Procédé de supervision d'au moins un tunnel établi pour un acheminement de paquets entre un routeur mobile et un équipement réfèrent dans un réseau d'origine du routeur mobile

L'invention concerne une technique de supervision d'au moins un tunnel établi pour un acheminement de paquets entre un routeur mobile et un équipement réfèrent dans un réseau d'origine du routeur mobile.

On se place ici dans le cadre de la gestion de mobilité IP de réseaux. Par la suite, on considérera que des réseaux mobiles sont des réseaux ayant pour particularité d'être connectés à l'Internet via un ou plusieurs routeurs, appelés routeurs mobiles, qui changent leurs points d'ancrage dans la topologie Internet. Il s'agit par exemple de réseaux d'accès déployés dans les transports publics pour les passagers, de réseaux de capteurs embarqués dans les véhicules ou de réseaux personnels. Le protocole Mobile IP, appelé par la suite MIP, permet de gérer une mobilité d'un nœud IP mobile, encore appelé Mobile Node ou MN, depuis un sous-réseau IP d'origine vers un autre sous- réseau IP, appelé réseau visité, au cours d'un déplacement du nœud. Tout nœud IP a une adresse permanente, HoA pour "Home Adress" en anglais, dans son réseau IP d'origine, appelé également réseau mère. Lorsqu'un nœud se déplace vers un réseau visité, il acquiert une adresse temporaire dans ce réseau visité, cette adresse étant classiquement appelée CoA pour "Care-of Address". Le nœud mobile MN indique cette adresse temporaire à un équipement réfèrent dans son réseau IP d'origine désigné pour gérer la mobilité IP. Un tel équipement est appelé classiquement un agent mère ou "Home Agent" en anglais, ou encore HA. De cette façon, cet agent mère lie l'adresse permanente HoA dans le réseau d'origine et l'adresse temporaire CoA dans le réseau visité. Un tunnel bi-directionnel MIP est alors mis en œuvre entre l'agent mère HA du réseau d'origine et le nœud mobile MN permettant d'acheminer les paquets envoyés ou reçus par le nœud mobile. Il peut ainsi recevoir à l'adresse temporaire CoA des paquets destinés à l'adresse permanente HoA dans le réseau d'origine. Il peut également transmettre des paquets émis depuis l'adresse temporaire CoA de sorte qu'ils semblent être émis depuis l'adresse permanente HoA. Ainsi, grâce à la mise en œuvre de ce tunnel, le maintien d'une connexion IP pour un nœud mobile est possible.

De cette façon, un échange de paquets IP avec le nœud IP mobile est possible, de manière transparente à ses déplacements, en utilisant la même adresse IP de destination, c'est-à-dire l'adresse permanente HoA, quelle que soit la localisation du nœud IP. Le nœud mobile MN est soit un terminal IP, soit un routeur mobile MR accueillant des terminaux. Dans ce dernier cas, on parle alors de réseau mobile constitué du routeur mobile et de nœuds qui lui sont connectés. Lorsqu'un routeur mobile MR indique à son agent mère l'adresse temporaire qui lui est attribuée, il peut indiquer également le ou les préfixes réseau qui lui sont rattachés. Un préfixe réseau couvre un ensemble d'adresses IP gérées par le routeur mobile. Ainsi, l'agent mère HA redirige vers le routeur mobile MR l'ensemble des paquets qui lui sont destinés ainsi qu'à des nœuds connectés au réseau mobile, qu'ils soient fixes ou eux-mêmes mobiles, en les encapsulant depuis l'agent mère HA vers le routeur mobile MR. La redirection s'effectue si l'adresse de destination du paquet est l'adresse permanente du routeur mobile ou appartient au préfixe réseau géré par le routeur mobile. Le routeur mobile MR peut également accueillir un nœud mobile MN dans son réseau mobile.

Lorsqu'il y a un changement d'état de disponibilité du tunnel entre le routeur mobile MR et son agent mère HA, par exemple une coupure du tunnel, un nœud résidant dans le réseau mobile ou rattaché à celui-ci n'est pas informé du changement d'état de disponibilité du tunnel. Cette coupure peut être liée par exemple à un problème de connexion physique avec le réseau visité ou bien à un problème de transmission entre le réseau visité et le réseau d'origine. Considérons, par exemple, qu'un nœud est en communication avec un service de téléchargement de données, c'est- à-dire un service actif principalement dans le sens descendant, du service vers le nœud. Lorsque le nœud transmet un paquet contenant un acquittement pour un ensemble de paquets reçus et que le routeur est dans l'impossibilité de transmettre des paquets dans le tunnel, ce nœud émetteur est notifié à l'aide d'un message protocolaire ICMP (pour Internet Control Message Protocol) que le paquet n'a pas pu être acheminé, la destination étant inaccessible. Le nœud émetteur est donc informé uniquement parce qu'il a sollicité le réseau mobile en souhaitant envoyer un paquet et l'information qui

lui est donnée concerne uniquement l'acheminement de ce paquet particulier et non pas une indication d'un état de disponibilité du tunnel. La perte du tunnel peut également être détectée par des mécanismes au niveau de l'applicatif gérant le service, ces mécanismes entraînant également une détection différée de la coupure du tunnel. En cas de détection d'une indisponibilité sur le tunnel, un nœud mobile peut alors déclencher sur certains critères l'établissement d'une connectivité avec un autre réseau visité, s'il en détecte un. Pour le nœud mobile, une réaction rapide est importante afin de pouvoir conserver, si cela est possible, des contextes liés au service applicatif.

Il existe donc un besoin d'une technique permettant à un nœud rattaché à un réseau mobile de réagir rapidement lorsque le routeur mobile rencontre un problème de disponibilité du tunnel établi avec son réseau d'origine.

L'invention répond à ce besoin en proposant un procédé de supervision d'au moins un tunnel établi pour un acheminement de paquets entre un routeur mobile et un équipement réfèrent dans un réseau d'origine du routeur mobile, caractérisé en ce qu'il comprend:

- une étape de détection d'un changement d'état de disponibilité du tunnel, et

- une étape d'envoi d'une notification de changement d'état de disponibilité du tunnel à au moins un nœud connecté au routeur mobile et utilisant le tunnel établi pour acheminer des paquets entre lui-même et un réseau. Ainsi, grâce à la réception d'une notification d'un changement d'état de disponibilité du tunnel, un nœud peut réagir rapidement. Dans le cas d'une notification d'indisponibilité du tunnel, un nœud fixe rattaché au routeur mobile peut informer localement un service applicatif ou un utilisateur. Un nœud mobile, quant à lui, peut passer dans un état de recherche puis d'établissement d'une connectivité avec un autre réseau mobile. Dans le cas d'une notification de disponibilité du tunnel, un nœud peut par exemple solliciter à nouveau un service qui avait été suspendu. Selon l'invention, les nœuds sont donc informés spontanément d'un changement d'état de disponibilité du tunnel, sans avoir besoin d'émettre une requête à cette fin.

Avantageusement, ladite étape d'envoi dans lequel ladite étape d'envoi n'est mise en œuvre qu'à l'issue d'une durée prédéterminée, pendant laquelle aucun nouveau changement d'état de disponibilité du tunnel n'a été détecté.

La notification de changement d'état de disponibilité du tunnel n'est transmise que lorsqu'un état d'indisponibilité a été détecté pendant une période suffisamment longue, c'est-à-dire supérieure à une durée prédéterminée, afin d'éviter des envois de notifications de changement d'état de disponibilité du tunnel successives.

De préférence, le procédé comprend en outre une étape de rediffusion de la notification à au moins un nœud de deuxième rang connecté indirectement au routeur mobile par l'intermédiaire d'un nœud ayant reçu la notification.

Ainsi, par la rediffusion de la notification de changement d'état de disponibilité du tunnel, l'ensemble des nœuds rattachés au routeur mobile y compris ceux qui y sont raccordés indirectement et utilisant le tunnel sont informés du changement d'état de disponibilité du tunnel et peuvent réagir rapidement à cette notification.

L'invention concerne également un routeur mobile apte à établir un tunnel pour un acheminement de paquets avec un équipement réfèrent d'un réseau d'origine auquel il appartient lorsqu'il est connecté à un réseau visité, caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens de détection d'un changement d'état de disponibilité du tunnel;

- des moyens d'envoi d'une notification de changement d'état de disponibilité du tunnel à au moins un nœud connecté au routeur mobile et utilisant le tunnel établi pour acheminer des paquets entre lui-même et un réseau, alimentés par lesdits moyens de détection. L'invention concerne aussi un nœud connecté à un routeur mobile, un acheminement de paquets entre le nœud et un réseau s'effectuant par au moins un tunnel établi entre le routeur mobile et un équipement réfèrent dans un réseau d'origine du routeur mobile, caractérisé en ce qu'il comprend

- des moyens de réception, agencés pour recevoir une notification de changement d'un état de disponibilité du tunnel.

L'invention concerne également un signal supportant un message de notification de changement d'état de disponibilité d'au moins un tunnel, émis par un routeur mobile à destination d'au moins un nœud connecté au routeur mobile, ledit tunnel étant établi pour un acheminement de paquets entre le routeur mobile et un équipement réfèrent dans un réseau d'origine du routeur mobile, caractérisé en ce qu'il comprend un identifiant du tunnel et un champ représentatif d'un état de disponibilité du tunnel.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 représente un schéma d'une architecture du réseau ; la figure 2 illustre un procédé de supervision d'un tunnel selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 3A représente un routeur mobile selon l'invention, - la figure 3B représente un nœud selon l'invention, la figure 4 représente un message de notification de changement d'état de disponibilité selon l'invention.

Par mobilité dans l'Internet, on considère généralement la capacité de se déplacer tout en restant connecté à un réseau d'accès par le biais d'un équipement. L'ensemble des nœuds se trouvant sur un même lien logique constitue un sous-réseau. A chaque sous-réseau, correspond un préfixe, dit préfixe réseau, qui permet d'identifier la position du sous-réseau dans la hiérarchie de l'Internet. Par la suite, on utilise indifféremment les termes de réseau et de sous-réseau.

La figure 1 représente un schéma d'une architecture de réseau. Un routeur mobile 2 est connecté au réseau IP 1. Ce routeur 2 est mobile dans l'Internet et a établi une connectivité avec le réseau IP 1 par le biais d'un réseau visité non représenté sur la figure 1. Le routeur mobile 2 possède une adresse IP permanente HoAl dans son réseau d'origine, non représenté sur la figure 1. L'adresse permanente correspond à une adresse d'identification du nœud. Il a obtenu dans le réseau visité une adresse temporaire CoAl, dite CoA pour "Care-Of Adress" en anglais. L'adresse temporaire

correspond à une adresse de localisation du nœud dans les architectures de réseau IP. Cette adresse temporaire appartient aux adresses attribuées au réseau visité. Les couches physiques utilisées pour l'établissement de la connexion avec le réseau IP peuvent être de différents types de technologies filaires ou sans fil: cellulaire, satellite, IEEE 802.11b, .... Lorsque la connectivité IP est établie, le routeur mobile 2 contacte un équipement réfèrent 6 appartenant à son réseau d'origine et lui transmet l'adresse temporaire CoAl qu'il a obtenue dans le réseau visité ainsi que cela est spécifié par l'IETF (pour Internet Engineering Task Force en anglais) dans la RFC 3775 à l'aide d'un message "Binding Update". L'équipement réfèrent 6 gère l'association adresse permanente-adresse temporaire (HoAl-CoAl). Tout paquet à destination du routeur mobile 2 est acheminé par le réseau vers l'équipement réfèrent 6 qui encapsule le paquet et route le paquet encapsulé vers le réseau visité. Ce dernier est en charge de l'acheminement du paquet jusqu'au routeur mobile 2. Tout paquet envoyé par le routeur mobile 2 est transmis comme s'il avait été émis à partir de l'adresse permanente HoAl. On considère alors qu'un tunnel bidirectionnel TU pour l'acheminement des paquets est établi entre l'équipement réfèrent 6 et le routeur mobile 2.

Le routeur mobile 2 peut accueillir des terminaux dits fixes qui lui sont connectés directement ou indirectement, c'est-à-dire n'ayant pas la capacité d'établir une connectivité avec un réseau visité. Il indique à l'équipement réfèrent 6 qu'il offre la fonction de routage dans le message "Binding Update" conformément à la RFC 3963 de l'IETF. Un tel terminal fixe est représenté sur la figure 1 sous la référence 3. Le routeur mobile 2 peut également indiquer dans le même message "Binding Update" le ou les préfixes réseau qu'il gère. L'équipement réfèrent 6 du routeur mobile 2 prend alors en charge l'acheminement des paquets à destination de l'ensemble des adresses appartenant au préfixe réseau géré par le routeur mobile 2 en utilisant le tunnel établi TU.

Le routeur mobile 2 accueille un nœud 4 ayant des capacités de routage. Un nœud mobile 5 est attaché au nœud 4. Il obtient du routeur mobile 2 une adresse temporaire CoA2 appartenant au préfixe réseau géré par le routeur mobile et transmet celle-ci à son équipement réfèrent 7 dans son propre réseau d'origine. Ainsi les paquets

à destination du nœud mobile 5 sont acheminés vers l'équipement réfèrent 7 du nœud mobile 5, retransmis par celui-ci à l'équipement réfèrent 6 du routeur mobile 2, puis au routeur mobile 2 par l'utilisation du tunnel établi TU entre l'équipement réfèrent 6 et le routeur mobile 2. Deux niveaux de mobilité sont représentés sur la figure 1 à titre d'exemple. Il est possible d'avoir un nombre de niveaux de mobilité supérieur. Des nœuds mobiles peuvent également être raccordés directement au routeur mobile 2.

Le procédé de supervision d'au moins un tunnel établi pour un acheminement des paquets entre un routeur mobile et un équipement réfèrent va maintenant être décrit en référence à la figure 2. A titre d'exemple, le tunnel bidirectionnel TU établi entre le routeur mobile 2 et l'équipement réfèrent 6 va être supervisé.

Une première étape El du procédé consiste à superviser de façon continue l'état de disponibilité d'un tunnel. Cette supervision s'effectue par des mécanismes internes au routeur mobile qui ne seront pas détaillés ici. Il peut s'agir par exemple et de façon non exhaustive du traitement de notifications émises par des couches physiques, d'alarmes reçues indiquant une défaillance d'une carte physique, de problèmes sur la liaison entre le réseau visité et le réseau d'origine du routeur mobile,... Ces notifications peuvent éventuellement n'affecter qu'une direction du tunnel mais avoir au final un impact sur l'état de disponibilité du tunnel dans son ensemble.

Si l'état de disponibilité du tunnel reste stable, l'étape El reste active en continu.

Si l'état de disponibilité du tunnel passe de l'état "disponible" à "indisponible" ou réciproquement, on passe alors à une deuxième étape E2 d'envoi d'une notification de changement d'état du tunnel.

Dans cette deuxième étape E2, on envoie à au moins un nœud connecté au routeur mobile 2 un message 30 de notification de changement d'état de disponibilité du tunnel TU. Ce message de notification comprend au moins un identifiant 35 du tunnel concerné et un champ 34 représentatif d'un état de disponibilité du tunnel.

Selon un premier mode de réalisation, le protocole "Neighbor Discovery" spécifié dans la RFC 2461 de l'IETF peut être utilisé pour véhiculer un tel message. Il s'agit alors d'ajouter dans le message "Neighbor Advertisement" un élément binaire additionnel indiquant l'état du tunnel en fonction de sa valeur. L'identifiant du tunnel est dans ce cas implicitement compris dans le message, le message étant envoyé par le routeur mobile 2.

Selon un deuxième mode de réalisation, on définit un nouveau type de protocole à même de permettre la transmission dans le réseau mobile des informations générales entre le routeur mobile et les nœuds qui lui sont connectés. Dans le cas du message 30 de notification de changement d'un état de disponibilité d'un tunnel, un tel message comprend les éléments d'informations suivants, en référence à la figure 4 : un élément 31 d'information comportant une identification du protocole, un élément 32 d'information comportant une identification de l'émetteur du message, - un élément 33 d'information comportant une identification d'au moins un nœud destinataire du message en mode dit "unicast" ou une identification globale du réseau mobile, c'est-à-dire l'ensemble des nœuds connectés, en mode dit "multicast" ou diffusé,

- un élément 34 d'information comportant un état de disponibilité du tunnel, "disponible" ou "indisponible".

L'identification du tunnel concerné est implicite dans le cas où un seul tunnel est établi. De façon optionnelle, le message 30 inclut un élément 35 d'information portant un identifiant du tunnel pour lequel le changement d'état de disponibilité est notifié. Des éléments optionnels peuvent également être inclus afin de compléter les informations relatives au tunnel, par exemple et de façon non exhaustive : un élément d'information comportant une information sur l'interface physique sous-jacente au tunnel, un élément d'information comportant une information temporelle du temps écoulé entre la détection de changement d'un état de disponibilité

du tunnel donnant lieu à l'envoi de ce message et l'envoi effectif du message,

- un élément d'information comportant une description des caractéristiques du tunnel, par exemple, le débit du tunnel, une information temporelle de la durée de l'activité écoulée du tunnel, l'adresse de l'équipement réfèrent,... un élément d'information TTL pour "Time to Live" en anglais définissant le nombre de rediffusion possible du message de notification.

En variante, l'envoi du message de notification à l'étape E2 est différé. A l'issue de l'étape El, on arme une temporisation à une valeur prédéterminée. Tant que la temporisation n'a pas expiré, la supervision de l'état de disponibilité du tunnel continue. Si un nouveau changement d'état de disponibilité du tunnel a été détecté avant expiration de la temporisation, le procédé arrête la temporisation et retourne à l'étape El de supervision de l'état de disponibilité du tunnel. Lorsque la temporisation a expiré, l'état de disponibilité du tunnel est resté pendant toute cette période à un état stable "disponible" ou "indisponible". Le message de notification de changement d'un état du tunnel est alors envoyé. La valeur prédéterminée est choisie de telle façon que l'envoi du message est suffisamment différé pour ne pas être déclenché lorsque l'état de disponibilité du tunnel n'est pas dans un état stable et cet envoi s'effectue toutefois assez rapidement pour permettre à un nœud comportant des moyens de recherche d'un nouveau réseau de pouvoir le faire et de conserver ainsi ses contextes applicatifs.

A l'issue de cette étape E2 d'envoi de la notification de changement d'un état de disponibilité du tunnel et pendant une troisième étape E3 de test, on effectue un test visant à détecter si le nœud destinataire du message possède des capacités de routage. Si ce n'est pas le cas, on passe à une cinquième étape E5 de prise de décision. Dans le cas contraire, par exemple dans le cas du nœud routeur 4, on passe à une quatrième étape E4 de rediffusion du message de notification de changement d'un état de disponibilité du tunnel à au moins un nœud 5 de deuxième rang raccordé à ce nœud routeur 4 et donc indirectement au routeur mobile 2. En variante, si le message de notification de changement d'un état de disponibilité comprend l'élément d'information

TTL décrit ci-dessus et uniquement si sa valeur est non nulle, on passe à cette quatrième étape en décrémentant la valeur de l'élément d'information TTL dans le message de notification.

A l'issue de cette quatrième étape E4, on retourne à l'étape E3 de test afin de l'appliquer au nœud 5 de deuxième rang.

Dans une cinquième étape E5 de prise de décision, le message de notification de changement d'état de disponibilité du tunnel est pris en compte par le nœud et ce dernier va décider des actions à mener. Dans le cas d'une notification d'indisponibilité du tunnel, le nœud fixe 3 rattaché au routeur mobile 2 peut informer un service applicatif ou un utilisateur. Un nœud comportant des moyens de recherche d'un nouveau réseau, par exemple le nœud 5, peut prendre toute action en vue de se connecter par exemple à un nouveau réseau.

Dans le cas d'une notification de disponibilité du tunnel, le message de notification d'un état de disponibilité d'un tunnel permet également de notifier à un nœud resté connecté sur le réseau mobile soit parce qu'il ne comporte pas de moyens de recherche soit parce qu'il a décidé de rester sur le réseau mobile ou dans tout autre cas que l'état de disponibilité du tunnel est passé de nouveau à l'état "disponible". Ce nœud peut par exemple solliciter à nouveau un service qui avait été suspendu.

Un routeur mobile 2, tel que représenté à la figure 3A, comprend : - des moyens 10 d'établissement d'une connexion physique avec un réseau visité, ces moyens pouvant être de différents types de technologie filaires ou sans fil tels que cellulaire, satellite, IEEE 802.11b, ....

- des moyens 11 d'établissement d'un tunnel pour un acheminement de paquets avec un équipement réfèrent d'un réseau d'origine auquel il appartient lorsqu'il est connecté à un réseau visité,

- des moyens 12 de recherche d'un réseau visité.

Il comprend également selon un mode de réalisation de l'invention :

- des moyens 13 de détection d'un changement d'état de disponibilité du tunnel mettant en œuvre l'étape El du procédé ;

- des moyens 14 d'envoi d'une notification de changement d'état de disponibilité du tunnel à au moins un nœud connecté au routeur mobile. Ces moyens 14 d'envoi mettent en œuvre l'étape E2 du procédé et sont alimentés par les moyens 13 de détection. Un nœud 3, 4, 5, tel que représenté à la figure 3B, connecté à un routeur mobile 2 décrit ci-dessus comprend :

- des moyens 20 de réception, agencés pour recevoir une notification de changement d'un état de disponibilité du tunnel.

Suite à la réception de la notification de changement d'un état de disponibilité du tunnel, il peut informer un programme applicatif de ce changement.

Optionnellement, un tel nœud 5 pourvu de moyens 21 d'établissement d'une connexion physique avec un réseau visité comprend également des moyens 22 de recherche d'un nouveau réseau. Ces moyens 22 de recherche d'un nouveau réseau sont déclenchés suite à la réception de la notification d'un changement d'un état de disponibilité du tunnel.

Dans le cas où un nœud 4 assure la fonction de routage pour d'autres nœuds, il comprend en outre:

- des moyens 23 de rediffusion, agencés pour rediffuser la notification de changement d'état de disponibilité du tunnel. Ces moyens 23 de rediffusion mettent en œuvre l'étape E4 du procédé.

Les modules, qui mettent en œuvre le procédé précédemment décrit, sont de préférence des modules logiciels comprenant des instructions logicielles pour faire exécuter les étapes du procédé précédemment décrit par le serveur. Les modules logiciels peuvent être stockés dans ou transmis par un support de données. Celui-ci peut être un support matériel de stockage, par exemple un CD-ROM, une disquette magnétique ou un disque dur, ou bien un support de transmission tel qu'un signal électrique, optique ou radio, ou un réseau de télécommunication.