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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Anrufsteuerungs- und Signalisierungssysteme
für Telekommunikationsnetze
und insbesondere Anrufsteuerungs- und Signalisierungssysteme, die
in optischen integrierten Netzen benutzt werden.
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ALLGEMEINER STAND DER
TECHNIK
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Optische
Kreuzvermittler (OXC) bewegen sich in Richtung des Schaltens individueller
Wellenlängen
mit Hilfe von Signalisierungsverfahren wie MPLS (Multiprotocol Label
Switch), GMPLS (Generalized MPLS), MplamdaS (Multiprotocol lamda Switch)
usw. Aktuelle OXCs sind dazu in der Lage, eine vollständige Gruppe
von Wellenlängen
von einem optischen Kabel zu einem anderen zu vermitteln. Ein Beispiel
für ein
solches Verfahren ist der Lamda-Vermittlungsknoten,
der von Lucent Technologies aus Murray Hill, NJ, hergestellt wird,
und der MEMs (mikroelektromechanische) Technologie verwendet, um
Miniaturspiegel zu steuern, um die verschiedenen optischen Signale
umzuleiten, die in die Vorrichtung gelangen. Ein 1XK-Schalter dieser
Art ist dazu in der Lage, individuelle Wellenlängen zu vermitteln.
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Optische
Add-Drop-Multiplexer (OADMs) weisen sowohl elektronische als auch
optische Schnittstellen auf. OADMs empfangen langsamere elektronische
Signale an der elektronischen Schnittstelle und multiplexieren eingehende
elektronische Signale zu ausgehenden optischen Signalen zum Transport über Ring-
oder Maschennetze. Das Gegenteil geschieht, um elektronische Signale
in einem Gebäude
zu entnehmen.
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Für Zugriff
in Gebäuden
können
elektronische Signale zum nächsten
OADM geleitet und dann über
optische Kanäle
transportiert werden. An jedem OADM wird das Signal, das der Wellenlänge entnommen
wird, von der eingehenden Wellenlänge entbündelt, und an der elektro nischen
Schnittstelle des OADM entnommen. Am OXC kann die Kreuzvermittelung
neu konfiguriert werden, so dass, abhängig von den Zielort-OADMs,
die spezifische Wellenlänge an
den richtigen Zielort vermittelt wird. Lokaler Verkehr (normalerweise
elektronischer) kann über
eine Durchschaltverbindung in den OADM gelangen, oder kann ein optisches
Signal sein, das von einem SONET/SDH-formatierten Datenstrom kommt. Er kann auch
in optischer Form IP über
WDM tragend vorliegen, usw. Separate OADM- und OXC-Boxen führen zu
Verwaltungs- und Wartungsproblemen, die größer sind als bei einer kombinierten
OADM-OXC-Box.
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Aktuelle
Vermittlungssysteme unterstützen einen
oder mehrere Schaltmatrixtypen (z.B. Vermittlung, Paket, Lamda usw.),
in integrierten oder separaten Vermittlungssystemen. Eine jüngere technische
Entwicklung namens „Softswitch" nimmt die Signalisierungsschnittstelle
aus der Vermittlung heraus und belässt die Schaltmatrix sowie
die minimale (allgemeine) Verarbeitung im Gateway/Schalter am Rande
des Netzes. Dies für
zu einer multistrukturellen Vermittlungsunterstützung.
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Softswitch
erlaubt gegenwärtig
das Signalisieren von einer Durchschaltvermittlung (z.B. SS7), H323,
SIP, oder anderen an der (Eingangs-)Quelle, das Vermitteln von Verkehr
von den Abschlussleitungen an dem Quell-Gateway zu einem Ausgangsschalter anzuweisen,
möglicherweise
durch einen Ausgangs-Softswitch.
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Der
Eingangsverkehr, wie z.B. Sprache, kann von einem IP-Netzwerk übertragen
werden. Diese Möglichkeit
reduziert die Kosten des Verkehrtransports aufgrund statistischer
Bündelung.
Sie ermöglicht
außerdem
ein Kombinieren und Bereitstellen neuer Merkmale und Möglichkeiten,
sowie die Unterstützung
mehrerer Schaltmatrizes. Endnutzer können durch Signalisierungsinteraktion
zwischen Gateway und Softswitch ebenfalls von zusätzlichen Merkmalen
profitieren, die anderenfalls bei der Implementierung teuer wären (oder
lange Entwicklungszyklen benötigen
würden).
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Bei
vielen Netzwerkkonfigurierungen wäre es kosteneffektiv, OXC und
OADM in einer Box zu kombinieren, so dass die Aufgabe des Multiplexierens/Demultiplexierens
und der Lamda-Vermittlung am selben Punkt im Netzwerk stattfinden
kann. Die OXCs müssten
kleiner gestaltet werden, um auf kosteneffektive Weise große Geschäftsstandorte
zu bedienen. Das heißt,
größere Geschäftsstandorte
würden
es vorziehen, ein optisches Netz zu benutzen, das so nah wie möglich an
ihren Gebäuden
angeordnet ist. Dies könnte
die Zuverlässigkeit
für Endpunkt-zu-Endpunkt-Dienstleistungen
erhöhen,
die Leistung verbessern, Netzwerkkontrolle für die Dienstleistungsqualität am Netzwerkrand
für die
Endnutzer-Dienstleistungsanbieter
verfügbar
machen, und die Gesamtkosten der Dienstleistung senken, da weniger
Komponenten an der Verkehrsbearbeitung beteiligt sind.
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Der
gegenwärtige
Softswitch stellt Signalisierung und Vermittlung für die elektronischen
Schalter (und IP-Endknoten)
für den
Verkehrstransport über
eine Hauptleitung bereit. Das Vermitteln von Wellenlängen an
dem OXC würde
durch die OXC-Steuerung stattfinden und das Zuweisen von Wellenlängen an
ein unterschiedliches Kabel umfassen, usw., basierend auf einer
Vermittlungsregel. Ferner findet das Multiplexieren/Demultiplexieren
an OADM-Vorrichtungen gegenwärtig
unter dem OADM-Prozessor/der OADM-Steuerung statt. Mit der Ausdehnung
des optischen Transports wünschen Dienstleistungsanbieter
mehr Kontrolle über
die Neukonfigurierung optischer Netze und die Interaktion und den
Zugriff elektronischer Netze mit den oder auf die optischen Komponenten.
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Separate
Steuerung und Verwaltung von OXC, OADM, und Vermittlungsausrüstung im
Netzwerk kann zu Kostenineffizienz aufgrund mehrfacher Verarbeitungs-,
Vermitt lungs-, und Signalisierungspunkte führen, sowie in ihrer Verwaltung,
und zu komplizierter Steuerung und möglicherweise widersprüchlichen
Steuerungen zwischen ihnen. Zusätzliche
Ineffizienzen gehen auf mehrfache Verkehrsverarbeitungspunkte zurück, wie
z.B. Grooming, Multiplexieren/Demultiplexieren usw. an verschiedenen Punkten
im Netzwerk. Aufgrund mehrfacher Systeme ist eine komplizierte und
kostspielige Netzwerkverwaltung nötig, und auch die Zuverlässigkeit
leidet.
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Entsprechend
besteht Bedarf, eine Signalisierungsplattform bereitzustellen, die
unabhängig
ist von der Elektronik und den optischen Vermittlungs- und Übertragungssystemen,
wodurch Netzwerktransportressourcen in dynamischer und effizienter Weise
für alle
Typen von Netzwerken einschließlich optischer
Transporte zugewiesen werden können.
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Wei,
J. Y. et al: „Network
control and management of a reconfigurable WDM network" Military Communications
Conference, 1996. MILCOM '96, Conference
Proceedings, IEEE Mclean, VA, USA, 21.–24. Okt. 1996, New York, NY,
USA, IEEE, US, 21. Oktober 1996 (1996-10-21), Seiten 581 bis 586, XP010203919
ISBN: 0-7803-3682-8, offenbart eine Architektur für eine neu
konfigurierbare WDM-Netzwerksteuerungs- und -verwaltungssystem.
Das System wurde über
eine verteilte Plattform verteilt.
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Copley
A: „Optical
Domain Service Interconnect (ODSI): Defining Mechanisms for Enabling On-Demand
High-Speed Capacity from the Optical Domain" IEEE Communications Magazine, IEEE Service
Center. Piscataway, N.J., US, Band 38, Nr. 10, Oktober 2000 (2000-10),
Seiten 168 bis 174, XP000969740 ISSN: 0163-6804; offenbart einen
Signalisiserungs- und Steuerungsmechanismus zur Benutzung an der
elektro-optischen Grenze eines intelligenten optisch vermittelten
Netzwerks. Der Mechanismus könnte
es Netzwerkrandelementen erlauben, optische Pfade in Echtzeit aufzubauen.
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Kurzfassung
der Erfindung
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Ein
System gemäß der Erfindung
ist wie dargelegt in Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein verstärktes Signalisierungssystem
(Enhanced Signaling System – ESS),
das eine Signalisierungsplattform bereitstellt, die unabhängig von
der Elektronik und den optischen Vermittlungs- und Übertragungssystemen
ist. Die Erfindung stellt Steuerbarkeit auf einer Endpunkt-zu-Endpunkt-Basis für eine Verkettung
von optischen und elektronischen Systemen durch die Dienstleistungsanbieter
und Endnutzer bereit. Da die vorliegende Erfindung die Kontrolle über die
Transportnetzwerkressourcen durch die Endnutzer und Dienstleistungsanbieter
ermöglicht,
beschleunigt sie den Prozess der Dienstleistungsschaffung und der Erweiterung
der Netzwerkdienste. Durch Bereitstellen einer Endpunkt-zu-Endpunkt-Kontrolle über die Verbindung
ermöglicht
sie die vollständige
Kontrolle der Dienstleistungsanforderungen und der Dienstleistungsqualität. Entsprechend
können
Dienstleistungsanbieter Transportnetzwerkressourcen auf dynamische
Weise unabhängig
von anderen Netzwerknutzern zuweisen (wenn dedizierte Wellenlängen und
Ressourcen zugewiesen werden), oder in Verbindung mit anderen Nutzern,
wenn das gemeinsame Nutzen von Wellenlängen zugelassen ist. Durch Isolieren
der Signalisierungs- und Transportmechanismen und durch Bereitstellen
von schaltmatrixunabhängigen
Ressourcen-Zuweisungsmechanismen bietet das ESS Kontrolle über Endpunkt-zu-Endpunkt-Ressourcen
in einer kosteneffektiven Art und Weise über eine sehr kurze Zeit.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Signalisierung
zum Schalten und Steuern von Übertragungen
in einem opti schen integrierten Netz mehrere elektrische Signalisierungsschnittstellen
zum Empfangen von Anfragen von externen Signalisierungsnetzen auf,
sowie ein Verarbeitungsmodul zum Verarbeiten der Anfragen von den
externen Signalisierungsnetzen. wenigstens eine optische Signalisierungsschnittstelle
zum Koppeln an optische Komponenten in dem optischen integrierten
Netz ist vorgesehen. Die optische Signalisierungsschnittstelle ist bedienbar,
um verarbeitete Anfragen von dem Verarbeitungsmodul zur Zuweisung
von optischen Kanälen
für die
optischen Komponenten zu übertragen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
FIGUREN
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Ein
umfassenderes Verständnis
der vorliegenden Erfindung kann durch Berücksichtigung der folgenden
genauen Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren
erreicht werden, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen
sind, wobei:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
eines Telekommunikationsnetzes des Stands der Technik ist;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
eines Telekommunikationsnetzes ist, das das verstärkte Signalisierungssystem
oder ESS zum Schalten und Steuern in optischen integrierten Netzen
gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt;
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3 ein
beispielhaftes funktionales Blockdiagramm des verstärkten Signalisierungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung ist; und
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4 einen
exemplarischen SS7-Anrufablauf zeigt, der das verstärkte Signalisierungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Bezug
nehmend auf 1 ist eine beispielhafte Darstellung
eines optischen Netzes 100 des Stands der Technik dargestellt,
das optische Add-Drop-Multiplexer (OADMs) 102 und optische Kreuzvermittler
(OXCs) 104 benutzt. Das Netz weist eine aktuelle Implementierung
eines Softswitch-Signalisierungsmechanismus 106 für schaltmatrixunabhängiges Vermitteln
auf. Wie dargestellt, stellt der Softswitch Signalisierungs- und
Steuerinformation über
eine SS7-Signalisierungsprotokoll-Steuerung 108 bereit,
die wiederum an einen 5ESS-Schalter 110 gekoppelt
ist. Der Softswitch 106 kann auch an einen Media-Gateway 112 gekoppelt
sein, der wiederum an den 5ESS 110 oder direkt an das optische Netz über den
OADM 102 gekoppelt ist. Der OADM 102 kann auch
wie dargestellt an einen oder mehrere Vermittlungsknoten 114 gekoppelt
sein. In dem optischen Netz, z.B. einer SONET-Ring- oder anderen Konfigurierung,
sind die OADMs 102 nach Bedarf an OXCs 104 gekoppelt,
wie z.B. einen Lamda-Vermittlungsknoten. Wie dargestellt, erfolgen
alle Verbindungen vom OADM 102 bis zum Vermittlungsknoten 114,
5ESS 110 oder Gateway 112 über elektrische Schnittstellen
(gekennzeichnet mit „E"). So weist ein Softswitch
gegenwärtig
keine direkte Steuerung zum Versorgen oder Signalisieren im optischen
Netz auf, und die gesamte Versorgung/Signalisierung für das optische
Netz erfolgt separat, jedoch möglicherweise gemeinsam
mit dem elektrischen Netzwerk, durch andere Mittel, wie z.B. die
Benutzung eines Optischen Netzwerk-Navigators (ONN) oder eines Optischen
Systemmanagers (OSM) usw., die von Lucent Technologies bereitgestellt
werden.
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Bezug
nehmend auf 2 ist ein Ausführungsbeispiel
einer Netzwerkkonfigurierung 200 dargestellt, die ein verstärktes Signalisierungssystem (Enhanced
Signaling System – ESS) 202 gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist. Wie dargestellt, akzeptiert das verstärkte Signalisierungssystem
(ESS) Signalisierungsnachrichten von mehreren unterschiedlichen
Signalisierungssteuerungen einschließlich eines Leitungsvermittlers
(z.B. SS7) 204, H.323 206, SIP 208 beispielsweise,
sowie andere Formen der Signalisierung, darunter optische Netzwerksignalisierung
durch eine optische Nutzer-Netzwerk-Schnittstelle (Optical User Network
Interface – OUNI)
oder andere Protokolle. Die Schnittstelle kommuniziert direkt mit
einem optischen Dienstknoten (Optical Service Node – OSN) 210 (der
eine OXC/OADM-Kombination 212, 214 oder separate Komponenten
aufweisen kann) über
eine optische Nutzer-Netzwerk-Schnittstelle (OUNI) 216.
Der optische Dienstknoten (OSN) 210 ist über optische
Verbindungen direkt an ein optisches Netz 218 gekoppelt,
z.B. eine SONET/SDH-Konfigurierung. Der OADM 214, der,
wie erläutert,
als Teil des optischen Dienstknotens 210 vorgesehen ist,
weist übliche elektrische
Endknotenverbindungen zu Leitungsvermittlungen (z.B. 5ESS) 220,
Paket-Schalter 222, wie z.B. Vermittlungsknoten und andere ähnliche
Vorrichtungen auf. Wie an späterer
Stelle genauer erläutert werden
soll, ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass das Signalisieren über optische
Schnittstellen erreicht werden kann, die direkt an die jeweiligen
optischen Komponenten in dem optischen Dienstknoten 210 gekoppelt
sind, wie z.B. der OXC 212 und der OADM 214, anstatt
dass die Signalisierung stets durch elektrische Verbindungen erfolgt, wie
es im Stand der Technik der Fall war. Das ESS kann auch mit anderen
ESSs in dem Netz zusammenwirken, entweder unter Benutzung geschützter Protokolle
oder einer Variation der OUNI, die für diesen Zweck anwendbar ist.
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Das
Signalisierungssystem der vorliegenden Erfindung weist verschiedene
elektrische und optische Schnittstellen auf, die ähnlich sind
wie AM [???] 16 GBE (Gigabit Ethernet). Diese Schnittstellen können beispielsweise
Ethernet (10 Mbps/100Mbps/1Gbps/10Gbps usw.), T1/E1, SONET/SDH mit
verschiedenen Übertragungsraten, E3/T3
(DS3), und klares WDM sein (wenn kein bestimmtes Format wie SONET/SDH
erkennbar ist). Schnittstellen zu dem ESS zur Signalisierung, wie z.B.
zur Wellenlängeneinrichtung,
Entfernung, Zuordnung von elektrischen und optischen Kanälen, und
Netzwerkverwaltungsfunktionen sind ebenfalls vorgesehen.
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Die
optische Nutzer-Netzwerk-Schnittstelle (OUNI) 216 kann
die Standard-Signalisierungsschnittstelle zwischen dem ESS und dem
optischen System sein. Das ESS empfängt Anfragen von den externen
Signalisierungsnetzen (SS7, H323, SIP usw.), und erzeugt die entsprechenden
OUNI-Nachrichten
an das optische Netz (z.B. Lamda-Vermittlungsknoten, OXC usw.).
Andere Signalisierungsschnittstellen (als OUNI) können ebenfalls
verfügbar sein.
Dies ist analog zu der Nutzung durch den üblichen Softswitch mit Hilfe
von IPDC (Internet Protocol Device Control) oder H248 für das Signalisieren
an den Gateway. Siehe: Signaling Requirements at the Optical UNI
(ietf.org; draft-bala-mpls-optical-uni-signaling-01.txt, beispielsweise).
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Wie
zuvor erwähnt,
ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft insofern, als sich die
Steuerung der Netzwerkkonfigurierung und die Zuweisung von Anrufen
an optische Kanäle
in Richtung des Netzwerkrandes bewegt. Gegenwärtig ist die Steuerung am Netzwerkrand
auf den elektronischen Raum beschränkt. ILECs, LECs, CLECs, und
alle Träger
wünschen
im Allgemeinen eine vollständige
Kontrolle über
ihr Netzwerk, und zwar in integrierter Form sowohl über die
optische als auch die elektronische Domäne. Auf diese Weise liegt ein
höheres
Maß an Kontrolle
durch die Endnutzer und Endgeräte
zur elektronischen Anrufzuweisung und Kontrolle in Verbindung mit
dem optischen Transport vor, was zu der Möglichkeit der Einführung neuer
Dienstleistungsklassen durch die Dienstleistungs- und Netzanbieter führt. Zusätzlich stellt
die vorliegende Erfindung reduzierte Kosten für den Verkehrstransport aufgrund
eines geringeren Auftretens von Bündelung, Rückkopplung, Netzwerkverwaltung,
Versorgung, und Signalisierung bereit. Ein weiterer zusätzlicher
Vorteil ist die höhere
Endpunkt-zu-Endpunkt-Zuverlässigkeit und
verbesserte Netzleistung aufgrund einer geringeren Zahl von Netzwerkkomponenten.
Im Laufe der Zeit führt
dies zu einer weiteren Reduzierung der Netzwerkausrüstung und
Kosten, was die Netzwerkökonomie
verbessert.
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Wie
erläutert,
weist das ESS sowohl elektronische als auch optische Schnittstellen
auf. Die elektronische Schnittstelle ist für das TDM, IP, ATM und andere
elektronische Schnittstellen, wie z.B. die am OXC/OADM, und das
Multiplexieren von elektronischen Signalen auf den Wellenlängen vorgesehen. Bestehende
Signalisierungstypen, wie z.B. SS7, H323, SIP usw., sind ebenfalls
einbezogen. Zum Multiplexieren von elektronischen Signalen auf den
optischen Wellenlängen
benötigt
auch die ESS-OXC-Schnittstelle Signalisierung. Die folgenden Klassen
von Signalisierungsnachrichten werden unterstützt: Verbindungsaufbau/Abbruch,
wie z.B. zum Aufbau eines eingehenden oder ausgehenden Anrufs, Durchrufe;
Verbindungsabbau; Zustandsanfrage und Zustandseinstellbefehle, Tests
(für Verbindungen
und Kanäle);
und verschiedene Funktionen, wie z.B. Heartbeat, Netzwerkverwaltung,
Versorgung, Tunnel-Verbindung usw.
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Die
optische Schnittstelle dient dem Befehl zur Neukonfigurierung und
Vermittlung der optischen Wellenlängen, und dem Demultiplexieren
elektronischer Signale von einer Wellenlänge. Eine externe Signalisierungsschnittstellle
zu MPLS/GMPLS-Systemen kann ebenfalls vorgesehen sein. Zum Demultiplexieren
von Signalen von dem optischen Kanal und zur Zuweisung zu den elektrischen
Schnittstellen ist ebenfalls Signalisierung erforderlich. Genauer ausgedrückt, die
optische Schnittstelle stellt Signalisierung zur Zuweisung von optischen
Schnittstellenkanälen
(wie z.B. auf dem OXC und/oder OADM) an die verschiedenen elektrischen
Kanäle
bereit. Die optische Schnittstelle weist Befehle zum Demultiplexieren
optischer Signale, und zum Vermitteln von Wellenlängen von
einem optischen Domänenport
zu einem anderen auf. Zusätzlich
zu den oben erläuterten
elektronischen Portsignalen kann auch Folgendes vorgesehen sein:
Wellenlängenzuweisung
von einem Port an einen anderen (z.B. Passthrough), Neuzuweisung
eines elektrischen Signals, das gegenwärtig einen optischen Kanal
durchläuft,
an einen anderen optischen Kanal, und Zustandssignale, Tests, und
Funktionen in der optischen Domäne.
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Hinsichtlich
der Nutzung der oben erwähnten Schnittstellen,
stellt das ESS eine Anzahl unterschiedlicher Signalisierungsoptionen
bereit, wie z.B. Nachrichten zum Aufbau eingehender Verbindungen, und
Nachrichten zum Aufbau eines Passthrough. Nachrichten zum Aufbau
eingehender Verbindungen werden von der anrufenden Partei eingeleitet.
Sie weisen eine Telefonnummer oder IP-artige Adresse eines Endknotens
auf. Die Vermittlungsentscheidung an dem ESS erfolgt darüber, wie
der Anruf vermittelt werden soll. Einige Inhalte dieser Nachricht
sind: Adresse der angerufenen Partei, Adresse der anrufenden Partei,
Eingangsport/Kanal-Adresse und Ausgangsport/Kanal-Adresse. Die Eingangs-
und Ausgangsport/Kanal-Adressen können für optische oder elektronische
Endknoten sein und können
Adressen architekturspezifischer Elemente aufweisen.
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Eine
Nachricht zum Aufbau eines Passthrough wird für einen OXC/OADM eingeleitet.
Diese Art von Nachricht weist die empfangende Vorrichtung an, eine
Wellenlänge
oder eine Gruppe von Wellenlängen
von einem Eingangs-(optischen)-Port
mit einem Ausgangs-(optischen)-Port zu verbinden. Eine Passthrough-Nachricht
kann Inhalt aufweisen, wie z.B. Adresse der angerufenen Partei;
Eingangsport/Kanal-Adresse, Ausgangsport/Kanal-Adresse, Eingangswellenlängen-ID,
Ausgangswellenlängen-ID,
und Information zur Kanalfehlerprüfung (aktivieren/deaktivieren,
was zu messen ist, Messintervall). Wie bei der Nachricht zum Aufbau
einer eingehenden Verbindung können
die Eingangsport/Kanal-Adresse und die Ausgangsport/Kanal-Adresse optisch
oder elektronisch sein und Adressen architekturspezifischer Elemente
aufweisen.
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Für jede optische
und/oder elektronische Verbindung wird nach Abschluss der Verbindung
statistische Verbindungsinformation (einschließlich, aber nicht beschränkt auf,
Paketgesamtzahl, Paketverlustzahl, Paketverzögerung, Schwankung) durch die
elektronische Schnittstelle am OSN an das ESS übermittelt. In der vorliegenden
Erfindung stellt das ESS die Verbindungsinformation zusammen und
benutzt geeignete Algorithmen für
CAC, Anrufvermittlung/Weitervermittlung, und Netzwerk-Neukonfigurierung,
für die
neuen Verbindungen, zusammen mit externen Datenbanken, Prozessoren
und Steuerungen (z.B. OSM, OSN usw.).
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Ein
Beispiel der höheren
Ebene für
den Verbindungsaufbau auf der Grundlage von Dienstqualitätsmessungen
optischer und elektronischer Kanäle am
ESS ist wie folgt. Bevor eine einzelne Verbindung aufgebaut wird,
erfolgt eine Entscheidung, welcher optische Kanal die vorgegebenen
Anforderungen an die Dienstqualität erfüllt. Diese Entscheidung wird
zusammen mit dem Ausstiegsknoten gefällt, an dem die Verbindung
endet. Dieser Auswahlprozess berücksichtigt
die Wellenlängen-Änderungen und möglichen
OEO/EOE-Umwandlungen, die zwischen Einlauf- und Ausstiegsknoten
stattfinden können.
Bezug nehmend auf 3 ist ein funktionales Blockdiagramm
für eine
Ausführungsform
des ESS 300 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie dargestellt, weist
das ESS 300 ein Signalisierungsschnittstellenmodul 302,
ein Signalisierungs- und Endknoten-Applikationsmodul 304,
eine OXC/OADM/OSN-Signalisierungsschnittstelle 306, ein
Netzwerkverwaltungs- und Versorgungsmodul 308, und ein
Systemverwaltungsmodul 310 auf. Jedes der genannten Module
ist an ein Signalisierungs- und Verbindungssteuermodul 312 gekoppelt.
Jedes der Module wird im Folgenden genauer erläutert.
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Die
Signalisierungsschnittstellen-Einheit 302 bildet eine Schnittstelle
zu externen Signalisierungssystemen und Endknoten wie SS7. Spezifische
Interaktionen mit externen Signalisierungs- und Schaltsystemen wie
z.B.
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ISUP
Automatic Congestion Control sind auch in diesem Modul angeordnet,
obwohl eine solche Funktion über
die Signalisierungs- und Verbindungssteuer- und Signalisierungsschnittstellen-Einheit
verteilt sein kann. Für
Endknoten wie ISDN, deren Signalisierung den Abschluss eines D-Kanals
benötigt,
erfolgen diese Signalisierungen auch in diesem Modul. Die Signalisierungsschnittstellen-Einheit 302 interagiert
mit dem Signalisierungs- und Steuermodul 312 zur Verbindungszuweisung,
zur Stau- und Überlastungsbenachrichtigung,
und für
Befehle zur Ressourcenzuteilung. Die interne Interaktion findet über Hochgeschwindigkeitsmedien
mit APIs statt, die für
diesen Zweck ausgelegt sind.
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Das
Netzwerkverwaltungs- und Versorgungsmodul 308 stellt Netzwerkverwaltungsinteraktion
zum Berichten über
Alarme und zum Empfangen von Befehlen zum Bereitstellen und Neukonfigurieren
des ESS bereit. Es interagiert außerdem mit den Netzwerkbetreibern
und Craft, und mit Systemen, die Information zu Verbindungsaufzeichnungen,
Zustand und Alarm sammeln. Downloads für Aktualisierungen des ESS
erfolgen über
dieses Modul. Dieses Modul interagiert zu Zwecken der Berichterstattung
und der Sammlung von Daten mit dem Signalisierungs- und Steuermodul 312,
und möglicherweise
mit anderen Systemmodulen.
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Das
Signalisierungs- und Endknoten-Applikationsmodul 304 behandelt
elektronische und optische Leitwegalgorithmen und Entscheidungsprozesse
zur Kanalzuweisung. Dieses Modul interagiert mit externen Datenbanken
und Proxies (wie z.B. Gatekeepern) zum Zweck der Übersetzung
und Bestimmung der Adresse von Endknoten und Leitwegen. Im Fall
von Alarmen und/oder Befehlen, die einen Kanalausfall anzeigen,
enthält
das Signalisierungs- und Endknoten-Applikationsmodul 304 den
Alternativleitweg-Entscheidungsprozess und eine Liste alternativer
Leitwege. Das Modul interagiert mit dem Signalisierungs- und Verbindungssteuermodul 312 während des Verbindungsaufbaus,
und mit dem Netzwerkverwaltungs- und
Versorgungsmodul 308 für
Aktualisierungen. Spezifische Endnutzerapplikationen und Endnutzer-Programmierschnittstellen
werden auch von diesem Modul bearbeitet. Endnutzerspezifische Applikationen,
wie solche, die in intelligenten Netzwerk-(NI)-Architekturen vorgesehen
sind, sind in dem Modul 304 enthalten.
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Die
OXC/OADM/OSN-Signalisierungsschnittstelle 306, oder die
optische Signalisierungsschnittstelle, ähnelt einem IPDC-Protokoll-Handler (Internet
Protocol Device Controller), wie dem, der in dem gegenwärtigen Softswitch
zu finden ist. Die optische Schnittstelle 306 empfängt Verbindungsbefehle
von dem Signalisierungs- und Verbindungssteuermodul 312 zu
einzelnen optischen oder elektronischen Kanälen, und interagiert mit dem
OXC/OADM, und/oder OSN, zum Aufbau einzelner Verbindungen und/oder
Kanäle über Netzwerke
hinweg. Das optische Signalisierungsmodul 306 empfängt auch Alarm-
und Zustandsinformation von dem Netzwerk für aufgebaute Kanäle, und
leitet sie an die Module Signalisierungs- und Verbindungssteuerung 312,
Signalisierungs- und Endknoten-Applikationen 304, und Netzwerkverwaltung
und Versorgung 308 für Entscheidungen
zur Verbindungszulassungssteuerung, Dienstqualitätsüberwachung, und andere verbindungsbezogene
Attribute weiter. Die Interaktion zwischen diesem Modul und den
anderen in dem ESS erfolgt durch interne ESS Inter-Board/Modul-Protokolle
und spezifische APIs.
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Das
Systemadministrationsmodul 310 ist für die Betreiberschnittstelle
zur Administration und Wartung zuständig. Es ist verbunden mit
einem Craft-Terminal zur manuellen Intervention wie dem Einstellen von
Schwellenwerten, Verbindungslücken-Parametern
zur Staukontrolle, und für
Umschaltoperationen unter Ausfallbedingungen, falls nötig.
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Das
Signalisierungs- und Verbindungssteuermodul 312 ist das
Herz des ESS und ist zuständig für die Signalisierungsinformation
und die Anrufverarbeitung. Alle eingehenden Signale von den externen
Systemen werden von diesem Modul verarbeitet. Zur individuellen
Anrufleitung, Nummernübersetzung,
und Signalisierung, greift das Signalisierungs- und Verbindungssteuermodul 312 auf
das Signalisierungs- und Endknoten-Applikationsmodul 304,
sowie auf andere externe Systeme wie z.B. Proxies und Gatekeeper
zu. Der Verbindungs/Kanal-Aufbau durch OXC/OADM/OSN wird von diesem
Modul durch das OXC/OADM/OSN-Signalisierungsschnittstellenmodul 306 gesteuert.
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Das
ESS arbeitet in Verbindung mit anderen Modulen, die nicht in dem
ESS enthalten sind. Zwei solche funktionalen Module sind der optische
Servicemanager (OSM) und der optische Netzwerk-Navigator (ONN),
die von Lucent Technologies bereitgestellt werden (nicht dargestellt).
Der OSM stellt moderne Netzwerkverwaltung bereit, die VPN-Unterstützung, Bandbreitenhandel,
und Schnittstellen zu Abrechnungssystemen ermöglichen. Diese Merkmale werden
als notwendig zur Unterstützung
der Integration weiterer Intelligenz in vollständig optischen Netzwerken betrachtet.
Der OSM macht die physikalische und logische Topologie des Netzwerks
für Dienstleistungsanbieter
verfügbar,
indem eine Visualisierung von Netzwerkelementen und Schaltungen bereitgestellt
wird. Der OSM ermöglicht
außerdem eine „Endkunden-zentrierte" Netzwerkverwaltung, wie
z.B. für
das „Real
Private Network",
wobei Dienstleistungsanbieter die Netzwerkressourcen anhand von
Richtlinien je nach Geschäftsanforderung
und durch Unterstützung
differenzierter optischer Dienste (Differentiated Optical Services – DOS) durch
die Bestätigung
von Dienstgütevereinbarungen
(Service Level Agreement – SLA)
verwalten.
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Der
OSM stellt Funktionen zur Elementverwaltung, zur Netzwerkverwaltung,
und zur Dienstverwaltung für
das optische Netz bereit. Auf diese Weise interagiert er auch mit
einem optischen Netzwerk-Navigator (ONN), der an dem Netzwerkelement
(wie z.B. einem OXC) zur Erzeugung und Wiederherstellung von Diensten
angeordnet ist. Er stellt die Zuverlässigkeit und Sicherheit des
Netzwerks sicher, indem Netzwerkwiederherstellung durch den ONN
und Alarmüberwachung
bereitgestellt werden. Zusammen mit der OUNI stellt der OSM Authentifizierungs- und
Richtlinienbestätigungsdienste
für den
ONN bereit. Der OSM stellt außerdem
eine zentralisierte Dienstversorgung mit verteilter Leitweglenkung durch
ONNS, SLA, Unterstützung
optischer RPN, Richtlinienverwaltung, und nutzerprogrammierbare APIs
bereit. Diese werden als Mehrwertdienste betrachtet, die die Dienstleistungsanbieter,
welche ESSs benutzen, von ihren Konkurrenten abheben können.
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Ein
ONN ist in dem Lucent-Lamda-Vermittlungsknoten-Schalter als dessen Steuerelement angeordnet.
Er ist dazu ausgelegt, den Versorgungsprozess durch die Dienstleistungsanbieter
zu erleichtern und zu beschleunigen, und die Wiederherstellung des
zugrunde liegenden optischen Netzes zu ermöglichen. Drei Grundfunktionen,
die von dem ONN bereitgestellt werden, sind: Automatisches Ermitteln der
optischen Netzwerktopologie, automatische Endpunkt-zu-Endpunkt-Versorgung
von Dienstverbindungen, und automatische Dienstwiederherstellung im
Fall von Netzwerkausfällen,
auf mehreren Ebenen, je nach der Zahlungsbereitschaft des Kunden.
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Der
ONN wendet sich speziell den Kernanforderungen an ein optisches
Netz hinsichtlich der Wellenlängenversorgung
und der Wiederherstellung zu. Es basiert auf einer verteilten netzwerkweiten Steuerebene
und benutzt die IP-zentrierten Protokolle zur effektiven Wiederherstellung,
und technische Möglichkeiten
in dem optischen Netz, um die optischen Transportanforderungen zu
erfüllen.
Das System weist die Merkmale auf, die zur Interaktion zwischen
den Lamda-Vermittlungsknoten von Lucent Technologies in dem optischen
Netz benötigt
werden (verteilte Intelligenz), sowie Protokolle, die von Kundeneinheiten
zur Schnittstellenbildung zu dem optischen Netz über die OUNI benutzt werden.
Die optische Nutzer-Netzwerk-Schnittstelle (OUNI) erlaubt es dem
Randgerät,
wie z.B. dem Vermittlungsknoten, Anfragen direkt an den verbundenen
Lamda-Vermittlungsknoten zu senden, damit dieser eine Verbindung
durch das optische Netz zu einem anderen Randgerät, wie z.B. einem anderen Vermittlungsknoten,
anfragt. Interaktion zwischen den Lamda-Vermittlungsknoten erfolgt
durch Benutzung des optischen Netzwerk-Signalisierungsprotokolls
(Optical Network Signaling Protocol – ONSP), das durch Lucent Technologies
bereitgestellt wird, und das eine Koordination unter der verteilten
Intelligenz ermöglicht,
die an verschiedenen Lamda-Vermittlungsknoten angeordnet ist. Das
Rückgrat
des ONN-Systems bildet eine Gruppe von Algorithmen, die zusammen mit
dem Signalisierungsprotokollen eine vereinfachte Versorgung durch
schnelle und intelligente Algorithmen für ein vollständig optisches
Netzwerk erlauben. Dieselben Algorithmen können auch benutzt werden, um
die Schutzpfade im Fall eines primären Pfadausfalls zu bestimmen.
Gemeinsam genutzte Schutzmöglichkeiten,
die in Maschennetzwerken inhärent sind,
erlauben, dass Verkehr von einem oder mehreren ausgefallenen Pfaden
durch einen einzelnen Schutzpfad bedient werden kann, was zu einer
weiteren Effizienz der Ausnutzung von Netzwerkressourcen führt. ONN-unterstützte Protokolle
beinhalten eine automatische Erkennung und Erfassung von Lamda-Vermittlungsknoten
in dem Netzwerk im Fall der Einführung
eines neuen, oder im Allgemeinen zur Erfassung der Pfade an den
Knoten. Netzwerk-Leitweglenkung zwischen den ONNs der Lamda-Vermittlungsknoten
wird mit Hilfe des OSPF-basierten Link-State-Protokolls verbreitet.
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ESS-Funktion
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In
einer beispielhaften Darstellung der ESS-Funktion wird eine Signalisierung
zum Verbindungsaufbau von einem Einlauf-Endknoten an einem Einlauf-ESS
empfangen (wie z.B. beim Empfang eines IAM von SS7 für einen
Anruf). Vorausgesetzt, dass der angerufene Endknoten (Ausstieg)
auch eine Schnittstelle zu einem Einlauf-ESS aufweist, wird ein ähnliches
IAM auch am Einlauf empfangen (siehe 4). Der
Anruf in diesem Beispiel wird am Einlauf einer Wellenlänge mit
ausreichender Kapazität
zugeordnet. Außerdem
wird ein Leitweg bestimmt, damit der Anruf zu einem Ausstiegschalter
geleitet werden kann, der mit einem entfernten OXC/LR mit bestimmten
Dienstanforderungen des Anrufs verbunden ist. Der Anrufablauf für dieses
einfache Beispiel (ausgenommen vieler Details) ist in 4 dargestellt.
Das Bestimmen der Wellenlänge
an dem Einlauf-OXC/LR für
den Anruf wird von dem ESS-Endknoten-Applikationsmodul in Zusammenarbeit
mit OSM/ONN durchgeführt,
wie in 4 gezeigt. Es ist zu beachten, dass die Verbindungsaufbauanfrage
vom Einlauf das Aufbauen und/oder Schalten einer neuen Wellenlänge an den
Einlauf/Ausstieg-OXC/ONNs
oder an intermediären
OXC/ONNs umfassen kann, aber nicht muss. Wenn solche Endpunkt-zu-Endpunkt-Wellenlängen verfügbar sind
(eine Wellenlänge
oder Verkettung von mehreren Tandem-Wellenlängen), sollten das Einlauf-
und das Ausstieg-ESS entscheiden, ob der bestehende optische Endpunkt-zu-Endpunkt-Kanal
die Dienstqualität
für den
neuen Anruf erfüllen kann.
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Bezug
nehmend auf 4 ist zu erkennen, dass eine
Entscheidung zu der Wellenlänge,
der der Anruf zugeordnet wird, in Verbindung mit der OUNI-Benachrichtigung
von OXC/ONN an der optischen Schnittstelle, und mit dem OSM zum
Bestimmen der richtigen Wellenlängenwahl
(Nachrichten 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) erfolgt. Mit dieser Information
von dem OSM ist die spezifische Wellenlänge, auf die der Anruf gelenkt
wird, an dem ESS verfügbar.
Der Verbindungsaufbauprozess in diesem Beispiel ist wie folgt:
Als
Resultat einer Leitungsvermittlung, die einen Anruf von einem SS7-Netz
empfängt,
wird ein IAM an das Ein lauf-ESS gesendet. Diese Nachricht wird dann
an das Ausstieg-ESS gesendet, das durch das SS7-Netz identifiziert
wird. Das Einlauf-ESS erzeugt eine OUNI-Nachricht 1 an den Einlauf-OXC/ONN, der
anschließend
eine Anfrage an den Einlauf-OSM stellt (Nachricht 2). Diese Nachrichten
dienen der Anfrage nach verfügbarem
Pfad sowie nach der benötigten
Kapazität
zwischen Einlauf- und Ausstieg-OXC. Der Einlauf-OSM kann außerdem Nachrichten
an andere OSMs (und/oder OXCs) senden, damit ein geeigneter Pfad
für den
Anruf bestimmt werden kann (z.B. Nachricht 3). Nachricht 1 könnte der
Verbindung Erzeugen Anfrage bei der OUNI entsprechen. Nach Antwort
durch die OXCs, die an dem Verbindungsaufbau beteiligt sind, werden
durch Nachrichten 8 und 9, die die geeigneten zu benutzenden Wellenlängen identifizieren,
die übrigen
Signalisierungsnachrichten ausgetauscht. An diesem Punkt wird IAM
zwischen dem Einlauf- und
dem Ausstieg-ESS ausgetauscht. Nachrichten 9 und 10 könnten Verbindung
Erzeugen Anfrage und Verbindung Erzeugen Antwort bei der OUNI entsprechen.
Nach Abschluss des Pfadaufbaus werden mit den Einlauf- und Ausstieg-Endknoten
ACM-Nachrichten ausgetauscht. Der Prozess des Informationsaustauschs beginnt,
nachdem die Endknoten geantwortet haben (ANM-Austausch).
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Wie
durch dieses Beispiel für
den Fall von leitungsvermittelten Anrufen gezeigt, ermöglicht die Unabhängigkeit
der Schnittstelle eine weite Nutzungsspanne des ESS als Signalisierungsplattform sowohl
für Verbindungen
mit optischen als auch elektronischen Schaltern, da das ESS, und
nicht die einzelnen Vermittlungssysteme mit den externen Signalisierungssystemen
und dem OXC/LR/OADM usw. interagieren. Ein ähnlicher Signalisierungs-Anrufablauf
kann für „Wellenlängenwahl"-Anrufe definiert werden,
wobei ein gesamter Wellenlängenkanal
für eine
Verbindung zwischen Endknoten reserviert sein kann. Während des
Prozesses des Verbindungsaufbaus bestimmt, wenn nötig, das
Endknoten-ESS zusammen mit dem OSM, ob der Anruf einem OVPN, einem
ORPN usw. zugeteilt werden sollte.
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Wie
der Anrufablauf zeigt, bleibt die Signalisierung zwischen OSM und
OXC/ONN so, wie sie gegenwärtig
ist. Die Signalisierung zwischen externen Signalisierungssystemen
und dem ESS bleibt, wie sie ist, ohne dass Änderungen an den externen Signalisierungssystemen
nötig werden.
Es ist zu beachten, dass, während
eine direkte Schnittstelle von Vermittlungssystemen zu dem OXC/LR
die Implementierung einer OUNI an dem externen Vermittlungssystem
erforderlich machen, ist dies bei dem ESS-Ansatz nicht der Fall.
Die alten Schalter- oder Vermittlungsknoten-Schnittstellen zu dem
ESS benutzen ihre gegenwärtigen
Signalisierungsprotokolle ohne zusätzliche Entwicklungen. Die
OUNI wird nur an dem ESS und dem ONN implementiert.
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Dieses
Beispiel zeigt auch die Möglichkeit, die
auf die Dienstleistungsanbieter ausgeweitet werden kann (z.B. durch
ein Dienstleistungsanbieter-ESS), die sowohl optische als auch elektronische Ressourcen
kontrollieren. Beispielsweise kann ein Anruf von einem Endknoten,
der eine bestimmte Dienstqualität
erfordert, entsprechend einem geeigneten Wellenlängenpfad zwischen Einlauf-
und Ausstieg-Schaltern/Multiplexern/Gateways zugeordnet werden.
Die Überwachung
der verschiedenen Wellenlängen
am OXC/LR/OADM wird durch den OSM durchgeführt und ist in den Verbindungsannahme/Aufbau-Prozess
an dem ESS einbezogen.
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Das
ESS erzeugt so eine Signalisierungsplattform, die unabhängig von
der Elektronik und den optischen Vermittlungs- und Übertragungssystemen ist.
Das ESS stellt die vollständige
Kontrolle durch die Dienstleistungsanbieter und Endnutzer auf einer Endpunkt-zu-Endpunkt-Basis für eine Verkettung
von optischen und elektronischen Systemen bereit. Da das ESS eine
Endpunkt-zu-Endpunkt-Kontrolle über die
Verbindung bereitstellt, ermöglicht
es die vollständige
Kontrolle über
Dienst leistungsanforderungen und Dienstqualität. Dienstleistungsanbieter
können Transportnetzressourcen
auf dynamische Weise unabhängig
von anderen Netzwerknutzern zuweisen (wenn dedizierte Wellenlängen und
Ressourcen zugewiesen werden), oder zusammen mit anderen Nutzern,
wenn das gemeinsame Nutzen von Wellenlängen zugelassen ist.
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Durch
Isolieren der Signalisierungs- und Transportmechanismen und durch
Bereitstellen einer schaltmatrixunabhängigen Ressourcenzuweisungsplattform
bietet das ESS auf kosteneffektive Weise für einen sehr kurzen Zeitraum
die vollständige
Kontrolle über
Ressourcen von Endpunkt zu Endpunkt. Vorteile sind, dass das Vermitteln
vollkommen unabhängig
von Elektronik und optischen Schaltmatrizes ist. Es ist nicht nötig, eine
OUNI oder andere Signalisierungsprotokolle in der eingebetteten
Basis zu implementieren. Rand-, Zugriffs- und Netzwerksteuerung
werden ausschließlich
durch den Dienstleistungsanbieter durchgeführt. Zusätzlich ist der Dienstleistungsanbieter
von den Details der Hauptleitungs-Netztechnologie, den Vermittlungs-
und den Betriebsdetails isoliert. Die Implementierung des ESS ermöglicht eine
dynamische Neuanordnung von VPNs in Echtzeit.
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Die
vorangehende Beschreibung stellt lediglich die Grundgedanken der
Erfindung dar. Man wird deshalb verstehen, dass Fachleute dazu in
der Lage sein werden, zu verschiedenen Anordnungen zu gelangen,
die, obwohl sie nicht ausdrücklich
hier beschrieben oder gezeigt sind, die Grundgedanken der Erfindung
verkörpern,
und in deren Geist und Umfang enthalten sind. Außerdem dienen alle aufgeführten Beispiele
und Bedingungen ausdrücklich
nur erläuternden
Zwecken, um dem Leser das Verständnis der
Grundgedanken der Erfindung und der Konzepte, die der Erfinder zur
Förderung
des technischen Fortschritts beigetragen hat, zu erleichtern, und
es findet keine Beschränkung
auf solche spezifisch aufgeführten
Beispiele und Bedingungen statt. Auch sollen alle Aussagen, die
Grundgedanken, Aspekte, und Ausführungsformen
der Erfindung sowie spezifische Beispiele hierfür nennen, sowohl strukturelle
als auch funktionale Äquivalente
derselben mit einbeziehen. Zusätzlich
ist vorgesehen, dass solche Äquivalente sowohl
gegenwärtig
bekannte Äquivalente
als auch zukünftig
entwickelte Äquivalente
umfassen, d.h. alle entwickelten Elemente, die dieselbe Funktion
ausüben,
unabhängig
von ihrer Struktur.
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In
den Ansprüchen
umfasst jedes Element, das als ein Mittel zum Ausführen einer
bestimmten Funktion ausgedrückt
ist, jedes Verfahren zum Ausführen
dieser Funktion, beispielsweise a) eine Kombination von Schaltelementen,
die diese Funktion ausführt,
oder b) Software jeder Form, demnach einschließlich Firmware, Microcode oder Ähnlichem, kombiniert
mit geeigneten Schaltungen zum Ausführen der Software, damit diese
die Funktion ausführt. Die
durch diese Ansprüche
definierte Erfindung ist durch die Tatsache ausgemacht, dass die
Funktionen, die durch die verschiedenen aufgeführten Mittel bereitgestellt
werden, in der von den Ansprüchen
vorgegebenen Art und Weise kombiniert und zusammengeführt sind.
Der Anmelder betrachtet deshalb jedes Mittel, das diese Funktionen
bereitstellen kann, als Äquivalent
zu den hier gezeigten. Fachleute werden zu vielen anderen Modifikationen
und Anwendungen der Grundgedanken der Erfindung gelangen, die deshalb
von den hier aufgeführten
Lehren vorgesehen sind. Entsprechend ist der Umfang der Erfindung
nur durch die Ansprüche
begrenzt.