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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verarbeitung von Kennungen, auch
Adressen genannt, von Telephonendgeräten einer Teilnehmeranlage
für Telephongespräche durch
ein Paketübertragungsnetz.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Gesprächsübertragung durch ein Hochgeschwindigkeits-Paketübertragungsnetz,
wie etwa das Internet.
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In
den Telephonsystemen auf der Grundlage von Paketübertragungsnetzen, wie etwa
dem Internet, ist erforderlich, die verschiedenen vom Netz versorgten
Endgeräte
eineindeutig zu identifizieren, damit sie Telephongesprächspakete
senden und empfangen können.
Weltweit ist jedem Endgerät
eine einzige Kennung, etwa eine IP-Adresse (Internet Protocol) zugeordnet.
Die IP-Adresse dient, wenn sie als Bestimmungsadresse in einem Paket
enthalten ist, der Leitweglenkung dieses Paketes durch das Netz.
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Die
Adresse IPv4 nach der Version 4 des Internetprotokolls umfasst 32
Bit, also 4 Bytes, was nur ungefähr
4 Milliarden möglicher
Endgerätekennungen
entspricht. Da viele Adressen bereits durch Mikrocomputer für den Anschluss
ans Internet belegt sind, begrenzt die Adresse IPv4 als Endgerätekennung
die Adressierungskapazität
im Internet. Dementsprechend begrenzt diese Adressierungskapazität die Ausweitung
des Zugangs zum Internet auf alle Endgeräte vom Typ Telephon, denen
Telephondienste auf der Grundlage von Paketübertragungsnetzen des Typs
Internet angeboten werden sollten.
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Um
der begrenzten Adressierungskapazität im Internet Abhilfe zu schaffen,
ist ein neues Protokoll nach einer Version 6 vorgesehen, um Endgeräte-Adressen
IPv6 auf 128 Bit auszudehnen. Die 128 Bit der IPv6-Adresse erlauben
die Definition einer sehr großen
Anzahl von Endgerätekennungen,
nämlich
ungefähr
3·1038 mögliche
Kennungen. Wenn auch vorgesehen ist, IPv4-Adressen in IPv6-Adressen
zu verkapseln, um den Übergang
zwischen der Version 4 und der Version 6 des Internetprotokolls
zu erleichtern, so gibt es doch zur Zeit kein Internet-Telephonendgerät, das mit
einer IPv6-Adresse bezeichnet würde.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht eine Adressenkonvertierung
zwischen Netzen nach dem Protokoll IPv4 und dem Protokoll IPv6 betrifft,
wie sie in der Patentanmeldung
EP
0 840 482 beschrieben wird.
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In
Fernmeldenetzen, die auf Leitungsvermittlung beruhen, werden Endgeräte, die
direkt an ein Zugangsnetz angeschlossen sind, durch die Nummer ihres
Zugangs, etwa einer Fernmeldeleitung, identifiziert. Wenn Endgeräte über eine
Teilnehmeranlage an ein Zugangsnetz angeschlossen sind, verfügt jedes
Endgerät über eine
private Kennung, die nur lokal in der Anlage verwendet wird, und
nur die Teilnehmeranlage wird durch eine einzige Nummer bezeichnet,
die dem Zugang der Anlage ans Zugangsnetz entspricht.
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Wenn
die Endgeräte
einer Teilnehmeranlage einzeln von außerhalb der Anlage identifiziert
werden müssen,
ist dann erforderlich, jedem der Endgeräte der Anlage eine Kennung
zuzuweisen. Wenn beispielsweise eine Digitaltelephon-Teilnehmeranlage an
ein dienstintegrierendes Digitalnetz angeschlossen ist, kann der
Betreiber des Netzes jeweils den Endgeräten der Teilnehmeranlage Telephonnummern
zuweisen, die damit für
die Adressierung der Endgeräte
transparent wird.
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In
auf Paketvermittlung beruhenden Fernmeldenetzen, wie etwa dem Internet,
muss jedes Endgerät
bijektiv identifiziert werden, also in eindeutiger Weise, um mit
anderen Endgeräten
oder Anwendungsservern durch das Paketübertragungsnetz kommunizieren
zu können.
Jedes Endgerät
muss also über
seine eigene Kennung verfügen,
die es von den anderen Endgeräten
unterscheidet. Die Kennung des Endgerätes ist weltweit eindeutig,
um eine Kohärenz
mit dem bestehenden Netz sicherzustellen.
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Für Telephondienste
auf der Grundlage von Paketübertragungsnetzen,
d. h. für
Netze, die Gespräch
mit Hilfe von Paketen befördern,
ist diese bijektive Identifizierung besonders wichtig. Da ein Endgerät nämlich fortlaufend
angerufen werden können muss,
muss seine Kennung dem Paketnetz bekannt und gültig sein.
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Darüber hinaus
gibt es Fernmelde-Teilnehmeranlagen, in denen die Endgeräte durch
ein Intranet miteinander verbunden sind, das auf dem Internetprotokoll
beruht, und dementsprechend über
private Adressen im IP-Format verfügen, die jeweils intern den
Endgeräten
zugewiesen sind. Um Uneindeutigkeiten bei der Adressierung zu vermeiden,
beispielsweise, wenn die Teilnehmeranlage ans Internet angeschlossen
werden muss, wird in Höhe
des Zuganges zur Anlage eine Übersetzungsvorrichtung eingefügt, um jede
private Endgeräteadresse
IP in eine öffentliche
Endgeräteadresse
zu übersetzen, die
die Adressierung jedes Endgerätes
der Anlage von außerhalb
der Anlage erlaubt.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand, die Kapazität der Adressierung
von Endgeräten
in einem Paketübertragungsnetz
zu erhöhen, ohne
das Format der Kennungen von Endgeräten zu ändern, die in den Paketen enthalten
sind, die im Rahmen der Gesprächsübertragung über das
Paketnetz das Netz durchlaufen. Mit anderen Worten beabsichtigt
die Erfindung, in für
das Paketnetz transparenter Weise eine einzige Kennung für jedes
Endgerät,
insbesondere Telephonendgerät,
in einer Fernmelde- Teilnehmeranlage
zu schaffen, ohne die Kennung der Anlage, etwa die Adresse IPv4
der Anlage, die dem Netz öffentlich
bekannt ist, zu ändern
und dabei eine Gesprächsübertragung
vom Endgerät
aus zu ermöglichen.
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Zu
diesem Zweck ist ein Verfahren zur Übersetzung der Kennungen von
Endgeräten
in einer Fernmelde-Teilnehmeranlage, wobei die genannten Kennungen
ein festgelegtes Format haben und in Netzpaketen enthalten sind,
die ein Paketübertragungsnetz
durchqueren, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kennung eines
Endgerätes,
die als Quellenadresse in einem ersten Netzpaket enthalten ist,
das vom Endgerät
durch die Anlage gesandt wird, in eine vorher festgelegte Kennung
der Anlage übersetzt wird,
die das genannte Format hat und in einem zweiten Netzpaket enthalten
ist, das im Paketnetz zu einem Telephondienstanbietermittel übertragen
wird, und
eine Anschlussnummer, die eine Etappe einer Fernsprechverbindung
mit dem Endgerät
bezeichnet und in einem Transportpaket enthalten ist, das im ersten Netzpaket
verkapselt ist, in eine Anschlussnummer übersetzt wird, die dem Endgerät dynamisch
zugewiesen wird und in einem Transportpaket enthalten ist, das im
zweiten Netzpaket verkapselt wird, um gleichzeitig das genannte
Endgerät
und die Etappe der Verbindung mit dem Endgerät im Anbietermittel zu kennzeichnen,
und
umgekehrt die Kennung der Anlage, die als Bestimmungsadresse in
einem dritten Netzpaket enthalten ist, das im Paketnetz vom Anbietermittel
zur Anlage übertragen
wird, und die Anschlussnummer, die in einem Transportpaket enthalten
ist, das im dritten Netzpaket verkapselt ist, in die Kennung des
Endgerätes,
die in einem vierten Netzpaket enthalten ist, das durch die Anlage
zum Endgerät übertragen
wird, bzw. in die Anschlussnummer, die die Etappe der Fernsprechverbindung
bezeichnet und in einem Transportpaket enthalten ist, das im vierten
Netzpaket verkapselt wird, übersetzt
werden.
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Die Übersetzung
von Kennungen zwischen dem Paketübertragungsnetz
und der Fernmelde-Teilnehmeranlage erfolgt in Echtzeit für alle Pakete,
die von jedem Endgerät
der Anlage während
der gesamten Dauer jeder Fernsprechverbindung mit dem Endgerät gesendet
und empfangen werden. Die Übersetzung
ist gegenüber
der Teilnehmeranlage und dem Paketübertragungsnetz transparent,
d. h. das Format der von jedem Endgerät der Anlage gesendeten oder empfangenen
Pakete und der Pakete, die vom Telephondienstanbieter gesendet oder
empfangen werden, der mit dem Paketübertragungsnetz verbunden ist,
wird nicht geändert,
was bedeutet, dass keinerlei Beeinträchtigung der Dienstqualität für den Teilnehmer
eintritt. Insbesondere ist keinerlei Verzögerung aufgrund der Ausführung der Übersetzung
der Kennungen in der Paketübertragung
spürbar.
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Obwohl
ein Teilnehmer nur über
eine einzige Anlagenkennung, wie etwa eine IP-Adresse, verfügt und dementsprechend
obwohl die Gesamtheit der Endgeräte
der Anlage nur durch einen Zugang angeschlossen werden kann, etwa
einen physikalischen Teilnehmeranschluss wie eine Telephonleitung,
eine Standleitung oder eine Datenübertragungsleitung, kann vorteilhafterweise
jedes der Endgeräte
der Anlage durch eine entsprechende Kennung von außerhalb
der Anlage adressiert werden, wie wenn der Teilnehmer über ebensoviele „physikalische" Zugänge zum
Netz verfügen
würde,
wie über
Endgeräte.
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Zunächst, beim
Anschließen
des Endgerätes an
die Anlage, ist die Anschlussnummer im zweiten Netzpaket eine vorher
festgelegte, vom Endgerät
unabhängige
Quellenanschlussnummer und das Anbietermittel weist dem Endgerät eine entsprechende Anschlussnummer
zu und überträgt sie als
Bestimmungsnummer im Transportpaket, das im dritten Netzpaket enthalten
ist, in die Anlage.
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Während einer
Verbindung mit einem Endgerät
und nach dessen Identifizierung durch Übertragung der entsprechenden
Anschlussnummer von der Anlage zum Telephondienstanbietermittel
bei einer abgehenden Verbindung oder vom Dienstanbietermittel zur
Anlage bei einer ankommenden Verbindung, wird die dem Endgerät zugeordnete
und in einem Transportpaket, das in einem Netzpaket verkapselt ist,
das im Netz übertragen
wird, enthaltene Anschlussnummer für Fernsprechverbindungs-Etappen zwischen
dem Endgerät
und einem fernen Endgerät unter
Steuerung durch das Dienstanbietermittel dynamisch zugewiesen. Dies
erlaubt den Endgeräten, ohne
jegliche Beeinträchtigung
der Dienstqualität
für die
Teilnehmer an den Endgeräten
in Echtzeit einer Telephonverbindung über das Paketnetz zu folgen.
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Die
dynamisch zugewiesene Anschlussnummer steht am Ende der Verbindung
mit dem Endgerät für eine Verbindung
mit einem anderen Endgerät
der Anlage erneut zur Verfügung.
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Zur
Verbesserung der Sprachwiedergabe im Endgerät oder im Anbieterserver werden
die Kennung des Endgerätes
und die Anschlussnummer, die eine Etappe einer Fernsprechverbindung
bezeichnet, ebenfalls in ein Datenfeld des ersten Netzpaketes eingefügt und in
die Kennung der Anlage bzw. in die dem Endgerät dynamisch zugewiesene Anschlussnummer übersetzt,
die ebenfalls in ein Datenfeld des zweiten Netzpaketes eingefügt werden,
und umgekehrt werden die Kennung der Anlage und die dem Endgerät dynamisch
zugewiesene Anschlussnummer ebenfalls in ein Datenfeld des dritten
Netzpaketes eingefügt
und in die Kennung des Endgerätes bzw.
die Anschlussnummer, die eine Etappe einer Fernsprechverbindung
bezeichnet, übersetzt,
die ebenfalls in ein Datenfeld des vierten Netzpaketes eingefügt werden.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Übersetzung
von Kennungen, die das erfindungsgemäße Übersetzungsverfahren ausführt. Die Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
eine Korrespondenztabelle,
um die Kennung eines Endgerätes,
die in einem Netzpaket enthalten ist, das in der Anlage übertragen
wird, mit einer Anschlussnummer in Beziehung zu setzen, die dynamisch
zugewiesen wird und in ein Transportpaket eingefügt wird, das in einem Netzpaket
verkapselt wird, das im Paketnetz übertragen wird,
ein Steuermittel
zum Ersetzen der Kennung des Endgerätes, die als Quellenadresse
in einem ersten Netzpaket enthalten ist, das vom Endgerät durch
die Anlage gesendet wird, durch eine vorher festgelegte Kennung
der Anlage, die das genannte Format hat und in einem zweiten Netzpaket
enthalten ist, das im Paketnetz zu einem Fernmeldedienstanbietermittel übertragen
wird, und zum Ersetzen einer Anschlussnummer, die eine Etappe einer
Fernsprechverbindung mit dem Endgerät bezeichnet und in einem Transportpaket
enthalten ist, das im ersten Netzpaket verkapselt ist, durch eine
Anschlussnummer, die dem Endgerät
dynamisch zugewiesen wird und in einem Transportpaket enthalten
ist, das im zweiten Netzpaket verkapselt wird, um gleichzeitig das
genannte Endgerät
und die Etappe der Fernsprechverbindung mit dem Endgerät im Anbietermittel
zu kennzeichnen, und
ein Steuermittel zum Ersetzen der Kennung
der Anlage, die als Quellenadresse in einem dritten Netzpaket enthalten
ist, das im Paketnetz vom Anbietermittel zur Anlage übermittelt
wird, und der Anschlussnummer, die in einem Transportpaket enthalten
ist, das im dritten Netzpaket verkapselt ist, durch die Kennung
des Endgerätes,
die in einem vierten Netzpaket enthalten ist, das durch die Anlage
zum Endgerät übertragen
wird, bzw. durch die Anschlussnummer, die die Etappe der Fernsprechverbindung
bezeichnet und in einem Transportpaket enthalten ist, das im vierten
Netzpaket verkapselt ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Übersetzung
von Kennungen dient als „Netzübergang" zwischen den Fernmeldeendgeräten des
Teilnehmers und einem Zugangsnetz zu dieser Anlage. Dieser Netzübergang
ist vollkommen transparent für
die Verarbeitung der Pakete, die ihn zwischen der Teilnehmeranlage
und dem Paketübertragungsnetz durchqueren.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen
der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die entsprechenden beigefügten Zeichnungen
deutlicher werden. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild mehrerer Fernmelde-Teilnehmeranlagen, die von einem Paketübertragungsnetz
versorgt werden, an das ein Server eines Telephondienstanbieters
angeschlossen ist,
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2 ein
schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Übersetzung
von Kennungen, die zwischen eine Teilnehmeranlage und ein Zugangsnetz
geschaltet ist,
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3 ein
Blockdiagramm der Paketübertragung
zwischen zwei Teilnehmeranlagen-Endgeräten und dem Server des Dienstanbieters über die
erfindungsgemäße Übersetzungsvorrichtung,
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4 schematisch
das Format der Köpfe von
Verbindungs-, Netz- und Transportpaketen, die die Übersetzungsvorrichtung
durchqueren, und
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5 einen
Algorithmus des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Übersetzung
von Kennungen bei der Registrierung eines Endgerätes und bei der Herstellung
einer Verbindung mit dem Endgerät.
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Wie
schematisch in 1 dargestellt, wird die Erfindung
hierunter im Rahmen der Beziehungen zwischen dem Server eines Telephondienstanbieters SP
(Service Provider) und Fernmelde-Teilnehmeranlagen über ein
Paketübertragungsnetz
mit hoher Übertragungsrate
RP vom Typ Internet beschrieben, auf das in der Folge Bezug genommen
wird. Als Beispiel zeigt die 1 M Zugangsnetze
RA1, RA2, ..., RAM, um Fernmelde-Teilnehmeranlagen IC11 bis IC1N,
IC21 bis IC2P, ..., ICM1 bis ICMQ den Zugang zum Paketnetz RP zu
gewähren,
wobei M, N, P und Q beliebige ganze Zahlen sind. Mindestens eins
der Zugangsnetze RA1 bis RAM ist beispielsweise ein ADSL-Leitungsnetz
(Asymmetric Digital Subscriber Line), oder ein Kabelnetz, oder ein
Funktelephonnetz, oder einfach ein Selbstwähl-Fernsprechnetz RTC. Der
Server des Telephondienstanbieters SP erfüllt die Aufgabe eines Netzüberganges
zwischen Endgeräten,
die durch verschiedene Zugangsnetze versorgt werden, um so den Endgeräten der
Teilnehmeranlagen Telephonverbindungen durch das Internet RP anzubieten
und so Gespräche
durch Pakete tragen zu lassen, die das Internet RP durchqueren. Die
Zugangsnetze verbinden die Teilnehmeranlagen mit dem Internet RP
entweder über
ständige
Verbindungen oder über
nach Bedarf geschaltete Verbindungen.
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Eine
Fernmelde-Teilnehmeranlage umfasst beispielsweise einige Endgeräte T1 bis
TE, die direkt an eine Teilnehmertelephonleitung, eine gemietete Leitung
oder eine Datenübertragungsleitung
angeschlossen sind oder auch durch einen gemeinsamen Telephon- oder
Funktelephonkanal versorgt werden oder auch über einen Server beispielsweise
der Art einer privaten Vermittlungsplattform vom Typ PABX. Jedes
Endgerät
Te, wobei e ein Index ist, der zwischen 1 und der ganzen Zahl E
liegt, kann ein herkömmliches
Telephonendgerät
sein oder ein Digitalendgerät
vom Typ Modem, das beispielsweise mit einem Mikrocomputer oder einem
Fernkopierer verbunden ist, oder auch ein drahtloses Telephonendgerät DECT,
das von einer ortsfesten Basis versorgt wird.
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Bekanntlich
wird jede Fernmelde-Teilnehmeranlage IC im Bereich des Paketnetzes
RP und insbesondere im Internet durch eine jeweilige eindeutige
Kennung IPI bezeichnet, die allgemein aus einer Nummer oder einer
Zeichenfolge besteht, die in eindeutiger Weise die Anlage identifiziert.
Für das
Internet, um das es sich beim Paketnetz RP handelt, ist die Kennung
eine IPv4-Adresse, die nach der Version 4 des Internetprotokolls
aus vier Bytes besteht. Wenn nach dem Stand der Technik der Server
des Telephondienstanbieters SP direkt mit einem der Endgeräte in einer
Teilnehmeranlage kommunizieren will, ist diese Kommunikation entweder
unmöglich,
weil die private Kennung des Endgerätes innerhalb der Anlage von
außerhalb
der Anlage unzugänglich
ist, oder eine andere, aber öffentliche
IP-Adresse muss dem Endgerät
zugewiesen werden, damit der Server SP mit diesem kommunizieren
kann.
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Um
diesen Nachteilen Abhilfe zu schaffen, werden Vorrichtungen zur Übersetzung
von Endgeräte-Kennungen
DT11 bis DT1N, DT21 bis DT2P, ..., DTM1 bis DTMQ jeweils als Trennung
zwischen die Anlagen IC11 bis IC1N, IC21 bis IC2P, ..., ICM1 bis ICMQ
und die Zugangsnetze RA1, RA2, ..., RAM geschaltet. Für das Format
der Pakete und insbesondere die Quellen- und Bestimmungsadressen
in den Paketen sind die Vorrichtungen zur Übersetzung von Kennungen transparent.
So wird jede Vorrichtung zur Übersetzung
von Kennungen vom Paketnetz RP als eine Teilnehmeranlage ohne Übersetzungsvorrichtung
angesehen, wie nach dem Stand der Technik, und umgekehrt wirkt das
Paketnetz für
jede Fernmelde-Teilnehmeranlage so, als wäre sie mit diesem nach der
bekannten Technik verbunden.
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Beispielsweise
zeigt die 2 eine Fernmelde-Teilnehmeranlage,
in der folgenden Beschreibung mit IC bezeichnet, die Telephonendgeräte T1, ...,
Te, ..., TE umfasst, die durch einen gemeinsamen Bus BU über eine
zugehörige
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Übersetzung
von Kennungen DT an das zugehörige
Zugangsnetz RA angeschlossen sind.
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Die
Vorrichtung zur Übersetzung
von Kennungen DT befindet sich in dieser bevorzugten Ausführung in
einem Server-Computer, der über
zwei Schnittstellen IT und IR verfügt. Die Schnittstelle IT verbindet
die Übersetzungsvorrichtung
DT über
den Bus BU mit den Telephonendgeräten T1 bis TE der Teilnehmeranlage
IC. Die Schnittstelle IR verbindet die Übersetzungsvorrichtung DT mit
dem jeweiligen Zugangsnetz RA. Die Schnittstellen IT und IR sind beispielsweise
vom Typ Ethernet.
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Die Übersetzungsvorrichtung
DT ist beispielsweise in einem spezifischen integrierten Schaltkreis
zur Signalverarbeitung der Art eines DSI-Prozessors (Digital Signal
Processor) implementiert, der im Wesentlichen zwei Softwareebenen
LTP und LTR aufweist.
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Die
erste Softwareebene LTP verarbeitet alle Pakete, sowohl in Senderichtung
von einem Endgerät
zum Zugangsnetz RA, wie in Empfangsrichtung vom Zugangsnetz RA zum
Endgerät,
bei ankommendem oder abgehendem Anruf. Die Ebene LTP dekodiert insbesondere
die in den Paketen enthaltenen Daten, die sich auf die Ereignisse
einer Protokollverbindung zwischen einem Endgerät und dem Server des Telephondienstanbieters
SP beziehen. Diese Ereignisse sind beispielsweise die Feststellung
eines an kommenden oder abgehenden Rufes, die Erfassung der Kennung
des Anrufers oder des Angerufenen der Verbindung, bei dem es sich
um eins der Endgeräte
T1 bis TE der Anlage handeln kann oder auch um ein fernes Telephonendgerät. Die Softwareebene
LTP berechnet auch ein Prüffeld
CSR, CST (Checksum), das an Wörtern
zu 16 Bit des Kopfes ER, ET eines Netz- oder Transportpaketes (4)
berechnet wird, da dieser Kopf durch die Übersetzung geändert wird,
wie im Folgenden dargestellt wird.
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Die
zweite Softwareebene LTR veranlasst die eigentliche Übersetzung
in Echtzeit der Kennungen, die in den Paketen enthalten sind, die
die Übersetzungsvorrichtung
DT durchqueren, d. h. von den Schnittstellen IT und IR gesendet
und empfangen werden. Die Softwareebene LTR ist einer Korrespondenztabelle
TC der der Zuordnung der Kennungen IT1 bis ITE, die intern den Endgeräten T1 bis
TE der Fernmelde-Teilnehmeranlage IC zugewiesen sind, zu Anschlussnummern,
die dem Server des Dienstanbieters SP von außerhalb der Anlage zugänglich sind,
zugeordnet. Die Softwareebene LTR lädt und aktualisiert automatisch
Listen P11–P1J
bis PE1–PEJ
von Anschlüssen,
die bei der Registrierung der Endgeräte dynamisch den Endgeräten T1 bis
TE in der Korrespondenztabelle IC zugewiesen werden, wobei J eine
ganze Zahl ist, die typischerweise gleich 5 ist.
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Ein
Austausch von Paketen zwischen einem der Endgeräte der Fernmelde-Teilnehmeranlage
IC, etwa dem Endgerät
Te, und dem Server des Telephondienstanbieters SP über die
zugehörige
Vorrichtung zur Übersetzung
von Kennungen DT ist in 3 dargestellt. In dieser Figur
ist die Übersetzungsvorrichtung
DT durch die Softwareebene der Übersetzung
LTR und die Korrespondenztabelle TC schematisiert, die wesentlich
an der Übersetzung
der Paketkennungen beteiligt sind.
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Die
Kennung ITe des Endgerätes
Te, die von außerhalb
der Anlage IC unzugänglich
ist, und die Kennung IPI der Anlage IC, die von außerhalb
der Anlage zugänglich
ist, werden als IPv4-Adressen
der Art „10.0.0.10" und „194.254.15.35" angenommen. Wie
schon gesagt, beruht die Kommunikationstechnik in der Verbindungsschicht
auf Ethernet-Paketen und die Netzschicht beruht auf den Normen und
Protokollen des Internet. Genauer beruht die Ausgestaltung der verschiedenen
Schichten für
den Austausch von Paketen zwischen dem Endgerät Te und dem Server SP auf
Normen nach dem Protokoll H323, dessen Transportschicht sich entweder
auf das Transportprotokoll UDP (User Datagram Protocol) stützt, um
während
einer Fernsprechverbindung insbesondere Pakete IP mit Bezug auf
Gespräche
zu übertragen,
oder auf das Transportprotokoll TCP (Transport Control Protocol),
um Pakete IP über
die Zeichengabe insbesondere am Beginn und am Ende einer Fernsprechverbindung
zu übermitteln,
da das Protokoll TCP zuverlässiger
ist, als das Protokoll UDP und bei Empfang die Reihenfolge der gesendeten
Pakete bewahrt, sowie die erneute Übertragung verlorener Pakete.
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Es
sei daran erinnert, dass die Router im Paketnetz RP die drei ersten
unteren Schichten des ISO-Modells verwenden und im Allgemeinen nur
den Kopf der Pakete der Netzschicht 3 analysieren, um die Pakete
zu ihrem Ziel zu leiten. So wird die IPI-Adresse der Anlage IC als Quellenadresse
verwendet, um ein Netzpaket von der Übersetzungsvorrichtung DT zum
Server SP zu leiten, oder als Bestimmungsadresse, um ein Netzpaket
vom Server SP zur Anlage IC zu leiten.
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Wie
in 4 dargestellt, ist ein Netzprotokollpaket, Netzpaket
genannt, das über
einen Kopf ER verfügt,
in einem Verbindungsprotokollpaket, Verbindungspaket genannt, verkapselt,
das über einen Kopf
EL in diesem Fall nach dem Ethernet-Protokoll verfügt, und
verkapselt ein Transportprotokollpaket, Transportpaket genannt,
mit einem Kopf ET. Im Kopf ER des Netzpaketes gibt ein Protokoll-Byte
das vom Transportpaket mit Kopf ET verwendete Protokoll UDP oder
TCP an, vier Bytes bezeichnen die Quellenadresse @IPS und vier Bytes
bezeichnen die Bestimmungsadresse @IPD.
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Erfindungsgemäß entspricht
die Adresse ITe des Endgerätes
Te als Quellenadresse oder Bestimmungsadresse in einem die Anlage
IC zwischen dem Endgerät
Te und der Übersetzungsvorrichtung
DT durchlaufenden Paket einer Quellenanschlussnummer PS von zwei
Bytes oder einer Bestimmungsanschlussnummer PD von zwei Bytes im
Kopf ET eines Transportpaketes, das von der Übersetzungsvorrichtung DT zum
Server des Dienstanbieters SP läuft.
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Außerdem kann
nach dem Protokoll H323 das Datenfeld D in einem Transportpaket
auf der Anwendungsebene redundant mit den Köpfen ER und ET ganz oder teilweise
die Parameter @IPS, @IPD, PS und PD in Abhängigkeit von der Art des Paketes verkapseln,
damit die in Verbindung stehenden Endstellen, das Endgerät Te und
der Server SP, diese Parameter modifizieren und/oder verwenden können. Die Übersetzungssoftwareebene
LTR führt
so nicht nur die Übersetzung
dieser Parameter in den Köpfen
ER und ET aus, sondern auch im Datenfeld D, wenn diese Parameter
vorhanden sind.
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In
der folgenden Beschreibung umfasst die Übersetzung eines dieser Parameter
obligatorisch die Übersetzung
dieses Parameters im entsprechenden Kopf und dessen im Datenfeld,
wenn er existiert.
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Anfangs
in einem Etappe E0 des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übersetzung
von Kennungen, meldet sich das Endgerät Te beim Server des Telephondienstanbieters
SP beim Anschließen
des Endgerätes
Te an den Bus BU, d. h. bei der ersten Verbindung des Endgerätes Te mit
dem Server SP. Das Endgerät
Te übermittelt
ein erstes Netzpaket PQ1, dessen Quellenadresse @IPS gleich der
Kennung ITe des Endgerätes
ist und dessen Quellenanschlussnummer PS im Transportpaket ET eine
vorher festgelegte Anschlussnummer ist, beispielsweise 1024, die
eine Anmeldungs- und Authentifizierungsphase jedes Endgerätes beim
Server SP angibt, und dessen Bestimmungsadresse die des Servers
SP ist. Diese Anschlussnummer PORT0, sowie die anderen Anschlussnummern,
die den Endgeräten
erfindungsgemäß dynamisch
zugewiesen werden, werden nach dem UDP- oder TCP-Protokoll unter
den nicht zugewiesenen Nummern, d. h. außer 0 bis 1023, ausgewählt. Die
Vorrichtung zur Übersetzung
von Kennungen DT konvertiert dann die private Endgeräteadresse
ITe in die öffentliche
Adresse IPI der Anlage und konvertiert die Anschlussnummer PORT0
in eine vorher festgelegte Quellenanschlussnummer PO, die vom Endgerät unabhängig ist
und die bei jeder Endgeräte-Registrierung
vom Dienstanbieter zugewiesen wurde, um eine Registrierungsanfrage
des Endgerätes
zu kennzeichnen. So wird das Paket PQ1 in ein Paket PQ2 übersetzt,
dessen Quellenadresse @IPS die Anlagenadresse IPI ist und dessen
Quellenanschlussnummer PS die vorher festgelegte Anschlussnummer
P0 ist, beispielsweise 8400, die eine vorher festgelegte Anschlussnummer
der Transportschicht im Server SP bezeichnet.
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Bei
Empfang des Paketes PQ2 wird dieses an den Anschluss PO im Server
SP gerichtet. Der Server SP weist dem Endgerät Te eine entsprechende, in
einer Datenbank BD verfügbare
Anschlussnummer Pe1 zu, die es in der Anlage IC explizit bezeichnet.
Der Server SP speichert das Paar [IPI, Pe1], das zu Beginn jeder
Verbindung mit dem Endgerät
Te vom Dienstanbieter zur Identifizierung des Endgerätes Te verwendet
wird.
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Der
Server des Dienstanbieters SP quittiert die Registrierung und Authentifizierung
des Endgerätes
Te durch Rückübertragung
eines Paketes PQ3 zur Anlage IC, die durch die Adresse IPI bezeichnet wird.
Das Paket PQ3 enthält
die Adresse IPI als Bestimmungsadresse @IPD und die Endgeräte-Anschlussnummer
Pe1, beispielsweise 8452, als Bestimmungsanschlussnummer PD.
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Die Übersetzungsvorrichtung
DT nimmt dann eine zur vorigen reziproke Konvertierung von Kennungen
vor, indem sie dem Paar [IPI, P11] mit Hilfe der Korrespondenztabelle
TC das Paar [ITe, PORT0] zuordnet, um über den Bus BU dem Endgerät Te ein
Paket PQ4, das die Adresse ITe und eine vorher festgelegte Anschlussnummer
PORT0 als Bestimmungsadresse und Bestimmungsanschlussnummer enthält, zu übermitteln,
um die Registrierung zu validieren.
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So
werden die verschiedenen Endgeräte
T1 bis TE der Anlage IPC von außerhalb
der Anlage durch Anschlussnummern P11 bis P1E in den Transportpaketen
ET unterschieden, die als Unteradressen der Adressen IT1 bis ITE
der Endgeräte
in der Anlage angesehen werden können.
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Wie
in 5 gezeigt, umfasst das Übersetzungsverfahren im Verlauf
einer Verbindung zwischen dem Endgerät Te und einem fernen Endgerät durch
den Server SP schematisch J + 1 Etappen E1 bis E(J + 1). Bei Herstellung
einer Verbindung, sei es für
einen ankommenden Anruf oder für
einen abgehenden, macht Etappe E1 durch einen ähnlichen Paketaustausch, wie
dem oben beschriebenen Austausch der Pakete PQ1 bis PQ4 eine Verbindungs- und
Authentifizierungsanforderung, damit die Übersetzungsvorrichtung DT diese
Verbindungsanforderung durch die Entsprechung zwischen der Adresse ITe
und der Anschlussnummer Pe1 markiert oder genauer zwischen dem Paar
[ITe, PORT1] und dem Paar [IPI, Pe1]. Für einen ankommenden Anruf übermittelt
der Server SP ein Paket mit dem Paar [IPI, Pe1] als Bestimmungsadresse
@IPD und Bestimmungsanschlussnummer PD; für einen abgehenden Anruf übermittelt
das Endgerät
Te ein Paket mit dem Paar [ITe, PORT1] als Quellenadresse @IPS und Quellenanschlussnummer
PS.
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In 3 ist
die Etappe E1 unter Bezug auf das Endgerät TE dargestellt.
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Danach
weist in den folgenden Etappen E2 bis EJ die Schicht LTR in der Übersetzungsvorrichtung
dem Endgerät
Te dynamisch und nacheinander verschiedene Anschlussnummern Pe2
bis PeJ zu, die noch verfügbar
sind und vorher festgelegten Anschlussnummern PORT2 bis PORTJ entsprechen, die
sich auf Anwendungen beziehen, d. h. auf Etappen der laufenden Verbindung.
Die dynamische Zuweisung der Anschlussnummern durch die Übersetzungs-Steuerungsebene
LTR kann beispielsweise analog zur dynamischen Zuweisung der IP-Adressen nach
dem Protokoll DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) erfolgen.
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Der
Anschluss PORT2 entspricht, wenn er mit der Adresse ITe empfangen
wird, der Anschlussnummer Pe2, die eine Zeichengabe bei Herstellung der
Verbindung in Etappe E2 anzeigt. In der Praxis haben die Anschlüsse PORT2
und Pe2 jeweils zwei Werte, einen ersten Wert zur Bezeichnung einer
Zeichengabe für
ankommenden Anruf und einen zweiten Wert zur Bezeichnung einer Zeichengabe
für abgehenden
Anruf nach dem Protokoll Q.931/ H225.0. Die Zeichengabe betrifft
beispielsweise einen vorangehenden, laufenden Anruf, angeschlossene
Endgeräte,
einen Wartebetrieb eines Endgerätes
etc. Die Anschlussnummer PORT3 entspricht, wenn sie in einem Paket
mit der Endgerätekennung
ITe in Etappe E3 übertragen
wird, dynamisch der Anschlussnummer Pe3, um Endgerätekapazitäten für die Übertragung
von Audio- und/oder Videodaten beispielsweise nach dem Protokoll
H245 auszuhandeln. Die Anschlussnummer PORT4 entspricht, wenn sie
in einem Paket mit der Kennung ITe übertragen wird, dynamisch der
Anschlussnummer Pe4, um einen Datenfluss vom Typ Gespräch in Etappe
E4 nach dem Transportprotokoll RTP (Real Time Protocol) anzugeben.
Die Anschlussnummer PORTJ = PORT5 entspricht, wenn sie in Etappe
EJ = E5 in einem Paket mit der Kennung ITe übertragen wird, dynamisch der Anschlussnummer
PeJ = Pe5, um Rückmeldungsinformationen
nach dem Transportprotokoll RTCP (Real Time Control Protocol) zu
bezeichnen. Eine Rückmeldungsinformation
ist beispielsweise ein Verlust von Paketen, eine Quittung von Gesprächspaketen, die
in der anderen Übertragungsrichtung
in einer vorangehenden Etappe E4 übertragen und nicht empfangen
wurden. Etappenpaare E4 und E5 können
im Verlauf einer Verbindung sooft aufeinander folgen, wie Daten
zu übertragen
sind.
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Auf
diese Weise gibt die Korrespondenztabelle TC zu einem gegebenen
Zeitpunkt, beispielsweise wenn mit drei Endgeräten T1, Te und TE Verbindungen
bestehen, die Entsprechung jeder der Gesamtheiten von Verbindungsetappen
[P11 bis P1J], [Pe1 bis PeJ] und [PE1 bis PEJ] zur Gesamtheit von vorher
festgelegten Anschlussnummern [PORT1 bis PORTJ] in jedem Endgerät an.
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Die
Anschlussnummern Pe2 bis PeJ werden nacheinander in Abhängigkeit
von ihrer Verfügbarkeit in
der Korrespondenztabelle TC dem Endgerät Te zugewiesen. Jede Anschlussnummer
Pej mit 2 ≤ j ≤ J ist im
Datenfeld des Paketes im Verlauf der vorangehenden Etappe E(j – 1) enthalten,
damit der Server SP der Folge von Verbindungsetappen folgt.
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Schließlich wird
in Etappe E6 bei Verbindungsabbau, d. h. am Ende des Gesprächs mit
dem Endgerät
Te, die Liste dynamisch zugewiesener Anschlüsse Pe2 bis PeJ von der Steuerungsschicht
LTR aus der Korrespondenztabelle TC gelöscht, um die Anschlüsse Pe2
bis PeJ für
Verbindungen mit anderen Endgeräten
der Anlage zur Verfügung
zu stellen.