DE60309426T2

DE60309426T2 - Automatisierte Zuordnung von voice-over-IP Geräten zu VLAN

Info

Publication number: DE60309426T2
Application number: DE60309426T
Authority: DE
Inventors: Michael See; Marc Boullet
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: CN100403710C; CN1638346A; US20110200037A1; EP1435707B1; US8537830B2; EP1435707A1; US7912065B2; ATE344558T1; US20040125923A1; DE60309426D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf die Technologie des Voice-over-Internet Protokolls (IP) zur Verwaltung von Voice-over-IP Geräten in einem verteilten Netzwerk. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System und ein Verfahren zur automatischen Übertragung von Systemattributen einschließlich der VLAN-Kennung (Virtual Local Area Network) und von Informationen zur physischen Konnektivität von einem Netzwerkknoten an ein Voice-over-IP Gerät.
HINTERGRUND
Beim Aufbau von Datennetzen zur Unterstützung der VoIP-Kommunikation (Voice-over-IP) ist es häufig wünschenswert, die IP-Telefone in einem separaten VLAN getrennt von den anderen Dateneinrichtungen im Netzwerk zu platzieren. Dadurch ist es für die Switches im Netzwerk leichter, die korrekte Übertragung von VoIP-Anrufen mit der erforderlichen Dienstgüte sicherzustellen. Die Switches im Netzwerk sind gemäß dem für den VoIP-Datenverkehr dedizierten VLAN konfiguriert. Das VLAN, zu dem ein IP-Telefon gehört, wird durch eine IEEE 802.1Q-Markierung identifiziert, wobei der VLAN-Wert in den beispielsweise von dem Gerät generierten Ethernet-Rahmen enthalten ist. Nach dem Zuordnen wird der VLAN-Wert im Header von praktisch allen vom IP-Telefon übertragenen Rahmen platziert.
Leider bieten die derzeitigen für die Übertragung von VLAN-Informationen zwischen Switches definierten Protokolle keinen Mechanismus, der die Endbenutzer darüber informiert, welches VLAN zum Senden des Datenverkehrs verwendet werden soll. Die VLAN-Identifikation muss daher direkt oder über ein Netzwerk-Verwaltungswerkzeug manuell in jedem VoIP-Telefon konfiguriert werden. Diese Vorgehensweise ist zeitaufwendig und birgt ein erhöhtes Potenzial für menschliche Fehler. Der Aufwand wird noch dadurch vergrößert, dass ein IP-Telefon eventuell mit einem neuen VLAN umkonfiguriert werden muss, wenn es an einen anderen Switch verschoben wird oder wenn die VoIP VLAN-Konfiguration des Switches geändert wird.
Es gibt Mechanismen für die Verteilung von Informationen über die an den entsprechenden Switches konfigurierten VLANs zwischen diesen Switches und zum Verteilen von Informationen zwischen Switches, beispielsweise zum Aufbau einer topologischen Karte des Netzwerks. Das von IEEE im IEEE Standard 802.1Q-1998 – IEEE Standards for Local and Metropolitan Area Networks: Virtual Bridged Local Area Networks standardisierte Group Address Resolution Protocol (GARP) VLAN Address Resolution Protocol (GVRP) bietet einen Mechanismus zum Übermitteln von Informationen zwischen Switches im Netzwerk über die in den Switches konfigurierten IEEE 802.1Q VLANs und darüber, an welchen Ports der entsprechenden Switches diese VLANs konfiguriert sind. Insbesondere der IEEE 802.1Q Standard definiert eine Architektur für virtuell überbrückte LANs, die in virtuell überbrückten LANs bereitgestellten Dienste und die Protokolle und Algorithmen, die zur Bereitstellung dieser Services gehören. Es wurde jedoch kein solcher Mechanismus für die Kommunikation von VLAN-Konfigurationsinformationen von einem Netzwerkgerät zu einem Endsystem definiert.
Zusätzlich zu der Kommunikation der VLAN-Konfigurationsinformationen an ein VoIP-Telefon ist es auch wünschenswert, Informationen zum physischen Standort von dem Telefon an eine IP-Nebenstellenanlage zu kommunizieren. Erweiterte Notrufnummern-Lösungen erfordern beispielsweise, dass Telefonsysteme wie etwa Nebenstellenanlagen zusammen mit einem Notruf auch Informationen zum physischen Standort bereitstellen mithilfe eines Mechanismus, der als automatischer Standortindikator (Automatic Location Indicator, ALI) bezeichnet wird. Der ALI ermöglicht einem Betreiber von Notrufdiensten die automatische Ermittlung des physischen Standorts der Person, die den Notruf platziert. Der derzeitige Stand der Technik bei der Zuordnung der Informationen über den physischen Standort zur Telefonnummer, die ein Telefon identifiziert, erfolgt über eine externe Datenbank. Die Nebenstellenanlage fragt dann bei der Bearbeitung des Notrufs diese externe Datenbank ab zum Extrahieren der Informationen über den physischen Standort, der zu dem Telefon gehört, von dem aus der Notruf platziert wurde. Die Standortinformationen in der externen Datenbank müssen manuell eingegeben werden und sind bei einem Verschieben eines Telefons an einen neuen Standort im Netzwerk ungenau, bis die Datenbank manuell aktualisiert wird.
Die internationale Patentanmeldung WO 02/18965 bezieht sich auf eine Sammeleinheit zum Sammeln physischer Verbindungen von Kunden für die Präsentation dieser Daten gegenüber einem Zugangs-Router. Diese Funktionen können erzielt werden durch Konfigurieren von Ports der Sammeleinheit, sodass jeder Port eine eindeutige Kennung (oder Kontextinformationen) hat statt der Informationen (z. B. der Schicht-2-Adresse), die ursprünglich im Header der 2. Schicht enthalten waren. Die Schicht-2-Adresse (z. B. die MAC-Adresse) des an den Port angeschlossenen Kundengeräts kann der IP-Adresse des angeschlossenen Geräts zugeordnet und somit auch aus dieser Adresse ermittelt werden. Wenn die IP-Adressen den Kundengeräten dynamisch zugeordnet werden, kann die Sammeleinheit regelmäßig die angeschlossenen Geräte auf ihre Schicht-2-Adresse (z. B. MAC-Adresse) abfragen („Polling") und/oder die Adressinformationen der eingehenden Pakete untersuchen (z. B. durch „Snooping").
Kapitel 2 des Dokuments „Campus infrastructure Considerations" von Cisco Systems vom 8. August 2001, im Internet abgerufen unter der URL http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/product/voice/ip_tele/network/dgcampus.h bezieht sich auf die IP-Adressierung und die Verwaltung von IP-Telefonen. Jedes IP-Telefon benötigt eine IP-Adresse zusammen mit anderen zugehörigen Informationen. Diese Informationen können statisch im IP-Telefon konfiguriert werden, oder sie können über das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) bereitgestellt werden. Beim Einschalten des IP-Telefons sollte es automatisch sein Voice-Teilnetz erhalten und anschließend eine DHCP-Anforderung für eine IP-Adresse in diesem Teilnetz senden. Der automatisierte Mechanismus, über den das IP-Telefon sein Voice-Teilnetz erhält, erfolgt über Erweiterungen des Cisco Discovery Protocol (CDP). Beim Einschalten des IP-Telefons kommuniziert es über CDP mit dem Switch. Der Switch stellt dem IP-Telefon dann seine VLAN-ID (Voice-Teilnetz) zur Verfügung, die auch als Voice VLAN-ID oder VVID bezeichnet wird. Unterdessen liegen die Datengeräte weiterhin im nativen VLAN (oder Standard-VLAN) des Switch.
Es wird daher ein System und ein Verfahren benötigt zur automatischen Kommunikation der VLAN-Informationen an die IP-Telefone und zum automatischen Übermitteln von Informationen zur physischen Konnektivität zu einem zentralen Speicher mit minimalen menschlichen Eingriffen, minimalen Verzögerungen und maximaler Präzision.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Verfahren, das Schritte zum Austauschen von Systemattributen zwischen mindestens einem VoIP-Gerät und einem anderen Knoten im Netzwerk umfasst. In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei dem VoIP-Gerät um ein IP-Telefon und bei dem Knoten, mit dem es operativ gekoppelt ist, um ein benachbartes Umschaltgerät oder eine andere adressierbare Einheit in einem Prozessor, einem Computer oder einer anderen Anlage. Das VoIP-Telefon ist bevorzugt eines von mehreren Geräten, die beispielsweise mit einer IP-Nebenstellenanlage in einem Unternehmensnetzwerk zusammenarbeiten.
Die zwischen dem IP-Telefon und den anderen Knoten übertragenen Systemattribute können unter anderem, jedoch nicht begrenzt auf diese, folgende Attribute umfassen: die VLAN-Identifikation eines im Netzwerk zugeordneten VoIP-VLANs, die Identifikation des Umschaltgeräts, die Steckplatznummer und die Nummer des Ports, an dem das IP-Telefon angeschlossen ist. Die Identifikation, die Steckplatznummer und die Port-Nummer können auch an die Nebenstellenanlage kommuniziert werden, wo sie dazu verwendet werden, den physischen Standort der Port-Verbindung mit dem Port-Anschluss, an dem das IP-Telefon angeschlossen ist, in Beziehung zu setzen. Die Übertragung der Systemattribute erfolgt automatisch im Anschluss an eines von mehreren auslösenden Ereignissen, wodurch eine manuelle Konfiguration der Systemattribute vermieden wird.
In der bevorzugten Ausführungsform umfasst der Austausch der Systemattribute zwei Nachrichten, nämlich eine erste Nachricht, die hier als VoIP-Geräte-Identifikationsnachricht bezeichnet wird und die vom VoIP-Gerät generiert wird, und eine zweite Nachricht, die hier als VoIP-Geräte-Identifikationsbestätigung bezeichnet wird und die von dem entsprechenden Knoten als Antwort bereitgestellt wird. Die VoIP-Geräte-Identifikationsnachricht benachrichtigt den Knoten, dass das Gerät tatsächlich ein VoIP-Gerät ist, für das eine VLAN-Zuordnung garantiert ist. Als Antwort überträgt der Knoten automatisch die VoIP-Geräte-Identifikationsbestätigung mit einem oder mehreren Systemattributen. In einigen Ausführungsformen wird die VoIP-Geräte-Identifikationsnachricht automatisch generiert, wenn (a) das IP-Telefon operativ mit dem Netzwerk gekoppelt ist, im Allgemeinen zum Zeitpunkt seiner Initialisierung, oder (b) bei der Initialisierung des Umschaltgeräts. Im letzteren Fall kann die VoIP-Geräte-Identifikationsnachricht automatisch als Antwort auf eine Knoten-Initialisierungsnachricht gesendet werden, d. h. auf eine Benachrichtigung vom Umschaltgerät, mit der Identifikationsinformationen von benachbarten Geräten angefordert werden.
Die Erfindung umfasst in einigen Ausführungsformen ein System zur Durchführung des Austauschs von Konnektivitätsinformationen. Das System umfasst im Allgemeinen mindestens ein VoIP-Gerät wie beispielsweise ein IP-Telefon und ein Netzwerkgerät wie beispielsweise ein Umschaltgerät. Das VoIP-Gerät und der Knoten sind so abgestimmt, dass sie automatisch die VoIP-Geräte-Identifikationsnachricht und die VoIP-Geräte-Identifikationsbestätigung in der hier beschriebenen Weise senden. Mit dem System zur Durchführung des Austauschs der Konnektivitätsinformationen kann das VoIP-VLAN, für das das VoIP-Gerät verwendet werden soll, automatisch mit minimalen oder ganz ohne manuelle Eingriffe konfiguriert werden, wodurch der erforderliche Arbeitsaufwand zur Konfiguration des VoIP-Netzwerks verringert wird. Durch das Fehlen menschlicher Eingriffe kann auch die Genauigkeit einer relationalen Datenbank verbessert werden, die den Mitarbeitern bei der Beantwortung von Notrufen den physischen Standort eines IP-Telefons meldet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist illustriert anhand von Beispielen, die nicht als Einschränkung zu verstehen sind, in den Figuren der begleitenden Zeichnungen, für die gilt:
1 ist eine verteilte Netzwerktopologie, mit der die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann;
2 ist ein Flussdiagramm, das den Austausch der Systemattribute zwischen einem IP-Telefon und einem Umschaltgerät nach der Initialisierung des IP-Telefons illustriert gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Flussdiagramm, das den Austausch der Systemattribute zwischen einem IP-Telefon und einem Umschaltgerät bei der Initialisierung des Umschaltgeräts illustriert oder wenn das Umschaltgerät erkennt, dass ein neues Gerät an einen Port dieses Geräts angeschlossen wurde, gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine Paketdefinition, mit der die VoIP-Geräte-Identifikationsnachricht und die VoIP-Geräte-Identifikationsbestätigung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung generiert werden können.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezug nehmend auf 1 ist eine verteilte Netzwerktopologie dargestellt, mit der die vorliegende Erfindung implementiert werden kann. Die Netzwerktopologie 100 umfasst ein oder mehrere Teilnetze 110, die beispielsweise ein Intranet, ein lokales Netzwerk (LAN), ein Weitverkehrsnetz (WAN) oder ein Metropolitan Area Network (MAN) und/oder das Internet umfassen können. Das dem IP-Telefon 102 zugeordnete Teilnetz 110 ist bevorzugt ein Ethernet-Netzwerk. Operativ mit dem Teilnetz 110 verbunden ist eine Vielzahl von Netzwerkgeräten einschließlich ein oder mehreren VoIP-Kommunikationsgeräten 102, eine Nebenstellenanlage 104 und ein Umschaltgerät wie beispielsweise eine Bridge oder ein Router, die zur Durchführung von Umschaltoperationen gemäß Schicht 2 und/oder Schicht 3 des OSI-Netzwerkmodells angepasst wurden.
Das VoIP-Gerät in der bevorzugten Ausführungsform ist ein IP-Telefon, das in Verbindung mit der IP-Nebenstellenanlage 104 und/oder anderen (nicht dargestellten) VoIP-Geräten arbeitet unter Verwendung des Session Initiation Protocol (SIP), des Real Time Protocol (RTP) oder eines geeigneten alternativen Voice-Kommunikationsprotokolls. Das IP-Telefon 102 kommuniziert indirekt mit der Nebenstellenanlage 104 über das Umschaltgerät 108. Wie hierin beschrieben, ermöglicht das Umschaltgerät 108 den Aufbau und die Pflege einer Audio-Kommunikationssitzung zwischen dem VoIP-Kommunikationsgerät 102 und der Nebenstellenanlage oder zwischen zwei VoIP-Kommunikationsgeräten 102. In einigen Ausführungsformen unterstützt die Kommunikationssitzung auch Audio- und Video-Kommunikationssitzungen.
In der bevorzugten Ausführungsform kann das IP-Telefon 102 ein VLAN-Markierungsprotokoll, bevorzugt 802.1Q oder ein geeignetes Äquivalent, zur Einbindung einer VLAN-Kennung (VID) in ausgehenden Übertragungen verwenden. Die 802.1Q-Markierung kann beispielsweise von einem Software-Stack oder von einer Netzwerkschnittstellenkarte in das IP-Telefon eingefügt werden.
In Systemen nach dem Stand der Technik muss die vom IP-Telefon 102 verwendete VID vom Netzwerkverwalter manuell konfiguriert werden; dies ist sowohl arbeitsaufwendig als auch für menschliche Fehler anfällig. Zur Überwindung dieser Einschränkungen bieten die verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen einen Mechanismus zum Einleiten eines Austauschs, der hierin als Austausch der Systemattribute bezeichnet wird. Der Austausch der Systemattribute umfasst ein oder mehrere Nachrichten oder Übertragungen zwischen dem VoIP-Gerät 102 und dem benachbarten Umschaltgerät 108 für die Verteilung von einem oder mehreren Systemattributen an das VoIP-Gerät, einschließlich der entsprechenden VID, die von dem Gerät für die VoIP-Kommunikation verwendet werden soll. In einigen Ausführungsformen umfassen die Systemattribute die von dem Gerät für die VoIP-Kommunikation verwendete VID, obwohl beim Austausch der Systemattribute auch weitere Informationen zur Identifikation des Umschaltgeräts, zur Steckplatznummer und zu der dem IP-Telefon 102 zugeordneten Port-Nummer übermittelt werden können.
Der Austausch der Konnektivitätsinformationen kann eingeleitet werden, wenn das IP-Telefon 102 am Teilnetz 110 angeschlossen und initialisiert wurde, wenn das Umschaltgerät 108 initialisiert wurde oder wenn das Umschaltgerät zum ersten Mal die Präsenz eines Geräts erkennt, beispielsweise des an einem der Switch-Ports angeschlossenen IP-Telefons 102.
In 2 ist ein Flussdiagramm zum Austausch der Systemattribute mit einem IP-Telefon nach der Initialisierung des IP-Telefons dargestellt. Das IP-Telefon 102 wird in Schritt 204 initialisiert, wenn das Telefon am Netzwerk 110 angeschlossen wird. Dies kann auftreten, wenn das Telefon zum ersten Mal mit dem Teilnetz 110 gekoppelt wird oder wenn das IP-Telefon am Teilnetz 110 neu angeordnet wird. In beiden Fällen überträgt das IP-Telefon 102 eine VoIP-Geräte-Identifikationsnachricht (VDI-Nachricht) 206. In dieser Ausführungsform ist die VDI-Nachricht 206 die erste aus einer Reihe von Übertragungen, die den Austausch der Systemattribute bilden.
Die primäre Aufgabe der VDI-Nachricht 206 ist das Bekannt-Machen der Präsenz des IP-Telefons 102, d. h. das Identifizieren des IP-Telefons 102 als VoIP-Gerät gegenüber dem benachbarten Umschaltgerät 108. Die Identität des Geräts als VoIP-Gerät ist wichtig für das Einbeziehen des IP-Telefons 102 in das für VoIP reservierte VLAN und für das Einbinden des IP-Telefons 102 in die Weiterleitungstabellen des Umschaltgeräts, sobald dies möglich und sinnvoll ist. Nachdem dem benachbarten Umschaltgerät 108 eine Benachrichtigung über die Installation des IP-Telefons 102 bereitgestellt wurde, wird beispielsweise auch die IP-Nebenstellenanlage mithilfe eines separaten Nachrichtenaustauschs zwischen dem IP-Telefon und der Nebenstellenanlage über die Präsenz des IP-Telefons 102 benachrichtigt.
In der bevorzugten Ausführungsform wird die VDI-Nachricht 206 vom IP-Telefon 102 mithilfe des hierin als Attribute Advertisement Protocol (AAP) bezeichneten Protokolls generiert. AAP kann zur Kommunikation von Informationen einschließlich der VID oder anderer Attribute zwischen AAP-fähigen Netzwerkgeräten wie beispielsweise dem IP-Telefon 102 und dem benachbarten Umschaltgerät 108 verwendet werden. Auch wenn AAP ein oder mehrere Standardprotokolle enthalten kann, ist es im Allgemeinen eine von Netzwerkgeräten spezifischer Hersteller unterstützte lokalisierte Lösung, die eine nicht-standardisierte Signalkonvention verwendet, die auf verschiedenen Geräten des Herstellers aktiviert wurde. Ein Advertisement-Protokoll, das für die in dieser Erfindung beschriebenen Zwecke angepasst werden kann, ist in der gleichzeitig anhängigen U.S. Patentanmeldung Nr. 10/028,647 mit dem Titel „VLAN Advertisement Protocol" beschrieben.
Die in 4 illustrierte VDI-Nachricht 206 der bevorzugten Ausführungsform umfasst AAP-Versionsnummer, AAP-Typ, VLAN-Identifikation, Ausgangs-Port, MAC-Adresse (Media Access Control), Markierungsfeld, IP-Adresszähler und IP-Adresse, Ausgangs-Hostname und Cluster-Informationen. Die Felder der VDI-Nachricht 206 haben folgende Aufgaben:

a) Versionsnummer 402, bevorzugt ein Byte, ist ein Wert zugeordnet zur Unterscheidung von anderen AAP-Paketversionen;
b) AAP-Typenfeld 404, bevorzugt ein Byte, wird zur Unterscheidung der AAP-Nachricht als VDI-Nachricht gegenüber anderen AAP-Nachrichtentypen verwendet;
c) VID 406, bevorzugt 2 Byte, wird im Allgemeinen zur Kennzeichnung des VLAN des durch das MAC-Adressfeld identifizierten Geräts verwendet, dabei wurde der Wert Null zugeordnet, da die Adresse dem IP-Telefon 102 zum Zeitpunkt der Übertragung nicht bekannt ist;
d) Ausgangs-Port 408, bevorzugt zwei Byte, wird im Allgemeinen verwendet zur Angabe des Ports an dem Switch, an dem das Telefon angeschlossen ist. Normalerweise ist dies die Steckplatznummer und Port-Nummer, über die das IP-Telefon angeschlossen ist; dem Feld wird jedoch der Wert Null zugeordnet, da es für das IP-Telefon 102 nicht relevant ist;
e) Reserviert 410, hier zwei Byte, wird in der derzeitigen Ausführungsform nicht verwendet;
f) MAC-Adresse 412, 414, bevorzugt sechs Byte, wird zur Angabe der MAC-Adresse des Ausgangsgeräts, IP-Telefon 102, verwendet;
g) Markierungen 416, bevorzugt 1 Byte, für ein anfängliches VDI-Paket ist dem Feld der Wert Null zugeordnet;
h) IP-Adresszähler 418, bevorzugt ein Byte, gibt die Anzahl der in diesem Rahmen enthaltenen IP-Adressen an, normalerweise ist diesem Feld der Wert 1 zugeordnet;
i) IP-Adressen 420, bevorzugt ein Vielfaches von vier Byte, wird zur Angabe der IP-Adressen des durch die MAC-Adresse identifizierten Geräts verwendet. Im Fall des IP-Telefons enthält dieses Feld nur Nullen für die anfängliche Nachricht;
j) Ausgangs-Host-Systemname 422, bevorzugt 32 Byte, wird zur Angabe des Namens des Ausgangsgeräts IP-Telefon 102 verwendet; und
k) Reserviert 424, 16 Byte, wird in anderen AAP-Nachrichten verwendet, jedoch nicht in VDI-Nachrichten.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die VDI-Nachricht 206 in ein Paket eingebunden mit einer speziellen Unicast MAC-Adresse, da die MAC-Adresse des Umschaltgeräts 108 dem IP-Telefon 102 zum Zeitpunkt der Übertragung nicht bekannt ist. Die in manchen Ausführungsformen verwendete MAC-Adresse 00-20-DA-00-70-04 ist für die AAP-Kommunikation zwischen Geräten, die für die Erkennung dieser Adresse vorkonfiguriert wurden, reserviert. Alternativ dazu kann eine Broadcast-Adresse FF-FF-FF-FF-FF-FF als MAC-Zieladresse verwendet werden. Nach dem Empfang wird der Rahmen einschließlich des AAP-Headers 400 an den AAP-Verarbeitungs-Client im Umschaltgerät 108 weitergeleitet, der für die Erkennung eingehender AAP-Rahmen und für das Generieren der entsprechenden Antwort zuständig ist.
Nach dem Empfang leitet das Umschaltgerät 108 die VDI-Nachricht 206 an die Software weiter, wo das Ausgangsgerät als VoIP-Telefon erkannt wird. Darüber hinaus erkennt das Umschaltgerät auch, dass die VDI-Nachricht 206 sozusagen eine Einführung darstellt, auf die mit weiteren Informationen geantwortet werden muss. Die in Schritt 220 generierte Antwort ist eine „VDI-Bestätigung" 208, die das IP-Telefon 102 über die VLAN-Konfiguration im Umschaltgerät 108 für den VoIP-Datenverkehr und den diesem VLAN zugeordneten 802.1Q-Wert informiert, nämlich die VID 402. Das vom Umschaltgerät 108 gegenüber dem IP-Telefon 102 angegebene VLAN ist bevorzugt das einzige für VoIP dedizierte VLAN innerhalb dieses bestimmten Segments des Teilnetzes, auch wenn der Fachmann erkennt, dass in einem Unternehmen mehrere VLANs für Voice-Daten reserviert werden können.
In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die VDI-Bestätigung 208 weiterhin „Konnektivitätsinformationen", die bei Zuordnung zur geografischen Verteilung der Knoten des Netzwerks 110 dazu verwendet werden können, den geografischen Standort des IP-Telefons 102 zu kennzeichnen. In der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Konnektivitätsinformationen die Identifikation des Umschaltgeräts sowie die Port-Identifikation einschließlich beispielsweise der Steckplatznummer und der Port-Nummer, über die das IP-Telefon 102 an das Umschaltgerät 108 angeschlossen ist; sie sind jedoch nicht auf diese Informationen begrenzt. Die oben beschriebenen VLAN-Informationen und die Konnektivitätsinformationen werden bevorzugt im gleichen Paket an das IP-Telefon 102 kommuniziert, obwohl auch mehrere Pakete hierzu genutzt werden können. Darüber hinaus ist das für VoIP genutzte VLAN dem Umschaltgerät 108 bekannt als Ergebnis einer oder mehrerer Konfigurationsnachrichten, die über die Umschaltkonsole eingegeben oder von einer Netzwerkverwaltungseinheit empfangen wurden.
Die VDI-Bestätigung 208 der bevorzugten Ausführungsform umfasst AAP-Versionsnummer, AAP-Typ, VLAN-Identifikation, Ausgangs-Port, MAC-Adresse, Markierungsfeld, IP-Adresszähler und IP-Adresse, Ausgangs-Hostname und Cluster-Informationen. Die Felder der VDI-Bestätigung 208 haben folgende Aufgaben:

a) Versionsnummer, bevorzugt ein Byte, ist ein Wert zugeordnet zur Unterscheidung von anderen AAP-Paketversionen;
b) AAP-Typ, bevorzugt ein Byte, wird zur Unterscheidung der AAP-Nachricht als VDI-Nachricht gegenüber anderen AAP-Nachrichtentypen verwendet;
c) VID, bevorzugt 2 Byte, wird zur Kennzeichnung des VLAN (bzw. des Standard-VLAN des Ports) verwendet, das von dem VoIP-Gerät bei seinen Übertragungen verwendet werden soll;
d) Ausgangs-Port, bevorzugt zwei Byte, wird zur Angabe der Port-Informationen verwendet, bevorzugt Ausgangssteckplatz und Port-Wert, an dem das Telefon angeschlossen ist;
e) Reserviert, hier zwei Byte, wird in der derzeitigen Ausführungsform nicht verwendet;
f) MAC-Adresse, bevorzugt sechs Byte, wird zur Angabe der MAC-Adresse (Medium Access Control) des Ausgangsgeräts, nämlich des Umschaltgeräts 108, verwendet;
g) Markierungen, bevorzugt 1 Byte, für ein Antwortpaket ist der Wert Eins zugeordnet;
h) IP-Adresszähler, bevorzugt ein Byte, gibt die Anzahl der in den folgenden Feldern enthaltenen IP-Adressen an, normalerweise ist diesem Feld der Wert 1 zugeordnet;
i) IP-Adressen, bevorzugt ein Vielfaches von vier Byte, wird zur Angabe der IP-Adresse des Umschaltgeräts 108 verwendet;
j) Ausgangs-Host-Systemname, bevorzugt 32 Byte, wird zur Angabe des Namens des Ausgangsgeräts verwendet, nämlich des Systemnamens des Umschaltgeräts 108; und
k) Reserviert, 16 Byte, wird in anderen AAP-Nachrichten verwendet, jedoch nicht in VDI-Nachrichten.

Die VDI-Bestätigung 208 in der bevorzugten Ausführungsform verwendet das gleiche Rahmenformat wie das der VDI-Nachricht 206 mit der entsprechenden Änderung der Werte, wie oben beschrieben. Der VDI-Bestätigungsrahmen kann als Broadcast-Paket gesendet werden oder mit der MAC-Adresse des IP-Telefons wie beim Empfang der anfänglichen Nachricht vom IP-Telefon.
Nach dem Empfang der VDI-Bestätigung 208 notiert das IP-Telefon 102 die VID. Die VID wird in die anschließende VoIP-Kommunikation einbezogen, bis das VLAN neu konfiguriert wird oder das IP-Telefon an einem anderen Standort mit einem anderen VoIP-VLAN neu initialisiert wird. Diese Kommunikation einschließlich der eingehenden und ausgehenden Anrufe, die mit den Verbindungsanforderungsnachrichten 210, 212 eingeleitet werden, führen bei Beantwortung 224 durch den Anrufempfänger, der mit der IP-Nebenstellenanlage 104 oder dem öffentlichen Telefonnetz (PSTN) (nicht dargestellt) gekoppelt ist, zu einer Verbindungsbestätigung 214, 216, die die Voice-Kommunikationsnachrichten 218A, 218B auslöst.
Wenn die VDI-Bestätigung 208 außerdem die Konnektivitätsinformationen oder andere Systemattribute umfasst, kann das IP-Telefon 102 direkt oder indirekt diese Informationen an die IP-Nebenstellenanlage 104 oder ein alternatives Zuordnungsgerät für die physischen Standorte übermitteln. Die IP-Nebenstellenanlage 104 umfasst in einigen Ausführungsformen beispielsweise eine relationale Datenbank 106 mit einer oder mehreren Tabellen, die Switch-, Steckplatz- und Port-Nummern der bekannten geografischen Verteilung der Knoten des Netzwerks 106 zuordnen. Die Datenbank 106, die bevorzugt mit der Initialisierung oder Installation aller VoIP-Geräte automatisch aktualisiert wird, bietet einen Echtzeit-Zugriff auf den physischen Standort des IP-Telefons 102 und auf praktisch alle weiteren VoIP-Geräte im Teilnetz 110. Die Datenbank 106, oder allgemeiner gesehen die IP-Nebenstellenanlage 104, gibt den physischen Standort eines einzelnen IP-Telefons 102 nach Eingabe einer oder mehrerer der folgenden Informationen aus: Durchwahlnummer des Geräts, wie in der Nebenstellenanlage bekannt, MAC-Adresse, Identifikation des Umschaltgeräts, Steckplatznummer und/oder Port-Nummer.
Die Ausführungsform der Erfindung bietet daher ein Verfahren und System zur automatischen Aktualisierung der VID von praktisch allen VoIP-Geräten in einem Teilnetz. Die vorliegende Erfindung stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber anderen Systemen auf dem Stand der Technik dar, die auf der manuellen Eingabe einer VoIP-VLAN-Konfiguration aufbauen, wobei diese manuelle Eingabe fehleranfällig ist und nach dem Verschieben, dem Hinzufügen oder anderen Änderungen zu IP-Telefonen eine gewisse Zeit lang eventuell nicht korrekt ist.
Eine weitere Ausführungsform umfasst ein System und Verfahren unter Verwendung von IEEE 802.1x, das einen Kontroll- und Authentifizierungsmechanismus bietet zur Regulierung des Zugriffs zwischen dem IP-Telefon 102 und dem Umschaltgerät 108. Mithilfe eines erweiterbaren Authentifizierungsprotokolls (Extensible Authentication Protocol, EAP) können beispielsweise ein oder mehrere der zwischen dem IP-Telefon 102 und dem Umschaltgerät 108 ausgetauschten Nachrichten Maschinen-Identifizierungsdaten enthalten, die in Zusammenarbeit mit einem Authentifizierungs-Server zur Regulierung des Zugriffs auf die jeweils andere Komponente verwendet werden. Das IP-Telefon 102 kann mit den Identifizierungsdaten programmiert oder verdrahtet werden, die vom Authentifizierungs-Server zur Überprüfung und Zuordnung eines VoIP-VLANs benötigt werden oder zur VLAN-Zuordnung, die in einer an das IP-Telefon 102 zurückgegebenen 802.1x-Nachricht übergeben wurde.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bietet ein Verfahren zur Bereitstellung von Informationen zur physischen Konnektivität gegenüber VoIP-Geräten, um das automatische Erstellen und Aktualisieren von Datenbanken, die den physischen Standort eines bestimmten IP-Telefons enthalten, zu ermöglichen. Eine gängige Vorgehensweise verwendet hierbei eine manuelle Aktualisierung dieser Datenbank, daher bieten Systeme auf dem Stand der Technik bei einem Notruf eventuell ungenaue Informationen zum physischen Standort, was zu einer möglichen Verzögerung der Ankunft des Notfallpersonals führen kann. Die Möglichkeit zum schnellen, exakten und eindeutigen Bestimmen des physischen Standorts einer Person kann in einer Notfallsituation über Leben und Tod entscheiden.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, dargestellt in 3, wird der Austausch der Systemattribute zum ersten Mal nach der Initialisierung vom Umschaltgerät 108 eingeleitet; diese Initialisierung umfasst normalerweise Einschalten, Systemstart, Installation und Re-Installation. Nach dem Initialisieren des Umschaltgeräts 108 im Rahmen des Initialisierungsschritts 304 generiert das Umschaltgerät 108 automatisch eine Umschaltgeräte-Initialisierungsnachricht (SDI-Nachricht) 305, die über alle seine Schnittstellen gesendet werden. Die SDI-Nachricht 305 fordert eine Antwort von den benachbarten Geräten zum Aufbau oder zur Aktualisierung der vom Umschaltgerät 108 verwendeten Konnektivitätstabellen an. In der bevorzugten Ausführungsform verwendet die SDI-Nachricht 305 das gleiche Rahmenformat wie das der VDI-Bestätigung 208 mit einer entsprechenden Änderung der darin enthaltenen Werte.
Als Reaktion auf die SDI-Nachricht 305 generiert das IP-Telefon 102 bevorzugt eine VoIP-Geräte-Identitätsnachricht, bevorzugt eine VDI-Nachricht 306, wie im Identifikationsschritt 302 dargestellt. Die VDI-Nachricht 306 ist im Wesentlichen der VDI-Nachricht 206 äquivalent, wobei der Hauptunterschied darin liegt, dass die Zieladresse des Pakets die MAC-Adresse des Umschaltgeräts 108 enthält statt der speziellen AAP MAC-Adresse.
Das Umschaltgerät 108 reagiert im Bestätigungsschritt 322 auf die VDI-Nachricht 306 mit einer VDI-Bestätigungsnachricht 308. Das Umschaltgerät 108, das nun die Identität des IP-Telefons 102 kennt, überträgt bevorzugt die entsprechende VID und, in einigen Ausführungsformen, zusätzliche Informationen zur Konnektivität. Die VDI-Bestätigungsnachricht 308 in der bevorzugten Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch mit der VDI-Bestätigung 208.
Ähnlich wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform bildet das Abschließen des Austauschs der Systemattribute die Basis für die nachfolgende Voice-Kommunikation 318A, 318B im Anschluss an einen eingehenden Anruf oder einen ausgehenden Anruf, der durch die Verbindungs-Bestätigungsnachrichten 310, 312 und die Verbindungs-Bestätigungsnachrichten 314, 316 eingerichtet wurde, wenn der Anruf von einem Empfänger (nicht dargestellt) beantwortet 324 wurde. Auch hier enthalten die an die IP-Nebenstellenanlage 104 gesendeten Verbindungsanforderungsnachrichten 310, 312 und die Voice-Kommunikationsnachrichten die VID, die vom Umschaltgerät 108 in der VDI-Bestätigung 308 bereitgestellt wurde. Das Umschaltgerät 108 wiederum wurde vom Netzwerkverwalter in der VoIP-VID programmiert oder wird von einem anderen Knoten im Netzwerk 106 über eine VLAN-Registrierungsnachricht 302 eingelernt.
Auch wenn die obige Beschreibung zahlreiche Spezifikationen enthält, sind diese nicht als Einschränkung hinsichtlich des Anwendungsbereichs der Erfindung zu verstehen, sondern lediglich als Illustration einiger der derzeit bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung.
Die Erfindung wurde daher anhand von Beispielen beschrieben, die nicht als Einschränkung zu verstehen sind; zur Bestimmung des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgenden Patentansprüche Bezug genommen werden.

1

102: IP-TELEFON
108: UMSCHALTGERÄT
110: NETZWERK
104: IP-NEBENSTELLENANLAGE
106: DATENBANK

2

102: VoIP-TELEFON
108: UMSCHALTGERÄT
104: IP-NEBENSTELLENANLAGE
206: VDI-NACHR
208: VDI-BEST
210: VERBINDUNGSANF
216: VERBIND.BEST.
218A: VC-NACHRICHTEN
220: VR-NACHRICHT
212: VERBINDUNGSANF
214: VERBIND.BEST.
218B: VC-NACHRICHTEN

3

102: VoIP-TELEFON
108: UMSCHALTGERÄT
104: IP-NEBENSTELLENANLAGE
305: SDI-NACHR
306: VDI-NACHR
308: VDI-BEST
310: VERBINDUNGSANF
316: VERBIND.BEST.
318A: VC-NACHRICHTEN
302: VR-NACHRICHT
312: VERBINDUNGSANF
314: VERBIND.BEST.
318B: VC-NACHRICHTEN

Fig. 4

Claims

VLAN Advertisement-System für ein Voice-over-Internet Protokoll-Netzwerk, das folgende Komponenten umfasst: – einen ersten Knoten (102); und – einen zweiten Knoten (108), angepasst für die Kommunikation mit dem ersten Knoten (102) über eine LAN-Verbindung; – wobei der erste Knoten (102) angepasst wurde für die Übertragung einer ersten Nachricht (206) an den zweiten Knoten (108), die ausreicht, um den ersten Knoten (102) gegenüber dem zweiten Knoten (108) als IP-Telefon zu identifizieren, und – wobei der zweite Knoten (108) angepasst wurde für die Übertragung einer zweiten Nachricht (208) an den ersten Knoten (102) als Antwort auf die erste Nachricht (206) zur Identifikation eines für die Voice-over-Internet Protokoll-Kommunikation reservierten Netzwerks, wobei die zweite Nachricht (208) außerdem Informationen zur Konnektivität umfasst, gekennzeichnet durch – eine relationale Datenbank (106), die über eine Nebenstellenanlage (104) verwaltet wird, – wobei der erste Knoten (102) für die Übermittlung der Konnektivitätsinformationen an das Nebenstellenanlagensystem (104) angepasst wurde, – wobei die relationale Datenbank (106) für die Zuordnung der Konnektivitätsinformationen zu einer geografischen Verteilung der Knoten des Voice-over-Internet Protokoll-Netzwerks angepasst wurde.
VLAN Advertisement-System nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem zweiten Knoten um einen LAN-Switch handelt.
VLAN Advertisement-System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Konnektivitätsinformationen die Umschaltgeräte-Identifikation des zweiten Knotens umfassen sowie die Port- Identifikation eines Ports des zweiten Knotens, mit dem der erste Knoten verbunden ist.
VLAN Advertisement-System nach Anspruch 3, wobei das VLAN Advertisement-System angepasst wurde für die Übertragung der Umschaltgeräte-Identifikation und der Port-Identifikation an die relationale Datenbank, und wobei die relationale Datenbank angepasst wurde für die Zuordnung der Identifikation des Ports, über den der erste Knoten mit seinem geografischen Standort verbunden ist.
VLAN Advertisement-System nach Anspruch 1 bis 4, wobei das IP-Telefon derart angepasst wurde, dass es das Nebenstellenanlagensystem mithilfe eines separaten Nachrichtenaustauschs zwischen dem IP-Telefon und dem Nebenstellenanlagensystem über die Präsenz des IP-Telefons informiert.
VLAN Advertisement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die relationale Datenbank zur Bereitstellung des Echtzeit-Zugriffs auf den physischen Standort des IP-Telefons angepasst wurde.
VLAN Advertisement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Nebenstellenanlagensystem derart angepasst wurde, dass es aus der relationalen Datenbank die Informationen zum physischen Standort zu einem IP-Telefon, von dem aus ein Notruf platziert wurde, extrahiert.
VLAN Advertisement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Nebenstellenanlagensystem angepasst wurde zur Ausgabe eines physischen Standorts eines einzelnen IP-Telefons nach der Eingabe einer der folgenden Informationen: Durchwahlnummer, Medium Access Control-Adresse, Identifikation des Umschaltgeräts, Steckplatznummer, Port-Nummer.
VLAN Advertisement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Knoten angepasst wurde zum Anhängen des identifizierten VLANs an Pakete, die vom ersten Knoten bei der Voice-over-Internet Protokoll-Kommunikation übertragen werden.
VLAN Advertisement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Knoten angepasst wurde zum automatischen Senden der ersten Nachricht, wenn der erste Knoten mit dem zweiten Knoten operativ gekoppelt ist.
VLAN Advertisement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Knoten angepasst wurde zum automatischen Senden der ersten Nachricht, wenn der erste Knoten initialisiert wurde.
VLAN Advertisement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste Nachricht eine Medium Access Control Zieladresse umfasst, die für den Austausch über das VLAN Advertisement Protokolls reserviert wurde.
VLAN Advertisement-Verfahren in einem Voice-over-Internet Protokoll-Netzwerk, das einen ersten Knoten (102) und einen zweiten Knoten (108) umfasst, die operativ über eine LAN-Verbindung (Local Area Network) gekoppelt wurden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Übertragung einer ersten Nachricht (206) vom ersten Knoten (102) an den zweiten Knoten (108), die ausreicht, um den ersten Knoten (102) gegenüber dem zweiten Knoten (108) als IP-Telefon zu identifizieren, und – Übertragung einer zweiten Nachricht (208) vom zweiten Knoten (108) an den ersten Knoten (102) als Antwort auf die erste Nachricht (206) zur Identifikation eines für die Voice-over-Internet Protokoll-Kommunikation reservierten Netzwerks, wobei die zweite Nachricht (208) außerdem Informationen zur Konnektivität umfasst, gekennzeichnet durch – Übermittlung der Konnektivitätsinformationen an ein Nebenstellenanlagensystem (104), das eine relationale Datenbank (106) umfasst, wobei die relationale Datenbank (106) angepasst wurde für die Zuordnung der Konnektivitätsinformationen zu einer geografischen Verteilung der Knoten des Voice-over-Internet Protokoll-Netzwerks.
VLAN Advertisement-Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin einen Schritt umfasst, in dem das Nebenstellenanlagensystem mithilfe eines separaten Nachrichtenaustauschs zwischen dem IP-Telefon und dem Nebenstellenanlagensystem über die Präsenz des IP-Telefons informiert wird.
VLAN Advertisement-Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, das weiterhin einen Schritt umfasst, in dem dem Notrufpersonal der physische Standort eines IP-Telefons mitgeteilt wird.
VLAN Advertisement-Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, das weiterhin Schritte umfasst, in denen bei der Bearbeitung eines Notrufs die Informationen zum physischen Standort zu dem IP-Telefon, von dem aus ein Notruf platziert wurde, aus der relationalen Datenbank extrahiert werden.
VLAN Advertisement-Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, das weiterhin einen Schritt umfasst, in dem ein physischer Standort eines einzelnen IP-Telefons ausgegeben wird nach Eingabe einer oder mehrerer der folgenden Informationen: Durchwahlnummer, Medium Access Control-Adresse, Identifikation des Umschaltgeräts, Steckplatznummer, Port-Nummer.
VLAN Advertisement-Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der zweite Knoten ein LAN-Switch ist.
VLAN Advertisement-Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die zweite Nachricht die Identifikation eines Umschaltgeräts des zweiten Knotens umfasst und eine Port-Identifikation eines Ports des zweiten Knotens, an dem der erste Knoten angeschlossen ist.
VLAN Advertisement-Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Identifikation des Umschaltgeräts und eine Port-Identifikation an eine relationale Datenbank übertragen werden, die die Identifikation des Ports, an dem der ersten Knoten angeschlossen ist, seinem geografischen Standort zuordnet.
VLAN Advertisement-Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei der erste Knoten das identifizierte VLAN an die vom ersten Knoten im Rahmen der Voice-over-Internet Protokoll-Kommunikation gesendeten Pakete anhängt.
VLAN Advertisement-Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei der erste Knoten automatisch die erste Nachricht sendet, wenn der erste Knoten operativ mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
VLAN Advertisement-Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei der erste Knoten automatisch die erste Nachricht sendet, wenn der erste Knoten initialisiert wird.
VLAN Advertisement-Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, wobei die erste Nachricht eine für den VLAN Advertisement Protokollaustausch reservierte Medium Access Control-Zieladresse umfasst.