DE10135818B4

DE10135818B4 - Verfahren zum An- und Abmelden beim ISP mit externen Modems

Info

Publication number: DE10135818B4
Application number: DE10135818A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Ahrndt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: DE10135818A1

Abstract

Datenkommunikationssystem (1), welches einen Sender (9) aufweist, von welchem aus unter Verwendung von mehreren, auf schichtartig-hierarchische Weise organisierten Datenübertragungsprotokollen (17, 18, 22) über einen Übertragungskanal (5) Daten an einen Empfänger (2, 4) übertragen werden, wobei über ein einer ersten, untergeordneten Protokollschicht (17) zugeordnetes Datenübertragungsprotokoll fortdauernd eine Datenverbindung (15) zwischen Sender (6, 9) und Empfänger (2, 4) aufrechterhalten wird,
wobei der Sender (6, 9) erst dann bei einer empfängerseitigen Einrichtung (2) angemeldet wird, wenn über ein einer zweiten, übergeordneten Protokollschicht (22) zugeordnetes Datenübertragungsprotokoll eine Verbindung mit dem Empfänger (2, 4) hergestellt wurde,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sender (6, 9) mindestens einen Rechner (7, 107a, 107, ...) aufweist, welcher/welche über eine oder mehrere Datenverbindungen (108a, 108) mit einem im Sender angeordneten Modem (9, 109) kommunizieren, wobei der Sender (6, 9) erst dann bei der empfängerseitigen Einrichtung (2) angemeldet wird, wenn vom mindestens einem Rechner (7, 107a, 107b, ...)...

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenkommunikationssystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Sender und einen Empfänger zur Verwendung in einem derartigen System, sowie ein Datenübertragungsverfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 18.

Datenkommunikationssysteme weisen i.A. eine Sendeeinheit, z.B. ein in einer EWSD-Endvermittlungsstelle vorgesehenes erstes Modem auf, von wo aus modulierte Übertragungssignale über einen Übertragungskanal an eine Empfangseinheit, z.B. an ein zweites, in einer Teilnehmer-Endanschlusseinrichtung vorgesehenes Modem übertragen werden.

Die Datenkommunikation zwischen den Modems (Modulatoren-Demodulatoren) kann z.B. auf Basis von POTS- (Plain Old Telephone Service), ISDN- (Integrated Services Digital Network), oder xDSL- (x Digital Subscriber Line) Datenübertragungsprotokollen erfolgen, z.B. mittels ADSL-Datenübertragung bzw. gemäß den Standards ITU G.992.1 (G.dmt) bzw. ITU G.992.2 (G.Lite).

Im Stand der Technik ist – als Gegenstelle zu dem an der EWSD-Endvermittlungsstelle angeordneten Modem – an der Teilnehmer-Endanschlusseinrichtung z.B. ein als Einsteckkarte für einen Rechner ausgestaltetes Modem vorgesehen (z.B. ein PCI-NIC-Modem für einen PC). Statt einem Einsteckkarten-Modem kann z.B. auch ein als externes Modem-Gerät verwendet werden, welches z.B. über eine USB- oder 10B-T-Schnittstelle an den Rechner angeschlossen ist.

Bei der Datenkommunikation gemäß einem xDSL-Protokoll werden mehrere Frequenzbänder (bins) verwendet, die oberhalb der zur POTS- bzw. ISDN-Datenübertragung genutzten Frequenzbänder liegen. Zur Übertragung von Daten in einem bestimmten Frequenzband kann z.B. eine Cosinus- (bzw. Sinus-)Schwingung verwendet werden, deren Frequenz z.B. in der Mitte des entsprechenden Frequenzbands liegt. Beispielsweise kann jedem zu übertragenden Bit oder jeder zu übertragenden Bitfolge (z.B. unter Verwendung eines Phasensterns) eine Cosinus- (bzw. Sinus-)Schwingung bestimmter Amplitude und Phase zugeordnet sein. Aus der Amplitude und Phase der jeweils empfangenen Cosinus- (bzw. Sinus-) schwingung kann in der Empfangseinheit das jeweils übertragene Bit bzw. die jeweils übertragene Bitfolge bestimmt werden.

Das xDSL-Protokoll stellt innerhalb der Schichten-Organisation der bei den Modems verwendeten Protokolle (z.B. entsprechend dem 7-schichtigen OSI-Basisreferenz-Schichtenmodell (OSI = Open Systems Interconnection)) die unterste Datenkommunikationsschicht dar. Über der xDSL-Protokollschicht ist die ATM-Schicht angeordnet (ATM = Asynchron Transfer Modus), und hierüber z.B. eine PPP-Schicht (z.B. PPP über AAL5).

Gemäß dem PPP-Protokoll wird beim Einschalten des an der Teilnehmer-Endanschlusseinrichtung vorgesehenen Modems automatisch eine Authentifizierung des jeweiligen Modem-Nutzers vorgenommen, und eine physikalische Verbindung mit dem an die EWSD-Endvermittlungsstelle vorgesehenen Modem aufgebaut. Erst beim Ausschalten des Modems wird die Verbindung getrennt.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein neuartiges Datenübertragungsverfahren, ein neuartiges Datenkommunikationssystem, sowie einen neuartigen Sender und Empfänger zur Verwendung in einem derartigen System zur Verfügung zu stellen.

Die Erfindung erreicht dieses und weitere Ziele durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 10, 11 und 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird ein Datenkommunikationssystem bereitgestellt welches einen Sender aufweist, von welchem aus unter Verwendung von mehreren, auf schichtartighierarchische Weise organisierten Datenübertragungsprotokollen über einen Übertragungskanal Daten an einen Empfänger übertragen werden, wobei über ein einer ersten, untergeordneten Protokollschicht zugeordnetes Datenübertragungsprotokoll fortdauernd eine Datenverbindung zwischen Sender und Empfänger aufrechterhalten wird, wobei der Sender erst dann bei einer empfängerseitigen Einrichtung angemeldet wird, wenn über ein einer zweiten, übergeordneten Protokollschicht zugeordnetes Datenübertragungsprotokoll eine Verbindung mit dem Empfänger hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender mindestens einen Rechner aufweist, welcher/welche über eine oder mehrere Datenverbindungen mit einem im Sender angeordneten Modem kommunizieren, wobei der Sender erst dann bei der empfängerseitigen Einrichtung angemeldet wird, wenn vom mindestens einem Rechner über eine Datenverbindung ein entsprechendes Verbindungsaufbau-Anforderungssignal an das Modem gesendet wurde.

Vorteilhaft ist die empfängerseitige Einrichtung ein zentraler Rechner, der in Reaktion auf den Anmeldevorgang eine Verbindung des Senders mit dem Internet herstellen kann – d.h. erst dann, wenn der jeweilige Benutzer/die jeweilige Benutzergruppe den Internet-Zugang tatsächlich benötigt. Das Verhalten des Senders (bzw. eines dort vorgesehenen Modems), insbesondere der Beginn der Vergebührung für die Internetverbindung ist somit besser kontrollierbar, als beim Stand der Technik.

Besonders bevorzugt weist der Sender mehrere Rechner auf, welche über eine oder mehrere Datenverbindungen mit dem Modem kommunizieren. Der Sender wird vorteilhaft erst dann bei der empfängerseitigen Einrichtung angemeldet, wenn von mindestens einem der Rechner über die eine oder mehreren Datenverbindungen ein entsprechendes Verbindungsaufbau-Anforderungssignal an das Modem gesendet wird. Eine Abmeldung des Senders bei der empfängerseitigen Einrichtung erfolgt bevorzugt dann, wenn von sämtlichen Rechnern über die eine oder mehreren Datenverbindungen ein entsprechendes Verbindungsabbau-Signal an das Modem gesendet wurde.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Datenkommunikationssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Datenkommunikationssystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung mehrerer beim erfindungsgemäßen Datenkommunikationssystem verwendeter Frequenzbänder;
4 eine schematische Darstellung eines zur Datenübertragung verwendeten Phasensterns;
5 eine beim in 4 gezeigten Phasenstern verwendete Bitfolgen-Zuordnungstabelle;
6 eine schematische Darstellung der beim in 1 gezeigten Datenkommunikationssystem verwendeten Kommunikationsschichten; und
7 eine schematische Darstellung der beim in 2 gezeigten Datenkommunikationssystem verwendeten Kommunikationsschichten.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenkommunikationssystems 1 gezeigt.
Bei diesem ist ein an das Internet angeschlossener zentraler Rechner 2 eines Internet Service Providers (ISP) über eine Datenverbindung 3 an eine Zentralstation (Central Office bzw. CO), hier: eine EWSD-Endvermittlungsstelle 4 eines öffentlichen oder privaten Telefonnetzes angeschlossen (EWSD = elektronisches Wählsystem digital).
Die Endvermittlungsstelle 4 ist über mehrere Teilnehmeranschlussleitungen 5 an den jeweiligen Teilnehmer-Endanschluss angeschlossen.
Am jeweiligen Teilnehmerendanschluss ist ein Rechner 7, z.B. ein PC eines Benutzers des Datenkommunikationssystems 1 über eine LAN-Verbindung 8 an ein xDSL-Modem 9 angeschlossen (LAN = Local Area Network). Der Benutzer kann somit von seinem Rechner 7 aus unter Zwischenschaltung des Modems 9 über die Teilnehmeranschlussleitung 5 eine WAN-Verbindung (WAN = Wide Area Network) mit einem in der Endvermittlungsstelle 4 vorgesehenen Endvermittlungsstellen-Modem 10 (hier: einer xDSL-Linecard) herstellen, welches die Verbindung an den zentralen ISP-Rechner 2 weiterschaltet.
Die Datenkommunikation zwischen dem in der Endvermittlungsstelle 4 vorgesehenen Endvermittlungsstellen-Modem 10, und dem im Customer Premises Equipment 6 am Teilnehmer-Endanschluss vorgesehenen Modem 9 erfolgt mittels eines xDSL-Protokoll-basierten Datenübertragungsverfahrens (xDSL = xDigital Subscriber Line).
Gemäß 3 werden bei der xDSL-Datenübertragung mehrere Frequenzbänder (bins) 6a, 6b, 6c, 6d verwendet, die oberhalb einer Frequenz f1 liegen. Die Frequenzbereiche unterhalb der Frequenz f1 werden für herkömmliche POTS- bzw. ISDN-(Sprach-) Datenübertragung genutzt. Im Falle einer POTS-Datenübertragung beträgt f1 ungefähr 25 kHz, und im Falle einer ISDN-Datenübertragung ungefähr 130 kHz.
Zur DSL-Datenübertragung zwischen dem Endvermittlungsstellen-Modem 10 und dem Teilnehmer-Modem 9 (oder umgekehrt) kann z.B. ein DMT-Verfahren eingesetzt werden DMT = discrete multi tone). Hierbei werden für jedes Frequenzband 6a, 6b, 6c, 6d, 6e Cosinusschwingungen verwendet, deren Frequenz z.B. jeweils in der Mitte des entsprechenden Frequenzbands 6a, 6b, 6c, 6d, 6e liegen kann.
Zur Codierung der zu übertragenden Daten in einer Cosinusschwingung kann gemäß 4 ein Phasenstern 11 verwendet werden. Dieser weist drei konzentrische Kreise auf, denen jeweils eine Schwingungsamplitude A1, A2, A3 bestimmter Höhe zugeordnet ist. Auf den Kreisen sind insgesamt 16 Punkte angeordnet, denen jeweils eine von 16 verschiedenen Folgen von 4 Bits zugeordnet ist.
Beispielsweise ist vier Punkten a, b, d, e, die jeweils bei einem Winkel φ1, φ2, φ3 bzw. φ4 von 45°, 135°, 225° bzw. 315° auf dem innersten, der ersten Amplitude A1 zugeordneten Kreis liegen, gemäß der in 5 gezeigten Zuordnungstabelle 12 jeweils die Bitfolge "1010", "0101", "1001" bzw. "0110" zugeordnet. Auf entsprechende Weise ist gemäß 4 vier weiteren, bei entsprechenden Winkeln φ1, φ2, φ3 bzw. φ4 von 45°, 135°, 225° bzw. 315° auf dem äußersten, der dritten Amplitude A3 zugeordneten Kreis liegenden Punkten c, f gemäß der in 5 gezeigten Zuordnungstabelle 12 jeweils die Bitfolge "1100", "1111", "0000" bzw. "0011" zugeordnet.
Die übrigen Bitfolgen ("1101", "1110", "1000", "1011", "0100", "0111", "0001", "0010") sind 8 Punkten zugeordnet, die auf dem mittleren, der zweiten Amplitude A2 zugeordneten Kreis liegen, und zwar jeweils bei Winkeln φ5, φ6, φ7, φ8, φ9, φ10, φ11 bzw. φ12 von ca. 20°, 70°, 110°, 160°, 200°, 250°, 290° bzw. 340°.
Zur Übermittlung von Daten vom Sender zum Empfänger (z.B. vom Endvermittlungsstellen-Modem 10 zum Teilnehmer-Modem 9, und umgekehrt) wird eine Folge von mehreren, aufeinanderfolgend ausgesendeten, jeweils eine bestimmte Zeitdauer andauernden Cosinusschwingungen übertragen.
In jedem Frequenzband 6a, 6b, 6c, 6d, 6e weisen sämtliche verwendete Cosinusschwingungen jeweils die gleiche, konstante, vorbestimmte Frequenz auf. Jede Cosinusschwingung kennzeichnet jeweils eine bestimmte der o.g. Bitfolgen, und zwar über die Höhe der Schwingungsamplitude A1, A2, A3, und über die Phasenverschiebung Δφ der jeweiligen Schwingung gegenüber einem im Sender und im Empfänger synchron laufenden Grundtakt (bzw. in Bezug auf einen vom jeweiligen Sender ausgesendeten Pilotton).
Die jeweils verwendete Amplitude A1, A2, A3 entspricht dabei derjenigen Amplitude, die diejenigen Kreis des in 4 gezeigten Phasensterns 11 zugeordnet ist, auf dem der Punkt a, b, c, d, e, f liegt, dem die jeweils zu übertragende Bitfolge zugeordnet ist.
Auf entsprechende Weise ist die Phasenverschiebung Δφ der jeweiligen Cosinusschwingung so gewählt, dass sie dem o.g. Winkel φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6, φ7, φ8, φ9, φ10, φ11 bzw. φ12 des der jeweils zu übertragenden Bitfolge zugeordneten Punktes a, b, c, d, e, f im Phasenstern 11 entspricht.
Wieder bezogen auf 1 ist zum Herstellen der LAN-Verbindung 8 zwischen Modem 9 und Rechner 7 ein Datenkabel an einer (externen) LAN-Schnittstelle des Rechners 7, sowie an einer USB- oder 10B-T-Schnittstelle des xDSL-Modems 9 angeschlossen. Die LAN-Schnittstelle wird z.B. unter Verwendung der Datenübertragungsprotokolle RFC 1483 (Ethernet over AAL5) oder RFC 1577 (IP over AAL5, IP = Internet Protocol) betrieben. Hierzu ist auf einer Speichereinrichtung 13 des Rechners 7 ein Softwareprogramm geladen, das vom Modem 9 unter Verwendung des jeweiligen Protokolls versendete Daten auswerten, und eine Übertragung von Daten gemäß dem jeweiligen Protokoll an das Modem 9 veranlassen kann. Alternativ kann das o.g. Datenkabel am Rechner 7 z.B. auch an einer WAN-Schnittstelle angeschlossen sein, die z.B. – auf entsprechende Weise wie oben beschrieben – unter Verwendung des Datenübertragungsprotokolls RFC 2364 (PPP over AAL5) betrieben wird.
6 zeigt eine schematische Darstellung der beim erfindungsgemäßen Datenkommunikationssystem 1 verwendeten Kommunikationsschichten (entsprechend dem OSI-Basisreferenz-Datenübertragungs-Schichtenmodell) am ersten Sender/Empfänger (Endvermittlunsgstelle 4 bzw. zentraler ISP-Rechner 2), und am zweiten Sender/Empfänger (Customer Premises Equipment 6). Wie in 6 gezeigt ist, stellt das xDSL-Protokoll innerhalb der Schichten-Organisation der am Sender/Empfänger 2, 4, 6 verwendeten Protokolle die unterste Datenkommunikationsschicht dar (physikal layer). Über der xDSL-Protokollschicht ist die ATM-Protokollschicht angeordnet (ATM = Asynchron Transfer Modus), und hierüber z.B. die o.g. PPP-Schicht (z.B. PPP über AAL5).
Gemäß dem xDSL-Protokoll wird beim Einschalten des am Teilnehmer-Endanschluss vorgesehenen Modems 9 automatisch über die Teilnehmeranschlussleitung 5 eine physikalische Verbindung 15 mit dem an der EWSD-Endvermittlungsstelle 4 vorgesehenen Modem 10, und dem zentralen ISP-Rechner 2 aufgebaut (vgl. 6). Wie in 1 gezeigt ist, ist zum Einschalten des Modems 9 z.B. ein mechanischer Schalter 14 vorgesehen, bei dessen Betätigen das Modem 9 mit einer Versorgungsspannung, z.B. der Netzspannung verbunden wird. Wieder bezogen auf 6 wird gemäß dem xDSL-Protokoll die Verbindung 15 zwischen den entsprechenden xDSL-Protokollschichten 17 erst getrennt, wenn das Modem 9 ausgeschaltet wird (d.h. beim Abtrennen des Modems 9 von der Versorgungsspannung, z.B. bei erneuter Betätigung des Schalters 14). Üblicherweise bleibt das Modem 9 nach der ersten Betriebsaufnahme fortdauernd eingeschaltet.
Entsprechend wie beim xDSL-Protokoll wird auch gemäß dem ATM-Protokoll automatisch beim Einschalten des Modems 9 eine (virtuelle) Verbindung zwischen entsprechenden ATM-Protokollschichten 18 aufgebaut, die erst beim Ausschalten des Modems 9 wieder getrennt wird.
Beim Stand der Technik findet die Anmeldung bzw. Authentifizierung des jeweiligen Benutzers des Datenkommunikationssystems 1 (und damit der Beginn der Vergebührung) automatisch beim o.g. automatischen Verbindungsaufbau zwischen entsprechenden xDSL- (bzw. ATM-) und PPP-Protokollschichten statt, d.h. beim Einschalten des Modems 9 – unabhängig davon, ob der jeweilige Benutzer den Rechner 7 eingeschaltet hat, und/oder einen Internet-Zugang wünscht, oder nicht. Entsprechend wird der Benutzer erst abgemeldet (d.h. die Vergebührung endet erst), wenn die Verbindung zwischen den entsprechenden xDSL- (bzw. ATM-) Protokollschichten getrennt wird, d.h. das Modem 9 abgeschaltet wird. Damit kann der Benutzer das Modemverhalten nur eingeschränkt steuern.
Demgegenüber ist beim erfindungsgemäßen Datenkommunikationssystem 1 auf der Speichereinrichtung 13 des Rechners 7 (bzw. auf einer Speichereinrichtung 19 des Modems 9) ein An-/Abmeldeapplikationssoftwareprogramm geladen, mit der das Modemverhalten gezielt gesteuert werden kann, insbesondere die An-/Abmeldung das Benutzers beim Datenkommunikationssystem 1, und damit die Vergebührung des jeweiligen Benutzers.
Die An-/Abmeldeapplikation des Rechners 7 meldet sich – bei bereits längere Zeit eingeschaltetem Modem 9, d.h. bei bereits bestehender xDSL-Verbindung – z.B. über die LAN-Schnittstelle am Modem 9 an, und belegt ein WAN- Schnittstellenbetriebsmittel des Modems 9. Dies geschieht z.B. automatisch beim Hochfahren oder Einschalten des Rechners 7 (zum Beispiel durch Betätigen eines mechanischen Schalters 20, wodurch der Rechner 7 mit einer Versorgungsspannung, z.B. der Netzspannung verbunden wird), oder – vorzugsweise – dann, wenn der Benutzer tatsächlich einen Internet-Zugang wünscht. In diesem Fall kann der Benutzer über ein entsprechendes an den Rechner 7 angeschlossenes Ein-/Ausgabemittel (z.B. eine Maus/eine Tastatur, und einen Bildschirm), z.B. durch Anklicken eines durch die Applikationssoftware am Bildschirm dargestellten Buttons, einen entsprechenden Verbindungs-Aufbau-Befehl an die Applikation übergeben.
Das WAN-Schnittstellenbetriebsmittel führt dann die Anmeldung bzw. Authentifizierung des Benutzers durch, wobei – z.B. unter Verwendung der o.g. PPP-Protokollschicht 22 – über die Teilnehmeranschlussleitung 5 ein dem Benutzer zugeordneter Username, und ein diesem zugeordnetes Passwort an die Endvermittlungsstelle 4, und von dort aus an den zentralen ISP-Rechner 2 übertragen wird. Hierdurch wird gemäß 6 auf der Ebene der der ASDL- und ATM-Schicht übergeordneten Protokollschicht 22 eine (virtuelle) Verbindung 23 zwischen dem Customer Premises Equipment 6, und der Endvermittlungsstelle 4 bzw. dem zentralen ISP-Rechner 2 aufgebaut. Erst dann wird im ISP-Rechner 2 mit der Vergebührung des jeweiligen Benutzers begonnen (z.B. ein dort vorgesehener Timer gestartet).
Die Daten bzgl. Username und Passwort sind z.B. vom Benutzer unmittelbar vorher über das an den Rechner 7 angeschlossene Ein-/Ausgabemittel an die Applikation übergeben worden (z.B. über entsprechende Eingaben an der Rechner-Tastatur), oder sind vorab in einer der Speichereinrichtungen 13, 19 abgelegt worden, so dass sie von dort aus automatisch an das Betriebsmittel übergeben werden können.
Wird kein Internetzugang mehr benötigt, meldet sich die An-/Abmeldeapplikation des Rechners 7 über die LAN-Schnittstelle wieder am Modem 9 ab, und gibt das WAN-Schnittstellenbetriebsmittel des Modems 9 wieder frei. Dies geschieht automatisch z.B. beim Herunterfahren des Rechners 7 in einen Stand-By-Modus, oder beim Abschalten mittels des Schalters 20, oder – vorzugsweise – dann, wenn auf Seiten des Benutzers (bei hochgefahrenem Zustand des Rechners 7) kein Internet-Zugang mehr gewünscht ist. Ist dies der Fall, kann der Benutzer über das o.g. Ein-/Ausgabemittel, z.B. durch Anklicken eines durch die Applikationssoftware am Bildschirm dargestellten Buttons, einen entsprechenden Verbindungs-Abbau-Befehl an die Applikation übergeben.
Das WAN-Schnittstellenbetriebsmittel veranlasst dann die Abmeldung des Benutzers beim zentralen ISP-Rechner 2. Hierzu werden – z.B. wiederum unter Verwendung der in 6 gezeigten PPP-Protokollschicht (oder entsprechend anderer, der DSL- und der ATM-Schicht übergeordneter Protokolle) – über die Teilnehmeranschlussleitung 5 entsprechende Abmelde-Befehlsdaten an die Endvermittlungsstelle 4, und von dort aus an den zentralen ISP-Rechner 2 übertragen. Nach der Abmeldung kann im zentralen ISP-Rechner 2 die Vergebührung des Benutzers beendet werden (z.B. der o.g. Timer gestoppt werden).
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Datenkommunikationssystems 101 gemäß der Erfindung gezeigt.
Entsprechend wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist ein an das Internet angeschlossener zentraler Rechner 102 eines Internet Service Providers (ISP) über eine Datenverbindung 103 an eine Zentralstation (Central Office bzw. CO), hier: eine EWSD-Endvermittlungsstelle 104 eines öffentlichen oder privaten Telefonnetzes angeschlossen (EWSD = elektronisches Wählsystem digital).
Die Endvermittlungsstelle 104 ist über mehrere Teilnehmeranschlussleitungen 105 an den jeweiligen Teilnehmer-Endanschluss angeschlossen.
Am jeweiligen Teilnehmerendanschluss sind mehrere Rechner 107a, 107b, 107c (z.B. mehrere eigenständige PCs, oder mehrere Client-Rechner, und ein oder mehrere Server-Rechner) vorgesehen, die auf an sich bekannte Weise jeweils über eine LAN-Verbindung 8a an eine Hub-Vermittlungsstelle 121, und somit zu einem LAN-Rechnernetzwerk zusammengeschlossen sind.
Die Hub-Vermittlungsstelle 121 ist über eine weitere LAN-Verbindung 108 an ein xDSL-Modem 109 angeschlossen. Ein Benutzer kann somit von seinem jeweiligen Rechner 107a aus unter Zwischenschaltung der Hub-Vermittlungsstelle 121 und des Modems 109 über die Teilnehmeranschlussleitung 105 eine WAN-Verbindung (WAN = Wide Area Network) mit einem in der Endvermittlungsstelle 104 vorgesehenen Endvermittlungsstellen-Modem 110 (hier: einer xDSL-Linecard) herstellen, welches die Verbindung an den zentralen ISP-Rechner 102 weiterschaltet.
Die Datenkommunikation zwischen dem in der Endvermittlungsstelle 104 vorgesehenen Endvermittlungsstellen-Modem 110, und dem im Customer Premises Equipment 106 am Teilnehmer-Endanschluss vorgesehenen Modem 109 erfolgt mittels eines xDSL-Protokoll-basierten Datenübertragungsverfahrens (xDSL = xDigital Subscriber Line), d.h. entsprechend wie bei dem oben in Bezug auf 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel über mehrere Frequenzbänder (bins), die oberhalb der zur herkömmlichen POTS- bzw. ISDN-(Sprach-) Datenübertragung verwendeten Frequenzen liegen.
Zur DSL-Datenübertragung zwischen dem Endvermittlungsstellen-Modem 110 und dem Teilnehmer-Modem 109 (oder umgekehrt) kann z.B. ein DTM-Verfahren eingesetzt werden (DTM = discrete multi tone). Hierbei werden für jedes Frequenzband Cosinusschwingungen verwendet, deren Frequenz z.B. jeweils in der Mitte des entsprechenden Frequenzbands liegen kann.
Um die zu übertragenden Daten in einer Cosinusschwingung zu codieren, kann z.B. – entsprechend wie beim ersten Ausführungsbeispiel – die Schwingungsamplitude und Phasenverschiebung der jeweiligen Cosinusschwingung in Abhängigkeit von den zu übertragenen Daten gewählt werden. Beispielsweise kann jeweils einer von 16 verschiedenen Vier-Bit-Bitfolgen jeweils eine Cosinusschwingung unterschiedlicher Amplitudenhöhe und Phasenverschiebung zugeordnet sein.
Zum Herstellen der LAN-Verbindung 108a zwischen Hub-Vermittlungsstelle 121 und Rechner 107a ist ein Datenkabel vorgesehen, welches an einer (externen) LAN-Schnittstelle des Rechners 107a, sowie an einer entsprechenden Schnittstelle der Hub-Vermittlungsstelle 121 angeschlossen ist. Auf entsprechende Weise wird die LAN-Verbindung 108b zwischen Hub-Vermittlungsstelle 121 und xDSL-Modem 109 dadurch hergestellt, dass ein Datenkabel an einer USB- oder 10B-T-Schnittstelle des xDSL-Modems 109, sowie an einer entsprechenden Schnittstelle der Hub-Vermittlungsstelle 121 angeschlossen wird.
Die LAN-Schnittstelle des Rechners 107a wird z.B. unter Verwendung der Datenübertragungsprotokolle RFC 1483 (Ethernet over AAL5) oder RFC 1577 (IP over AAL5, IP = Internet Protocol) betrieben. Hierzu ist auf einer Speichereinrichtung 113 des Rechners 107a ein Softwareprogramm geladen, das vom Modem 109 unter Verwendung des jeweiligen Protokolls unter Zwischenschaltung der Hub-Vermittlungsstelle 121 versendete Daten auswerten, und eine Übertragung von Daten gemäß dem jeweiligen Protokoll an das Modem 109 veranlassen kann. Alternativ kann das o.g. Datenkabel am Rechner 107a z.B. auch an einer WAN-Schnittstelle angeschlossen sein, die z.B. – auf entsprechende Weise wie oben beschrieben – unter Verwendung des Datenübertragungsprotokolls RFC 2364 (PPP over AAL5) betrieben wird.
Beim in 2 gezeigten Datenkommunikationssystem 101 werden gemäß 7 zur Datenkommunikation entsprechende Datenkommunikationsprotokolle verwendet, wie bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Wie in 7 gezeigt ist, stellt das xDSL-Protokoll innerhalb der Schichten-Organisation der am ersten Sender/Empfänger (Endvermittlunggstelle 104 bzw. zentraler ISP-Rechner 012), und am zweiten Sender/Empfänger (Customer Premises Equipment 106) verwendeten Protokolle die unterste Datenkommunikationsschicht dar (physikal layer). Über der xDSL-Protokollschicht ist die ATM-Protokollschicht angeordnet (ATM = Asynchron Transfer Modus), und hierüber z.B. die o.g. PPP-Schicht (z.B. PPP über AAL5).
Gemäß dem xDSL-Protokoll wird beim Einschalten des am Teilnehmer-Endanschluss vorgesehenen Modems 109 automatisch über die Teilnehmeranschlussleitung 105 eine physikalische Verbindung 115 mit dem an der EWSD-Endvermittlungsstelle 104 vorgesehenen Modem 110, und dem zentralen ISP-Rechner 102 aufgebaut (vgl. 7). Wie in 2 gezeigt ist, ist zum Einschalten des Modems 109 z.B. ein mechanischer Schalter 114 vorgesehen, bei dessen Betätigen das Modem 109 mit einer Versorgungsspannung, z.B. der Netzspannung verbunden wird. Wieder bezogen auf 7 wird gemäß dem xDSL-Protokoll die Verbindung 115 zwischen den entsprechenden xDSL-Protokollschichten 117 erst getrennt, wenn das Modem 109 ausgeschaltet wird (d.h. beim Abtrennen des Modems 109 von der Versorgungsspannung, z.B. bei erneuter Betätigung des Schalters 114). Üblicherweise bleibt das Modem 109 nach der ersten Betriebsaufnahme fortdauernd eingeschaltet.
Entsprechend wie beim xDSL-Protokoll wird auch gemäß dem ATM-Protokoll automatisch beim Einschalten des Modems 109 eine (virtuelle) Verbindung zwischen entsprechenden ATM-Protokollschichten 118 aufgebaut, die erst beim Ausschalten des Modems 109 wieder getrennt wird.
Beim Stand der Technik findet die Anmeldung bzw. Authentifizierung (und damit der Beginn der Vergebührung) automatisch beim o.g. automatischen Verbindungsaufbau zwischen entsprechenden xDSL- (bzw. ATM-) und PPP-Protokollschichten 117, 118 statt, d.h. beim Einschalten des Modems 109 – unabhängig davon, ob ein oder mehrere Rechner 107a, 107b eingeschaltet sind, oder die jeweiligen Benutzer der Rechner 107a, 107b gerade einen Internet-Zugang wünschen bzw. benötigen, oder nicht. Entsprechend erfolgt eine Abmeldung, bzw. endet die Vergebührung erst dann, wenn die Verbindung zwischen den entsprechenden xDSL- (bzw. ATM-) Protokollschichten getrennt, d.h. das Modem 109 abgeschaltet wird. Damit kann beim Stand der Technik das Modemverhalten nur eingeschränkt gesteuert werden.
Um eine verbesserte Modemsteuerung zu erreichen, ist beim Datenkommunikationssystem 101 auf der Speichereinrichtung 113 des jeweiligen Rechners 107a, 107b (bzw. auf einer Speichereinrichtung 119 des Modems 109) ein An-/Abmeldeapplikationssoftwareprogramm geladen, mit der das Modemverhalten gezielt gesteuert werden kann, insbesondere die An-/Abmeldung beim Datenkommunikationssystem 1 (und damit die Vergebührung der die Rechner 107a, 107b nutzenden Benutzergruppe).
Die An-/Abmeldeapplikation des jeweiligen Rechners 107a meldet sich – bei bereits längere Zeit eingeschaltetem Modem 109, d.h. bereits bestehender xDSL-Verbindung – z.B. über die LAN-Schnittstelle am Modem 109 an, und belegt ein WAN-Schnittstellenbetriebsmittel des Modems 109. Dieses Betriebsmittel ist beliebig oft abrufbar, kann z.B. zusätzlich zum Rechner 107a gleichzeitig auch vom Rechner 107b oder 107c, oder z.B. zur gleichen Zeit von sämtlichen Rechnern 107a, 107b, 107c belegt werden.
Das Abrufen des WAN-Schnittstellenbetriebsmittels erfolgt z.B. automatisch beim Hochfahren oder Einschalten des jeweiligen Rechners 107a (zum Beispiel durch Betätigen eines mechanischen Schalters 120, wodurch der Rechner 107a mit einer Versorgungsspannung, z.B. der Netzspannung verbunden wird), oder – vorzugsweise – dann, wenn der jeweilige Benutzer des Rechners 107a tatsächlich einen Internet-Zugang wünscht. In diesem Fall kann der Benutzer über ein entsprechendes an den jeweiligen Rechner 107a angeschlossenes Ein-/Ausgabemittel (z.B. eine Maus/eine Tastatur, und einen Bildschirm), z.B. durch Anklicken eines durch die Applikationssoftware am Bildschirm dargestellten Buttons, einen entsprechenden Verbindungs-Aufbau-Befehl an die Applikation übergeben.
Das WAN-Schnittstellenbetriebsmittel führt dann die Anmeldung bzw. Authentifizierung durch. Dabei wird – z.B. unter Verwendung der o.g. PPP-Protokollschicht 122 – über die Teilnehmeranschlussleitung 105 ein dem Benutzer (oder der Benutzergruppe) zugeordneter Username, und ein diesem (oder der Benutzergruppe) zugeordnetes Passwort an die Endvermittlungsstelle 104, und von dort aus an den zentralen ISP-Rechner 102 übertragen. Hierdurch wird gemäß 7 auf der Ebene der der ASDL- und ATM-Schicht übergeordneten Protokollschicht 122 eine (virtuelle) Verbindung 123 zwischen dem Customer Premises Equipment 109, und der Endvermittlungsstelle 104 bzw. dem zentralen Rechner 102 aufgebaut. Erst dann wird im zentralen ISP-Rechner 102 mit der Vergebührung begonnen (z.B. ein dort vorgesehener Timer gestartet).
Die Daten bzgl. Username und Passwort sind z.B. vom Benutzer unmittelbar vorher über das an den Rechner 107a angeschlossene Ein-/Ausgabemittel an die Applikation übergeben worden (z.B. über entsprechende Eingaben an der Rechner-Tastatur), oder sind vorab in einer der Speichereinrichtungen 113, 119 abgelegt worden, so dass sie von dort aus (automatisch) an das Betriebsmittel übergeben werden können.
Wird kein Internetzugang mehr benötigt, meldet sich die An-/Abmeldeapplikation des Rechners 107a über die LAN-Schnittstelle wieder am Modem 109 ab, und gibt das WAN-Schnittstellenbetriebsmittel des Modems 109 wieder frei. Dies geschieht automatisch z.B. beim Herunterfahren des Rechners 107a in einen Stand-By-Modus, oder beim Abschalten mittels des Schalters 120, oder – vorzugsweise – dann, wenn auf Seiten des Benutzers (bei hochgefahrenem Zustand des Rechners 107a) kein Internet-Zugang mehr gewünscht ist. Ist dies der Fall, kann der Benutzer über das o.g. Ein-/Ausgabemittel, z.B. durch Anklicken eines durch die Applikationssoftware am Bildschirm dargestellten Buttons, einen entsprechenden Verbindungs-Abbau-Befehl an die Applikation übergeben.
Erst dann, wenn das WAN-Schnittstellenbetriebsmittel von sämtlichen Rechnern 107a, 107b, 107c freigegeben worden ist, wird durch dieses eine Abmeldung beim zentralen ISP-Rechner 102 veranlasst. Hierzu werden – z.B. wiederum unter Verwendung der in 7 gezeigten PPP-Protokollschicht (oder entsprechend anderer, der DSL- und der ATM-Protokollschicht 117, 118 übergeordneter Protokolle) – über die Teilnehmeranschlussleitung 105 entsprechende Abmelde-Befehlsdaten an die Endvermittlungsstelle 104, und von dort aus an den zentralen ISP-Rechner 102 übertragen. Nach der Abmeldung wird im zentralen ISP-Rechner 102 die Vergebührung beendet (z.B. der dort laufende Timer angehalten).

1: Datenkommunikationssystem
2: zentraler Rechner
3: Datenverbindung
4: Endvermittlungsstelle
5: Teilnehmeranschlußleitung
6: Customer Premises Equipment
6a: Frequenzband
6b: Frequenzband
6c: Frequenzband
6d: Frequenzband
6e: Frequenzband
7: Rechner
8: LAN-Verbindung
9: xDSL-Modem
10: Endvermittlungsstellen-Modem
11: Phasenstern
12: Zuordnungstabelle
13: Speichereinrichtung
14: Schalter
15: Verbindung
16: Verbindung
17: DSL-Protokollschicht
18: ATM-Protokollschicht
19: Speichereinrichtung
20: Schalter
22: PPP-Protokollschicht
23: Verbindung
101: Datenkommunikationssystem
102: zentraler Rechner
103: Datenverbindung
104: Endvermittlungsstelle
105: Teilnehmeranschlußleitung
106: Customer Premises Equipment
107a: Rechner
107b: Rechner
107c: Rechner
108a: LAN-Verbindung
108b: LAN-Verbindung
109: xDSL-Modem
110: Endvermittlungsstellen-Modem
113: Speichereinrichtung
114: Schalter
115: Verbindung
116: Verbindung
117: DSL-Protokollschicht
118: ATM-Protokollschicht
119: Speichereinrichtung
120: Schalter
121: Hub-Vermittlungsstelle
122: PPP-Protokollschicht
123: Verbindung

Claims

Datenkommunikationssystem (1), welches einen Sender (9) aufweist, von welchem aus unter Verwendung von mehreren, auf schichtartig-hierarchische Weise organisierten Datenübertragungsprotokollen (17, 18, 22) über einen Übertragungskanal (5) Daten an einen Empfänger (2, 4) übertragen werden, wobei über ein einer ersten, untergeordneten Protokollschicht (17) zugeordnetes Datenübertragungsprotokoll fortdauernd eine Datenverbindung (15) zwischen Sender (6, 9) und Empfänger (2, 4) aufrechterhalten wird, wobei der Sender (6, 9) erst dann bei einer empfängerseitigen Einrichtung (2) angemeldet wird, wenn über ein einer zweiten, übergeordneten Protokollschicht (22) zugeordnetes Datenübertragungsprotokoll eine Verbindung mit dem Empfänger (2, 4) hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6, 9) mindestens einen Rechner (7, 107a, 107, ...) aufweist, welcher/welche über eine oder mehrere Datenverbindungen (108a, 108) mit einem im Sender angeordneten Modem (9, 109) kommunizieren, wobei der Sender (6, 9) erst dann bei der empfängerseitigen Einrichtung (2) angemeldet wird, wenn vom mindestens einem Rechner (7, 107a, 107b, ...) über eine Datenverbindung (8, 108a) ein entsprechendes Verbindungsaufbau-Anforderungssignal an das Modem (9, 109) gesendet wurde.
Datenkommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Sender (6, 9) dann bei der empfängerseitigen Einrichtung (2) abgemeldet wird, wenn von sämtlichen Rechnern (107a, 107b) über die eine oder mehreren Datenverbindungen (108a, 108b) ein entsprechendes Verbindungsabbau-Signal an das Modem gesendet wird.
Datenkommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, bei welchem das untergeordnete Datenübertragungsprotokoll ein DSL-Datenübertragungsprotokoll ist.
Datenkommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, bei welchem jedem zu übertragenden Bit oder Bitfolge (a, b, c) ein Übertragungssignal bestimmter Amplitude (A1) und Phase (φ1) zugeordnet ist.
Datenkommunikationssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Anmeldung des Senders (9) ein einem Benutzer oder einer Benutzergruppe zugeordnete Kennung an den Empfänger (2, 4) übertragen wird.
Datenkommunikationssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Empfänger (2, 4) ein Modem aufweist.
Datenkommunikationssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die empfängerseitigen Einrichtung (2) ein zentraler Rechner ist, welcher eine Verbindung des Senders (6, 9) mit dem Internet herstellt.
Datenkommunikationssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem nach der Anmeldung des Senders (6, 9) empfängerseitig eine Zeitdauermesseinrichtung gestartet wird, die eine auf den jeweiligen Benutzer oder die jeweilige Benutzergruppe bezogen Zeitdauermessung durchführt.
Datenkommunikationssystem (1) nach Anspruch 8, bei welchem nach einer Abmeldung des Senders (6, 9) die Zeitdauermesseinrichtung gestoppt wird.
Sender (6, 9), insbesondere Modem, welcher/welches so ausgestaltet ist, dass er/es als Sender bzw. Modem in einem Datenkommunikationssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendbar ist.
Empfänger (2, 4), welcher so ausgestaltet ist, dass er als er als Empfänger (2, 4) in einem Datenkommunikationssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendbar ist.
Datenübertragungsverfahren, insbesondere zur Verwendung in einem Datenkommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei von einem Sender (9) aus unter Verwendung von mehreren, auf schichtartig-hierarchische Weise organisierten Datenübertragungsprotokollen (17, 18, 19) über einen Übertragungskanal (5) Daten an einen Empfänger (2, 4) übertragen werden, und wobei über ein einer ersten, untergeordneten Protokollschicht (17) zugeordnetes Datenübertragungsprotokoll fortdauernd eine Datenverbindung (15) zwischen Sender (6) und Empfänger (2, 4) aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt aufweist: – Anmelden des Senders (9) bei einer empfängerseitigen Einrichtung (2) erst dann, wenn über ein einer zweiten, übergeordneten Protokollschicht (22) zugeordnetes Datenübertragungsprotokoll eine Verbindung mit dem Empfänger (2, 4) hergestellt wurde.