DE10062935A1 - Kommunikationsnetz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsnetz zur Übertragung von Daten von, zwischen und zu Teilnehmern eines ringförmig ausgebildeten Datennetzes mit einer Vielzahl von Teilnehmern. Dabei werden als Transportmedium im wesentlichen Lichtwellenleiterverbindungen benutzt. Erfindungsgemäß wird als Transporttechnologie eine Ethernet-Technologie nach Standard IEEE 802.3 verwendet, bei der die Ringstruktur des Datennetzes mittels Bridgefunktion mit Spanning Tree Algorythmus über OSI Referenzmodell Schicht 2 in die Ethernet-Struktur umgesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsnetz zur Übertragung von Daten von, zwischen und zu Teilnehmern eines ringförmig ausgebildeten Datennetzes mit einer Vielzahl von Teilnehmern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur elektronischen Kommunikation zwischen Teilnehmern innerhalb eines beschränkten Raumes, beispielsweise einer Stadt oder eines Stadteils, werden Datennetze verwendet, die eine unterschiedliche Topologie aufweisen können. Es sind sowohl statische Netzwerke, dynamische Netzwerke als auch hierarische Netzwerke bekannt. Statische Netzwerke bestehen aus Punkt-zu-Punkt- Verbindungen zwischen Kommunikationsendgeräten und Vermittlungsstationen. Von den verschiedenen Netzwerktopologien sind im wesentlichen ringförmige (Token Ring) sternförmige und baumförmige Strukturen bekannt. Jede dieser Topologien hat bestimmte Vor- und Nachteile.

Bei dynamischen Netzwerken ist die Verbindungsstruktur nicht von vorneherein festgelegt, sondern varriert mit der Zeit.

Bei hierarischen Netzwerken, die im wesentlichen für komplexe Netzwerke verwendet werden, können auf jeder Hierarchieebene andere Topologien verwendet werden. Dabei ist auch bekannt, ringförmige Strukturen mit Leitungsstrukturen zu koppeln.

In der Kommunikationstechnik werden nicht nur Daten als solche übertragen, sondern auch andere Dienste, wie Sprache und Video, so daß der Wunsch besteht, die verschiedenen Dienste über die gleichen Netzwerke zu vermitteln. Dabei ist den unterschiedlichen Diensteigenschaften Rechnung zu tragen. Beispielsweise benötigt ein Sprachdienst eine lineare Informationsübermittlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikationsnetz zur Übertragung von Daten von, zwischen und zu Teilnehmern eines ringförmig ausgebildeten Datennetzes mit einer Vielzahl von Teilnehmern anzugeben, das gleichzeitig für unterschiedliche Kommunikationsdienste verwendbar ist, das mit hohen Geschwindigkeiten betrieben werden kann und das eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Bei dem Kommunikationsnetz der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art wird das Transportmedium des Netzes im wesentlichen durch Lichtwellenleiterverbindungen gebildet. Erfindungsgemäß wird als Transporttechnologie eine Ethernet-Technologie nach Standard IEEE 802.3 verwendet, bei der die Ringstruktur des Datennetzes mittels Bridgefunktion mit Spanning Tree Algorythmus über OSI Referenzmodell Schicht 2 (Sicherungsschicht) in die Ethernet-Struktur umgesetzt wird.

Als Transportmedium ist damit eine ringförmige Lichtwellenleiterstruktur vorgesehen, die vorzugsweise als Gigabit-Ethernet aufgebaut ist. Ein Gigabit- Ethernet nach IEEE 802.3z erlaubt eine Bandbreite von 1 Gbit/s. Die weiter verwendete Switching Technologie mit Kanalbündelung nach IEEE 802.3ad und Datenpriorisierung nach IEEE 802.1p ermöglicht den Aufbau von auswahlsicheren, leistungsstarken Sprach/Datenoptimierten Transportnetzen mit einer Bandbreite bis zu 6 Gbit/s je Transportnetzwerk.

Die Verwendung der Ethernet-Technologie nach Standard IEEE 802.3 in einer Ringstruktur mit redundantem Aufbau ermöglicht es, daß bei einer Unterbrechung der Ringstruktur die Verbindung über einen der Unterbrechung benachbarten Knoten und die redundante Ringverbindung aufrechterhalten bleibt.

Vorzugsweise sind zwei Hauptverteilerringe vorgesehen, deren einzelne Segmente jeweils Bestandteile von Unterverteilerringen bilden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Netz unterschiedliche Kommunikationsdienste bereitstellen. Dabei kann vorgesehen sein, daß der Sprachdienst Priorität gegenüber Datenübertragungsdiensten erhält.

Zur Auskopplung der Daten aus dem Datennetz sind den Teilnehmern zugeordnete Gateways vorhanden, denen Diensteverteiler nachgeschaltet sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Übersicht über ein erfindungsgemäßes Netz und

Fig. 2 eine Ansicht des Transportnetzwerks.

Das in Fig. 1 dargestellte Transportnetz ist in Form eines ringförmig aufgebauten Lichtwellenleiters ausgebildet. Es werden je Verbindung wenigstens zwei Fasern benötigt. Vorzugsweise werden 24 Fasern eingesetzt. Die verwendeten Lichtwellenleiterkabel können bis zum Endkunden geführt werden. Es ist aber auch möglich, andere Transportmedien, wie Funkverbindungen, BNC- Kabel oder Twisted Pair-Leitungen ergänzend zu verwenden.

Als Transporttechnologie wird ein Netz nach Ethernet-Standard IEEE 802.3 verwendet. Hierbei handelt es sich um eine datenoptimierte Übertragungstechnik, die hohe Geschwindigkeiten ermöglicht. Durch Verwendung von Gigabit-Ethernet (IEEE 802.3z) kann eine Bandbreite von 1 Gbit/s erreicht werden. Die weitere Verwendung von Switching-Technologie und Kanalbündelung nach IEEE 802.3ab und Datenpriorisierung (802.1b) kann ein Sprach/Datenoptimiertes Transportnetzwerk mit einer Bandbreite bis zum 6 Gbit/s je Transportnetzwerk aufgebaut werden. Durch den Einsatz von Lichtwellenleitern sind auch andere Transporttechnologien, wie ATM, XDSL, ISDN usw. über entsprechende Netzwerkkomponenten einbindbar.

Auf dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kommunikationsnetz können unterschiedliche Dienste übermittelt werden, insbesondere die Dienste Internet, Sprache und Video/TV.

Als Transportprotokoll für das Internet wird das Internet-Protokoll in der Version 4 (IPv4) verwendet.

Auf dem Transportnetz können öffentliche und private virtuelle Applikationsnetze gebildet werden nach IEEE 802.1Q. Damit sind z. B. 2000 getrennte Applikationsnetze möglich.

Der Dienst Sprache wird mittels Voice over IP (Protokoll ITU H 323) übertragen. Entsprechende Gateways wandeln die Datenpakete in Standardtelefonsignale mit den Schnittstellen So/S2m/SS7/analog um, wobei ein Real-Time Protokoll (RTP) und Datenpriosierung nach IEEE 802.1p als Garantie zur störungsfreien Sprachübertragung eingesetzt wird. An die Gateways können Endteilnehmer, Internet-Service-Provider und Carrier angebunden werden. Der Gatekeeper agiert als zentraler Ansprechpunkt für alle Anrufer innerhalb seine Zone und stellt Dienste zur Anrufsteuerung und -kontrolle für alle Teilnehmer/Gateways bereit. Durch Einsatz von Sprachkompimierung G 729a mit 40 kbit/s und Bündelung der Verbindung bis zu 6 Gbit/s, können in einem 1 Gbit/s Netzwerk über 140.000 Gespräche gleichzeitig behandelt werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Verkabelung. Die einzelnen Segmente des Hauptverteilerrings bilden über Zweigverbindungen Unterverteilringe, die wiederum die Kundenverteilerringe enthalten. Alle Wege sind redundant ausgelegt.

Durch Verwendung von Gigabit-Ethernet nach IEEE 802.3z mit einer Bandbreite von 1 Gbit/s und Bridge-Technologie nach IEEE 802.1d mit Spanning Tree und Kanalbündelung nach IEEE 802.3ad sowie Datenpriorisierung nach IEEE 802.1b ist der Aufbau eines ausfallsicheren, leistungsstarken Sprach/Datenoptimierten Transportnetzes mit einer Bandbreite bis zu 6 Gbit/s je Transportnetzwerk möglich.

Um aus der Ringstruktur eine Ethernet-Struktur herzustellen, wird die Bridgefunktionalität mit Spanning Tree Algorithmus im OSI Referenzmodell Schicht 2 verwendet. Dabei dürfen nicht mehr als 15 Bridges einen Weg zu den entsprechenden Servern im Hauptverteilerring bilden. Die eingesetzten Switches arbeiten in unterschiedlichen Ebenen des ISO/OSI 7 Schichtenreferenzmodells.

Durch den Einsatz von virtuellen LAN-Verbindungen nach IEEE 802.3Q können je Ring bis zu 2000 verschiedene selbständige virtuelle Netze aufgebaut werden. Für die Administration und das Management ist ein übergreifendes Service-V-LAN eingerichtet. Für den Dienst Internet wird der V-LAN-Aufbau derart gestaltet, daß bei einem Stadtnetz je V-LAN ein Stadtviertel erschlossen ist. Im Hauptverteilerring wird aufgrund der Teilnehmerzahl ein Routingmechanismus OSPF/REP-Version 2 gemäß OSI Referenzmodell Schicht 3 eingesetzt. Die Internet-V-LANs werden in ein V-LAN geroutet.

Über den Hauptverteilerring werden die verschiedenen V-LANs bis zu einem Broadcastswitch geführt. An den I/O Ports des Broadcastswitches werden einzelne V-LANs separat herausgeführt und mit dem Applikationsswitch verbunden. Dadurch kann unnötiger Netzverkehr wie Broadcast-, Multicast- und Unicast-Anfragen herausgefiltert werden und es kann gute Verbindung garantiert werden. An dem Applikationsswitch ist der Gatekeeper angebunden. Der Aufbau der Applikation Sprache erfolgt nach ITU H.323 mit Gateways und Sprache über IP-Protokoll. Zum Anschluß an das öffentliche Telefonnetz und an das Internet ist ein separater Gateway vorgesehen. Durch eine interne Verbindung in diesem Gateway ist es möglich, aus diesem Netzwerk über das öffentliche Telefonnetz oder über das Internet Sprache zu senden und zu empfangen.

Die virtuellen LANs werden nach Kundenanforderung gestaltet. Eine Verbindung verschiedener V-LANs ist ausgeschlossen, da kein Routing eingesetzt wird. Diese V-LANs sind nicht protokollabhängig.

Zur Vervollständigung des Netzes sind Einrichtungen zur Abrechnung und ggf. zur Überwachung der verwendete Dienste einzusetzen.

Claims (7)

1. Kommunikationsnetz zur Übertragung von Daten von, zwischen und zu Teilnehmern eines ringförmig ausgebildeten Datennetzes mit einer Vielzahl von Teilnehmern, wobei das Transportmedium des Netzes im wesentlichen durch Lichtwellenleiterverbindungen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Transporttechnologie eine Ethernet-Technologie nach Standard IEEE 802.3 verwendet wird, bei der die Ringstruktur des Datennetzes mittels Bridgefunktion mit Spanning Tree Algoryhtmus über OSI Referenzmodell Schicht 2 in die Ethernet-Struktur umgesetzt wird.

2. Kommunikationsnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstruktur redundant ausgebildet ist und gegensätzlich gerichtet betrieben werden kann, wobei bei Unterbrechung der Ringstruktur die Verbindung über einen der Unterbrechung benachbarten Knoten und die redundante Ringverbindung aufrechterhalten werden kann.

3. Kommunikationsnetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hauptverteilerringe vorgesehen sind, deren einzelne Segmente jeweils Bestandteile von Unterverteilerringen bilden.

4. Kommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz eine Reihe von virtuellen Netzen nach IEEE 802.1Q enthält, welche für unterschiedliche Kommunikationsdienste ausgestaltet sind.

5. Kommunikationsnetz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein verwendeter Sprachdienst nach IEEE 802.1b Priorität gegenüber Datenübertragungsdiensten erhält.

6. Kommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Datennetz Teilnehmern zugeordnete Gateways aufweist, denen Diensteverteiler nachgeschaltet sind.

7. Kommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet zur gleichzeitigen Verwendung für die Dienste Internet, Sprache, Video/TV und private virtuelle Netze.