DE69831975T2

DE69831975T2 - Verfahren zur zugangssteuerung von mehreren endgeräteadaptern

Info

Publication number: DE69831975T2
Application number: DE69831975T
Authority: DE
Inventors: Malte Friden; Lorens Almehag
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: WO1999026379A3; US6697874B1; AU1268699A; WO1999026379A2; SE521824C2; SE9704228D0; EP1038374B1; EP1038374A2; DE69831975D1; SE9704228L

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Kundenbereichsnetzwerk, ein Kundenbereichssystem mit einem Netzwerk und einem Verfahren zum Steuern des Zugriffs auf ein derartiges Netzwerk. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Heimnetzwerk auf der Grundlage von einem ATM Hinzufügungs/Fallenlassen-(add/drop)-Multiplexen und optischen Fasern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In dem in US-A-5,050,164 beschriebenen System wird ein optisches Kundenbereichsnetzwerk beschrieben zum Bilden einer Schnittstelle von Benutzerendgeräten mit einem Breitbanddigitalübertragungsweg und einem Austauschnetzwerk. Zwischen dem optischen Kundenbereichsnetzwerk und dem Breitbanddigitalausbreitungsweg und einem Austauschnetzwerk ist eine optische Netzwerkschnittstelle (ONI) verbunden, die als ein Gateway dient und auch einen Zugriff auf gewisse zentralisierte Steuerungsfunktionen bereitstellt. Jedes Benutzerendgerät gehört zu einem entsprechenden Endgeräteadapter, wobei die Endgeräteadapter auf eine derartige Weise zwischenverbunden sind, dass die Abwärtsverbindungsinformation fallengelassen wird und die Aufwärtsverbindungsinformation mittels einer „Daisy Chain" übermittelt wird, d.h., die Aufwärtsverbindungsinformation wird an jedem Endgeräteadapter wiedererzeugt.
In US-A-5,079,763, eine Teilanmeldung von US-A-5,050,164, wird ein Kundenbereichsnetzwerk-Knotenzugriffsprotokoll zum Steuern des Zugriffes einer Mehrzahl von Endgeräteadaptern auf einen Bus zum Übermitteln von Aufwärtsverbindungsinformation beschrieben, wobei der Bus die Endgeräteadapter in einer Daisy Chain zwischenverbundet. Jedoch ist es mit diesen Systemen nicht möglich eine direkte Kommunikation zwischen Benutzerendgeräten zu haben, da in beiden Druckschriften beschrieben wird, dass die Übermittlungen zwischen Einheiten von Benutzerendgeräten nur über die optische Netzwerkschnittstelle (ONI) bereitgestellt wird.
EP-A2-0448494 bezieht sich auf ein DQDB-Netzwerk von Knoten, die miteinander verbunden sind mit zwei Datenbussen, die Daten in zwei entgegengesetzte Richtungen übermitteln, aufwärtsverbindungsmäßig und abwärtsverbindungsmäßig. Jeder Knoten kann Daten zu jedem anderen Knoten des Netzwerkes übermitteln ohne die Endknoten zu passieren, da jeder Knoten auf jedem der zwei Busse übermitteln und andere Knoten des Netzwerkes adressieren kann. Jedoch offenbart diese Druckschrift keine Zwischenverbindung von Endgeräteadaptern in einer „Daisy Chain". Ferner ist es nicht möglich einen Endgeräteadapter ohne Rekonfigurieren des Netzwerkes hinzuzufügen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile zu überwinden, die durch die oben bezuggenommenen Druckschriften des Standes der Technik mitgebracht werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung ist in einem Kundenbereichsnetzwerk gemäß Anspruch 6, einem Kundenbereichsnetzwerksystem und einem verwandten Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Steuern des Zugriffes von Endgeräteadaptern auf die Übermittlungsmittel verkörpert.
Das Kundenbereichsnetzwerk umfasst wenigstens zwei Endgeräteadapter, von den jeder mit einem entsprechenden Benutzerendgerät verbindbar ist, ein erstes und zweites Übermittlungsmittel, die die Endgeräteadapter zwischenverbinden zum Bilden einer Daisy Chain zum Übermitteln von Abwärtsverbindungs- bzw. Aufwärtsverbindungsinformation. Der Endgeräteadapter umfasst ferner Mittel zum Filtern besonderer Information, die für das zugeordnete Benutzerendgerät bestimmt sind von einem Bitstrom, der über das erste oder zweite Übermittlungsmittel übermittelt wird; und Mittel zum Schreiben besonderer Information von dem zugehörigen Benutzerendgerät in einen Bitstrom, der über das erste oder zweite Übermittlungsmittel übermittelt wird, wobei ebenfalls ein Protokollhandhaber bereitgestellt wird, der mittels eines Medienzugriffsprotokoll gehandhabt wird.
In einer detaillierteren Ausführungsform der Erfindung umfasst jeder Endgeräteadapter einen entsprechenden vorbestimmten Adresswert (UPI), der sich auf die Position des Endgeräteadapters in der Daisy Chain bezieht.
In einer anderen detaillierteren Ausführungsform der Erfindung erzeugt und weiterleitet der Protokollhandhaber in einem ersten End-Endgeräteadapter ein Taktsignal zu dem ersten Übermittlungsmittel zum Synchronisieren der Endgeräteadapter. Dieses wird konventionellerweise erreicht durch Vergeben des niedrigsten vorbestimmten Adresswertes (UPI) an den ersten End-Endgeräteadapter.
Ein Verfahren zum Steuern eines Zugriffs der Endgeräteadapter auf die Übermittlungsmittel, ein Protokoll, das durch einen in jedem Endgeräteadapter angeordneten Protokollhandhaber durchgeführt wird, unterstützt grundsätzlich das folgende:

– Bestimmen, ob eine eingehende Anfrage für den spezifischen Endgeräteadapter bestimmt ist und ob der spezifische Endgeräteadapter (100, 101, 102) eine Anfrage zum Übermitteln aufweist,
– Spurverfolgen der Kapazität des ausgehenden ersten und zweiten Übermittlungsmittel als ein Ergebnis der Bestimmungsschritte,
– Übermitteln der Anfrage in die Anfragerichtung oder eine Antwort in die Antwortrichtung, bestimmt als ein Ergebnis des Spurverfolgungsschrittes.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die Benutzerendgeräte direkt miteinander unabhängig davon kommunizieren können, ob eine Netzwerkschnittstelle mit dem Kundenbereichsnetzwerk verbunden ist oder nicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet das Kundenbereichsnetzwerk ATM zum Liefern aller Dienste und die Information wird auf optischen Langkern-Fasern übermittelt. Die bevorzugte Ausführungsform hat den Vorteil kabelarm, unempfindlich auf elektromagnetische Strahlung und einer relativ hohen Busbandbreite (>100 Mb/s) fähig zu sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden besser aus ihrer folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen verstanden, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet wird, in denen gleiche Bezugsziffern identische Strukturen über die verschiedenen Ansichten anzeigen:
1 stellt schematisch ein Kundenbereichsnetzwerk dar.
2 stellt schematisch ein Kundenbereichsnetzwerk dar, das mit Benutzerendgeräten und einer Netzwerkschnittstelle verbunden ist.
3 stellt schematisch einen Endgeräteadapter zum Verwenden in Verbindung mit dem Kundenbereichsnetzwerk dar.
4 stellt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines Paketes zum Übermitteln von Daten und MAC-Information in einem Kundenbereichsnetzwerk dar.
5 stellt schematisch ein Anfragefeld des Paketes dar, wie in 4 dargestellt.
6 stellt schematisch ein Antwortfeld des Paketes dar, wie in 4 dargestellt.
7 stellt schematisch gewisse ATM-Zellenkopffelder für eine Verkehrszelle für Medienzugriffssteuerungszwecke dar.
8 stellt schematisch generische Flusssteuerungs-(GFC)-Felder einer Verkehrszelle für Medienzugriffssteuerungszwecke dar.
9 stellt schematisch ein Flussdiagramm zum Handhaben einer eingehenden Anfrage in einen Endgeräteadapter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar.
10 stellt schematisch ein Flussdiagramm für einen Endgeräteadapter dar, zum Übermitteln seiner Anfrage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
11 stellt schematisch ein Flussdiagramm zum Übermitteln von Benutzerinformation zwischen Endgeräteadaptern gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜRHUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Bezugnehmend nun auf 1 wird ein Kundenbereichsnetzwerk 10 dargestellt, mit vier Endgeräteadaptern 100, 101, 102, die durch einen doppelten optischen Daisy Chain Faserbus 26, 28 zwischenverbunden sind. Ein Faserbus wird in jeder Datenübermittlung verwendet, d.h. ein Faserbus 26 für eine Aufwärtsverbindungsübermittlung von Daten und der andere Faserbus 28 für eine Abwärtsverbindungsübermittlung von Daten. Zwischenverbunden der Endgeräteadapter 100, 101, 102 zum Bilden einer Daisy Chain bedeutet, dass die übermittelten Daten an jedem Endgeräteadapter wiedererzeugt werden. Das Kundenbereichsnetzwerk 10 ist vorzugsweise ein Heimnetzwerk oder ein Kleinfirmennetzwerk.
Da die optischen Signale in jedem Endgeräteadapter wieder erzeugt werden, besteht keine direkte Übermittlungsbegrenzung zu der Anzahl von Endgeräten, solange die maximale Faserlänge zwischen den Endgeräteadaptern nicht überschritten wird. Ein anderer Vorteil der wiedererzeugenden bzw. regenerativen Topologie ist, dass sie eine direkte Kommunikation zwischen Endgeräten erlaubt.
Die Gründe für ein Verwenden einer optischen Faser ist, dass sie leicht zu installieren ist, keine EM-Strahlung absorbiert oder emittiert, eine hohe Bandbreite aufweist und preiswert ist.
Zwei Fasertypen können für die Anwendung betrachtet werden: optische Kunststofffaser (POF) und Hard Clad Silica Faser (HCS-Faser). Infolge des großen Kerndurchmessers dieser Fasern, können die Kosten für Verbinder und optoelektronische Komponenten niedriggehalten werden. Die POF hat eine viel höhere Abschwächung als die HCS-Faser, aber sie ist für sehr kurze Distanzen (<50 m) zu bevorzugen, da sie mehr Licht koppelt als die HCS-Faser.
Ferner ist vorzugsweise ein Optical Protection Switch (OPS) 30 in jedem Faserbuswandauslass eingeschlossen, da es möglich sein sollte einen Endgeräteadapter ohne Unterbrechen des Restes des Heimnetzwerkes zu entfernen. In 1 ist jeder Endgeräteadapter 100, 101, 102 mit zwei Simplexschaltern 30 verbunden. In der Praxis wird der OPS 30 eine Duplexeinheit sein, die die Abwärtsverbindung und Aufwärtsverbindung optischen Signale vorbei passieren lässt, wenn der Vier-Faserendgeräteadapter-Kabelverbinder davon getrennt wird. US-A-5,050,164 und US-A-5,079,763 beschreibt einen optischen Schutzschalter der verwendet werden kann.
Von den vier Endgeräteadaptern 100, 101, 102, die in 1 gezeigt sind, werden zwei betrachtet, um End-Endgeräteadapter 101, 102 zu sein, d.h. ein erstes End-Endgerät 101 und zweites End-Endgerät 102, was bedeutet, dass sie an dem Ende der Daisy Chain sind. Da sie an dem Ende sind, werden nur zwei der vier optischen Fasern des Vier-Faserendgeräteadapterkabelverbinders verwendet. Die End-Endgeräteadapter 101, 102 weisen gewisse Masterfunktionen auf: der erste End-Endgeräteadapter 101 und der zweite End-Endgeräteadapter 102 stellen jeweils einen Freilaufzellenstrom bereit, der für den Abwärtsverbindungs- bzw. Aufwärtsverbindungsdatenfluss verwendet werden soll. Ferner erzeugt der erste End-Endgeräteadapter 101 ein Taktsignal, das abwärtsverbindungsmäßig übermittelt wird mit dem Bitstrom zu jedem Endgeräteadapter 100, 102, derart, dass sie synchron arbeiten. Wenn das Taktsignal an einem zweiten End-Endgeräteadapter 102 über den Abwärtsverbindungsbus 26 ankommt, extrahiert es eher das Taktsignal und übermittelt es an den Aufwärtsverbindungsbus 28. Natürlich kann jeder Endgeräteadapter 100, 101, 102 die Funktionen des ersten und zweiten End-Endgeräteadapter 101, 102, durchführen, da jeder Endgeräteadapter 100, 101, 102 die Mittel zum Durchführen der Masterfunktionen umfasst. Folglicherweise muss ein Master nicht an dem Ende der Daisy Chain sein.
2 stellt ein Kundenbereichsnetzwerksystem 11 dar, wodurch ein Benutzerendgerät 20, 22 mit jedem Endgeräteadapter 100, 101, 102 in einem Kundenbereichsnetzwerk 10 verbunden ist. Das Kundenbereichsnetzwerksystem kann entweder ein unabhängiges System sein oder mit einem Zugriffsnetzwerk 12 verbunden sein, wie in 2 dargestellt ist. Das Zugriffsnetzwerk verbindet das Heim oder kleine Büro mit dem nächsten Schaltungs- bzw. Vermittlungsknoten. Wenn das Netzwerksystem 11 mit einem Zugriffsnetzwerk 12 verbunden ist, ist es dazu mittels einer Netzwerkschnittstelle 22 verbunden, z.B. einem Netzwerkendgerät NT, das angepasst ist zum Empfangen und Übermitteln von Information zu und von dem Zugriffsnetzwerk 12. Der Endgeräteadapter, mit dem die Netzwerkschnittstelle 22 verbunden ist, wird dann normalerweise als erster End-Endgeräteadapter 101 und Master bezeichnet. Die Benutzerendgeräte 22, die mit den ersten End-Endgeräteadapter 101, 102 verbunden sind, werden als erste Endbenutzerendgeräte 22 bezeichnet.
Eine Netzwerkschnittstelle 22 oder ein Netzwerkendgerät NT 22 kann betrachtet werden als ein spezialisiertes Endgerät, das mit einem Zugriffsnetzwerk 12 verbunden sein kann. Die Netzwerkschnittstelle 22 dient als ein Gateway und stellt auch einen Zugriff auf gewisse zentralisierte Steuerungsfunktionen bereit, z.B. leitet sie das Zugriffsnetzwerktaktsignal an die Endgeräte über den Abwärtsverbindungsdatenfluss weiter. Folglicherweise rastet das Kundenbereichsnetzwerksystem 11 auf ein Taktsignal von dem Zugriffsnetzwerk 12 über die Netzwerkschnittstelle 22 ein, wenn das Kundenbereichsnetzwerksystem 11 mit einem Zugriffsnetzwerk 12 verbunden ist. Der Master 101 verwendet dann das Taktsignal von der Netzwerkschnittstelle 22.
Wenn die Kundenbereichsnetzwerksystem-11-Konfiguration verändert wird, z.B. wird ein Benutzerendgerät 20, 22 von einem eine Masterfunktionen durchführenden Endgeräteadapter 100, 101, 102 entfernt, dann können die Masterinhaberschaften zu jedem anderen Endgeräteadapter 100, 101, 102 gegeben werden. Dies wird durch den Protokollhandhaber 155 mittels eines Medienzugriffssteuerung-(MAC)-Protokolls gehandhabt, das unten erklärt wird.
Die Daten auf dem optischen Faserbus werden in ATM-Zellen getragen. Die Geschwindigkeit der Verknüpfung zwischen den Endgeräteadaptern 100, 101, 102 und den Benutzerendgeräten 20, 22 kann niedriger sein als die Busgeschwindigkeit. Um Hardware zu sparen, können die Endgeräteadapter 100, 101, 102 innerhalb der Benutzerendgeräte 20, 22 integriert sein, um somit die Notwendigkeit für eine serielle Übermittlungsverknüpfung zwischen diesem zu eliminieren.
3 stellt eine bevorzugte Ausführungsform eines Endgeräteadapters 100, 101, 102 dar, mit den folgenden Hauptblöcken:

A. Busübermittler und Empfänger (105, 125, 120, 140)
B. Endgeräteübermittler und Empfänger (150, 160)
C. Optische Vermittlung (OR) mit einer Steuerung (180, 185)
D. Endgeräteadapterkern (110, 115, 130, 135, 145, 155, 165, 170, 175)

Diese Hauptblöcke A bis D werden unten kurz beschrieben
A. Optische Faserbusübermittler und Empfänger
Dieser Block umfasst optoelektronische Übermittler und Empfänger, die für eine optische Langkernfaser geeignet sind. Es können auch eine Übermittlungsrahmenschaltung (oder nur ein seriell zu parallel Wandler) und eine Taktwiederherstellung eingeschlossen sein. Die Busübermittlungsgeschwindigkeit ist in der Größenordnung von 100 Mb/s oder höher.
B. Endgerätübermittler und Empfänger
Dieser Block umfasst einen Übermittler und Empfänger für elektrische oder optische Übermittlung zwischen dem Endgeräteadapter 100, 101, 102 und dem Benutzerendgerät 20, 22. Es kann auch eine Übermittlungsrahmenschaltung (oder nur ein seriell zu parallel Wandler) und eine Taktwiederherstellung eingeschlossen sein. Die Busübermittlungsgeschwindigkeit kann gleich oder kleiner als die Busübermittlungsgeschwindigkeit sein. Wenn der Endgeräteadapter 100, 101, 102 in dem Benutzerendgerät 20, 22 eingeschlossen ist, können die Daten auf einer parallelen Form übermittelt werden und der Block kann eliminiert werden.
C. Optische Übermittlung
Um zu verhindern, dass die Daisy Chain im Falle eines Energieversorgungsfehlers in dem Endgeräteadapter unterbrochen wird, sind vorzugsweise optische Übermittlungen in den Endgeräteadaptern eingeschlossen. Die optischen Vermittlungen 180 erlassen die optischen Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungssignale vorbei passieren im Fall eines Energieversorgungsfehlers in dem Endgeräteadapter 100, 101, 102. Wenn keine Spannung vorliegt, erfasst die Vermittlungssteuerung 185 dieses und stellt die optischen Vermittlungen 180 in einen Vorbeipassierungsmodus. Die optischen Vermittlungen 180 können zwei Simplexvermittlungen oder eine Duplexvermittlung sein.
In dem Fall, in dem ein optischer Schutzschalter (OPS) gemäß US-A-5,050,164 oder US-A-5,079,763 verwendet wird, werden optische Vermittlungen 180 innerhalb der Endgeräteadapter, wie oben beschrieben, nicht benötigt, da der in den US-Druckschriften definierte optische Schutzschalter bereits ihre Funktion einschließt.
D. Endgeräteadapterkern
Dieser Block schließt Mittel zum Schicken von ATM-Zellen auf den optischen Faserbus 26, 28 oder auf ein Benutzerendgerät 20, 22 ein, wobei das Mittel ATM-Demultiplxer 110, 130, 165; ATM-Multiplexer 115, 135, 145; und einen Medienzugriffsprotokollhandhaber 155 umfasst. Die Adressinformation, die zum Schicken der ATM-Zellen auf den optischen Faserbus 26, 28 oder ein Benutzerendgerät 20, 22 benötigt wird, wird in dem ATM-Zellenkopf getragen. Der Endgeräteadapterkern ist auch in der Lage ATM-Zellen zu puffern (wenn benötigt) mittels Puffermittel 170, 175, bevor die ATM-Zellen auf den optischen Faserbus 26, 28 gesendet werden. Dies wird gesteuert durch bekannte Verfahren durch den Protokollhandhaber 155. Die Pufferung wird vorzugsweise unterschiedlich für verschiedene Datendienstklassen durchgeführt, z.B. isochrone und asynchrone Dienste. Der Protokollhandhaber 150 sendet auch Information über die benötigte laufende Zellenrate an den optischen Faserbus 26, 28. Wenn ein Endgeräteadapter 100, 101, 102 zugewiesen wird ein Master zu sein, wird eine Erzeugung eines Freilaufzellenstroms für die Abwärtsverbindungs- oder Aufwärtsverbindungsübermittlung durch den Protokollhandhaber 155 durchgeführt.
Mögliche Pfade für Daten und Steuerungssignale durch den Endgeräteadapter 100, 101, 102 können beispielsweise die folgenden sein:

– ATM-Zellen auf den Abwärtsverbindungsbus 26, die zu dem nächsten abwärtsverbindungsmäßigen Endgeräteadapter weitergeleitetet werden sollen, werden durch einen Empfänger Rx 105 empfangen, durch ATM-Demulitplexer 110 identifiziert und über ATM-Multiplexer 115 zu Übertrager Tx 120 gesendet. Die Identifizierung durch einen ATM-Demultiplexer wird durch Lesen des ATM-Zellenkopfes durchgeführt, der in der Technik wohl bekannt ist;
– ATM-Zellen auf dem Aufwärtsverbindungsbus 28, die zu dem nächsten aufwärtsverbindungsmäßigen Endgeräteadapter weitergeleitet werden soll, werden durch Empfänger Rx 125 empfangen, durch ATM-Demultiplexer 130 identifiziert und über ATM-Multiplexer 135 zu Übermittler Tx 140 gesendet;
– ATM-Zellen, die von dem Abwärtsverbindungsbus 26 zu dem Endgeräteadapter für eine Übermittlung zu dem Benutzerendgerät 20, 22 fallengelassen werden, werden durch Empfänger Rx 105 empfangen, durch ATM-Demultiplexer 110 identifiziert und über ATM-Multiplexer 145 zu Übermittler Tx 150 gesendet;
– ATM-Zellen, die von dem Aufwärtsverbindungsbus 28 zu dem Endgeräteadapter für eine Übermittlung zu dem Benutzerendgerät 20, 22 fallengelassen werden, werden durch den Empfänger RX 125 empfangen, durch den ATM-Demultiplexer 130 identifiziert und über ATM-Multiplexer 145 zu Übermittler Tx 150 gesendet;
– Steuerungssignale, die von dem Abwärtsverbindungsbus 26 zur Übermittlung zu dem Protokollhandhaber 155 fallengelassen werden, werden durch Empfänger Rx 105 empfangen, durch ATM-Demultiplexer 110 identifiziert und zu dem Protokollhandhaber Tx 155 gesendet;
– Steuerungssignale, die von dem Aufwärtsverbindungsbus 28 für eine Übermittlung zu dem Protokollhandhaber 155 fallengelassen werden sollen, werden durch Empfänger Rx 125 empfangen, durch ATM-Demultiplexer 130 identifiziert und zu dem Protokollhandhaber 155 gesendet;
– ATM-Zellen von dem Benutzerendgerät 20, 22, die zu dem Abwärtsverbindungsbus 26 hinzugefügt werden sollen, werden durch den Empfänger Rx 160 empfangen, durch den ATM-Demultiplexer 165 identifiziert und über die Puffermittel 175 und dem ATM-Multiplexer 155 zu dem Übermittler Tx 120 gesendet;
– ATM-Zellen von dem Benutzerendgerät 20, 22, die zu dem Aufwärtsverbindungsbus 28 hinzugefügt werden sollen, werden durch den Empfänger Rx 160 empfangen, durch ATM-Demultiplexer 165 identifiziert und über die Puffermittel 170 und dem ATM-Multiplexer 135 zu dem Übermittler Tx 140 gesendet;
– Steuerungssignale von den Protokollhandhaber 155, die zu dem Abwärtsverbindungsbus 26 hinzugefügt werden sollen, werden durch den Protokollhandhaber 155 erzeugt, durch den ATM-Multiplexer 117 empfangen und zu dem Übermittler Tx 120 gesendet;
– Steuerungssignale von dem Protokollhandhaber 155, die zu dem Aufwärtsverbindungsbus 28 hinzugefügt werden sollen, werden durch den Protokollhandhaber 155 erzeugt, durch den ATM-Multiplexer 135 empfangen und zu dem Übermittler Tx 140 gesendet;

In der folgenden Beschreibung wird nun erklärt, wie das MAC-Protokoll gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet. MAC-Protokolle sind immer ein Kompromiss zwischen Fairness, Effizienz und Komplexität. Es gibt viele Definitionen was „Fairness" ist. Komplexität hat einen Einfluss auf Endgerätekosten und Zeit zum Markt (time to market). Die Kosten einer Effizienz müssen gegen die Kosten einer Übermittlung bilanziert werden.
Ein spezieller Faktor Heimnetzwerke betreffend ist, dass das Netzwerkendgerät NT 22 eine viel höhere Bandbreite in der Abwärtsverbindungsrichtung benötigt als jedes andere Benutzerendgerät 20 in jeder anderen Richtung. Eine ähnliche Situation in einem MAN oder WAN ist ein damit verbundener Server.
Solange keine Kürzung von Ressourcen besteht, bekommt jedes Benutzerendgerät 20, 22 und jeder Prioritätsgrad was er will. Wenn das Kundenbereichsnetzwerksystem stark belastet wird, müssen Schritte unternommen werden, um die verfügbaren Ressourcen auf eine faire Weise zu verteilen und ein stabiles System zu erhalten.
Eine Weise zum Verwalten von Ressourcen von stark belasteten geteilten Medien ist Reservierungen zu verwenden. Vorzugsweise werden immer Reservierungen verwendet, aber die Reservierungen sind zwei verschiedene Typen. Was reserviert wird, ist kein spezieller Kanal, sondern eine Ressource. Die zwei Typen von Reservierungen sind Langzeitreservierungs-(LTR)-Signale, die spezielle Trennungssignale erfordern, und Kurzzeitreservierungs-(STR)-Signale, die keine speziellen Trennungssignale erfordern. LTR-Signale werden für langzeitkonstante Bitraten-(CBR)-Reservierungen verwendet, wie Telephonie, TV und CD-Spieler-Signale, die an einen Verstärker gespeist werden. Wenn verwendet, belasten diese Verbindungen das System nicht mit einer MAC-Signalisierung. STR wird typischerweise verwendet für Burst-Typen-Verkehr, z.B. IP-Daten von einem PC.
Der LTR-Prozess besteht aus zwei Phasen, einer Anfrage-/Trennungsphase und einer Verkehrsphase. Die Anfrage-/Trennungsphase umfasst die Schritte zum Einstellen einer Ressource (der Verbindungsschritt) durch Verwenden von Anfragen und Antworten und Enden einer Ressource (der Trennungsschritt). Die Verkehrsphase bezieht sich auf Senden von Benutzerinformation, wenn eine Ressource eingestellt worden ist.
Jeder Verkehr in dem Heimnetzwerk verwendet Reservierungen (R). Anfrage- und Antwortinformation könnte entweder als spezielle Zellen oder als Pakete getragen werden, die Hinzufügungsfelder umfassen, die einer ATM-Zelle hinzugefügt sind. Das letztere Verfahren wird bevorzugt, da es zu einem schnelleren und einem gleichverteilteren Anfrage-/Antwortprozess führt.
Wie in 4 dargestellt besteht ein Paket 200, das in die Anfragerichtung (RD) und die Antwortrichtung (AD) der Daisy Chain geht, aus drei Teilen; der Benutzerinformationszelle 210, dem Anfragefeld 220 und dem Antwortfeld 240. Das Paket 200 umfasst vorzugsweise insgesamt 61 Bytes, wobei die Benutzerinformationszelle 210 53 Bytes umfasst, das Anfragefelde 220 4 Byte und das Antwortfeld 240 4 Byte. Die Anfrage- und Antwortfelder 220, 240 haben nichts zu tun mit der Benutzerinformationszelle 210, z.B. der ATM-Zelle. Jeder Endgeräteadapter 100, 101, 102 ist frei die Anfrage- und Antwortfelder 220, 240 gemäß gewissen Regeln zu verwenden, die unten erklärt werden.
Wie in 5 dargestellt ist, umfasst das Anfragefeld 220 ein Anfrageprioritätsfeld von 1 Bit 221, ein Anfragefeld frei/beschäftigt von 1 Bit 222, einem LTR-/STR-Feld von 1 Bit 223, einem Verbindungs-/Trennungsfeld von 1 Bit 224, einem Anfrage-ID-Feld von 6 Bits 225, einem Anfragebestimmungs-ID-Feld von 6 Bits 226, ein angefragter Serviceklassenfeld von 2 Bits 227, ein Anfrage-ID-Feld von 3 Bits 228, ein angefragtes Kapazitätsfeld von 10 Bits 229 und ein 1 Bit Reservefeld 230.
Die Priorität ist ein Prinzip einer Kommunikation von CTD und CDV. Die Anfrageprioritätsfelder 221, 241 sind in dem STR-Fall relevant. In dem LTR-Fall weist jede Anfrage die niedrigste Priorität auf. Eine Priorität in dem Anfragefeld 221 und Antwortfeld 241 haben zwei Werte und können als eine feinere Unterteilung von LTR/STR gesehen werden. Folglicherweise bestehen insgesamt vier Prioritäten, eine für jede der vier Verkehrsprioritäten in dem GFS-Prioritätsfeld 264.
Die Anfrage-ID 228 wird benötigt, wenn ein Endgeräteadapter 100, 101, 102 verschiedene Anfragen simultan aufweist. Die Anfragekapazität in dem Anfragekapazitätsfeld 229 ist ein berechneter Wert. Der berechnete Wert wird derart ausgewählt, dass die Anfragekapazität für die Verknüpfung optimiert ist.
Wie in 6 dargestellt ist, umfasst das Antwortfeld 240 ein Antwortprioritätsfeld von 1 Bit 241, ein Antwortfeld frei/beschäftigt von 1 Bit 242, ein LTR-/STR-Feld von 1 Bit 223, ein Verbunden-/Getrenntfeld von 1 Bit 224, einem Anfrage-ID-Feld von 6 Bits 225, ein Anfragebestimmungs-ID-Feld von 6 Bits 226, ein angefragter Serviceklasse-Feld von 2 Bits 227, ein Anfrage-ID-Feld von 3 Bits 228, ein Anfragegewähr-/-nicht-Gewährfeld von 1 Bit 243 und einem angefragte Kapazität-Feld von 10 Bits 229.
Das Antwortfeld 140 ist sehr ähnlich zu dem Anfragefeld 220. Jedoch unterscheiden sie sich durch gewisse Punkte. Das Verbunden-/Getrenntfeld 224 in dem Anfragefeld 220 wird durch einen Endgeräteadapter 100, 101, 102 zum Anfragen, zum Einstellen oder Beenden einer Verbindung mit einem anderen Endgeräteadapter 100, 101, 102 verwendet, während das Verbunden-/Getrenntfeld 244 in dem Antwortfeld 240 zum Informieren einer Verbindung oder Trennung verwendet wird. Das Anfragegewährt-/Nicht-Gewährtfeld 243 unterscheidet sich ebenso. Das Anfragkapazitätsfeld 229 wird zum Erhöhen eines Zählers 156 verwendet, der in jedem Endgeräteadapter 100, 101, 102 enthalten ist, und vorzugsweise durch den Protokollhandhaber 155 jedes Endgeräteadapters 100, 101, 102 verwaltet wird, bewirkt durch eine „nicht gewährte Antwort". Natürlich müssen die Anfrage- und Antwortfelder 220, 240 gewisse Felder nicht teilen, wie durch Bezugszeichen vorgeschlagen wird, sondern können vollständig separate Einheiten sein.
7 und 8 stellen gewisse Felder dar, die in dem Kopf der Benutzerinformationszelle 210 gefunden werden, z.B. eine ATM-Zellen, die für Medienzugriffssteuerungs-(MAC)-Zwecke verwendet wird. 7 stellt die ATM-Zellenkopffelder dar, die für ein Bestimmen der Bestimmung 252 für eine Frage 220 verwendet werden, die 6 Bits umfassen, und die Quelle 256 der Anfrage 220, die 6 Bits umfasst, um somit möglich zu machen eine Antwort 240 an den Anfrager zurückzugeben. Diese Felder definieren eine VPI-Adresse. Das ATM-Kopffeld 250 umfasst ferner ein Endbenutzerdienstfeld 256 von 2 Bits, das für ein Unterscheiden zwischen Endbenutzersignalen verwendet werden kann, z.B. einem MPEG-Strom und einem Steuerungsstrom. Das ATM-Kopffeld 250 kann auch ein STR-/LTR-Feld 257 von 1 Bit umfassen, das für ein Erhöhen eines Zähler 156 verwendet wird, wenn eine Anfrage nicht gewährt wird. Es besteht auch ein nicht benutztes Feld von 10 Bits gemäß dem ATM-Protokoll. Wenn einem Endgeräteadapter 100, 101, 102 eine Ressource gewährt worden ist, kann er die Kapazität verwenden, um die er nachgefragt hat. Da dem Endgeräteadapter 100, 101, 102 eine Ressource gewährt worden ist, nicht eine spezielle Zelle, muss ein Prioritätsmechanismus für die Benutzerinformationszellen bestehen. Das bedeutet, dass der Kopf dieser Benutzerinformationszelle 210 ferner numerische Flussteuerungs-(GFC)-Felder 260 umfasst, die durch den Protokollhandhaber 155 der Endgeräteadapter 100, 101, 102 verwendet werden. Die GFC-Zellen 260 umfassen ein Flusssteuerungsfeld 262 von 1 Bit, das nicht zum Besetzen einer Benutzerinformationszelle 210 verwendet wird, ein Prioritätsfeld 264 von 2 Bits und ein Frei-/Beschäftigtfeld von 1 Bit zum Flusssteuern der Benutzerinformationszellen eines Prioritätsstatus der Benutzerinformation, und wenn die Benutzerinformationszellen 210 Benutzerinformation enthalten bzw. nicht enthalten.
Bezüglich der Priorität der Benutzerinformation, wie sie in dem GFC-Prioritätsfeld 264 markiert ist, bestehen vier Typen von Prioritäten für eine Kategorisierung der unterschiedlichen ATM-Qualität von Dienstklassen: 00 wird vergeben für verzögerungsempfindliche CBR; 01 wird vergeben für nicht sehr verzögerungsempfindliche CPR; 10 wird verwendet als eine Reserve; und 11 wird vergeben für UBR. Die verbleibende ATM-Qualtität von Dienstklassen rt-VBR, nrt-VBR und ABR sind auch eine der obigen Prioritätstypen zugewiesen. In dem Fall von ABR kann die Reserve 10 verwendet werden müssen. Die 00 Priorität wird zum Beispiel verwendet für POTS und vielleicht Videokonferenzzierung. Die 01 Priorität wird typischerweise für CBR-Video verwendet.
9 stellt ein Flussdiagramm zum Handhaben einer eingehenden Anfrage in ein Endgeräteadapter dar. Bezugnehmend allgemein auf 9 weist jeder Endgeräteadapter 100, 101, 102 einen Zähler 156 auf, der durch den Protokollhandhaber 155 gehandhabt wird, und der den akkumulierten Verkehr von diesem Endgeräteadapter 100, 101, 102 akkumuliert und die Endgeräteadapter 100, 101, 102 gehen diesem voran. Der Zähler wird um den Wert erhöht, der in dem Anfragekapazitätsfeld 229 gefunden wird. Wenn der Zählerwert die Anfragekapazität der Verknüpfung überschreitet, die von diesem Endgeräteadapter 100, 101, 102 ausgeht, wird eine Antwort an die Antwortrichtung (AD) von diesem Endgeräteadapter 100, 101, 102 gesendet und enthält ein „Anfrage nicht gewährt" Flag, und die Anfrage wird nicht weiter weitergeleitet, d.h. die Anfrage wird nicht zu ihrer angefragten Bestimmung weitergeleitet. Da Endgeräteadapter 100, 101, 102, die diesem Endgeräteadapter 100, 101, 102 vorangehen, ihren Zellwert erhöht haben, müssen sie ihn wieder vermindern, wenn eine „Anfrage nicht gewährt" Nachricht in dem entsprechenden Feld 243 vorliegt, das in die entgegengesetzte Richtung geht. Es funktioniert so mit der Hilfe des Anfragekapazitätsfeldes 229 in dem Antwortfeld 240. Es ist der gleiche Wert, der in dem Anfragekapazitätsfeld 229 in dem Anfragefeld 220 verwendet wurde.
Wenn der Zählwert die Kapazität der ausgehenden Verknüpfung nicht überschreitet, wird die Anfrage zu dem nächsten Endgeräteadapter 100, 101, 102 weitergeleitet, und so weiter, bis sie ihre Bestimmung erreicht. Der Zähler in dem Endgeräteadapter 100, 101, 102 wird mit dem Wert der Anfrage erhöht. In diesem Fall sendet der Endgeräteadapter 100, 101, 102, der die Bestimmung für die Anfrage ist, eine Gewährungsantwort an den Anfrager.
Wenn ein Endgeräteadapter 100, 101, 102 ein Paket 200 empfängt, das eine nicht gewährte Anfrage enthält 243, muss der Endgeräteadapter 100, 101, 102 seinen Zähler 156 vermindern. Abhängig davon, ob die angefragte Reservierung eine LTR oder STR ist, was durch das LTR-/STR-Feld 223 bestimmt wird, wird der Zähler 156 unterschiedlich vermindert. Für LTR:s wird er um den Umfang des Anfragekapazitätsfeldes 229 in einem Trennungssignal vermindert, d.h. ein Anfragefeld 220, wodurch „getrennt" in dem Verbunden-/Getrenntfeld 224 aktiviert wird. Für STR:s wird er um die passierende STR-Zellen vermindert, wobei eine STR-Zelle eine Benutzerinformationszelle 210 vom STR-Typ ist, d.h. eine Benutzerinformationszelle 210, die kein spezielles Trennungssignal benötigt, mittels des STR-/LTR-Feldes 257, oder um den Wert in dem angefragten Kapazitätsfeld 229 in einer nicht gewährten Anfrage 243. Wenn um das Antwortfeld 240 in einem passierten Paket 200 vermindert, muss der Zählerwert in dem Anfragekapazitätsfeld 229 in den Fällen wiederberechnet werden, in denen die Priorität in Betracht gezogen worden ist.
Genauer bezugnehmend auf 9, empfängt ein spezifischer Endgeräteadapter 100, 101, 102, den wir TA nennen wollen, eine eingehende Anfrage und bestimmt, ob sie zu diesem TA gesendet bzw. gerichtet ist. Wenn die Antwort ja ist, sendet der TA eine Anfrage gewährt 243 in ein freies Antwortfeld 240, 244 an den Anfrager, wenn die Antwort nein ist, bestimmt der TA, ob er seine Anfrage übermitteln will. Wenn der TA seine Anfrage nicht zu übermitteln hat, fügt er die eingehende Anfrage seinem Zähler zu und wiederübermittelt die Anfrage an den nächsten Endgeräteadapter 100, 101, 102. Wenn die Antwort ja ist, fügt der TA die eingehende Anfrage und seine Anfrage zu seinem Zähler hinzu und bestimmt, ob die Summe in dem Zähler unter der Grenze der ausgehenden Verknüpfung ist, d.h. innerhalb der Kapazität der ausgehenden Verknüpfung. Wenn die Antwort ja ist, wird die eingehende Anfrage zu dem nächsten Endgeräteadapter 100, 101, 102 wiederübermittelt. Wenn jedoch die Antwort nein ist, sendet der TA eine Anfrage nicht gewährt 243 in ein freies Antwortfeld 240, 242 in die Antwortrichtung AD und wiederübermittelt daher nicht die eingehende Anfrage an den nächsten Endgeräteadapter 100, 101, 102.
10 stellt ein Flussdiagramm dar, wenn ein spezifischer Endgeräteadapter 100, 101, 102, den wir TA nennen wollen, eine Anfrage zu übermitteln wünscht. In diesem Beispiel ist die Anfrage für eine Kurzzeitreservierung STR. Genauer bezugnehmend auf 10 hat dieser TA eine Anfrage, die wir REQ nennen wollen, zum Übermitteln und Starten eines Timers bzw. Zeitgebers y (nicht gezeigt). Ein derartiger Timer y wird durch jeden Endgeräteadapter 100, 101, 102 umfasst, und er läuft für ein vorbestimmtes Zeitintervall. Das vorbestimmte Intervall wird derart ausgewählt, dass die Verkehrssituation in dem Kundenbereichsnetzwerksystem 11 am optimalsten ist. Wenn der TA das nächste Paket 200 empfängt, bestimmt der TA, ob das eingehende Anfragefeld 220 leer ist. Wenn die Antwort ja ist, übermittelt der TA seine Anfrage REQ und stoppt den Timer y. Wenn die Antwort nein ist, bestimmt der TA, ob die eingehende Anfrage 220 eine niedrigere Priorität aufweist, d.h. eine Anfragepriorität 221 und LTR/STR 223, als die Anfrage REQ. Wenn die Antwort nein ist, bestimmt der TA, ob der Timer y abgelaufen ist, und wenn die Antwort nein ist, übermittelt der TA die eingehende Anfrage an den nächsten Endgeräteadapter 100, 101, 102 und wartet auf die nächste eingehende Anfrage. Wenn jedoch der Timer y nach dem Prioritätsprüfen abgelaufen ist, wird die Anfrage REQ behandelt, als ob sie eine höhere Priorität als die eingehende Anfrage hat. Wenn die Anfrage REQ eine höhere Priorität als die eingehende Anfrage ist, führt der TA eine Zwischenspeicherung des eingehenden Anfragefeldes 220 durch, übermittelt seine Anfrage REQ und stoppt den Timer y. Er übermittelt danach das Anfragefeld, das sich in dem Zwischenspeicher befindet. Schließlich wartet der TA auf die nächste Anfrage REQ zum Übermitteln.
Die Hauptunterschiede zwischen LTR und STR sind, dass der LTR-Timer x ein längeres vorbestimmtes Zeitintervall als der STR-Timer y aufweist. Der LTR-Verkehr und die LTR-Anfrage weisen eine niedrigere Priorität als in dem STR-Fall auf, und die LTR-Reservierungen müssen ein spezielles Trennungssignal aufweisen, um eine Reservierung zu beenden.
11 stellt ein Flussdiagramm zum Übermitteln von Benutzerinformation in Paketen 200 zwischen Endgeräteadapter 100, 101, 102 dar. Das Prinzip zum Besetzen einer Zelle ist sehr einfach. Bezüglich von Benutzerinformation wird jeder Typ von Benutzerinformation einer Prioritätsmarkierung gemäß dem Prioritätsfeld 264 des GFC-Feldes 260 zugewiesen, wie oben beschrieben. Im allgemeinen bezugnehmend auf 11, wenn eine Zelle an einem spezifischen Endgeräteadapter 100, 101, 102 ankommt, den wir TA nennen wollen, und der TA nichts zum Senden aufweist, lässt er die Zelle passieren. Wenn der TA etwas zum Senden hat, analysiert er die eingehende Zelle. Wenn sie leer ist, füllt er die Zelle. Wenn die Zelle besetzt ist, schaut das Endgerät auf die Priorität des Inhaltes der eingehenden Zelle. Wenn die Priorität des Inhaltes niedriger als die der wartenden Zelle ist, speichert der TA den Inhalt der eingehenden Zelle und gibt seinen eigenen Inhalt in die Zelle. Wenn die Priorität die gleiche ist, wird die Zelle wiederübermittelt. Der Zwischenspeicherpuffer hat eine Tiefe von einer Zelle. Um dieses einfache Protokoll etwas fairer für die Endgeräteadapter zu machen, die die letzten in der Kette sind, besteht eine Ausnahme von der Regel zum Durchlassen von Zellen in der gleichen Priorität. Wenn die Zelle von dem TA mehr als ein vorbestimmtes Zeitintervall in Millisekunden gewartet hat, wird es die eingehende ersetzen, selbst wenn die der gleichen Priorität entspricht. Das Zeitintervall wird derart ausgewählt, dass der Verkehr in der Verknüpfung optimiert wird.
Genauer bezugnehmend auf 11 weist dieser TA Benutzerinformation zum Senden auf, die wird INFO nennen wollen, und startet einen Timer x (nicht gezeigt). Ein derartiger Timer x wird durch jeden Endgeräteadapter 100, 101, 102 umfasst, und er läuft für ein vorbestimmtes Zeitintervall. Das vorbestimmte Zeitintervall wird derart ausgewählt, dass die Verkehrssituation in dem Kundenbereichsnetzwerksystem 11 am fairsten ist. Wenn der TA das Netzpaket 200 empfängt, bestimmt der TA, dass das eingehende Benutzerinformationsfeld 210 leer ist. Wenn die Antwort ja ist, übermittelt der TA seine Information INFO und stoppt den Timer x. Wenn die Antwort nein ist, bestimmt der TA, ob die eingehende Information 210 eine niedrigere Priorität als die Information INFO aufweist. Wenn die Antwort nein ist, bestimmt der TA, ob der Timer x abgelaufen ist, und wenn die Antwort nein ist, übermittelt der TA die eingehende Information 210 an den nächsten Endgeräteadapter 100, 101, 102 und wartet auf das nächste eingehende Paket. Wenn jedoch der Timer x nach der Prioritätsprüfung abgelaufen ist, wird die Information INFO behandelt, als hätte sie eine höhere Priorität als die eingehende Information. Wenn die Information INFO eine höhere Priorität als die eingehende Information aufweist, führt der TA eine Zwischenspeicherung des eingehenden Informationsfeldes 210 durch, übermittelt seine Information INFO und stoppt den Timer x. Danach übermittelt er das Informationsfeld, das sich in dem Zwischenspeicher befindet. Schließlich wartet der TA auf die nächste Information INFO zum Übermitteln.
Eine Datenkommunikation zwischen dem Kundenbereichsnetzwerksystem 11 und einem Zugriffsnetzwerk sollte selbst unterstützt werden, wenn die Bitrate so niedrig wie 2Mb/s in dem Zugriffsnetzwerk sein könnte. Ein Beispiel könnte die asymmetrische digitale Teilnehmerleitung (ADSL) in Kombination mit dem Internetverkehrssteuerungsprotokoll/Internetprotokoll (TCP/IP) Verkehr sein. Es bestehen wenigstens zwei Flusssteuerungsmechanismen, die verwendet werden könnten, d.h. Maximieren des Ausgangs von dem TCP durch Parametereinstellen, der TCP-Endgeräte-zu-Endgeräte-Flusssteuerung und ein einfacher Verknüpfungspegelmechanismus. Wenn benutzt, könnte der Verknüpfungspegelmechanismus wie folgt aussehen. Die Netzwerkschnittstelle 22, z.B. das Netzwerkendgerät NT, misst die Füllung des Puffers des relevanten Typs von QoS, beispielsweise eine VDSL-Leitung speisend. Wenn ein hoher Pegelschwellwert überschritten wird, verwendet das Netzwerkendgerät NT das Flusssteuerungsbit in dem GFC-Feld in den stromabwärtigen Zellen, um den Endgeräten mitzuteilen mit verminderter Geschwindigkeit zu senden oder mit erhöhter Geschwindigkeit zu senden, wenn ein niedriger Pegelschwellwert unterschritten wird. Eine gesendete „0" bedeutet, dass die Geschwindigkeit um den Faktor „y" vermindert ist. Eine gesendete „1" bedeutet, dass die Geschwindigkeit um den Faktor „y" erhöht wird. Wenn das Endgerät mit 100 übermittelt, werden mehr „1:s" ignoriert werden. Wenn die Endgeräte mit 0% übermitteln, werden mehr „0:s" ignoriert werden. Ein bevorzugter Startwert ist 1/4.
Auf dem MAC- und ATM-Pegel werden die Endgeräteadapter und die Endbenutzerdienste innerhalb der Endgeräteadapter durch Verwenden von Teilen der VPI- und VCI-Felder adressiert. Auf dem Netzwerkpegel bzw. der Netzwerkebene muss ein Endgerät eine weltweite einzigartige Netzwerkadresse haben oder ihm gegeben werden. Das kann zum Beispiel sein für eine IPv4-, IPv6-, NSAP- oder E. 164 Adresse. Das System muss eine Verbindung zwischen den Netzwerkadressen und den Heimnetzwerk-VP-Werten erstellen.
Bei einer Installation und einem Starten werden den Endgeräten einige MAC verwandte Parameter gegeben oder es wird erwartet, dass sie diese haben. Als erstes, die MAC-Adresse, die sich auf der Position in der Daisy Chain befindet. Es bestehen insgesamt 64 Adressen, ungefähr 56 individuelle Adressen, eine Aussendeadresse und ungefähr 7 Multicast-Gruppenadressen. Als zweites, der maximale Verkehr pro Verknüpfung. Schließlich kann die maximale konstante Bitrate, die durch ein Endgerät verwendet werden kann, z.B. 8Mb/s für eine eingestellte Topbox sein, wobei eine eingestellte Topbox gewisse Funktionen in Verbindung mit einem Fernsehgerät durchführt, wie zum Beispiel Dekodieren von MPEG-Signalen.
Wenn ein neuer Endgeräteadapter 100, 101, 102 in die Daisy Chain eingesteckt wird, erfasst der Endgeräteadapter Paket 200 an dem eingehenden Port. Sobald er auf den ATM-Pegel eingerastet ist, sendet er ein Initialisierungspaket in sowohl die Anfragerichtung RD als auch die Antwortrichtung AD. Es geht an die nächsten Nachbarn, die Pakete 200 zurücksenden, die ihre Adresse geben. Wenn zum Beispiel ein Endgeräteadapter zwischen die Endgeräteadapter mit VPI = 3 und VPI = 4 eingesteckt wird, nimmt das neue Endgerät den Wert 4 an. Es sendet ein Rekonfigurationspaket an die Endgeräteadapter stromaufwärts, um ihnen mitzuteilen ihre VPI-Werte um 1 zu erhöhen. Zum Beispiel wird das vorherige VPI = 4 VPI = 5. Ein Rekonfigurationspaket geht auch stromabwärts, um die Endgeräteadapter zu informieren, dass die stromaufwärtigen Endgeräteadapter nun neue Pegeladressen aufweisen. Dies wird durchgeführt, um den Endgeräteadaptern mitzuteilen, neue Adressauflösungsprozesse zu starten, zum Zusammenziehen ihrer Netzwerkadressen mit den neuen niedrigen Pegeladressen. Wenn es passiert, dass ein Endgeräteadapter 101, 102 in die Enden der Daisy Chain eingesteckt wird, erfasst er dieses durch einklinken in Pakete 200 auf einen Port anstelle von zweien. Sobald er initialisiert ist und die anderen Endgeräte über die neue Situation informiert hat, startet er Entsenden von Paketen 200 von seinem Übermittlungsport. Der Mastertakt für die gesamte Daisy Chain wird vorzugsweise durch das Endgerät mit den niedrigsten VPI-Wert erzeugt. Wenn ein Netzwerkendgerät NT 22 mit dem Kundenbereichsnetzwerksystem 11 verbunden ist, wird es der Mastertakt sein und somit auch die niedrigste Adresse aufweisen.
Das MAC-Protokoll, wie oben beschrieben, unterstützt das folgende:

– Die Netzwerktopologie ist ein sogenanntes Daisy verkettetes Netzwerk, d.h. der Bitstrom wird an jedem Endgerät wiederholt.
– Jedes Endgerät soll in der Lage sein mit jedem anderen Endgerät zu kommunizieren.
– Das Netzwerk wird sich durch sich selbst rekonfigurieren, wann immer ein Endgerät verbunden oder getrennt wird.

Ferner unterstützt das MAC-Protokoll, wie oben beschrieben, vorzugsweise die folgenden zusätzlichen Funktionen:

– Die benutzbare Bitrate ist wenigstens 50 Mb/s. Mit benutzbar ist die Bitrate gemeint, die Dienste verwenden können, das bedeutet, eine Rohbitrate-Overhead-MAC-Protokollineffizenzen.
– Das Netzwerk wird in der Lage sein jede ATM-Qualität von Dienstklasse auszuführen, CBR, rt-VBR, nrt-VBR, ABR und UBR.
– Es wird vorausgesetzt, dass die ATM-Qualitätsdienstklassen auf der MAC-Schicht durch zwei Typen von Diensten gehandhabt werden können: Dienste mit langen Reservierungen LTR und Diensten mit kurzen Reservierungen STR.
– Die Anzahl von Endgeräteadapter pro Bus ist < 64. Wie viele hängt von der Anzahl von Gruppenadressen ab, die benötigt werden.
– Es besteht eine Masterfunktion, aber es ist einfach, so dass jedes Endgerät als ein Master durch die anderen ausgewählt werden kann. Wenn ein Netzwerkendgerät NT verbunden ist, ist es immer der Master.
– Alle Endgeräte sind ehrlich und halten die Regeln ein.
– Alle Endgeräte werden in der Lage sein simultan zu kommunizieren.
– Verkehr von einer Netzwerkschnittstelle NT 22 in Richtung der Endgeräteadapter des Heimnetzwerkes HNM ist ein dominierender. Verkehr zwischen den Endgeräteadaptern und Verkehr in Richtung des Netzwerkes NT 22 ist oft relativ klein.
– Das Protokoll wird für ATM optimiert.
– Telefonie wird mit AAL1/47B Last ausgeführt, die die Zellen füllt.
– Das niedrigste Pegel-MAC-Protokoll muss Verbindungen über eine Netzwerksignalisierung zulassen.

Der Fachmann wird würdigen, dass die vorliegende Erfindung durch andere als die beschriebenen Ausführungsformen, die zu Darstellungszwecken aufgezeigt wurden, praktiziert werden können, und die vorliegende Erfindung ist nur durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt. Es würde zum Beispiel möglich sein, abgeschirmte Twisted-Pair-Kabel (STP) oder Koaxialkupferkabel anstelle der optischen Fasern als Datenübermittlungsmittel zu verwenden. Natürlich würden die Endgeräteadapter entsprechend angepasst werden müssen.
Einige Abkürzungen, die in der Beschreibung verwendet werden

AAL: ATM Adaptation Layer ATM-Anpassungsschicht
AD: Answer Direction Antwortrichtung
ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line Asymmetrische digitale Teilnehmerleitung
ATM: Asynchronous Transfer Mode Asynchroner Übertragungsmodus
B: Byte = 8 bits. Byte = 8 Bits
CBR: Constant Bit Rate Konstante Bitrate
CDV: Cell Delay Variation Zellenverzögerungsvariation
CTD: Cell Transfer Delay Zellenübertragungsverzögerung
GFC: Generic Flow Control Generische Flusssteuerung
HN: Home Network Heimnetzwerk
HCS: Hard Clad Silica Fibre Hart abgeschirmte Silica-Faser
LTR: Long Time Reservation Langzeitreservierung
MAC: Media Access Control Medienzugriffssteuerung
MAN: Metropolitan Area Network Metropolitanes Gebietsnetzwerk
MPEG: Motion Pictures Experts Group Bewegte Bilderexpertengruppe
NT: Network Terminal Netzwerkendgerät
ONI: Optical Network Interface Optische Netzwerkschnittstelle
OPS: Optical Protection Switch Optischer Schutzschalter
POF: Plastic Optical Fibre Plastikoptikfaser
POTS: Plain Old Telephony Service Einfacher bzw. ziviler alter Telephoniedienst
RD: Request Direction Anfragerichtung
REQ: REQuest Anfrage
STP: Shielded Twisted Pair Abgeschirmtes Twisted Pair
STR: Short Time Reservation Kurzzeit Reservierung
TA: Terminal Adapter Endgeräteadapter
VP: Virtual Path Virtueller Pfad
VPI: Virtual Path Identifier Virtueller Pfadidentifizierer
WAN: Wide Area Network Weites Gebietsnetzwerk

Claims

Ein Verfahren zum Steuern des Zugriffes einer Mehrzahl von Endgeräteadaptern (100, 101, 102) auf ein erstes und zweites Übermittlungsmittel (26, 28), wobei das erste Übermittlungsmittel (26) die Endgeräteadapter (100, 101, 102) verbindet zum Bilden eines Liniennetzes zum Übermitteln von Abwärtsverbindungspaketen und das zweite Übermittlungsmittel (28) die Endgeräteadapter (100, 101, 102) verbindet zum Bilden eines Liniennetzes zum Übermitteln von Aufwärtsverbindungspaketen, wobei das erste und zweite Übermittlungsmittel (26, 28) ein Signal sequentiell übermitteln von Endgerätadapter zu Endgeräteadapter, umfassend eine Reihe von Paketen (200), wobei jedes Paket (200) ein Datenfeld (210), ein Anfragefeld (220) und ein Antwortfeld (240) umfasst und in eine Anfragerichtung oder eine Antwortrichtung übermittelt wird, wobei das Verfahren bei jedem spezifischen Endgeräteadapter (100, 101, 102) die Schritte umfasst: – Bestimmen, ob eine eingehende Anfrage für den spezifischen Endgeräteadapter bestimmt ist, und ob der spezifischen Endgeräteadapter (100, 101, 102) eine zu übermittelnde Anfrage aufweist, – Nachverfolgen der Kapazität des ausgehenden ersten und zweiten Übermittlungsmittels als ein Ergebnis des Schrittes zum Bestimmen, – Übermitteln der Anfrage in die Anfragerichtung oder eine Antwort in die Antwortrichtung, bestimmt als ein Ergebnis des Schrittes zum Nachverfolgen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei jedes Anfragefeld einen Anfrageprioritätszustand (221, 223) umfasst, wobei das Verfahren an jedem eine Anfrage zum Übermitteln aufweisenden spezifischen Endgeräteadapter (100, 101, 102) ferner die Schritte umfasst zum: – Vergleichen des Anfrageprioritätszustandes (221, 223) der eingehenden Anfrage mit dem Anfrageprioritätszustand (221, 223) der zu übermittelnden Anfrage; – Speichern der eingehenden Anfrage als ein Ergebnis des Schrittes zum Vergleichen und Übermitteln der zu übermittelnden Anfrage.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Endgeräteadapter (100, 101, 102) einen ersten Timer (156) umfasst, wobei das Verfahren an jedem eine Anfrage zum Übermitteln aufweisenden spezifischen Endgeräteadapter (100, 101, 102) ferner die Schritte umfasst zum: – Starten des ersten Timers (156) für ein vorbestimmtes erstes Intervall; – wenigstens Speichern der eingehenden Anfrage beim Ablaufen des vorbestimmten ersten Intervalls.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Paket ferner eine Zelle umfasst, wobei jede Zelle Information, einen Verkehrsprioritätszustand (264) und einen Besetztzustand (266) aufweist, wobei das Verfahren an jedem eine Information zum Übermitteln aufweisenden spezifischen Endgeräteadapter (100, 101, 102) ferner die Schritte umfasst zum: – Bestimmen, ob eine eingehende Zelle leer ist, – Vergleichen des Verkehrsprioritätszustandes (264) der eingehenden Zelle mit dem Verkehrsprioritätszustand (264) der zu übermittelnden Information, – Speichern der Information der eingehenden Zelle als ein Ergebnis des Schrittes zum Vergleichen, – Schreiben von Information in die leere Zelle.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Endgeräteadapter (100, 101, 102) einen zweiten Timer (156) aufweist, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst zum: – Starten des zweiten Timers (156) für ein vorbestimmtes zweites Intervall, wenn eine zu übermittelnde Information vorliegt, – wenigstens Speichern der Information der eingehenden Zelle beim Ablauf des zweiten vorbestimmten Intervalls.
Ein Verbraucherbereichsnetzwerk (10) umfassend: – wenigstens zwei Endgeräteadapter (100, 101, 102), wobei jeder Endgeräteadapter (100, 101, 102) verbindbar mit einem entsprechenden Benutzerendgerät (20, 22) ist; – ein erstes Übermittlungsmittel (26), das die Endgeräteadapter (100, 101, 102) verbindet zum Bilden eines Leitungsnetzes zum Übermitteln von Abwärtsverbindungsinformation; – ein zweites Übermittlungsmittel (28), das die Endgeräteadapter (100, 101, 102) verbindet zum Bilden eines Liniennetzes zum Übermitteln von Aufwärtsverbindungsinformation; wobei jeder der Endgeräteadapter (100, 101, 102) ferner umfasst: – Mittel (105, 110, 125, 130, 145, 150) zum Filtern besonderer Information, die für das zugehörige Benutzerendgerät (20, 22) bestimmt ist aus einem Bitstrom, der über das erste oder zweite Übermittlungsmittel (26, 28) übermittelt wird; und – Mittel (115, 120, 135, 140, 160, 165, 170, 175) zum Schreiben besonderer Information von dem zugehörigen Benutzerendgerät (20, 22) in einen Bitstrom, der über das erste oder zweite Übermittlungsmittel (26, 28) übermittelt wird, wobei das Mittel (155) ein Protokollhandhaber ist, der angeordnet ist zum Arbeiten gemäß dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 5.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß Anspruch 6, wobei jeder Endgeräteadapter (100, 101, 102), der zu einem Benutzerendgerät (20, 22) gehört, einen entsprechenden vorbestimmten Adresswert VPI umfasst, der sich auf die Position des Endgeräteadapters (100, 101, 102) in dem Liniennetz bezieht.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß Anspruch 7, wobei einer der Endgeräteadapter ein Endgeräteadapter (101) eines ersten Endes ist, umfassend ein Mittel (156) zum Erzeugen und Weiterleiten eines Taktsignals an die verbleibenden Endgeräteadapter (100, 101, 102) über das erste Übermittlungsmittel (26), wobei das Taktsignal die Endgeräteadapter (100, 101, 102) synchronisiert.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß Anspruch 7, wobei einer der Endgeräteadapter ein Endgeräteadapter (101) eines ersten Endes ist, wobei das Mittel (15) angepasst ist zum Empfangen eines Taktsignals von einem Zugriffsnetzwerk (12) über das zugehörigen Benutzerendgerät (22) und das Taktsignal an die verbleibende Endgeräteadapter (100, 101, 102) weiterleitet über das erste Übermittlungsmittel (26), wobei das Taktsignal die Endgeräteadapter (100, 101, 102) synchronisiert.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Endgeräteadapter (101) eines ersten Endes den niedrigsten vorbestimmten Adresswert VPI umfasst.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei einer der Endgeräteadapter ein Endgeräteadapter (102) eines zweiten Endes ist, wobei das Mittel (155) angepasst ist auf das Taktsignal von dem ersten Übermittlungsmittel (26) zu dem zweiten Übermittlungsmittel (28).
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei einer der Endgeräteadapter ein Endgeräteadapter (102) eines zweiten Endes ist, wobei das Mittel (155) angepasst ist zum Erzeugen eines Freilaufbitstroms zum Übertragen über das zweite Übermittlungsmittel (28) und zum Extrahieren des Taktsignals aus dem Bitstrom, der über das erste Übertragungsmittel (26) übertagen wird, und Übertragen des Taktsignals an das zweite Übermittlungsmittel (28).
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der Endgeräteadapter (102) eines zweiten Endes den höchsten vorbestimmten Adresswert VPI umfasst.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei das erste und zweite Übermittlungsmittel optische Faserbusse sind.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß Anspruch 14, ferner umfassend einen optischen Schutzschalter (30) für jede Verbindung zwischen einem Endgeräteadapter (100, 101, 102) und dem ersten Übermittlungsmittel (26) und einem Endgeräteadapter (100, 101, 102) und dem zweiten Übermittlungsmittel (28), wobei der optische Schutzschalter (30) den Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungsbitstrom umgeht, wenn ein Endgeräteadapter (100, 101, 102) davon getrennt wird.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei der Endgeräteadapter ferner ein optisches Relais OR zum Umgehen des optischen Aufwärtsverbindungs- oder Abwärtsverbindungsbitstroms umfasst zu dem entsprechenden ersten und zweiten Übermittlungsmittel (26, 28) im Fall eines Leistungsfehlers des Endgeräteadapters.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 16, wobei das erste und zweite Übermittlungsmittel abgeschirmte verdrehte Paar-, bzw. Twisted Pair-Kabel oder koaxiale Kupferkabel sind.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 17, wobei das erste und zweite Übermittlungsmittel (26, 28) angeordnet sind zum Übermitteln von Information unter Verwenden des Asynchronous-Transfer-Mode-Informationsprotokolls und die Endgeräteadapter (100, 101, 102) angeordnet sind zum Empfangen und Übermitteln von Information unter Verwenden des Asynchronous-Transfer-Mode-Informationsprotokolls.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß Anspruch 18, wobei das Mittel zum Filtern ATM-Demultiplexer (110, 130, 165) umfasst, und das Mittel zum Schreiben ATM-Multiplexer (115, 136, 145) umfasst.
Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß Anspruch 19, wobei der vorbestimmte Adresswert VPI eine VP-Adresse ist.
Ein Verbraucherbereichsnetzwerksystem umfassend: – ein Verbraucherbereichsnetzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 18; und – ein Benutzerendgerät (20, 22), das mit jedem entsprechenden Endgeräteadapter (100, 101, 102) verbunden ist.
Verbraucherbereichsnetzwerksystem gemäß Anspruch 21, wobei das Benutzerendgerät (20, 22), das mit dem Endgeräteadapter (101) eines ersten Endes verbunden ist, angepasst ist, um mit einem Zugriffsnetzwerk verbunden zu sein und Mittel umfasst zum Empfangen und Übermitteln von Information von und zu dem Zugriffsnetzwerk.
Verbraucherbereichsnetzwerksystem gemäß Anspruch 22, wobei das Taktsignal das Taktsignal des Zugriffsnetzwerkes (12) ist.
Verbraucherbereichsnetzwerksystem gemäß Anspruch 23, wobei das Benutzerendgerät eines ersten Endes ein Netzwerkendgerät (22) ist.
Verbraucherbereichsnetzwerksystem gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei der Endgeräteadapter (100, 101, 102) integriert ist innerhalb des Benutzerendgerätes (20, 22).