-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren für die Telekommunikation mit der Option für einen Endanwender, Dienste auszuwählen. Die Erfindung umfasst auch die Tatsache, dass gesendete Information für einen Dienst gemäß einer Qualität der Übertragung gemäß dem Dienst gewährleistet ist.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Die schnelle Entwicklung der Daten- und (Sprach-)Telekommunikation erzeugt einen konstanten Fluss von neuen Möglichkeiten, um eine Zahl von neuen Anforderungen zu unterstützen für die Erfüllung dieser neuen Anforderungen. Die Zeit, zu der jedes Netzwerk einen einzigen Standarddienst anbot, ist vorüber. Es ist nun möglich, eine Vielzahl von Diensten anzubieten mit unterschiedlichen Charakteristiken, in demselben Netzwerk, zum Unterstützen individueller, spezifischer Anforderungen. Ein individueller Haushalt hat die Fähigkeit, seine eigene Gruppe von Diensten auszuwählen gemäß den eigenen Anforderungen, und zwar aus einer Vielzahl von Möglichkeiten. Wohnungsfirmen können die Verwaltung und das Unterhalten ihrer Gebäude rationalisieren und zur selben Zeit neue Diensttypen für ihre Mieter anbieten. Andere Firmen und ebenso Gemeinschaften können von den angebotenen Möglichkeiten profitieren.
-
Eine der Techniken, die dann angewandt werden, betreffen virtuelle lokale Netzwerke oder Techniken in virtuellen Sendegebieten mit größerem Bereich. Dem Begriff ”virtuelles lokales Netzwerk” wird manchmal das Akronym VLAN zugewiesen (Engl.: Virtual Local Area Network). Das Akronym VLAN selbst ist ein Marktbegriff, der von nahezu jedem Vermittlungshersteller verwendet wird, jedoch fehlt ihm eine detaillierte Definition. Die Ergebnisse hiervon sind, dass unterschiedliche Hersteller denselben Begriff verwenden können, ohne dass ihre Ausrüstungsgegenstände kompatibel sind. Eine Definition, die breit genug ist, unterschiedliche Herstellerausrüstungsgegenstände abzudecken, lautet wie folgt. VLAN: Eine Sendedomäne bzw. ein Sendegebiet auf dem Logikpegel zwei (Verbindungspegel). Die Auswahl aus dem gesamten Sendegebiet (Engl.: broadcast domain), d. h. sämtlicher Ports und MAC-Adressen (Mediumszugangssteuerung; Engl.: Medium Access Control), lässt sich auf irgendeine der folgenden Weisen ausführen. a) Auswahl der Gruppe der Ports, b) Auswahl einer Gruppe von MAC-Adressen oder c) Auswahl einer Gruppe von Protokollen, beispielsweise IP oder IPX.
-
Der Standard IEEE 802.1Q, der als Industriestandard für VLAN angepasst wurde, basiert auf Standard-LAN-Vermittlungsstellen gemäß den IEEE 802.2-Standards. Vermittlungsstellen, die den Standard IEEE 802.1Q implementieren, sind im Prinzip Vermittlungsstellen (Engl.: switches), die mit dem Standard IEEE 802.1D kompatibel sind (LAN-Vermittlungsstellen), die Modifikationen für Regeln im Zusammenhang mit dem Ankommen und mit gesendeten Datenpaketen enthalten, sowie ein zusätzliches Protokoll zum Identifizieren der VLAN-Fähigkeit anderer Vermittlungsstellen, und verbunden mit Endsystemen, und zusätzlich mit einem VLAN-Transportmechanismus auf der Grundlage einer Implementierung einer VLAN-Markierung der Datenpakete über spezifische Identifikationsbits in den Datenpaketen.
-
Der Standard IEEE 802.1D beschreibt, wie eine sogenannte LAN-Vermittlungsstelle arbeiten sollte. Eine LAN-Vermittlungsstelle dient zum Kommunizieren von Anwenderdaten in der Schicht zwei des OSI-Modells, auf der Grundlage einer MAC-Adressierung. Innerhalb dieses Standards gibt es Regeln im Zusammenhang mit der Übertragungslogik und wie Ports wirken sollen, um in Übereinstimmung mit beispielhaften Anforderungen für eine transparente Brückenbildung zu stehen, d. h. derart, dass die Übertragungslogik für Geräte unsichtbar bleibt, die mit der Domäne verbunden sind. In dem Standard gibt es auch Topologieregeln zum Vermeiden von Schleifen.
-
Für das Anbieten einer Ethernet-Verkehrspriorität gibt es den Standard IEEE 802.1p. Dies ist eine Ergänzung zu dem Standard IEEE 802.1D. Eine Ethernet-Kommunikation erfolgt unter Verwendung von Datenpaketen, bei denen ein Paket mit einer Adresse ergänzt ist. Die Kommunikation wird auch in unterschiedliche Pegel bzw. Niveaus unterteilt, so dass jedes Niveau seine eigenen Adresspakete aufweist.
-
Die Technik für virtuelle lokale Netzwerke wird zum Reduzieren der Kosten in Zuordnung zu der Ergänzung, dem Bewegen oder dem Ändern der Endanwenderausrüstung, beispielsweise innerhalb von Firmen, verwendet. Das Personal in einem Teil der Firma, beispielsweise die Einkaufsabteilung, teilt dieselben Ressourcen in dem Netzwerk. Mittels dem Zuweisen sämtlicher Anwender und Ressourcen zu einem VLAN ist es möglich, neue Ausrüstungsgegenstände zu ergänzen oder alte zu entfernen, Personal zwischen Stockwerken zu bewegen und ihre zugehörige Abteilung zu ändern, ohne das Bewegen von Kabeln oder das Ändern von Zugangsfiltern in IP-Pfad-Auswahlvorrichtungen.
-
In dem amerikanischen Patent
US 5 751 967 A ist ein System zum Konfigurieren virtueller lokaler Netzwerke beschrieben. Das System setzt die Vermittlungsstellen in einer gewünschten Weise, so dass angeschlossene Endstationen in einer gewünschten Topologie angeschlossen sind, und das System kann die Vermittlungsstellen dann konfigurieren, wenn sich die Endstationen bewegen. Das System hat eine zentrale Einrichtung zum Ausführen dieser Aufgaben. Die Einrichtung enthält eine Schaltung zum Erfassen von Modifikationen der Topologie. Die zentrale Einrichtung hat auch eine Schaltung mit Regeln, wie die Vermittlungsstellen zu rekonfigurieren sind, wenn Endstationen bewegt werden, und eine Schaltung zum Lesen der Regeln und zum Bestimmen, wie Endstationen und Vermittlungsstellen-Ports zu gruppieren sind. Schließlich ist in der zentralen Einrichtung eine Schaltung aufgenommen, die die automatisch entschiedene Rekonfigurierung ausführt. Das System ist effizient, weist jedoch den Nachteil auf, dass es vollständig automatisch durch die zentrale Einrichtung gesteuert ist, und es kann nicht in irgendeiner einfachen Art durch die Anwender betrieben werden.
-
Die internationale Patentanmeldung
WO 98/44684 A1 beschreibt eine Technik zum Erzeugen virtueller Sendedomänen, und dies sind virtuelle Netzwerke in einem größeren physikalischen Netzwerk. Weiterhin wird ein Einlogverfahren beschrieben, gemäß dem ein angeschaltetes Terminal einer ersten virtuellen Sendedomäne zugewiesen wird. Logt sich der Anwender später ein, so wird er zu der virtuellen Sendedomäne vermittelt, zu der er gehört. Ein Teil der Stationen in dem größeren Netzwerk sind mit dieser virtuellen Sendedomäne verbunden. Eine Meldung von einer dieser Stationen erreicht lediglich diejenigen Stationen, die mit der Domäne verbunden sind. Das Einlogverfahren hat den Vorteil, dass es möglich ist, von einem beliebigen Terminal einzuloggen, jedoch bewirkt es auch administrative Kosten.
-
WO 97/46073 A2 beschreibt ein Netzwerkendgerät und ein IP-Zugriffsserver in einem Zugangsnetz. 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.
-
WO 95/01023 A1 betrifft Lokalnetze zur digitalen Datenkommunikation und insbesondere ein Netzwerk-Hub zur digitalen Datenkommunikation, das das Einrichten eines segmentierten virtuellen Lokalnetzes (VLAN) innerhalb eines größeren LANs ermöglicht, wobei geteilt verwendete Übertragungsmedien zum Bilden eines Fernnetzes verwendet werden.
-
US 5 684 800 A betrifft eine Vorrichtung zum Einrichten beschränkter Rundsendegruppen, die als virtuelle LANs (VLANs) bekannt sind.
-
EP 0 912 071 A2 beschreibt ein Telekommunikationsvermittlungsnetz, bei dem ein oder mehrere konkurrierende Ortsvermittlungsstellen mit entbündeltem Zugang zu Ausrüstungen-in-Kunden-Räumlichkeiten bereitgestellt sind.
-
US 5 915 008 A betrifft intelligente Netze und insbesondere eine Vorrichtung zum Aktivieren von Dienstleistungen in einem intelligenten Netz.
-
US 5 812 533 A bezieht sich auf die Bereitstellung von Diensten über Kommunikationsnetze, insbesondere über Netze, die eine Architektur eines intelligenten Netzes aufweisen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung adressiert das Problem, wie ein Endanwender in einem Telekommunikationssystem gewünschte Dienste aus einer Zahl angebotener Dienste auswählt, die über ein Dienstnetzwerk von den Dienstanbietern angeboten werden.
-
Ein anderes Problem besteht darin, den Diensten eine Übertragungsqualität zu garantieren, die der Anforderung für jeden jeweiligen Dienst entspricht.
-
Ein anderes Problem steht im Zusammenhang mit Geheimhaltung, insbesondere mit der Tatsache, wie der ausgewählte Dienst gegenüber nicht autorisierten Dienstanbietern geheimgehalten wird.
-
Ein zusätzliches Problem besteht darin, dass sich die Dienste durch die Dienstanbieter auf unterschiedlichen Signalprotokollen anbieten lassen.
-
Die Probleme werden dadurch gelöst, dass den Anwendern eine physikalische Bindung gegeben wird, die sämtliche Typen von Diensten übertragen kann. Jeder Anwender hat auch ein Endgerät für sich selbst, das mit der Verbindung verbunden ist, und das Endgerät bzw. Terminal hat Ports zum Anbieten der Dienste. Der Anwender wählt Dienste mittels der Aktivierung der entsprechenden Ports. Zum Vermeiden einer Überlastung der Verbindung, wird den Diensten eine Priorität eingeräumt, gemäß dem Bedarf, den sie für eine Übertragung in Echtzeit haben. Dienste, die einen vollständigen Echtzeitzugang benötigen, erhalten eine Priorität gegenüber Diensten, die sich mit Unterbrechung bei einer beibehaltenen Qualität übertragen lassen. Die Ports des Endgeräts lassen sich für unterschiedliche Geräte rekonfigurieren, oder für ein virtuelles lokales Netzwerk, und das Endgerät selbst lässt sich für unterschiedliche Signalprotokolle rekonfigurieren.
-
Detaillierter wird das Problem so gelöst, dass die Dienstnetzwerke mit den angebotenen Diensten mit einer geschalteten bzw. einer Wähl-Domäne verbunden sind. Die physikalische Verbindung des Anwenders verbindet diese Domäne mit dem eigenen Endgerät des Anwendenders, und gewünschte Endgeräteports werden aktiviert. Anwendereinrichtungen werden mit den aktivierten Ports verbunden. Information wird in Sektionssignalsequenzen, Datenpaketen, übertragen, denen jeweils ein Adresspaket angefügt ist. Diese Adresspakete enthalten Information im Zusammenhang mit der an das momentan vorliegende Datenpaket vergebenen Priorität. Das Datenpaket kann dann durch das Anwenderendgerät unmittelbar oder verzögert durchgeleitet werden, sämtlich im Zusammenhang mit den Anforderungen des bestimmten Diensts, damit der Anwender einen adäquaten Dienst wahrnehmen kann. Die Schaltdomäne, die mit mehreren Anwendern verbunden ist, kann eine zugeordnete Priorität des Verkehrs aufweisen, jedoch kann sie als Alternative dahingehend dimensioniert sein, dass sie sämtlichen Verkehr unmittelbar durchleitet.
-
Die Dienstnetzwerke werden voneinander ebenso bei den virtuellen Sendedomänen mittels dem Ausschluss eines bestimmten Typs von Vermittlungs- bzw. Schaltelementen getrennt, sogenannten Zentralknoten (Engl.: hub), gegenüber der geschalteten Domäne. Es besteht eine vollständige Geheimhaltung zwischen den Dienstanbietern, so dass keiner der Anbieter einen Zugang auf Verkehr in einem anderen der Dienstnetzwerke hat.
-
Ein technisches Problem der vorliegenden Erfindung besteht somit im Anbieten des Zugangs zu Diensten, die in unterschiedlichen Netzwerken angeordnet sind, für die Anwender. Der Endanwender hat die Fähigkeit, frei ein Dienstniveau bzw. einen Dienstpegel zu wählen, und er kann in einer einfachen Weise sein Niveau des Dienstes ändern.
-
Ein anderes technisches Problem besteht darin, dass die angebotenen Dienste eine hohe Qualität aufweisen. Dies lässt sich ohne übermäßige Überdimensionierung des Systems erzielen.
-
Ein weiteres technisches Problem besteht darin, dass unterschiedliche Dienstanbieter bei einem Zugriff auf Information in wechselseitig anderen Netzwerken zu stoppen sind.
-
Ein zusätzliches technisches Problem besteht darin, dass die Ports des Endgeräts die Fähigkeit für ein Rekonfigurieren aufweisen sollen, und dass das gesamte Endgerät die Fähigkeit für ein Rekonfigurieren für unterschiedliche Signalprotokolle aufweisen soll.
-
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Anwender in einfacher Weise einen Zugriff auf einen gewünschten Dienst von Dienstnetzwerken ausüben kann. Eine Änderung des Dienstniveaus erfordert keine teure Angleichung der Server in den Netzwerken.
-
Ein anderer Vorteil besteht darin, dass der Netzwerkbetreiber, oft der Eigner des Lokalnetzwerkes, davon befreit wird, dass er Dienstanbieter verfolgen muss, mit denen (d. h., Anbietern), die Anwender verbunden sind. Der Netzwerkbetreiber kann, wenn gewünscht, es den Anwendern überlassen, selbst die Ports an ihren eigenen Endgeräten zu ändern, wenn die Anwender einen geänderten Dienst wünschen.
-
Ein Vorteil besteht auch darin, dass Verkehr von den unterschiedlichen Dienstanbietern, mit einer Priorität versehen sein kann, so dass Dienste, die dies erfordern, in Echtzeit übertragen werden können, während andere Dienste eine verzögerte Übertragung bei beibehaltener Qualität haben können.
-
Ein anderer Vorteil besteht darin, dass es für den Anwender leicht ist, einen neuen Dienst zu erhalten.
-
Ein zusätzlicher, anderer Vorteil besteht darin, dass ein nicht autorisiertes Abhören zwischen Dienstanbietern schwieriger wird.
-
Zusätzlich ist ein Vorteil darin zu sehen, dass die Ports des Endgeräts rekonfiguriert werden können, und dass das gesamte Endgerät für unterschiedliche Signalprotokolle rekonfiguriert werden kann.
-
In der vorliegenden Beschreibung tritt der Begriff Telekommunikationssystem auf, und er umfasst ein sehr breites technisches Gebiet, und er enthält z. B. Telefonie-, Daten-, Video- und Telemetriesysteme.
-
Die Erfindung wird nun detailliert unter Verwendung bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
-
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Netzwerks;
-
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Netzwerkendgeräts;
-
3 zeigt ein Blockschaltbild einer Kommunikationsstruktur mit unterschiedlichen Schichten;
-
4 zeigt Blockschaltbilder für Datensequenzen für die Schichten;
-
6 zeigt ein Blockschaltbild mit einer Datensequenz;
-
7 zeigt ein Blockschaltbild einer Priorität des Verkehrs;
-
8 zeigt ein Diagramm der geschichteten Kommunikationsstruktur über unterschiedliche Einrichtungen in dem Netzwerk mit deren Verbindungen.
-
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine relativ große Zahl unterschiedlicher Tele- und Datendienste sind bei unterschiedlichen Dienstnetzwerken verfügbar, und unterschiedliche Anwender haben die Möglichkeit, bestimmte gewünschte Dienste auszuwählen und sich bei diesen einzuschreiben oder an diesen teilzunehmen. Der Anwender kann beispielsweise eine Privatperson sein oder zu demselben Typ einer Gruppe gehören. In 1 ist sehr schematisch gezeigt, wie eine große Zahl von Tele- und Datendiensten ausgehend von den Dienstanbietern 1–4 verteilt sind (beispielsweise Telefonie, Internet und Kabelfernsehen), über eine geschaltete Domäne (Engl.: switch domain) 5 an einen Anwender A1 zuhause oder in einer lokalen Firma. Der Anwender hat jeweils ein Netzendgerät NT1–NT7, und diese sind nachfolgend detaillierter beschrieben. Bei dem Anwender A1 des Netzwerkendgeräts N1 sind einige Anwenderendgeräte angezeigt, ein Telefon 6, ein Fernseher 7 oder ein Endgerät 8 für das Intranet. In der geschalteten Domäne 5 ist eine Vermittlungsstelle bzw. ein Switch SW1 gezeigt, mit einem Anwenderport Pf, der mit einem Aufwärtsstreckenport Pe in dem Netzwerkendgerät NT1 verbunden ist. Zusätzlich sind die IP-Pfadauswahlvorrichtung IP1 und ein Betreiber UP1 der geschalteten Domäne gezeigt, beide verbunden mit der Vermittlungsstelle SW1. Weiterhin sind die weiteren Netzendgeräte NT2–NT7 mit der Vermittlungsstelle SW1 oder anderen in der Figur nicht gezeigten Vermittlungsstellen in der geschalteten Domäne 5 verbunden. Für die Priorität des Verkehrs gibt es einen Entscheidungs- bzw. Policy-Server (PS1) in der geschalteten Domäne, der in der Figur als mit dem Netzendgerät NT7 verbunden gezeigt ist. Diese Verbindung ist durch eine strichlierte Linie gezeigt, um anzuzeigen, dass es eine Logikverbindung ist, die auf den normalen physikalischen Verbindungen übertragen wird. Die Logikverbindung erstreckt sich auch zu den anderen Netzwerkendgeräten.
-
Die geschaltete Domäne 5 unterstützt eine allgemeine virtuelle Sende- bzw. Wähldomäne (virtual broadcast domain, VBD), die beispielsweise ein virtuelles lokales Netzwerk (VLAN, Engl.: virtual local network) über das Ethernet sein kann. Dies eröffnet Möglichkeiten zum Trennen unterschiedlicher Telekommunikations- und Datendienste.
-
Die 2 zeigt die allgemeine Funktion der Netzwerkendgeräte NT1–NT7. In der Ausführungsform ist spezifiziert, dass die geschaltete Domäne 5 einen Betrieb gemäß den Standards IEEE 802.1D, IEEE 802.1Q und IEEE 802.1p ausführt, was ein Standard gemäß IEEE 802.1D ist. Prinzipiell ist nicht erforderlich, dass die geschaltete Domäne 5 den Standard 802.1p unterstützt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sollen die Netzwerkendgeräte den Standort IEEE 802.1D für ein transparentes Bridging unterstützen, IEEE 802.1Q für ein virtuelles Bridging über lokale Netzwerke (VLAN) und IEEE 802.1p zum Vergeben einer Priorität an Verkehr (Klasse des Dienstes).
-
Insbesondere soll der Aufwärtsstreckenport Pe sämtliche Telekommunikations- und Datendienste abgeben, die über getrennte virtuelle lokale Netzwerke transportiert werden, damit dann die Netzwerkendgeräte diese zu dem Dienstport Pc und Pd jeweils an dem Netzwerkendgerät zu verteilen, zu dem der Dienst gehört. Ferner sollte das Netzwerkendgerät zur selben Zeit die Priorität (siehe nachfolgend IEEE 802.1p) erfüllen, die der Betreiber gewählt hat. Beispielsweise sollen Telefonie- und Fernsehdienste, die in Echtzeit zu übertragen sind, eine höhere Priorität als ein Telemetriedienst haben.
-
Verkehr, der ausgehend von den Anwendereinrichtungen 6, 7, 8 über die Dienstports Pc, Pd des Netzwerkendgeräts generiert wird, soll in derselben Weise zu dem Aufwärtsstreckenport Pe verteilt werden, unter Berücksichtigung der Prioritäten, die gemacht werden können. Beispielsweise soll der Telefoniedienst, der eine Übertragung in Echtzeit erfordert, eine Priorität vor dem Internetdienst haben.
-
Unabhängig von dem Typ der Telekommunikation, beispielsweise Daten oder Telefonie, wird die Kommunikation in eine schichtartige Struktur aufgeteilt, wie in 3 gezeigt. Jede Schicht hat ihre spezifische Aufgabe zu darunter liegenden und darüber liegenden Schichten, und zusammen bilden die Schichten einen Stapel. Im Rahmen der Internettechnik wird der sogenannte TCP/IP-Stapel 10 verbunden. Dieses Kommunikationsmodell, das in der Figur gezeigt ist, besteht aus 5 Schichten 11–15:
Schicht 11, Anwendung: Definiert durch einen Anwenderprozess, der mit einem anderen Prozess kommuniziert. Dieser andere Prozess kann beispielsweise eine Email über das Protokoll SMTP sein oder das ”Surfen” über das Protokoll HTTP.
-
Schicht 12, Transport: dadurch definiert, dass die Steuerung der Übertragung von Daten zwischen Endstationen ergänzt werden kann. Das Übertragungssteuerprotokoll (Engl.: transmission control protocol TCP) gewährleistet eine sichere Übertragung von Daten zwischen den Anwenderprozessen, wohingegen das Anwenderdatagramm-Protokoll (Engl.: user datagram protocol UDP) nicht eine sichere Übertragung anbietet. Ferner ist in dieser Schicht der Begriff ”Port” definiert, und er ist nicht zu verwechseln mit dem Port, der zu einer Vermittlungsstelle gehört. Der Begriff ”Port” hat hier die Aufgabe, es zu ermöglichen, Prozesse in derselben Maschine zu unterscheiden, die dasselbe Transportprotokoll verwendet.
-
Schicht 13, Internet: Das Internet-Protokoll (IP) definiert diese Schicht. Es ist auf dieser Schicht, auf der man unterschiedliche Pfadwahlmöglichkeiten über sogenannte IP-Pfadauswahlvorrichtungen (Router) anbieten kann. Das IP-Protokoll, die IP-Adressierung und die IP-Auswahlvorrichtung mit ihrem zugewiesenen Pfadauswahlprotokoll bietet die Skalierbarkeit, die in dem heutigen Internet vorliegt. Das IP-Protokoll bietet nicht eine sichere Übertragung. Dies wird zu den darüberliegenden Protokollen verschoben, was TCP sein kann, oder sofern man UDP verwendet, zu dem Anwendungsprotokoll.
-
Schicht 14, Verbindung: Diese Schicht definiert die Verbindung zu dem physikalischen Medium, über das Daten zu übertragen sind. Diese Schicht kann, muss jedoch nicht, eine sichere Übertragung bereitstellen. Ferner kann die Schicht Paket- oder Strom-orientiert sein; IP stellt nicht irgendwelche Anforderungen im Hinblick auf diese Frage. Typische Verbindungstechniken sind Ethernet, ATM, Frame Relay, etc.
-
Schicht 15, physikalisch: Diese Schicht beschreibt das physikalische Medium, und dieses kann eine Lichtleitfaser, Kupfer, Ether (Engl.: Ether), etc. sein.
-
4 zeigt das Verkapselungsverfahren für Daten in unterschiedlichen Schichten. Anwendungsdaten 16 werden von der Anwendungsschicht 11 zu der Transportschicht 12 abgegeben, unter Ergänzung eines Headerteils 17 bei den Daten. Der Headerteil 17 und die Daten 16 werden in ähnlicher Weise zu der Internetschicht 13 übertragen, und wiederum wird ein Headerteil 18 ergänzt. Schließlich werden Daten zu der Verbindungsschicht 14 übertragen, und in demselben Prozess wird das Ergänzen eines Headerteils 19 zu den Daten ausgeführt. Die Verbindungsschicht-Anwendungsdaten 16 und der Headerteil 17 und 18 werden nun als Daten angesehen. Daten werden nun vollständig verkapselt, und sie lassen sich zwischen dem Sender und Empfänger über die physikalische Schicht 15 transportieren.
-
Die vollständig verkapselten Daten 16, 17, 18, 19 erreichen über die physikalische Schicht 15 ihre abschließende Zielvorgabe bei dem Empfänger. Hier wird der Stapel 10 nach oben traversiert, und die Headerteile 19, 18 und 17 werden in Folge bei der jeweiligen Schicht entfernt. Der Headerteil 19 mit dem Label Ram-Header in der Figur enthält 12 Bits, mittels derer sich die Datenfolge in bekannter Weise zu dem gewünschten virtuellen lokalen Netzwerk richten lässt. In den anderen Headerteilen gibt es Information im Hinblick auf eine Fehlersteuerung, ein Multiplexen, usw.
-
Der Standard 802.1Q ermöglicht das Erzeugen virtueller lokaler Netzwerke (VLAN) über eine Verbinderspegel-basierte Sendetechnik, beispielsweise Ethernet. Es gibt zwei Vorgehensweisen zum Implementieren einer Markierung der Pakete beim dem Verbinderspegel (implizit oder explizit). Implizites Labelling bzw. Markieren wird in einer solchen Weise durchgeführt, dass die Identifikation eines spezifischen virtuellen lokalen Netzwerkes als ein Teil der Bestimmungsadresse in dem Paketheaderteil 19 erfolgt. Explizites Labelling bzw. Markieren wird so ausgeführt, dass ein zusätzliches Feld bei den Paketen 16, 17, 18 ergänzt wird, mit einem Label-Ram-Datenbereich. Implizites Labelling hat den Nachteil, dass es komplexer ist. Explizites Labelling hat den Nachteil, dass es zu der Länge des Pakets hinzufügt.
-
Der Standard 802.1Q, auf den oben Bezug genommen ist, nützt explizites Labelling mit 4 Bytes, wie in 5 gezeigt ist. Ein erster Teil der 2 Bytes 21 (VLAN E) wird zum Identifizieren der Tatsache benützt, dass das Paket markiert ist. Für Ethernet, Version 2, wird beispielsweise die Hexadezimaldarstellung von 8100 verwendet, was anzeigt, dass es sich um Pakete mit einer Markierung gemäß dem Standard 802,1Q handelt. Die verbleibenden 2 Bytes werden in 3 Teile unterteilt. Der erste Teil ist eine Dienstklasse (Class of Service, CoS) Feld 22 mit 3 Bit, die für die Priorität verwendet werden. Dann folgt ein Bit 23 (TR), zum Anzeigen des Adressenformats, d. h. der Tatsache, ob das Prinzip ”niedrigwertigstes Bit zuerst” oder ”höchstwertiges Bit zuerst” bei Umsetzvorgängen der Verbindungstechnik zu verwenden ist. Das Prinzip ”niederwertigstes Bit zuerst” wird in Ethernet verwendet, und ”höchstwertiges Bit zuerst” wird für Token Ring oder FDDI verwendet. Die letzten 12 Bit, ein Feld 24, dienen zum Bezeichnen, zu welchem virtuellen lokalen Netzwerk (VLAN) das Paket gehört.
-
Weiterhin hat der Internetpegel 13 die Möglichkeit, eine Priorität anzubieten. Dies erfolgt über die Internet-Protokollversion 4 (IPv4), und ist detailliert in 6 beschrieben. Ein Feld 25 mit 1 Byte und der Bezeichnung ”Typ des Dienstes” (Type of Service, TOS) bietet eine Möglichkeit einer speziellen Priorität eines Pakets in ähnlicher Weise wie das Feld 22 (CoS) bei dem Verbindunspaket in der 5.
-
Die Priorität von Verkehr wird in den Netzwerkendgeräten NT1–NT7 bei dem Verbindingspegel (Schicht 14) gebildet, über die Inspektion des Klasse-des-Dienst-Felds (CoS) 22 in 5. Das CoS-Feld enthält 3 Bit, und es ermöglicht demnach 8 mögliche Niveaus der Priorität. Ein wichtiger Punkt ist, bei welchem Pegel in dem CCP-IP Stapel 10 man Verkehr unterscheidet, um dann diesen unter Verwendung des CoS-Felds auszuführen. Gemäß 7 ist die Beziehung zwischen einem der Anwendereinrichtungen, dem Endgerät 8, und dem zugeordneten Netzwerkendgerät NT1 in dem Fall gezeigt, dass die Priorität zu bestimmen ist. Der Policy-Server PS1 ist in der geschalteten Domäne 5 gezeigt, mit seinen logischen Verbindungen 9 zu dem Netzwerkendgerät NT1 und der Anwendereinrichtung 8. In der Ausführungsform ist das Netzwerkendgerät als – mit Ausnahme der Verbindungsebene (Schicht 14) – ebenso zu der Internetebene (Schicht 13) und der Transportebene (Schicht 12) gehörend beschrieben. Die Beschreibung startet von dem Grund des Stapels 10.
-
Zwei Fälle tauchen bei Ausbildung einer Priorität auf. In dem ersten Fall unterstützt das Verbindungsport der Anwendereinrichtung die Standards IEEE 802.1Q und IEEE 802.1p. In dem zweiten Fall unterstützt das Verbindungsport nicht irgendeinen dieser Standards.
-
In dem ersten Fall (Priorität bei Verbindungsebene) sind die Tatsachen wie folgt: es sei angenommen, dass der Port Pd für das Internet in dem Netzwerkendgerät NT1, mit dem die Anwendereinrichtung 8 verbunden ist, nicht zu einem virtuellen lokalen Netzwerk (VLAN) gehört. Unterstützt das Verbindungsport der Anwendereinrichtung die Standards 802.1Q und 802.1p, so kann dieses Port direkt die CoS Bit 22 in den Paketen markieren, die von der Anwendereinrichtung über die geschaltete Domäne 5 zu einem Empfänger zu übertragen sind. Das Netzwerkendgerät führt die Priorisierung aus, die zwischen den unterschiedlichen virtuellen lokalen Netzwerken verwendet werden. Unterstützt das Verbindungsport nicht die Standards 802.1Q und 802.1p, so muss das Netzwerkendgerät Datenpakete von der Anwendereinrichtung unter Verwendung der korrekten VLAN Identität und CoS Bits gemäß der 5 markieren. In keinem der Fälle benötigt das Netzwerkendgerät NT1 die Internetebene oder Transportebene in dem TCP/IP Stapel 10.
-
Die Priorität über das CoS Feld 22 ermöglicht, wie oben erwähnt, acht mögliche Klassen. Wenn nun mehr als 8 virtuelle lokale Netzwerke existieren, an die eine Priorität zu vergeben ist, so kann eine Zahl der virtuellen lokalen Netzwerke gemäß einer Alternative in dieselbe Klasse gegeben werden. Gemäß einer anderen Alternative kann man, ohne jedwedge Unterstütztung in irgendeinem IEEE-Standard, eine Priorität auf der Grundlage virtueller lokaler Netzwerke vergeben, was theoretisch 4096 = 212 unterschiedliche Klassen ergibt, mit dem Index 12 als den 12 Bit in dem Feld 24 nach 5.
-
Unter Vergabe der Priorität bei Internetebene, Schicht 13: ermöglicht das TOS Feld nach 6 eine Möglichkeit zum Vergeben einer Priorität an den Verkehr. Diese Priorität wird in das CoS Feld abgebildet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, lediglich die 3 Bit in dem TOS Feld zu verwenden und auf dieser Weise eine Eins-zu-Eins-Abbildung zwischen den ToS und den CoS Feldern zu erhalten.
-
Für den zweiten Fall, bei Vorgabe einer Priorität auf der Transportebene, gilt folgendes. Die Parameter, die zum Variieren bei dem Transportpegel vorliegen, Ebene 12, sind das Protokoll (TCP oder UPD) und die Portnummer (0–65535). Die Variationen des Protokolls und der Portnummer lassen sich dann in das Feld 25 TOS oder in das Feld 22 CoS abbilden. TCP und der Port 80 sind einem Surfen in dem Internet zugewiesen, und sie können demnach eine spezielle Priorität in Relation zu dem gesamten anderen Verkehr erhalten.
-
Es besteht auch eine Möglichkeit, diese Priorität in den Netzwerkendgeräten bzw. Terminals zu vergeben. Dies erfordert jedoch, dass diese Endgeräte die Internetebene (Schicht 13) und die Transportebene (Schicht 12) unterstützen.
-
Das Vergeben einer Priorität bei einer Anwendungsebene (Schicht 11) verläuft wie folgt. Bei der Anwendungsebene kann man unterschiedliche Typen von Anwendungen unterscheiden. Beispielsweise wird HTTP zum Surfen verwendet, und RTP wird für Echtzeitanwendungen verwendet. Anhand der unterschiedlichen Anwendungsprotokolle werden unterschiedliche Prioritätsregeln gebildet, die schließlich in der CoS Markierung bei der Verbindungsebene implementiert sind.
-
Ist die Anwendungsebenen-Priorität bei dem obigen Paragraph innerhalb des Netzwerkendgeräts NT1 auszuführen, so ist erforderlich, dass auch die Anwendungsebene in dem Netzwerkendgerät unterstützt ist.
-
Zum Vergeben einer Priorität lassen sich bei unterschiedlichen Stellen in dem Telekommunikationssystem bilden und beachten. Zunächst kann der Anwendereinrichtung, gemäß dem Beispiel des Anwenderendgeräts 8, die Möglichkeit angeboten werden, selbst die CoS Markierung zu implementieren. Zweitens kann dem Netzwerkendgerät angeboten werden, die CoS Markierung zu bestimmen. Drittens kann der sogenannte Policy-Server PS1 zum Vergeben der Prioritäten verwendet werden. Beispielsweise kann mittels einer Einloggsequenz in dem Policy-Server der Anwender identifiziert sein, an den dann eine bestimmte Klasse einer Priorität vergeben wird, die wiederum in dem Netzwerkendgerät der geschalteten Domäne implementiert ist.
-
Das Ausführen der Priorität bei der Verbindungsebene, Schicht 14 in 3, lässt sich auf unterschiedliche Weisen ausführen. Die traditionellen Warteschlangenbildung basiert auf einer Warteschlage mit einem Puffer pro Port. Dies funktioniert nicht für Verkehr mit Priorität. Anstelle hiervon wird eine Warteschlange mit einem zugewiesenen Puffer pro Prioritäts-Verkehrsklasse und pro Port verwendet. Es lässt sich zusätzliche Komplexität ergänzen, zum Erzielen der erforderlichen Qualität, beispielsweise für die Verkehrsflüsse in Echtzeit. Ein Beispiel für eine derartig komplexe Warteschlangenverarbeitung ist der gewichtete faire Warteschlangenalgorithmus.
-
Datenpakete, die durch die Anwendereinrichtung 8 in 7 generiert werden, können – gemäß der obigen Diskussion – für eine Priorität markiert werden, entweder in der Anwendereinrichtung oder in dem Netzwerkendgerät NT1. Diese Markierung wird dann zum Vergeben einer Priorität an den Verkehr verwendet, so dass an die Anwenderanwendungen die erforderliche Qualität vergeben wird. Das Netzwerk NT1 kann nun Ethernet-Pakete an die geschaltete Domäne SW1 überlassen, entweder mit oder ohne Labelling. Überträgt das Netzwerkendgerät Datenpakete ohne Markierungen, so kann die geschaltete Domäne die Priorität nicht verwenden, sondern sie muss einen Betrieb gemäß dem Prinzip der Anbietung ausreichend großer Ressourcen ausführen, beispielsweise einer Bandbreite, damit die Anwenderanwendungen die erforderliche Qualität erfahren.
-
Datenpakete, die gemäß der 7 von der geschalteten Domäne zu transportieren sind, über das Netzwerkendgerät NT1 zu einer der Anwendereinrichtungen 6, 7 oder 8, lassen sich gemäß dem Standard IEEE 802.1p markieren. In diesem Fall kann das Netzwerkendgerät Priorität gemäß diesem Standard unterstützen. In dem Fall, wenn ein Datenpaket nicht markiert ist, lässt sich keine Priorität gemäß dem Standard IEEE 802.1p unterstützen. Jedoch lässt sich Priorität gemäß dem Standard IEEE 802.1Q anwenden, d. h. dahingehend, dass ein bestimmtes virtuelles lokales Netzwerk (VLAN), beispielsweise für Telefonie, den Vorrang für den Transport über das Netzwerkendgerät NT1 vor einem anderen virtuellen lokalen Netzwerk einnimmt, beispielsweise einem Intranet.
-
8 stellt das System detaillierter dar. Die Figur basiert auf dem Schichtkommunikationsmodell nach 3, und sie zeigt schematisch, wie die Anwendungsschicht 11, die Transportschicht 12, die Internetschicht 13 und die Verbindungsschicht 14 für unterschiedliche Teile in dem Kommunikationssystem nach 1 gemeinsam sind. In der Figur sind die Vermittlungsstellenports Pa, Pb, ..., P1 gezeigt, über die die Teile verbunden sind. Ferner ist die Figur unterteilt in die geschaltete Domäne 5, rechts von der strichlierten vertikalen Linie, und in den Anwender A1 links von dieser Linie, und dieser kann ein Haushalt oder eine lokale Firma sein.
-
Die geschaltete Domäne (Engl.: switched domain) enthält zumindest eine Vermittlungsstelle, die Vermittlungsstelle SW1, die die Standards IEEE 802.1D und IEEE 802.1Q unterstützt. Ferner kann die IEEE 802.1p unterstützen, jedoch ist dies nicht erforderlich. Mit der geschalteten Domäne sind Dienste verbunden, gemäß der beispielhaften Ausführungsform Intranet und Fernsehen, sowie die IP-Pfadauswahlvorrichtung IP1. Diese kann zwei Funktionen aufweisen. Erstens, Dienste, die mit der geschalteten Domäne über die IP-Pfadauswahlvorrichtung verbunden sind, beispielsweise Internet, und zweitens bietet sie die Möglichkeit, eine Kommunikation zwischen getrennten Dienstnetzwerken anzubieten.
-
Das Netzwerkendgerät NT1, das die Standards IEEE 802.1D, IEEE 802.1Q und IEEE 802.1p unterstützen muss, und eine Zahl der Anwendereinrichtungen 6, 7 und 8, sind in dem Haushalt/der lokalen Firma angeordnet. Das Fernsehgerät 7 bewirkt einen Zugriff auf den Fernsehdienst, und das Computerendgerät 8 bewirkt einen Zugriff auf das Internet, wie im Zusammenhang mit der 1 beschrieben ist.
-
Zwei Dienstnetzwerke werden gebildet, Intranet und Fernsehen, und diese werden durch virtuelle lokale Netzwerke geführt, VLAN. Die Ports Pd und Pj gehören zu dem Dienstnetzwerk VLAN1, dargestellt mit punktierten Linien, das die Intranetdienste führt. Die Ports Pc und Pa gehören zu dem Dienstnetzwerk VLAN2, dargestellt mit strichlierten Linien, das den Fernsehdienst führt. Die mit durchgezogenen Linien dargestellte Verbindung führt Verkehr von allen Dienstnetzwerken. Unterstützt einer der Ports Pa, Pb, Pj oder Pk den Standard IEEE 802.1Q, so kann er auch zwischen den unterschiedlichen Dienstnetzwerken unterscheiden. Dies ist jedoch keine Anforderung für den korrekten Betrieb des Systems.
-
In 2 ist eine mögliche Gruppe von Dienstports der Anwendereinrichtungen dargestellt. Ein spezifischer Port, beispielsweise ein Port Pn für die Telemetrie, lässt sich so implementieren, dass er nicht eine Verbindungstechnik auf der Grundlage einer Mediums-Zugangssteuerung, MAC, verwendet, sondern irgendeine andere Technik, beispielsweise RS232. In diesem Fall ist der Port der MAC Adresse zuzuweisen, die das Netzwerkendgerät NT1 selbst hat.
-
Es sei angenommen, dass der Anwender A1 mit dem Intranetdienst verbunden ist und eine Verbindung mit dem Fernsehdienst wünscht. Der Anwender kontaktiert den Betreiber OP1 in der geschalteten Domäne 5. Dies lässt sich mittels einem Telefonanruf ausführen, einer Anwendung, die in dem Intranetdienst oder in anderer Weise vorliegt. Der Betreiber konfiguriert den Port Pc so, dass er zu einem Dienstnetzwerk (VLAN) für Fernsehen gehört. Die Anwendereinrichtung 7 für Fernsehen empfängt dann die erforderlichen Parameter, entweder dynamisch oder statisch, um über die Internetebene 13 erreichbar zu sein. In derselben Weise lässt sich der Dienst abtrennen, indem der Betreiber den Port Pc so rekonfiguriert, dass er nicht mehr länger zu dem Dienstnetzwerk für Fernsehen gehört.
-
Weiterhin wird eine Möglichkeit angeboten, Priorität für Verkehr in einem Dienstnetzwerk zu vergeben. Es sei angenommen, dass der Anwender mit dem Intranet-Dienstnetzwerk verbunden ist. Unter den Diensten in dem Intranetdienst gibt es eine Möglichkeit, Information über eine gemeinsame Web-Schnittstelle zu erhalten, beispielsweise Information von dem Betreiber. Ferner kann ein Dienst angeboten werden, auf den zu hören ist, und von dem ein Playback zu beobachten ist, beispielsweise für ein lokales Meeting in einem Haushaltsbereich. Die Web-Anwendung nützt http und der Playback nützt das Echtzeitprotokoll (RTP). Gemäß der 7 lässt sich dann eine Möglichkeit anbieten, eine Priorität an den RTP Verkehr gegenüber dem HTTP Verkehr zu übergeben.
-
Es besteht auch eine Möglichkeit, ein oder mehrere Dienstnetzwerke zu kombinieren. Es sei angenommen, dass unterschiedliche Kanäle, die über das Fernsehdienstnetzwerk verfügbar sind, auf einem Server in dem Intranet-Dienstnetzwerk gespeichert sind. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Anwender seine Einrichtung für den Intranet-Dienst verwendet, zum Auswählen und konfigurieren seiner Anwendereinrichtung für den Fernsetznetzwerkdienst.
-
Bei einem typischen Szenario wird eine große Zahl von Netzwerkendgeräten mit der geschalteten Domäne verbunden, mit einer Zahl signifikant höher als diejenige der sieben Netzwerkendgeräte NT1–NT7, die in 1 gezeigt sind. Hierdurch ergeben sich spezielle Anforderungen im Hinblick auf die Konfiguration und die Überwachung der Netzwerkendgeräte.
-
Die Verbindungsebene 14 ist für ein wirksames Verwalten einer derartig großen Zahl von Netzwerkendgeräten nicht ausreichend. In einem solchen Fall besteht eine Lösung darin, die Netzwerkendgeräte im Internet, bei den Transport- und Anwendungsebenen verfügbar zu machen. Es ist dann möglich, ein oder mehrere virtuelle lokale Netzwerke (VLAN) zu erzeugen, bei denen sämtliche oder zumindest ein Teil sämtlicher Netzwerkendgeräte einen Teil bildet. Hierbei lässt sich die Konfiguration und Überwachung wirksam ausführen, beispielsweise über eine IP-Rundsendetechnik. Die Überwachung und Konfiguration kann über ein einfaches Netzwerkmanagementprotokoll (Engl.: Simple Network Managment Protocol, SNMP) und über ein triviales File Transfer Protokoll (Engl.: Trivial File Transfer Protocol, TFTP) erfolgen, und sie nützt beispielsweise http und demnach eine Web-Schnittstelle als Anwendung hierfür.
