfaz habilitada en MSG del Router
Móvil (MR) cambie su punto de conexión a la red visitada (o
Internet), la MSG activará la reconstrucción de bifurcaciones
necesarias de multidifusión en su nueva ubicación mediante el envío
de mensajes de reporte GMP para suscribir al (a los) grupo (s)
multidifusión (y sus fuentes respectivas) que aparecen en la lista
de grupo para la interfaz habilitada en MSG.
Un Router Móvil (MR) para el cual una interfaz
de egreso dada que se encuentra en el área local, puede decidir
configurar o no tal interfaz como habilitada en MSG.
Independientemente de la opción seleccionada, el tráfico
multidifusión será enrutado a los MNN de la misma manera (conforme a
la tabla de envío multidifusión local del MR). Sin embargo,
configurar la interfaz como habilitada en MSG incluso cuando se
encuentra en el área local, permitirá mantener las comunicaciones
multidifusión de forma continua cuando la interfaz se conecte a
otra ubicación topológica. Esto se debe a que la MSG ya tendrá
incorporada la lista de los grupos permanentes G (y fuentes
relacionadas) y por lo tanto será capaz de
re-suscribirlos en la nueva ubicación.
En caso de que la interfaz habilitada en MSG del
Router Móvil (MR) vuelva al área local y el Router Móvil (MR)
decida desactivar MSG en esta interfaz, el protocolo de ruta
multidifusión operará normalmente a través de esta interfaz hacia
la red local. En ese caso, la MSG puede eliminar cualquier estado en
su lista de grupo para dicha interfaz. La implementación de la
Puerta de Enlace de Señalización Multidifusión (MSG) se puede
realizar de muchas formas diferentes. En particular, puede
implementarse, por ejemplo, 1) como un módulo de software separado
o 2) como una extensión (parche) de una implementación de protocolo
de ruta multidifusión (MRP).
En ambos casos, en esta realización de la
presente invención, se puede implementar la interfaz MSG hacia el
Protocolo de Miembro de Grupo (interfaz MSG-GMP)
basándose en la "interfaz de servicio" existente GMP: Escucha
Multidifusión (conexión, interfaz, dirección multidifusión, modo de
filtro, lista de fuente).
En esta propuesta la MSG le pide a la capa IP
(GMP) que active y desactive la recepción de los paquetes enviados
a una dirección específica de multidifusión IP, de la misma manera
que cualquier programa de aplicación multidifusión (por ejemplo a
través de una conexión API habilitada en GMP). La implementación
basada en la antes mencionada interfaz de servicio puede
materializarse de dos maneras distintas:
- a)
- El software MSG procesa la incorporación de fuentes para un grupo multidifusión determinado (MSG__src)_ist (ifc__i, _G)) y utiliza un único identificador de conexión (sid) para pasar toda la lista:
- MulticastListen_(sid, ifc__i, G, INCLUDE, MSG_
- srclist_(ifc__i, _G)), o
- MulticastListen_(sid, ifc__i, G, EXCLUDE, {}), iff
- MSG__srclist_(ifc__i, _G) == *
- b)
- El software MSG utiliza varios identificadores de conexión (uno por (S, G) destino) para transmitir el respectivo destino (S, G) y la clase relacionada que deriva del mensaje MRP al módulo MLD, el cual pasa entonces a estar a cargo de agregar las fuentes para un grupo multidifusión determinado.
Para un destino dado (S, G):
- -
- Si la clase es INGRESO:
- -
- MulticastListen_(target__sid, ifc__i, G, INCLUDE, S), o
- -
- MulticastListen_(target__sid, ifc__i, G, EXCLUDE, {}), if S == *
- -
- Si la clase es EGRESO:
- -
- MulticastListen_(target__sid, ifc__i, G, EXCLUDE, S), o
- -
- MulticastListen_(target__sid, ifc__i, G, INCLUDE, {}), if S == *
Esta segunda aproximación necesita que el
software MSG genere un único target_sid por destino y lo almacene
dentro de la lista de grupo MSG.
La implementación de la interfaz
MSG-MRP hacia el protocolo de ruta multidifusión
(MRP) dependerá de la propuesta elegida, 1) o 2). El objetivo de
esta interfaz es que la MSG detecte "Mensaje MRP listo para enviar
a la interfaz ifc_i" (ver figura 4: estado del aparato MSG) y
así activar las operaciones MSG:
- \bullet
- Propuesta 1): MSG, como un módulo de software independiente, puede detectar los mensajes MRP por medio del monitoreo de los paquetes enviados a la interfaz ifc_i.
- \bullet
- Propuesta 2): Las operaciones MSG pueden ser activadas directamente mediante la implementación del protocolo MRP. Por ejemplo, la implementación MRP emparchada en MSG invocaría los procedimientos MSG con la clase correcta y la información de destino en lugar de enviar mensajes MRP a través de una interfaz ifc_i habilitada en MSG.
En la propuesta 1) el software MSG es
completamente independiente del MRP, y en consecuencia puede
utilizarse para cualquier MRP siempre y cuando se conozca la tabla
de clase correspondiente. Esto facilita la
re-utilización del software.
En la propuesta 2) el software MSG está
incorporado dentro de la implementación MRP del nodo habilitado en
MSG. Esto puede proporcionar una implementación más eficiente, por
ejemplo para detectar cuando una operación MSG debe activarse.
Si bien la Puerta de Enlace de Señalización
Multidifusión (MSG) permite la entrega optimizada de ruta de los
paquetes multidifusión a una red móvil, también es una propuesta
valiosa para resolver otros tipos de problemas. A continuación se
indican dos ejemplos de otras posibles aplicaciones del MSG:
- \bullet
- MSG para interconexión rápida de dominios multidifusión: la MSG puede desplegarse como un punto de interoperación temporal entre dos dominios multidifusión de hoja fija, por ejemplo en caso de falla en la red troncal multidifusión interconectada. De esta manera el MSG ofrece una solución de recuperación de falla temporal que es rápida y fácil de desplegar para los administradores de red.
- \bullet
- MSG para transición IPv4/IPv6: La MSG ofrece una propuesta muy conveniente para interconectar las redes públicas multidifusión IPv4 e IPv6, para que los receptores IPv6 puedan recibir tráfico multidifusión de las fuentes IPv4, y viceversa. Este es un caso muy importante teniendo en cuenta que se prevee que los protocolos IPv4 e IPv6 coexistirán por un tiempo relativamente largo, hasta que se complete la fase de transición de completamente IPv4 hasta completamente IPv6. Con este fin la MSG debería traducir paquetes multidifusión (junto con direcciones de fuente unidifusión y direcciones de destino multidifusión de los paquetes multidifusión) de IPv4 a IPv6 y viceversa. La mayoría de los mecanismos ya conocidos para la transición IPv4/IPv6 sólo se aplican para el tráfico unidifusión. Se ha presentado una propuesta de un mecanismo para el tráfico multidifusión [K. Tsuchiya et al, "An IPv6/IPv4 Multicast Translator based on IGMP/MLD Proxying (mtp)", draft-tsichiya-mtp-01.txt, February 2003, trabajo aún en curso] que incluye un traductor de protocolo IPv4-IPv6 y un mapeador de dirección para efectuar el envío de los paquetes multidifusión entre dominios IPv4 e IPv6 (y viceversa). Sin embargo, esta propuesta exige que el traductor sea pre-configurado manualmente (por un administrador de red) para enviar tráfico a un conjunto dado de direcciones multidifusión IPv4 (respectivamente IPv6). Durante dicha configuración, el traductor ingresa TODOS los grupos pre-configurados de manera tal que pueda recibir el tráfico relacionado. Claramente, este mecanismo no es eficiente dado que requiere intervención humana cada vez que se necesite traducir un nuevo grupo multidifusión. La MSG (ampliada con un traductor de encabezamiento IPv4-IPv6 y con un mapeador de dirección) soluciona este problema mediante la recepción de la activación dinámica del tráfico multidifusión IPv4 (respectivamente IPv6) en la MSG sólo cuando el dominio IPv6 lo necesite (respectivamente IPv4).
\vskip1.000000\baselineskip
Cabe destacar que tal uso de un Router Móvil
habilitado en MSG permite que una Red Móvil IPv6 (respectivamente
IPv4) haga roaming dentro de una red visitada IPv4 (respectivamente
IPv6) y reciba tráfico multidifusión desde esta red visitada.
También cabe destacar que las realizaciones de
la invención antes descrita ofrecen una serie de ventajas. Por
ejemplo:
- \bullet
- Un medio que permita la entrega de tráfico multidifusión a los MNN a lo largo de una ruta óptima independientemente de la ubicación de la red móvil en Internet.
- \bullet
- Optimización de ruta para tráfico multidifusión de una manera clara para los MNN: no es necesario hacer ningún cambio a los MNN, ni siquiera básico, LFN que detectan inmovilidad pueden beneficiarse de la optimización de ruta (por ejemplo los dispositivos electrónicos básicos de un vehículo). La optimización de ruta se logra por medio de un único MR.
- \bullet
- Entrega optimizada de ruta de tráfico multidifusión para redes móviles anidadas (es decir una red móvil que visita a otra red móvil), independientemente del número de nivel en la incorporación de las redes móviles anidadas.
- \bullet
- Mecanismos para movilidad fluida de un host multidifusión móvil basados en la propuesta de suscripción remota que se aplica en el caso de las redes móviles.
Las características detalladas anteriormente se
aplican sin hacer ningún cambio a los protocolos existentes de ruta
multidifusión cuando se las incorpora a un Router Móvil para
permitir la entrega optimizada de ruta de los paquetes
multidifusión.
Además, la MSG:
- \bullet
- Se puede aplicar a otros escenarios tales como las transiciones IPv4/IPv6.
- \bullet
- Es muy fácil de implementar.
- \bullet
- No requiere que se realice ningún cambio a los protocolos existentes ni extensiones en ningún otro nodo en la red.
Claims (21)
1. Método de tráfico de comunicación desde una
fuente a un grupo (G) de nodos que incluye un Nodo de Red (NN) en
una red y utiliza uno o más protocolos multidifusión, la red también
incluye un Router (MR) para el envío del tráfico entre dicha red e
Internet, caracterizado por una Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG), ubicada junto con dicho Router
(MR) que traduce en una interfaz de ruta saliente mensajes de
señalización de un protocolo de ruta multidifusión (MRP) en
mensajes de un protocolo de miembro de grupo (GMP).
2. Método según la reivindicación 1, donde
dicho nodo de red es un Nodo de Red Móvil (MNN) que opera en una
red móvil, y donde dicho router es un Router Móvil (MR) que
transmite el tráfico entre dicha Red Móvil e Internet.
3. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) que opera en dicha interfaz
determina si dichos mensajes de señalización están relacionados con
la clase de grupo de ingreso ({INGRESO}) o con la clase de grupo de
egreso ({EGRESO}) y traduce la clase en el protocolo de miembro de
grupo (GMP).
4. Método según la reivindicación 3, donde dicha
determinación de la clase se realiza por medio del uso de una tabla
de clase que proporciona la clase como una función del tipo de dicho
mensaje de señalización.
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) que opera en dicha interfaz
saliente habilitada en MSG determina si dichos mensajes de
señalización contienen una identificación de un Grupo multidifusión
de destino (G), y traduce la identificación del grupo multidifusión
de destino en el protocolo de miembro de grupo (GMP).
6. Método según la reivindicación 5, donde dicha
Puerta de Enlace de Señalización Multidifusión (MSG) que opera en
dicha interfaz saliente habilitada en MSG determina si dichos
mensajes de señalización contienen una dirección de una fuente de
grupo multidifusión de salida (S), y traduce la dirección de la
fuente de salida en el protocolo de miembro de grupo (GMP).
7. Método según la reivindicación 6, donde dicha
Puerta de Enlace de Señalización Multidifusión (MSG) mantiene
listas de fuente que incluyen, para cada interfaz habilitada en MSG,
dichas identificaciones de grupo (G) relacionadas con sus
respectivas direcciones de fuente de grupo multidifusión,
identificadas por dichos mensajes de señalización.
8. Método según la reivindicación 7, donde dicha
Puerta de Enlace de Señalización Multidifusión (MSG) renueva la
suscripción GMP para dicho grupo (G), en respuesta a un cambio en la
lista de dichas respectivas direcciones de fuente de grupo
multidifusión.
9. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) renueva la suscripción GMP para
los grupos y listas de fuente asociadas mantenidas para dicha
interfaz de salida habilitada en MSG, en respuesta a un cambio del
punto de conexión topológico de dicha interfaz.
10. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde los paquetes de multidifusión
provenientes de una fuente externa a dicha red, a los cuales dicha
red se ha suscripto a través de la interfaz saliente habilitada en
MSG, son enrutados con difusión múltiple desde dicha interfaz
saliente habilitada en MSG dentro de dicha red, conforme a una
tabla de envío multidifusión de dicho router (MR).
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) utiliza una interfaz de servicio
conforme a los protocolos GMP para generar los mensajes GMP, y en
consecuencia activar y desactivar la recepción de los paquetes
enviados a direcciones multidifusión IP específicas por fuentes
específicas.
12. Método según la reivindicación 11, donde
dicha Puerta de Enlace de Señalización Multidifusión (MSG) agrega
fuentes para un grupo (G) multidifusión dado, y utiliza un único
identificador de conexión (sid) para pasar todo lo agregado.
13. Método según las reivindicaciones 11 y 12,
donde dicha Puerta de Enlace de Señalización Multidifusión (MSG)
utiliza identificadores diferentes de conexión (target__sid) para
los destinos respectivos (fuente S, grupo multidifusión G) que se
derivan de dichos mensajes de señalización.
14. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) detecta los mensajes del Protocolo
de Ruta Multidifusión (MRP) por medio del monitoreo de los paquetes
enviados a la interfaz saliente habilitada en el MSG.
15. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) está contenida dentro de una
extensión de una implementación de protocolo de ruta multidifusión
(MRP).
16. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) traduce paquetes multidifusión
junto con direcciones de fuente unidifusión y direcciones de
destino multidifusión de paquetes multidifusión, entre los
protocolos IPv4 e IPv6.
17. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) traduce mensajes IPv4 MRP en
mensajes IPv4 GMP (es decir, mensajes IGMP).
18. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) traduce mensajes IPv6 MRP en
mensajes IPv6 GMP (es decir, mensajes MLD).
19. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) traduce mensajes IPv4 MRP en
mensajes IPv6 GMP, y permite que los nodos IPv4 reciban paquetes
Multidifusión provenientes de fuentes y grupos multidifusión
IPv6.
20. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde dicha Puerta de Enlace de
Señalización Multidifusión (MSG) traduce mensajes IPv6 MRP en
mensajes IPv4 GMP, y permite que los nodos IPv6 reciban paquetes
Multidifusión provenientes de fuentes y grupos multidifusión
IPv4.
21. Aparato caracterizado por tener
medios que están adaptados para realizar los pasos del método según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes y comprender también
dicha Puerta de Enlace de Señalización Multidifusión (MSG) ubicada
junto con dicho Router (MR) y traducir mensajes de señalización de
un protocolo de ruta multidifusión (MRP) en una interfaz de ruta
multidifusión saliente en mensajes de un protocolo de miembro de
grupo (GMP).
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