DE69736516T2 - Zugriffsnetzwerk auf einem speziellen medium - Google Patents
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Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Zugriff auf Kommunikationsnetzwerke, ein Netzwerkendgerät und eine IP-basierte Zugriffsanordnung. Das Netzwerkendgerät stellt einen sofortigen Zugriff auf eine Vielzahl von Kommunikationsdiensten bereit, wie z.B. Telefonie, Video, Daten, Multimedia sowie vom Internet bereitgestellte Dienste. In der Zugriffsanordnung wird IP als Multiplex- und Transporttechnik verwendet. Die Geschwindigkeit mit der Daten auf der Zugriffsleitung transportiert werden, ist durch die Übertragungstechnik begrenzt, die nicht durch die von dem allgemeinen öffentlichen geschalteten Telefonnetzwerk PSTN aufgeworfenen Einschränkungen verwendet wird.
- STAND DER TECHNIK
- Der herkömmliche Zugriff auf ein PSTN erfolgt über ein Kupferdrahtnetzwerk mit einer einzelnen Zweidrahtkupferleitung für jeden Teilnehmer, auf die sich als Zugriffsleitung oder Teilnehmerleitung für jeden Teilnehmer bezogen wird. Die Zugriffsleitung unterstützt 3,1 kHz Telefonie und hört in einem Ortsamt oder in einer entfernt gelegenen Schaltergruppe auf. Als ein physikalisches Medium kann die Kupferleitung weit höhere Bandbreiten unterstützen, jedoch können herkömmliche Ortsämter lediglich 64 kb/s Stromdienste oder Vielfache davon unterstützen.
- ISDN (Integrated Services Digital Network) verwendet den gleichen Typ von Kupferleitung, aber verwendet DSL (Digital Subscriber Line) Modulationstechnik, die 144 kb/s bereitstellt (2B + D). Jedoch erfordert ISDN eine völlig neue Netzwerklösung.
- Das herkömmliche Verfahren auf das Internet von dem zu Hause eines Teilnehmers zuzugreifen, ist es, eine angewählte Verbindung zu einem Modempool eines Internetservers zu verwenden. Die Verbindung wird in dem PSTN aufgebaut. An der Teilnehmerseite der Zugriffsleitung wird ein Telefon und ein PC (Personal Computer) mit einem Modem verbunden. Das Modem wird verwendet, um für die Übertragung der digitalen Daten zu sorgen. Aufgrund von Einschränkungen, die durch PSTN aufgestellt werden, sind die Bitraten, mit denen das Modem Daten übertragen und empfangen kann, auf ungefähr 30 kb/s begrenzt.
- Dieses bekannte Verfahren auf das Internet zuzugreifen ist langsam, benötigt ungefähr 30 Sekunden um die Verbindung aufzubauen. Ist die Verbindung einmal aufgebaut, wird ihre Bandbreite oft sehr dürftig aufgrund der stossweisen Natur des IP-Verkehrs verwendet. Ebenso ist die Übertragung von großen Mengen von Daten, insbesondere grafische Information, wie z.B. eine www-Seite, aufgrund der begrenzten Bandbreite langsam, die durch die Modem-zu-Modem-Verbindung oberhalb der digitalen 64 kb/s Verbindung bereitgestellt wird. Wenn weiter die Verbindung aufgebaut wurde, können keine eingehenden Anrufe empfangen werden und keine ausgehenden Anrufe können getätigt werden.
- Von einem Netzwerkstandpunkt hat das obige Verfahren auf das Internet zuzugreifen ein ernstes Problem. Das PSTN-Netzwerk wurde unter der Annahme von bestimmter Verkehrscharakteristik dimensioniert, unter anderem ein bestimmter Durchschnittswert des Verkehrs auf den Teilnehmer/Zugriffsleitungen und ein bestimmter Durchschnittswert der Dauer von Anrufen. PSTN ist ein konzentrierendes Netzwerk und die Anzahl von ausgehenden Anschlussleitungen von einem Ortsamt kann so niedrig wie ein Viertel der Teilnehmer/Zugriffsleitungen sein. Internetzugriffe über angewählte Modemverbindungen haben gewöhnlicher Weise ein ziemlich unterschiedliches Verkehrsmuster. Zum Beispiel ist die Dauer von Anrufen viel länger als der Durchschnittswert für gewöhnliche Telefonanrufe, eine Tatsache, die eine Neudimensionierung des geschalteten Telefonnetzwerkes erfordern würde, falls der Internetzugriff über PSTN sehr häufig wird.
- Mit ISDN versorgte Teilnehmer können auf das Internet über einen oder zwei B-Kanäle zugreifen. Falls ein B-Kanal für den Internetzugriff verwendet wird, kann der Teilnehmer immer noch eingehende Telefonanrufe auf dem anderen empfangen. Jedoch besitzt dieses bekannte Zugriffsverfahren die gleichen negativen Folgen für die Netzwerkdimensionierung wie das angewählte Modemverfahren.
- Es gibt eine rasante Entwicklung auf dem Kupferzugriffstechnologiefeld. Vergleiche Referenz [1]. Eine Anzahl von unterschiedlichen Modemtechnologien werden entwickelt, so wie z.B. VDSL (Very high bit rate Digital Subscriber Line), die 20 Mb/s in beiden Richtungen über ein Kupferpaar bis zu einer Kupferpaarlänge von einigen hundert Metern bereitstellt. ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) stellt 1,5–9 Mb/s im Downstream und zumindest 16–640 kb/s im Upstream in Abhängigkeit der Länge der Kupferpaarlänge bereit. Jedoch nehmen diese Technologien an, dass der PSTN-Zugriff zuvor bereitgestellt werden sollte und dass ein Frequenzband oberhalb desjenigen das für einen PSTN-Zugriff verwendet wird, für Datenkommunikation verwendet werden sollte.
- Die neuerliche Entwicklung des PSTN (ISDN) Zugriffsnetzwerks umfasst die Standardschnittstellen V5.1 und V5.2 zwischen Ortsämtern und Zugriffsnetzwerken. Diese Standards erlauben die Einführung von Zugriffsknoten, die mit dem Ortsamt verbunden sind.
- Zugriffsknoten können ebenso mit dem PSTN über eine digitale PABX (Private Automatic Branch Exchange) Schnittstelle und mit dem ISDN über eine PRI (Primary Rate Interface) verbunden werden. Die V5-Schnittstellen, die PRI-Schnittstelle und die PABX-Schnittstelle stellen lediglich 64 kb/s Trägerdienste und Vielfache von diesen bereit.
- Eine früher bekannte Technik, die eine gleichzeitige Internetsitzung und eine Telefonsitzung über die gleiche Telefonzugriffsleitung erlaubt, umfasst ein DSVD-Modem (Digital Simultaneous transmission of Voice and Data on a single line).
- Eine neue Technik für eine gleichzeitige Internetsitzung und eine Telefonsitzung über die Gleichtelefonzugriffsleitung umfasst eine unten in
1 und in Referenz [2] beschriebene Telefondoppleranordnung. - Die Telefondoppleranordnung erlaubt es einem Benutzer, der mit einem analogen Telefonnetzwerk verbunden ist, auf einen IP-basierten Kommunikationsdienst zuzugreifen und immer noch eingehende Anrufe empfangen und beantworten zu können und ausgehende Anrufe zu tätigen, während gleichzeitigem Surfen im Internet.
- In
1 ist die Telefondoppleranordnung1 gezeigt, die mit dem PSTN2 und dem Internet3 verbunden werden soll. An der Benutzerseite wird ein Modem4 mit dem PSTN2 mit einem analogen Standardtelefon5 und mit einem PC6 verbunden. Die Telefondoppleranordnung1 umfasst einen Modempool7 , der mit dem PSTN2 , dem Internet3 und mit einem Telefonieserver9 verbunden ist. Der Telefonieserver9 wird mit dem PSTN2 verbunden. - Wenn ein Benutzer A mit dem Internet
3 über eine angewählte PSTN-Verbindung zu dem Modempool7 verbunden ist, kann das Telefon5 nicht verwendet werden. Auf seinem/ihrem PC kann der Benutzer immer noch mit anderen PSTN-Benutzern durch Verwenden der Konnektivitäts- und Multiplexfähigkeiten des IPs kommunizieren. Die angewählte Leitung kann einen gemultiplexten Strom von IP-Paketen: (a) einer Internetsitzung und (b) eines Telefonanrufs tragen. Sprachtragende IP-Pakete werden zu/von dem Telefonieserver9 zu dem PSTN geleitet. Telefoniesteuersignale werden zwischen dem Telefonieserver9 und einer Telefonieanwendung10 ausgetauscht, die auf dem PC läuft. Falls der PC Audiofähigkeit besitzt, symbolisiert durch ein Headset11 mit Kopfhörern und einem Mikrophon, kann ein Benutzer A mit anderen mit dem PSTN oder ISDN verbundenen Benutzern in Gesprächen engagiert sein. Der Benutzer besitzt ein neues, Software-Telefon auf dem PC6 . - Eine andere neue Technik, die eine gleichzeitige Internetsitzung und eine Telefoniesitzung über die gleiche Telefonzugriffsleitung erlaubt, verwendet das oben beschriebene Telefondopplerprinzip, das an der Benutzerseite mit einem IP-Modem
12 ergänzt wurde, wie in2 und in Referenz [3] gezeigt. IP-Funktionalität, wie z.B. durch den PC6 in1 bereitgestellt, wurde in das Modem12 integriert und daher wird sich auf das Modem als ein IP-Modem bezogen. - Diese Anordnung ermöglicht eine angewählte Verbindung durch Verwenden eines analogen Standardtelefons oder einer Telefonieanwendung auf einem PC, während gleichzeitig ein Internetbenutzer in einer Internetsitzung über einen mit dem gleichen IP-Modem verbundenen PC engagiert ist.
- Die in
2 gezeigte Anordnung ist ähnlich zu derjenigen aus1 . Eine Telefondoppleranordnung1 wird mit dem PSTN und dem Internet verbunden und umfasst die gleichen Einheiten wie in1 . - Über eine erste IP-Verbindung
13 zwischen dem IP-Modem und dem Internet3 werden informationsenthaltende Pakete, die sich auf eine Internetsitzung beziehen, transportiert. Ein Teil dieser Verbindung umfasst eine Teilnehmerleitung14 , die sich zwischen dem IP-Modem und dem PSTN erstreckt. Über eine zweite IP-Verbindung15 werden IP-Pakete die digitalisierte, komprimierte Sprache tragen an/von dem Telefonieserver und dem Modempool übertragen. Der Telefonieserver erzeugt eine dynamische Beziehung zwischen der IP-Adresse des IP-Modems und der Telefonnummer eines Benutzers A. Durch Verwenden des Anrufweiterleitungsdienstes in einem PSTN werden eingehende Anrufe an einen Benutzer A an den Telefonieserver umgeleitet. - Diese Anordnung erlaubt es einem Benutzer A Telefonanrufe durch Verwenden des gewöhnlichen Telefons anzunehmen und zu tätigen, während eine Internetverbindung auf dem Personal Computer andauert. Ebenso wird ein „Soft-Phon" wie das in Referenz [2] bereitgestellt. Da das Modem IP-Fähigkeiten besitzt, ist es möglich mit anderen Geräten über ein Heimnetzwerk zu kommunizieren, wie z.B. einem Elektrizitätsverbrauchsmesser und ähnlichen Geräten.
- Das in
3 gezeigte IP-Modem umfasst eine Teilnehmerleitungsschnittstelle16 , eine oder mehrere Telefonschnittstellen17 ,18 und zumindest einer PC-Schnittstelle19 und optional eine LAN-Schnittstelle20 . Es gibt ebenso einen IP-Multiplexer/Demultiplexer21 und ein Steuergerät22 . Eine optionale Anwendung23 kann in dem IP-Modem laufen, wie z.B. eine E-Mailabfrage zum Abfragen elektronischer Postfächer des Benutzers A. Der IP-Multiplexer/Demultiplexer leitet IP-Pakete von der Teilnehmerleitungsschnittstelle an ihre Ziele; an den PC, das Telefon oder das LAN. Das Steuergerät stellt die Steuerung über die Funktionalitäten des IP-Modems bereit. - Die Referenzen [2] und [3] stellen beide Telefoniezugriff bereit und IP-Verkehr kann dem Telefonzugriff überlagert werden.
- Es gibt eine Anzahl von Problemen in Bezug auf Zugriff von herkömmlicher Telefonie und Internet über eine herkömmliche Kupferzugriffsleitung:
Weder die Telefondoppleranordnung noch das DSVD-Modem lösen das Problem mit der niedrigen Verwendung einer geschalteten Verbindung, die als Zugriff auf das Internet verwendet wird. Noch ist das Problem mit vielen lang andauernden Internetsitzungen über geschaltete Verbindungen behandelt, welche dem PSTN-Netzwerk Überlastung bereiten. - Bandbreiten oberhalb von 64 kb/s auf einer analogen Zugriffsleitung können nicht durch herkömmliche Zugriffsverfahren abgewickelt werden. Die V5-Schnittstelle zwischen Ortsämtern und Zugriffsnetzwerken und die PABX/PRI-Schnittstellen können lediglich 64 kb/s-Kanäle handhaben. Die Verwendung der verfügbaren Bandbreite ist schlecht, da die Multiplexfähigkeiten des IP nicht verwendet werden können.
- Die Telefondoppleranordnung und das DSVD-Modem benötigen Sprachkomprimierung auf der Zugriffsleitung, die Verzögerungen verursacht. Vorausgesetzt dass Faxunterstützung in dem Telefonserver vorliegt, kann die Telefondoppleranordnung zum Übertragen von Faxnachrichten verwendet werden.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, das Problem mit der niedrigen Benutzung der verfügbaren Bandbreite des nicht konzentrierten IP-Verkehrs in dem PSTN zu lösen, ohne das PSTN an die Eigenschaften des Internetzugriffverkehrs anzupassen.
- Eine anderer Zweck der Erfindung ist es, die Dienste des Internet und PSTN/ISDN einer in dem Netzwerkendgerät innewohnenden Anwendung oder irgendwelchen mit dem Netzwerk verbundenen Geräten verfügbar zu machen.
- Ein anderer Zweck der Erfindung ist es, mehr als ein Endgerät mit einer Zugriffsleitung zu verbinden, wie z.B. Telefone und Personal Computer, und um mehrere gleichzeitige Kommunikationssitzungen zu unterstützen.
- Ein anderer Zweck der Erfindung ist es, es einem Benutzer zu erlauben, Zugriff auf mehrere Netzwerke zu haben, die von unterschiedlichen PSTN-Netzwerkbetreibern betrieben werden.
- Ein anderer Zweck der Erfindung ist es, einem Benutzer zu erlauben, Zugriff auf mehrere Netzwerke zu haben, die von unterschiedlichen IP-Netzwerkbetreibern betrieben werden.
- In Übereinstimmung mit der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der IP-Zugriffsverkehr nicht die geschalteten PSTN-Verbindungen verwenden sollte.
- In Übereinstimmung mit der Erfindung wird IP als Transportprotokoll in dem Zugriffsnetzwerk verwendet.
- In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird Zugriff auf die Telefonienetzwerke und die IP-Netzwerke über ein IP-Netzwerk bereitgestellt. Der Zugriff auf die IP-Netzwerke ist "immer an".
- Verglichen mit der Telefondoppleranordnung wird kein Modempool bereitgestellt. Stattdessen wird jede Teilnehmerleitung durch ein xDSL-Modem beendet. Weiter ist die Bandbreite der Teilnehmerleitung nicht länger auf die Bandbreite einer geschalteten Verbindung/Anwahlverbindung begrenzt. Stattdessen können Zugriffsleitungsprotokolle, wie z.B. xDSL, wobei xDSL DSL, HDSL, SDSL, VDSL, ADSL oder irgendein zukünftiges digitales Teilnehmerleitungsprotokoll ist, das hohe Bitraten bereitstellt, verwendet werden, um die Zugriffsleitung zu digitalisieren. Sprachkomprimierung wird nicht länger benötigt. xDSL unterstützende Modems können in der Zugriffsleitung verwendet werden. Sprachgradmodems werden in dem Zugriffsnetzwerk nicht benötigt.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist ein Blockdiagramm einer Telefondoppleranordnung, -
2 ist ein Blockdiagramm eines IP-Modems in einer Telefondoppleranordnung, -
3 ist ein Blockdiagramm eines IP-Modems, -
4 ist ein Blockdiagramm von einem IP-basierten Zugriffsknoten in einer entfernt gelegenen Schaltgruppenanordnung, -
5 ist ein Blockdiagramm ähnlich wie in4 , -
6 ist ein Blockdiagramm ähnlich wie in4 , das Zugriff auf mehrere Internet-, Intranet- und PSTN-Betreiber erlaubt, -
7 ist ein Blockdiagramm eines IP-basierten Zugriffskontens in einer ferngeschalteten Gruppenanordnung, die mit einem IP-Multiplexer verbunden ist, -
8 ist ein IP-basierter Zugriffsknoten in einer PBX-Anordnung, -
9 ist ein Blockdiagramm eines Netzwerkendgerätes in Übereinstimmung mit der Erfindung, -
10 stellt unterschiedliche Protokollstacks dar, die für Sprachverkehr in dem Netzwerkendgerät und in dem Zugriffsknoten verwendet werden und -
11 stellt unterschiedliche Protokollstacks dar, die für den IP-Verkehr zwischen einem PC und dem Internet verwendet werden. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
- In
4 ist ein IP-Zugriffsknoten24 mit dem Internet3 an einer Schnittstelle25 , mit dem PSTN/ISDN2 an einer Schnittstelle26 und mit der Teilnehmer- oder Zugriffsleitung14 an einer Zugriffsleitungsschnittstelle27 verbunden. - Mit der hier verwendeten Terminologie bezieht sich der Ausdruck der Schnittstelle auf eine Einheit oder Gruppe von Einheiten, die ein Protokoll oder einen Protokollstack handhaben. Benutzer A hat ihr/sein Telefon
5 mit einem Netzwerkendgerät (NT)28 an einer ersten Telefonleitungsschnittstelle29 verbunden. Der Benutzer A besitzt einen Personal Computer (PC), der mit dem Netzwerkendgerät an einer PC-Schnittstelle30 verbunden ist. - Der PC kann ebenso mit dem Netzwerkendgerät über ein unten beschriebenes Heim-LAN-Netzwerk verbunden werden.
- Das NT umfasst ebenso eine Teilnehmerleitungsschnittstelle
31 . Der IP-Zugriffsknoten umfasst einen IP-Zugriffsserver32 , den IP-Router8 und den Telefonieserver9 . Die Zugriffsleitungsschnittstelle27 gehört zu dem IP-Zugriffsserver. Der IP-Zugriffsserver umfasst einen Satz von einzelnen xDSL-Modems. Der IP-Zugriffsserver besitzt ebenso eine Telefonieserverschnittstelle33 . Über diese Schnittstelle werden telephonieinformationsenthaltende IP-Pakete zu und von dem Telefonieserver weitergeleitet. Die Einheiten32 ,9 ,8 und28 kommunizieren miteinander unter Verwendung von IP-Paketen, die zu einem Zugriffsnetzwerk internen Adressraum gehören. - Die PSTN-Schnittstelle kann eine V5.2-Schnittstelle sein.
- Das Netzwerkendgerät unterstützt IP und ist funktional ähnlich zu dem oben und in [3] beschriebenen IP-Modem, außer dass statt einem Sprachgradmodem ein Modem verwendet wird, das einen Stromdienst einer hohen Bitrate unterstützt, z.B. irgendeines der oben erwähnten xDSL-Protokolle.
- Es existiert eine "immer an" IP-Verbindung zwischen dem Netzwerkendgerät des Benutzers A und dem IP-Zugriffsserver. Diese eliminiert das oben erwähnte Problem mit langer Dauer und niedriger Ausnutzung der verfügbaren Bandbreite eines angewählten Internetzugriffs über PSTN. Der Internetzugriffsverkehr tritt nicht in das PSTN ein und das Risiko einer Überlastung in PSTN existiert nicht. In dem Zugriffsnetzwerk kann die Multiplexfähigkeit des IP-Protokolls verwendet werden und der IP-Verkehr kann sehr früh konzentriert werden.
- Mit dem Netzwerkendgerät und dem IP-basierten Zugriffsknoten ist der Bitstromdienst über die Teilnehmerleitung nicht durch das PSTN beschränkt. Stattdessen ist es die verwendete Übertragungstechnik und die Länge der Teilnehmerleitung, die der erreichbaren Bitrate Beschränkungen auferlegt. Je kürzer die Länge desto höher ist die erzielbare Bitrate.
- Auf Basis von IP als Multiplextechnik an der Teilnehmerleitung werden sowohl Sprache als auch Daten in IP-Paketen in der Teilnehmerleitung übertragen. Da die verfügbare Bandbreite viel größer ist, als die die zum Übertragen der Sprache eines Telefonanrufs benötigt wird, wird die Sprache nicht komprimiert.
- In
4 ist lediglich ein Netzwerkendgerät gezeigt, das mit dem IP-Zugriffsserver verbunden ist. In der Praxis werden viele verschiedene Netzwerkendgeräte, die zu vielen verschiedenen Benutzern zugeordnet sind, mit dem IP-Zugriffsserver verbunden. In diesem Fall besitzt der IP-Zugriffsserver genauso viele Zugriffsleitungsschnittstellen wie es Netzwerkendgeräte gibt, die mit diesem verbunden sind. Dies wurde mit den unnummerierten Schnittstellensymbolen in dem IP-Zugriffsserver angezeigt. - Adressschema
- Wie unten in Verbindung mit
7 beschrieben wird, kann ein Benutzer A Zugriff auf Netzwerke von unterschiedlichen Internetbetreibern Internet-OP1, Internet-OP2 und auf Netzwerke von unterschiedlichen PSTN-Betreibern PSTN-OP1, PSTN-OP2 besitzen. Weiter kann das Netzwerkendgerät des Benutzers A mit einer zweiten Telefonieschnittstelle34 und einer zusätzlichen Endgerätausrüstungsschnittstelle35 bereitgestellt sein, mit der ein Heim-LAN oder ein zweiter PC verbunden werden kann. - Die Art und Weise wie die unterschiedlichen Geräte und Schnittstellen adressiert werden, wird als nächstes mit Bezug auf
7 beschrieben. - Adressabbildung und Weiterleitung
- Adressabbildung spielt eine wichtige Rolle in der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung mit mehreren verschiedenen Dienstanbietern eines jeden Typs eines Dienstnetzwerkes, führt zu mehreren Adressräumen, die daher nicht als interne Adressen verwendet werden können.
- Eine IP-Adresse ist eine Referenz auf eine Schnittstelle und einen Port hinter dieser Schnittstelle. Üblicherweise bestimmt ein Port eine Anwendung.
- Ein Netzwerkendgerät
28 besitzt eine interne IP-Adresse (intern bezieht sich auf das Zugriffsnetzwerk, z.B. ist die IP-Adresse außerhalb des Zugriffsnetzwerks nicht bekannt). Weiter werden eine Anzahl von Ports, von denen jeder z.B. einer Anweisung zugewiesen ist (die in dem NT innewohnt), die über IP erreicht werden kann, für ein NT28 definiert. Zum Beispiel wird eine in dem Netzwerkendgerät in10 gezeigte Telefonieanwendung52 durch die IP-Adresse des NT28 und durch eine eindeutige Portnummer adressiert. Die unterschiedlichen Zugriffe, die ein einzelnes Gerät unterstützt (z.B. einen seriellen Port oder einen analogen Telefonzugriff), werden als Anwendungen betrachtet, und werden daher durch Portnummern adressiert. Mit einem LAN verbundene Geräte besitzen ihre eigenen interne IP-Adresse. Falls sie über ein externes IP-Netzwerk, wie z.B. das Internet3 , kommunizieren wollen, müssen sie ebenso eine externe IP-Adresse haben. - Eine Telefonnummer, die mit einer Subskription eines Telefoniedienstes verknüpft ist, wird mit einem oder mehreren Geräten (einem NT
28 angehängt) mit Fähigkeiten Telefonie zu handhaben verknüpft. Solche Geräte können z.B. analoge oder digitale Telefone sein. - Innerhalb des Zugriffsnetzwerks, z.B. im Falle eines eingehenden Anrufs an dieses Ziel, ist es ausreichend in der Lage zu sein, das NT
28 und die Telefonanwendung52 zu adressieren. Dies wird durch Abbilden der externen Telefonnummer (oder einer Darstellung von dieser) auf die interne Adresse des NT28 und die Portnummer der Telefonieanwendung52 durchgeführt. Durch über das Anwendungsprotokoll getragene Information erkennt die Telefonieanwendung52 das Ziel des Anrufes. Die Telefonieanwendung52 hält Information darüber, welche Telefonschnittstellen in dem Ziel beteiligt sind. - Die Telefonanwendung
52 in einer NT28 kommuniziert mit einer Telefonanwendung67 in dem Telefonieserver9 , der eine ähnliche Adresse besitzt (IP-Adresse des Telefonservers9 einschließlich einer Portadresse). Die Telefonieanwendung67 in dem Telefonieserver9 kann wiederum die geeignete Schnittstelle eines gesuchten Telefonienetzwerkes adressieren, wie z.B.45 oder46 in7 . - Im Falle von Kommunikation mit einem externen IP-Netzwerk, wie z.B. dem Internet, kann eine Tunnel-Technik verwendet werden. Es gibt mehrere Wege dies zu handhaben. Siehe
11 . Wir nehmen an, dass sich ein Tunnel84 zwischen dem PC6 und dem IP-Router8 erstreckt, der die Schnittstellen an die in7 gezeigten externen Netzwerke42 ,43 handhabt. Alle Pakete, die einen Tunnel zu dem IP-Router8 bereisen, sind für das gleiche externe IP-Netzwerk bestimmt, z.B. das externe IP-Netzwerk43 . Der PC6 umfasst eine interne IP-Adresse und eine externe IP-Adresse. - In diesem Fall wird ein IP-Paket, das an dem IP-Router
8 von einem externen IP-Netzwerk ankommt und das an eine Anwendung auf dem PC adressiert ist (durch eine externe IP-Adresse mit einer Portnummer), in der folgenden Art und Weise gehandhabt. Die externe IP-Adresse wird auf der internen IP-Adrese des PCs6 einschließlich einer sich auf die Anwendung beziehenden Portnummer abgebildet, die das Tunnelprotokoll handhabt. Das IP-Paket wird dann in einen neuen IP-Umschlag mit der internen IP-Adresse gelegt und über das Zugriffsnetzwerk zu dem Ziel-PC6 geleitet. - Ein IP-Paket, das von einem PC
6 zu einer externe Adresse gesendet wird, wird auf die gleiche Art und Weise mittels einer internen IP-Adresse getunnelt, die auf eine Anwendung hinweist, die die Tunnelprotokolle handhabt. Die Tunnelidentität weist darauf hin, welche Schnittstelle für das Paket beabsichtigt ist. - Bevor das NT
28 für Verkehrszwecke verwendet wird, muss es konfiguriert werden, z.B. um die Adressabbildung zu unterstützen. Das NT wird mit einer internen Adresse des Routers8 und/oder Telefonieservers9 und mit Daten versorgt, die sich auf die angefragte Verwendung der Zugriffsmöglichkeiten beziehen, z.B. die NT-Konfiguration. Solche Konfigurationsmöglichkeiten werden weiter unten beschrieben. Wenn das NT5 anschließend in dem Zugriffsnetzwerk eingerichtet ist, muss der IP-Router8 und der Telefonieserver9 benachrichtigt werden. Dem gemäß wird der Telefonieserver9 über seine Existenz und zugeordnete interne IP-Adressen, die Portnummer der Telefonieanwendung des NT28 und die entsprechende Telefonnummer oder Nummern oder Äquivalente, z.B. Portnummer in dem Telefonieserver, benachrichtigt. Ähnlich wird der IP-Router8 über die interne IP-Adresse und die Portnummer der IP-Anwendung des NT28 und die entsprechende externe IP-Adresse oder Adressen benachrichtigt. In den Fällen, in denen Tunnelprotokolle verwendet werden, muss die interne Adresse des PCs bekannt sein. Das NT28 muss dem gemäß konfiguriert sein. Zum Beispiel bezieht sich eine Telefonnummer auf eine Anzahl von Schnittstellen. - Eingehender Verkehr zu dem NT
- Siehe
4 . Ein eingehender Telefonanruf zu einem Ziel A wird durch die PSTN-Schnittstelle des Telefonieservers empfangen. Der Telefonieserver digitalisiert die eingehende Sprache, verpackt die digitalisierte Sprache in Pakete, versorgt diese mit einem Anrufidentifikator und legt diese schließlich in IP-Pakete, versorgt die IP-Pakete mit der internen IP-Adresse des NT und der in10 gezeigten Portnummer der Telefonieanwendung52 . Die IP-Pakete werden zu dem IP-Zugriffsserver gesendet, der diese zu dem NT weiterleitet. Das NT prüft das Ziel der IP-Pakete, in diesem Fall die Telefonieanwendung52 , die diese zu der Telefonschnittstelle weiterleitet, in der sie entpackt werden und einer D/A-Umwandlung unterzogen werden. Analoge Sprachsignale werden erzeugt und an das Telefon gesendet. - Mit dem eingehenden Anruf verbundenes Steuersignalgeben wird in Verbindung mit
10 beschrieben. - Falls es eingehenden IP-Verkehr zu dem PC oder zu irgendeinem anderen mit dem Netzwerkendgerät verbundenen Gerät oder zu einer Anwendung in dem Netzwerkendgerät gibt, kommen die IP-Pakete vom Internet an dem IP-Router an, der die externen IP-Adressen prüft, seine Abbildungstabelle prüft und die internen Adressen identifiziert, an die die IP-Pakete weitergeleitet werden sollen. Als nächstes sendet der IP-Router die IP-Pakete an das Ziel-NT über den IP-Zugriffsserver. Das NT prüft in wiederum die externe IP-Adresse und leitet die IP-Pakete an ihre entsprechende Schnittstelle weiter, in diesem Fall die PC-Schnittstelle.
- Falls es einen eingehenden Telefonanruf von dem PSTN gleichzeitig mit eingehenden IP-Paketen vom Internet gibt, werden die IP-Pakete von den zwei Quellen in dem IP-Zugriffsserver gemultiplext, von denen sie über die Teilnehmerleitung an das Netzwerkendgerät übertragen werden. Das Netzwerkendgerät demultiplext die IP-Pakete und sendet die gedemultiplexten IP-Pakete an ihre jeweiligen Ziele.
- Ausgehender Verkehr von dem NT
- Steuersignalgeben für ausgehenden Telefonverkehr wird in Verbindung mit
11 beschrieben. - Siehe
4 . Sprache von dem Telefon in der ausgehenden Richtung wird eine A/D-Umwandlung in dem NT unterzogen. Das NT verpackt die digitalisierte Sprache, liefert eine Anrufsidentität, legt diese in IP-Pakete und versorgt die IP-Pakete mit der internen Adresse des Telefonieservers. Die IP-Pakete werden von dem IP-Zugriffsserver empfangen, der ihre Ziele prüft und diese an den Telefonieserver sendet, an dem sie entpackt werden und eine D/A-Umwandlung unterzogen werden. Das Ergebnis ist ein analoges Sprachsignal, das an das PSTN auf dem geeigneten Kanal gesendet wird. - Ein Telefon kann mehrere externe Adressen besitzen.
- Ausgehende IP-Pakete von dem NT werden mit der internen Adresse des Telefonieservers und seiner Telefonieanwendung markiert, falls ein Telefonanruf betrachtet wird oder mit der internen Adresse des IP-Routers, falls eine Internetsitzung betrachtet wird. Der IP-Zugriffsserver prüft die internen Adressen der IP-Pakete und leitet diese dem gemäß weiter. Falls diese an den IP-Router weitergeleitet werden, prüft der IP-Router z.B. die Tunnelidentität und leitet diese zu ihrem Ziel. Falls sie an den Telefonieserver weitergeleitet werden, prüft der Telefonieserver ihre Anrufidentität und leitet nach dem Entpacken und der D/A-Umwandlung die Sprache an die geeignete PSTN-Verbindung weiter.
- Gleichzeitig mit einem Telefongespräch kann das Netzwerkendgerät eine andauernde Sitzung mit dem Internet haben. Wie später beschrieben wird, umfasst das Netzwerkendgerät einen IP-Multiplexer/Demultiplexer mit Weiterleitungsfähigkeiten. Dieses Gerät multiplext Information von verschiedenen Anwendungen und/oder Endgeräten auf ein und die gleiche PPP-Verbindung an den IP-Zugriffsserver und dieser demultiplext die empfangenen IP-Pakete und leitet die IP-Pakete an die jeweiligen Ziele weiter. Das Netzwerkendgerät kann eingehende IP-Pakete von dem Internet an eine Anwendung weiterleiten, nicht gezeigt, die auf dem PC läuft und leitet eingehenden IP-Pakete, die Telefoniesprachinformation enthalten, an die Telefonieanwendung.
- In
4 kann ein Benutzer A den Internetanrufdienst von dem gewöhnlichen Telefon benutzen, z.B. Sprachinformation mit anderen mit dem Internet verbundenen Benutzern austauschen. - Das NT
- Bevor das Netzwerkendgerät für Verkehrszwecke verwendet wird, wird es mit der internen IP-Adresse an den IP-Zugriffsserver, an den IP-Router und an den Telefonieserver konfiguriert. Es wird ebenso mit Benutzerdaten konfiguriert, die sich auf einen Benutzer A beziehen. Als ein Beispiel umfassen Benutzerdaten den IP-Zugriffsbenutzernamen eines Benutzers A und ein Passwort.
- Wenn das Netzwerkendgerät aktiviert wird, wird die darin innewohnende IP-Funktionalität aktiviert. Insbesondere wird eine xDSL-Verbindung mit einer darüber liegenden PPP (point to point protocol)-Verbindung zwischen dem Netzwerkendgerät und dem IP-Zugriffsserver aufgebaut. Diese Verbindung ist "immer an". Über die PPP-Verbindung registriert das Netzwerkendgerät sich selbst an dem IP-Zugriffsserver und der IP-Zugriffsserver ist nun in der Lage, IP-Nachrichten an das Netzwerkendgerät weiterzuleiten, welche als Ziel die interne IP-Adresse des Netzwerkendgerätes besitzen. Gleichzeitig wird das Netzwerkendgerät an dem Telefonieserver registriert.
- Der IP Zugriffsserver
- Der IP-Zugriffsserver umfasst Vorrichtungen zum Terminieren des Betreibungsprotokolls, das auf der Teilnehmerleitung verwendet wird, z.B. ein xDSL Modem. Er umfasst ebenso Vorrichtungen zum Terminieren des Verbindungsprotokolls zwischen dem Netzwerkendgerät an den IP-Zugriffsserver. Dieser umfasst ebenso Vorrichtungen zum Terminieren des Verbindungsprotokolls über die Verbindung zwischen dem IP-Zugriffsserver und dem IP-Router. Der IP-Zugriffsserver besitzt weiter zu seiner Multiplex/Demultiplex-Funktionalität wie sie durch das IP-Protokoll gegeben ist, ebenso eine Abbildungsfunktionalität mittels der IP-Pakete, die Telefonieinformation enthalten (Sprache und Steuersignale), von/zu dem Telefonieserver in Übereinstimmung mit ihrer internen Adresse weitergeleitet werden und IP-Pakete, die Internetinformation enthalten, zu/von dem IP-Router in Übereinstimmung mit ihrer internen Adresse weitergeleitet werden.
- Der IP-Zugriffsserver bedient typischer Weise mehrere hundert Netzwerkendgeräte.
- Der IP-Zugriffsserver hat physikalische Verbindungen mit dem Telefonieserver, z.B. über ein LAN, in den Zeichnungen nicht gezeigt. Diese Verbindungen sind dauerhaft, z.B. werden sie nicht auf einer pro Anrufbasis aufgebaut. Über diese Verbindungen wird die Sprache unter Verwendung des IP-Protokolls übertragen.
- IP-Router
- Der IP-Router umfasst eine Anwendung, die die Beziehungen zwischen externen IP-Adressen oder Äquivalenten und den internen IP-Adressen und Portnummern für IP-Anwendungen handhabt.
- Der IP-Router besitzt eine IP-Anwendung.
- Der Telefonieserver
- Der Telefonieserver umfasst eine zentrales Steuergerät, einen PSTN-Zugriffshandhaber, eine IP-verpackende/entpackende Einheit, einen IP-Handhaber und eine adressabbildende Einheit. Unter der Steuerung von dem zentralen Steuergerät empfängt der Zugriffshandhaber eingehende Anrufe und tätigt ausgehende Anrufe, bildet die externen PSTN-Adressen aus internen Adressen eines Telefons des Benutzers A ab und stellt Verbindungen an den IP-Zugriffsserver bereit. Der PSTN-Zugriffshandhaber wandelt empfangene sprachenthaltende IP-Pakete von dem NT in isochrone Sprachsignale um, welche an den PSTN gesendet werden und für Sprachsignale von dem PSTN das umgekehrte Verfahren.
- In
5 wird das Netzwerkendgerät mit einer zweiten Telefonieschnittstelle34 und einer zusätzlichen Endgerätausrüstungsschnittstelle35 bereitgestellt. Mit der zweiten Telefonieschnittstelle werden zusätzliche Telefone36 und37 verbunden. Mit der zusätzlichen Endgeräteausrüstungsschnittstelle kann ein zusätzlicher PC oder ein LAN (Local Area Network) verbunden werden. Die zweite Telefonschnittstelle ist als externe PSTN-Adresse und eine interne Adresse gegeben. - Wie in Verbindung mit
4 erklärt, kann ein Telefon mehrere externe Adressen umfassen. Eine externe Adresse kann auf mehrere Telefone bezogen werden. - Der zusätzlichen Endgerätausrüstungsschnittstelle werden eine externe IP-Adresse und eine interne Adresse gegeben. Die internen IP-Adressen werden an den IP-Zugriffsserver, den IP-Router und den Telefonieserver kommuniziert. In dem Telefonieserver wird die neue externe PSTN-Adresse auf die IP-Adressen des Netzwerkendgerätes abgebildet. In dem Netzwerkendgerät wird die neue externe PSTN-Adresse auf die zweiten Telefonieschnittstelle abgebildet. In dem IP-Router wird die neue externe IP-Adresse auf der Endgerätausrüstungsschnittstelle abgebildet. In dem Netzwerkendgerät wird die neue externe IP-Adresse auf die Endgerätausrüstungsschnittstelle abgebildet.
- Das Netzwerkendgerät stellt interne Kommunikation zwischen Telefonen
5 ,36 und37 bereit. Jede der Telefonschnittstellen des NT wird von einer Telefonieanwendung verwendet, die in dem Netzwerkendgerät läuft und in10 gezeigt ist. Die Telefonieanwendung muss die externen und internen Adressen der ersten und zweiten Telefonieschnittstellen kennen. Das mit der ersten Telefonschnittstelle verbundene Telefon kann mit den mit der zweiten Telefonschnittstelle verbundenen Telefonen kommunizieren und umgekehrt. Auf diese Art und Weise wird eine Wechselsprachanlage durch das Netzwerkendgerät bereitgestellt. Darüber hinaus kann die auf dem PC laufende Telefonieanwendung mit jedem der zwei Telefonschnittstellen über das Netzwerkendgerät kommunizieren. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Telefonanwendung gestaltet, um Klingelsignale an ein Telefon zu senden, wenn es einen eingehenden Anruf gibt, welcher als Ziel die mit der ersten Telefonschnittstelle verknüpfte externe PSTN-Adresse verwendet und um Klingelsignale an Telefone36 ,37 zu senden, wenn es einen eingehenden Anruf gibt, welcher als Ziel die mit der zweiten Telefonieschnittstelle verknüpfte externe PSTN-Adresse verwendet. - Falls mehrere Netzwerkendgeräte mit ein und demselben IP-Zugriffsserver verbunden sind, ist es möglich Telefonanrufe zwischen Telefongeräten durchzuführen, die mit verschiedenen Netzwerkendgeräten über die Telefonieanwendung in dem Telefonieserver verbunden sind. In diesem Fall werden keine Verbindungen in dem PSTN aufgebaut.
- Falls ein LAN mit der Endgerätausrüstungsschnittstelle verbunden ist, kann eine in dem Netzwerkendgerät laufende Anwendung als ein einfacher Router eines Heim-LAN dienen, mit dem verschiedene Geräte verbunden sind, wobei jedes dieser Geräte das TCT/IP-Protokoll unterstützt. Beispiele solcher Geräte sind ein Elektrizitätsverbrauchsmesser, ein Wasserverbrauchsmesser, ein Diebalarm, ein elektrischer Heizungsstrahler und ähnliche Geräte.
- Falls ein zusätzlicher PC mit der Endgerätausrüstungsschnittstelle
35 verbunden ist, kann dieser PC mit dem PC6 über das Netzwerkendgerät kommunizieren. - Netzwerkarchitektur
- In den
4 und5 wird der mit dem IP-Zugriffsserver über eine Leitung verbundene IP-Router gezeigt. Ebenso ist der IP-Zugriffsserver mit dem Telefonieserver über eine Leitung verbunden gezeigt. In der Praxis stellt jede dieser Linien entweder eine Leitung oder eine Netzwerkanordnung dar. - Der IP-Zugriffsserver, der IP-Router, der Telefonieserver können durch ein LAN verbunden werden.
- In
6 wird ein IP-Multiplexer38 zwischen dem IP-Zugriffsknoten, dem Netzwerkendgerät28 und eine Anzahl von zusätzlichen Netzwerkendgeräten39 ,40 verbunden. Das Netzwerkendgerät39 ist ähnlich zu dem Netzwerkendgerät28 und wird von einem anderen Benutzer B verwendet. Das Netzwerkterminal30 ist ebenso ähnlich zu dem Netzwerkterminal28 und wird von noch einem anderen Benutzer D verwendet. Durch Einschließen des IP-Multiplexers nahe des Netzwerkendgerätes werden die Entfernungen, über die die verdrehten zwei Kupferleitungen laufen, vermindert und VDSL kann als Übertragungsprotokoll zwischen den Netzwerkendgeräten und dem IP-Multiplexer verwendet werden. Zwischen dem IP-Multiplexer und dem IP-Zugriffsserver können entweder optische Fasern oder eine Übertragungstechnologie, die mehrere Drahtpaare verwendet, verwendet werden. - Jedes zusätzliche Netzwerkendgerät und seine zugeordneten Schnittstellen wurden externe und interne Adressen in einer für das Netzwerkendgerät
28 beschriebenen Art und Weise gegeben. Interne IP-Adressen sind dem IP-Zugriffsserver, dem IP-Router und möglicherweise dem Telefonieserver bekannt. Ebenso hat der IP-Router die erwähnte Abbildung ihrer externen Adressen auf ihre internen Adressen durchgeführt. Typischerweise bedient der IP-Zugriffsserver einige Hundert von Netzwerkendgeräten. - In
6 umfasst das Zugriffsnetzwerk die Netzwerkendgeräte, den IP-Multiplexer und die IP-Zugriffsknoten. Innerhalb dieses Zugriffsnetzwerks können die Benutzer A, B und C über den Telefonieserver ohne Verwenden von PSTN oder dem Internet kommunizieren. Wenn ein Benutzer A einen Anruf an Benutzer B tätigen will, wählt er/sie die Telefonnummer des Benutzers B. Wenn die Ziffern von dem Telefonieserver empfangen werden, werden sie in der Abbildungstabelle des Telefonieservers als ein Ziel innerhalb des Zugriffsnetzwerks erkannt. Der Anruf wird dann an Benutzer B ohne Weiterleiten an das öffentliche PSTN-Netzwerk weitergeleitet. - In
6 wird der IP-Zugriffsserver mit einem IP-Multiplexer verbunden gezeigt. Dieser kann ebenso mit weiteren IP-Multiplexern und/oder weiteren Netzwerkendgeräten an den gezeigten unnummerierten Schnittstellen verbunden werden. -
7 ist ähnlich zu5 mit der Ausnahme, dass der IP-Router eine zusätzliche Schnittstelle41 besitzt, die mit einem Teil42 des Internet verbunden ist, der von Netzwerkbetreiber OP2 unterschiedlich zu dem Netzwerkbetreiber OP1 betrieben wird, der einen anderen Teil43 das Internet betreibt. Ebenso besitzt der Telefonieserver eine zusätzliche PSTN-Schnittstelle44 zu einem Teil45 des PSTN, der von einem PSTN-Netzwerkbetreiber OP2 unterschiedlich zu einem PSTN-Betreiber OP1 betrieben wird, der einen anderen Teil46 des PSTN betreibt. Ein Benutzer A hat nun die Möglichkeit auszuwählen, welchen Netzwerkbetreiber er für eine Internetsitzung bzw. für einen Telefonanruf verwenden will. - Oben wurde erklärt, dass ein Benutzer eine Möglichkeit hat, auszuwählen, welchen Netzwerkbetreiber er für eine Internetsitzung bzw. für einen Telefonanruf verwendet. Die Wahl kann in zwei verschiedenen Weisen getroffen werden. Eine Weise ist es, den IP-Router bzw. den Telefonieserver mit Information zu konfigurieren, welcher Serviceprovider für den Benutzer A verwendet werden sollte. Wenn ein Benutzer A eine externe PSTN-Adresse wählt, wird die PSTN-Schnittstelle entsprechend zu der gespeicherten Information durch den Telefonieserver ausgewählt. Ein ähnliches Verfahren wird angewendet, wenn eine Internetsitzung an dem PC des Benutzers A gestartet wird. Eine zweite Weise um den Netzwerkbetreiber auszuwählen, ist es, die Auswahl zu jeder Zeit zu treffen, wenn eine Internetsitzung gestartet wird bzw. zu jeder Zeit, wenn ein Anruf getätigt wird. Ein Benutzer A stellt dann die externe IP-Adresse bereit oder einen Code, der diese darstellt. Solch ein Code ist leicht integriert, z.B. in der gewählten Telefonnummer. Als ein Beispiel wählt der Benutzer A die folgende Abfolge 123456 *1, wenn ein Benutzer A einen Anruf an die Telefonnummer 123456 in dem PSTN-Netzwerkteil
46 tätigen will, der von dem Betreiber 1 betrieben wird, und die Telefonnummer 234567*2 an den PSTN-Netzwerkteil45 , der durch den Betreiber OP2 betrieben wird. Ein ähnliches Verfahren wird angewendet, wenn eine Internetsitzung an dem PC des Benutzers A gestartet wird. - Mittels eines Beispiels kann eine Internetanwendung eine Auswahl eines Internetbetreibers OP1 unterstützen. Noch eine andere Möglichkeit den Netzwerkbetreiber auszuwählen, ist es, zumindest einen Teil des Auswahlverfahrens in dem Netzwerkendgerät des Benutzers A einzuschließen. Die Auswahl kann dann automatisch durchgeführt werden und der Netzwerkbetreiber wird auf Grundlage von verschiedenen Parametern ausgewählt, wie z.B. die Tageszeit, den Wochentag, Nah- gegen Ferngespräche.
- In
8 ist der IP-Zugriffsknoten in einem Zugriffsnetzwerk eines Unternehmens lokalisiert und ist nah einer Nebenstellanlage PBX47 lokalisiert. In diesem Fall besitzt der Telefonieserver eine PBX-Schnittstelle48 . Benutzer A, B, C besitzen in diesem Fall ein jeweiliges Netzwerkendgerät. Die mit der Telefonieschnittstelle29 verbundenen Telefone des jeweiligen Netzwerkendgerätes bilden die Erweiterungen des PBX. Das PBX besitzt seinen eigenen Adressraum, der durch die Erweiterungsnummern gebildet wird. Die externen PBX-Erweiterungsnummern werden in der gleichen Weise wie öffentliche Telefonnummern gehandhabt. - In
9 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das die von dem Netzwerkendgerät bereitgestellten unterschiedlichen Funktionalitäten darstellt. Es gibt eine Gerätsteuerfunktionalität49 , die die unter ihr gezeigten unterschiedlichen Funktionsblöcke steuert. Es gibt zwei Telefonschnittstellenfunktionalitäten50 ,51 für die Telefonschnittstellen29 und34 . Jede Telefonschnittstellenfunktionalität stellt eine gewöhnliche analoge Schnittstelle mit der Fähigkeit Steuersignale von dem Telefon zu detektieren bereit, wie z.B. abgehoben, aufgelegt, besetzt, DTMF-Signale. Jede Telefonschnittstelle erzeugt ebenso Klingelsignale und Tonsignale. Weiter wandelt jede Telefonschnittstelle analoge Sprache in digitale Sprache um, welche dann in ausgehende IP-Pakete gelegt wird. Einkommende IP-Pakete von dem PSTN, welche Sprache tragen, werden in der umgekehrten Art und Weise verarbeitet, z.B. werden von einer digitalen Form in analoge Sprache umgewandelt. - Es gibt ebenso eine PC-Schnittstellenfunktionalität für die PC-Schnittstelle
30 und eine LAN-Schnittstellenfunktionalität54 für die Endgerätausrüstungsschnittstelle35 . Beide von diesen Schnittstellen unterstützen den Austausch von IP-Paketen. Jede Schnittstelle verwendet die IP- und PPP-Protokolle wie weiter unten beschrieben wird. Wie in Verbindung mit4 beschrieben, können mehrere PCs mit einem LAN verbunden werden. - Ein Modem
55 stellt Teilnehmerleitungsinformationsfunktionalität für die Teilnehmerleitungsschnittstelle31 bereit. Das Modem verwendet einen digitalen Stromdienst, z.B. ADSL. - Es gibt ebenso eine Telefonieanwendung
52 . Weiter gibt es ein oder mehrere Anwendungshandhaber56 , wie z.B. eine E-Mailabfrageanwendung. - Adressierbare Einheiten in dem Netzwerkendgerät können durch Verwenden der Multiplex- und Übertragungsfähigkeiten des IP kommunizieren, wie durch einen IP-Multiplexer/Demultiplexer
57 symbolisiert. - Siehe
10 . Der Telefonieserver9 umfasst eine Telefonieanwendung67 . Diese Telefonieanwendung67 ist vorgesehen, um mit einer Telefonieanwendung52 in dem NT28 zu kommunizieren und eine Beziehung (Anruf) zwischen Instanzen in beiden Einheiten zu erzeugen, z.B. Handhaben die Telefonieanwendungen52 ,67 die Beziehungen zwischen Telefonnummern oder Äquivalenzen und lokalen Adressen und Portnummern für die Telefonieanwendungen. Die Telefonieanwendungen52 ,67 handhaben das Telefoniesignalgeben, z.B. handhaben die dienstspezifischen Protokolle, z.B. Steuerprotokolle für die Telefonie. -
10 stellt in größerem Detail dar, wie das Zugriffsnetzwerk die Telefonieanwendung handhabt. Das grundlegende Prinzip ist, dass die interne Kommunikation an/von dem Telefonieserver9 von/an das NT28 durch IP durchgeführt wird. Dem gemäß stellt das System eine IP-Domäne58 bereit, in der mehrere Einheiten mittels IP kommunizieren. Es kann ebenso erwähnt werden, dass die gesamte Kommunikation auf einer Ebene oberhalb der Modem- und Verbindungsprotokolle stattfindet. - Eine Telefonieanwendung
67 in dem Telefonieserver9 kommuniziert mit PSTN2 . Dies wird vorzugsweise durch Verwenden herkömmlicher Protokolle zum Steuersignalgeben72a und Sprachübertragen72b durchgeführt. Die Telefonieanwendung67 in dem Telefonieserver9 kommuniziert ebenso mit einer Telefonieanwendung52 in den NTs28 mittels einem internen anwendungsspezifischen Protokoll, das z.B. ein V5.2 oder anderes Protokoll zur Telefonie sein kann. In dieser Kommunikation wird die Sprache durch ein Sprachhandhabungsprotokoll71 ,62 und ein UDP (User Datagram Protocol)69 ,60 in sowohl dem Telefonieserver9 und den NTs28 gesteuert und die resultierenden Pakete werden durch die IP-Domäne58 kommuniziert. Nebeneinander wird das Steuersignalgeben durch ein Steuerprotokoll70 ,61 und ein TCP (Transmission Control Protocol)68 ,59 oberhalb der IP-Domäne58 gehandhabt. - Die Telefonieanwendung
52 in dem NT9 kommuniziert wiederum mit einem verbundenen Telefon5 und Benutzern die diese benutzen, durch Verwenden eines analogen herkömmlichen Protokolls zur Telefonie63 über z.B. eine analoge Telefonschnittstelle. Ebenso werden hier Sprache und Steuersignalgeben getrennt, die Sprache die eine UDP64d und einen Codec65 verwendet, während das Steuersignalgeben ein TCP65 und ein Steuerprotokoll66 verwendet. Es gibt ebenso Möglichkeiten die Kommunikation zwischen der Telefonieanwendung52 und den jeweiligen Schnittstellen in den NTs28 in einer anderen Art und Weise als mit IP58 zu handhaben, aber IP58 ist gegenwärtig als die am meisten vorzuziehende Lösung betrachtet. - Siehe
11 . Der IP-Router8 umfasst eine IP-Anwendung81 . Diese IP-Anwendung ist vorgesehen, um die Beziehungen zwischen externen IP-Adressen oder Äquivalenten und lokalen Adressen und Portnummern für die IP-Anwendungen zu handhaben. -
11 stellt dar, wie das Zugriffsnetzwerk mit den IP-Anwendungen81 ,79 arbeitet. In diesem Beispiel kann die Adressabbildung zwischen externen und internen Adressen (weiter unten beschrieben) in dem Fall von IP-Kommunikation durch z.B. Verwenden von Tunneln gelöst werden, welches an sich in dem Stand der Technik bekannt ist. Es gibt mehrere bekannte Tunnelprotokolle83 ,82 und Verfahren einen Tunnel zwischen dem Router8 und dem PC6 aufzubauen und diese werden daher nicht weiter detailliert beschrieben. In diesem Fall jedoch ist ein Tunnel ein Mechanismus, IP-Pakete zwischen zwei Punkten mittels IP als Transportprotokoll58 zu befördern. IP-Pakete werden daher als Daten in anderen IP-Paketen befördert. Die Adressräume sind unterschiedlich zwischen den zwei Schichten des IP. Im allgemeinen wird die niedere IP-Schicht58 mit internen IP-Adressen verknüpft, während die oberen IP-Schichten79 ,81 mit externen IP-Adressen verknüpft werden. In Fällen in denen die Kommunikation in dem NT28 terminiert werden soll, sind ebenso (nicht gezeigt) entsprechende Tunnelprotokolle und IP verfügbar. Dies kann z.B. nützlich sein, wenn ein Benutzer über ein analoges Telefon Zugriff auf Internettelefonfähigkeiten haben will. - Alternativen
- In der obigen Beschreibung wird IP als Multiplextechnik in dem Zugriffsnetzwerk verwendet. Die IP-Pakete werden ebenso zwischen dem IP-Zugriffsserver und dem Router und zwischen dem IP-Zugriffsserver und dem Telefonieserver ausgetauscht. Als Alternative werden die IP-Pakete mit einem Header in Übereinstimmung mit dem Markenumschaltprotokoll bereitgestellt. Dies wird am IP-Router, am Telefonieserver und den Netzwerkendgeräten durchgeführt. Die IP-Pakete werden nun unter Verwendung der Marke transportiert. In dem IP-Zugriffsserver werden die Markenpakete gemultiplext, wobei nun eine Marke als Multiplextechnik verwendet wird. Die Markenpakete werden in Übereinstimmung mit dem Markenprotokoll oder in einem angepassten Protokoll.
- Die obige Erfindung wurde in Verbindung mit PSTN beschrieben. Als Alternative wird ISDN verwendet. Ebenso wurde die Erfindung in Verbindung mit dem Internet beschrieben. Als Alternative kann ein Intranet oder jedes IP-basierte Netzwerk in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
- In einer typischen Einrichtung würde das Netzwerkendgerät eine Karte sein, die in einem kleinen in einer Wand der Lokalität des Benutzers montierten Gehäuse in der Nähe der ankommenden Teilnehmerleitung
13 sitzt. - Falls ADSL als Modemtechnologie verwendet wird, sind Bitströme in der Größenordnung von 8 Mb/s Downstream und zumindest 500 Mb/s Upstream für ein verdrehtes Paar Kupferteilnehmerleitungslängen bis ungefähr 6 km verfügbar. Noch höhere Bitraten sind verfügbar, falls die Teilnehmerleitung kürzer ist. Falls VDSL verwendet wird, sind Bitraten in der Größenordnung von 20 Mb/s in beiden Richtungen über eine Kupferpaarteilnehmerleitungslänge bis zu ein paar Hundert Metern erzielbar. Durch physikalisches Anordnen des IP-basierten Zugriffsknoten
10 an einer geeigneten Entfernung von dem Netzwerkendgerät15 sind Bandbreiten in den angezeigten Bereichen verfügbar. Der so lokalisierte IP-basierte Zugriffsknoten10 agiert als eine Art entfernt gelegene Schaltergruppe an einem zentralen Amt im PSTN2 . - Als eine Modifikation der Telefonieanwendung ist das folgende möglich: Falls es einen eingehenden Anruf an das Telefon
5 gibt und keiner den Anruf beantwortet, ist die Anwendung gestaltet, Klingelsignale an das mit der zweiten Telefonschnittstelle verbundene Telefon zu senden. Falls der Anruf nun beantwortet wird, leitet die Telefonanwendung intern den Telefonanruf an die zweite Schnittstelle weiter. - Als Alternative kann die Telefonieanwendung gestaltet sein, die Klingelsignale an alle Telefone
5 ,36 ,37 zu senden, wenn es einen eingehenden Anruf gibt, der als Ziel sowohl die erste Telefonschnittstelle oder die zweite Telefonschnittstelle umfasst. - Telefonieschnittstellen
29 und34 wurden als herkömmliche analoge Telefonieschnittstellen gezeigt. Natürlich können viele andere herkömmliche Telefonschnittstellen verwendet werden, wie z.B. eine DECT einer DECT-Schnittstelle (Digital European Cordless Telefony). Statt analogen Telefonen5 ,36 ,37 können digitale Telefone verwendet werden. Solche digitalen Telefone können ebenso mit einem Heim-LAN verbunden werden, das mit der Endgerätausrüstungsschnittstelle35 oder den Telefonschnittstellen29 ,34 verbunden ist, obwohl diese nicht kaskadenförmig als analoge Telefone verbunden werden können. Falls mit den Schnittstellen29 und34 verbunden, muss das analoge Telefonieprotokoll durch eine herkömmlichen digitalen Telefonieprotokoll ersetzt werden. - In den
4 und5 ist der Zugriffsknoten24 gezeigt, eine integrierte Einheit zu sein. Diese kann genauso als eine verteilte Einheit ausgeführt sein. - In den
4 und5 bedient der Telefonieserver9 einen IP-Zugriffsserver32 . Es ist ebenso möglich, einen Telefonieserver9 mehrere IP-Zugriffsserver bedienen zu lassen. - In den
4 und5 bedient der IP-Router einen IP-Zugriffsserver32 . Es ist ebenso möglich, den IP-Router viele IP-Zugriffsserver bedienen zu lassen. - In den
4 und5 ist gerade ein IP-Router mit dem Internet verbunden. Es ist ebenso möglich, mehrere IP-Router mit einem IP-basierten Netzwerk über ein intermediäres Netzwerk verbunden zu haben. - In den
4 und5 ist gerade ein Telefonieserver mit dem PSTN verbunden. Es ist ebenso möglich, viele Telefonieserver mit einem PSTN über ein intermediäres Netzwerk verbunden zu haben. - In den
4 und5 ist gerade ein Telefonieserver mit einem IP-Zugriffsserver verbunden. Es ist ebenso möglich, viele IP-Zugriffsserver mit dem Telefonieserver verbunden zu haben. - Das Netzwerkendgerät kann zumindest eine externe IP-Adresse besitzen, wodurch dem Netzwerkendgerät erlaubt wird, extern mit sich selbst zu kommunizieren.
- [1] ADSL Forum, General Introduction to Copper Access Technologies (Available at http.//www.adsl.com/general tutorial.html)
- [2] Schwedische Patentanmeldung 9602212-4, eingereicht am 4. Juni 1966
- [3] Schwedische Patentanmeldung 9604409-4, eingereicht am 29. November 1966
Claims (31)
- Ein Verfahren zum Gewähren von Zugang zu Kommunikationsdiensten über eine Zugangsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsanordnung umfasst: – zumindest ein Netzwerkterminal (
28 ) angepasst, um mit mindestens einem Telefon (5 ,36 ,37 ), mit mindestens einem Personalcomputer (6 ) und/oder mit einem LAN verbunden zu werden, wobei das Netzwerkterminal weiter mit einem dedizierten Anschluss (14 ) an einer Anschlussleitungsschnittstelle (31 ) verbunden ist und angepasst ist, die IP-Protokolle als internen Muliplex- und Transportmechanismus zu verwenden, – einen IP-Zugangsknoten (24 ), der einen IP-Zugangsserver (32 ), der mit dem Netzwerkterminal über einen dedizierten Anschluss verbunden ist, einen IP-Router (8 ), der mit einem IP basierten Netzwerk (3 ) verbunden ist und ein Telefonieserver (9 ), der mit der PSTN/ISDN (2 ) verbunden ist, beinhaltet; – wobei der IP-Zugangsserver mit dem Telefonieserver durch eine Schnittstelle (33 ) verbunden ist, um IP-Pakete, die Telefonieinformation enthalten, zu übermitteln und der ebenso mit dem IP-Router verbunden ist, – wobei die Verbindung zwischen dem Netzwerkterminal und dem IP-Zugangsserver einer „always on" IP-Verbindung ist, und – Zuordnen einer externen Adresse zu einer internen IP-Adresse eines Netzwerkterminals (28 ) in dem Telefonieserver oder in dem IP-Router innerhalb der Zugangsanordnung. - Ein Verfahren in Übereinstimmung mit Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anwendung (
57 ) in dem Netzwerkknoten auf das IP basierte Netzwerk oder das PSTN/ISDN zugreift. - Ein Verfahren in Übereinstimmung mit Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass IP basierte Netzwerk das Internet ist.
- Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Erlauben von gleichzeitigen Telefonie- und Datenkommunikationssitzungen an dem gleichen Netzwerkterminal (
28 ). - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Erlauben des Zugriffs gleichzeitig für mehr als eine Telefoniesitzung an dem gleichen Netzwerkterminal.
- Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichzeitigen Telefoniesitzungen an dem gleichen Netzwerkterminal verschiedene Netzwerke (
45 ,46 ) verwenden. - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Gewähren von Zugriff gleichzeitig für mehr als eine Datenkommunikationssitzung an dem gleichen Netzwerkterminal (
28 ). - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass den gleichzeitigen Datenkommunikationssitzungen an dem gleichen Netzwerkterminal Zugriff auf verschiedene IP basierte Netzwerke (
42 ,43 ) gegeben wird. - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Zuordnen zumindest einer adressierbaren Einheit, z.B. ein Gerät (
5 ,6 ,36 ,37 ), das mit dem Netzwerkterminal verbunden ist, oder einer adressierbaren Schnittstelle (27 ) des Netzwerkterminals oder einer adressierbaren Anwendung (52 ), die auf dem Netzwerkterminal läuft, zu mehr als einer externen Adresse. - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Zuordnen mindestens einer externen Adresse zu mehr als einer adressierbaren Einheit (
5 ,6 ,36 ,37 ), die mit dem gleichen Netzwerkterminal (28 ) verbunden ist. - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch Unterstützen von internen Telefoniesitzungen zwischen verschiedenen Telefoniegeräten (
5 ,10 ,36 ,37 ), unter denen irgendein Telefongerät oder irgendeine andere Anordnung, die fähig ist Telefonie zu unterstützen, einschließlich einer Telefonieanwendung (10 ) auf einem PC verbunden mit dem gleichen Netzwerkterminal. - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch Unterstützen von internen Datenkommunikationssitzungen zwischen verschiedenen Computergeräten, die mit dem gleichen Netzwerkterminal verbunden sind.
- Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch es den Benutzern eines Netzwerkterminals zu erlauben Zugriff auf mehrere verschiedene Telefonienetzwerke (
45 ,46 ) zu erlangen. - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Auswählen eines gewünschten Telefonienetzwerkes pro Sitzung.
- Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch Bereitstellen von Zugriff zu mehreren verschiedenen IP basierten Netzwerken (
12 ,13 ) für Nutzer eines Netzwerkterminals. - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Auswählen eines gewünschten IP basierten Netzwerkes pro Sitzung.
- Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch Unterstützen von Telefoniesitzungen zwischen verschiedenen Telefoniegeräten, die mit verschiedenen Netzwerkterminals verbunden sind, die mit dem gleichen IP-Zugriffsserver (
32 ) verbunden sind. - Ein Verfahren zum Gewähren von Zugriff nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch Unterstützen von internen IP-Sitzungen zwischen verschiedenen Computern, die mit verschiedenen Netzwerkterminals verbunden sind, die mit dem gleichen Netzwerkknoten verbunden sind.
- Ein Netzwerkterminal (
28 ) zum Gewähren von Zugriff auf Dienste einer Vielzahl von verschiedenen externen Netzwerken über ein Zugriffsnetzwerk, gekennzeichnet durch dedizierte Schnittstellen (29 ,30 ) zum Verbinden des Netzwerkterminals mit mindestens einem PC (6 ), mit mindestens einem Telefon (5 ,36 ,37 ) und/oder mit einem LAN, eine Anschlussleitungsschnittstelle (31 ) angepasst zur Verbindung mit einem IP Zugriffsserver eines IP-Zugriffsknotens (24 ) über eine dedizierte Leitung (14 ), wobei über den IP-Zugriffsserver Dienste verfügbar gemacht werden, und Einrichtungen (50 –57 ) zum Verwenden der IP-Protokolle als einen internen Mulitplex- und Transportmechanismus, wobei die Verbindung zwischen dem Netzwerkterminal und dem IP-Zugriffsserver eine „always on" IP-Verbindung ist. - Ein Netzwerkterminal nach Anspruch 19, gekennzeichnet dadurch, dass es mindestens eine Anwendung beinhaltet.
- Ein Netzwerkterminal nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Telefonieanwendung (
52 ) und einen E-Mail-Abfrager beinhaltet. - Ein Netzwerkterminal nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass es ein xDSL-Modem oder eine andere Einrichtung (
55 ) zum Abschließen eines digitalen Trägers beinhaltet. - Eine Zugriffsanordnung mit: – einem Netzwerkterminal wie in Anspruch 19 beansprucht, – einem IP-Zugriffsknoten (
24 ), der einen IP-Zugriffsserver beinhaltet, der mit einem Netzwerkterminal über einen dedizierten Anschluss verbunden ist, einen IP-Router (8 ), der mit einem IP basierten Netzwerk (3 ) verbunden, und einen Telefonieserver (9 ) umfasst, der mit dem PSTN/ISDN (2 ) verbunden ist, – wobei der IP-Zugriffsserver mit dem Telefonieserver durch ein Interface (33 ) verbunden ist, um IP-Paket, die Telefonieinformation beinhalten, zu übermitteln, und der ebenso mit einem IP-Router verbunden ist, – wobei die Verbindung zwischen dem Netzwerkterminal und dem IP-Zugriffsserver eine „always on" IP-Verbindung ist, und – Einrichtungen, die angepasst sind zum Zuordnen in dem Telefonieserver oder in dem IP-Router einer externen Adresse zu einer internen IP-Adresse eines Netzwerkterminals (28 ) innerhalb der Zugriffsanordnung. - Eine Zugriffsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der IP-Router (
8 ) mit dem IP basierten Netzwerk (3 ) verbunden ist und dass der Telefonieserver mit dem PSTN/ISDN über eine Telefonienetzwerkschnittstelle (26 ) verbunden ist. - Eine Zugriffsanordnung in Übereinstimmung mit Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzwerkknoten zumindest eine Anwendung (
52 ) zum Zugreifen auf das IP basierte Netzwerk oder das PSTN/ISDN beinhaltet. - Eine Zugriffsanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das IP basierte Netzwerk das Internet ist.
- Eine Zugriffsanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Netzwerkterminals (
28 ,39 ,40 ) mit dem IP-Zugriffsserver an dedizierten Leitungsschnittstellen verbunden sind, die in dem IP-Zugriffsserver vorgesehen sind. - Eine Zugriffsanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, gekennzeichnet durch ein Hochgeschwindigkeitsmodem (
55 ), das an einer dedizierten Leitungsschnittstelle (31 ) eines jeden Netzwerkterminals (28 ,39 ,40 ) vorgesehen ist, und eine entsprechende Anzahl von entsprechenden Hochgeschwindigkeitsmodems, die an entsprechenden dedizierten Leitungsschnittstellen des IP-Zugriffsserver (32 ) vorgesehen sind, wobei jedes der Hochgeschwindigkeitsmodems Einrichtungen aufweist, die angepasst sind, hohe Bitraten von ungefähr 140 Kbps bis ungefähr 20 Mbps und darüber bereitzustellen unter Verwendung eines XDSL-Protokoll, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die ein DSL-Protokoll, ein HDSL-Protokoll, ein VDSL-Protokoll, ein ADSL-Protokoll, ein SDSL-Protokoll und irgendeinen digitalen Träger, der einen Qualitätsbitstrom über irgendein dediziertes Medium bereitstellt, das geeignet ist den Bitstrom zu tragen, beinhaltet, umfasst. - Eine Zugriffsanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, gekennzeichnet durch einen IP-Multiplexer (
38 ), wobei die Netzwerkterminals (28 ,39 ,40 ) mit einer dedizierten Leitungsschnittstelle über einen jeweiligen dedizierten Anschluss verbunden sind, und wobei den IP-Multiplexer mit dem IP-Zugriffsserver (32 ) verbunden ist. - Eine Zugriffsanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der IP-Router mehrere IP-Netzwerkschnittstellen (
25 ,41 ) aufzeigt, von denen jede mit einem jeweiligen IP-Netzwerk (42 ,43 ) verbunden ist. - Eine Zugriffsanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Telefonieserver (
9 ) mehrere Telefonienetzwerkschnittstellen (26 ,44 ) aufweist, von denen jede mit einem jeweiligen Telefoniedienstnetzwerk (45 ,46 ) verbunden ist.
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