DE102005026173B4

DE102005026173B4 - Verfahren und Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit zur Datenübertragung im Zeitmultiplex, insbesondere zur bandbreiten-optimierten Datenübertragung von IP Verkehr mit Broadcast- und Multicast-Anteilen in einem WDM-System

Info

Publication number: DE102005026173B4
Application number: DE200510026173
Authority: DE
Inventors: Dr. Hinderthür Henning
Original assignee: Adva Optical Networking SE
Current assignee: ADTRAN NETWORKS SE, DE
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2025-06-07
Also published as: WO2006131099A1; DE102005026173A1

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung im Zeitmultiplex, (a) wobei einem ersten Netzknoten eines Transportnetzes mehrere Unicast-Datenströme, deren Unicast-Daten jeweils einem bestimmten Quellport und einem bestimmten Zielport zugeordnet sind, und wenigstens ein Broadcast-Datenstrom, dessen Broadcast-Daten keinem bestimmten, sondern mehreren oder allen Ports zugeordnet sind, zur Übertragung in einer Downstream-Richtung vom ersten Netzknoten zu einem zweiten Netzknoten des Transportnetzes zugeführt werden, (b) wobei im ersten Netzknoten vor der Übertragung zunächst mehreren der Unicast-Datenströme einer der Broadcast-Datenströme zugeordnet wird und hieraus jeweils ein kombinierter Datenstrom gebildet wird oder dass dem ersten Netzknoten mehrere derartige kombinierte Datenströme zugeführt werden, (c) wobei die kombinierten Datenströme im ersten Netzknoten zu einem oder mehreren physikalischen Zeitmultiplex-Datenströmen zusammengefasst werden, wobei jeder physikalische Zeitmultiplex-Datenstrom einem Zeitmultiplex-Datensignal mit einer vorbestimmten Trägerwellenlänge entspricht, welches eine Rahmenstruktur aufweist, wobei die Broadcast-Daten und die Unicast-Daten in den Rahmen enthalten sind, und (d) wobei das eine oder die mehreren Zeitmultiplex-Datensignale in dem...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung im Zeitmultiplex, insbesondere zur bandbreiten-optimierten Datenübertragung von IP Verkehr mit Broadcast- und Multicast-Anteilen in einem WDM-System, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betriff die Erfindung eine Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit für eine Einrichtung zur Datenübertragung im Zeitmultiplex zur Realisierung dieses Verfahrens in einem ersten Netzknoten, welcher in Downstream-Richtung Broadcast-Daten und Unicast-Daten zu einem zweiten Netzknoten sendet, und eine Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit zur Realisierung dieses Verfahrens in einem zweiten Netzknoten, welcher in Upstream-Richtung nur Unicast-Daten zum ersten Netzknoten sendet, mit den Merkmalen der Patentansprüche 11 bzw. 12.
In den letzten Jahren hat sich das Bereitstellen von Breitbandanschlüssen für Kunden von Telekommunikationsunternehmen zu einem Thema von entscheidender Bedeutung entwickelt. Um einen maximalen Nutzen aus ihrer Infrastruktur bereits bestehender IP (Internet Protocol) basierter Kommunikationsnetze zu ziehen, gehen die Service Provider dazu über, eine Vielzahl unterschiedlicher Dienste wie übliche Internetzugänge (IP Data), Voice over IP (VoIP), Broadcast TV (IPTV) oder Video-on-Demand (VoD) anzubieten, wodurch sich der Bandbreitebedarf, der an die bestehende Infrastruktur gestellt wird, drastisch erhöht. Dies kann dazu führen, dass die jeweils aktuell zur Verfügung stehende Bandbreite nicht mehr ausreicht und nach einfachen, kostengünstigen Lösungen zur Erhöhung der Bandbreite gesucht werden muss. Dabei scheidet ein Ausbau oder ein Ersetzen der physikalischen Übertragungsstrecken, insbesondere Kabel, Satellitenübertragungsstrecken und Richtfunkstrecken meist aus.
1 zeigt schematisch ein Szenario, bei dem ausgehend von einem Headend ein Service-Provider einen Broadcast-Verkehr, der einen oder mehrere Broadcast-Datenströme umfassen kann, und einen Unicast-Verkehr, der einen oder mehrere Unicast-Datenströme umfassen kann, über einen Broadband Routing and Access Server (BRAS) in ein Transportnetz (Backhaul), insbesondere ein Ethernet, einkoppelt. Neben Unicast-Daten, die vom Service-Provider selbst erzeugt werden, können dem GRAS auch externe Unicast-Datenströme zugeführt werden, z. B: VoIP Datenströme von Teilnehmern aus anderen Netzen oder IP Datenströme von anderen Service-Provider oder Teilnehmern aus anderen Netzen. Bei den vom Service-Provider selbst erzeugten Unicast-Datenströmen kann es sich z. B. um VoD Programme oder dergleichen handeln.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass ein Datenstrom nicht notwendigerweise als separater physikalischer Datenstrom vorliegen muss. Es können mehrere, verschiedene (logische) Datenströme zu einem einzigen physikalischen Datenstrom zusammengefasst sein, beispielsweise durch Paketmultiplex-, Zeitmultiplex- oder Wellenlängenmultiplextechniken, der dann durch ein entsprechendes Signal repräsentiert wird. Ein Datenstrom ist jedoch einem bestimmten Quellport zugeordnet, von dem aus er in das Transportnetz, welches vorzugsweise als Hochgeschwindigkeitsübertragungsnetz ausgebildet ist, eingekoppelt wird. Ein Unicast-Datenstrom ist darüber hinaus auch einem bestimmten Zielport zugeordnet, zu dem er aus dem Transportnetz ausgekoppelt wird. Selbstverständlich kann jeder Datenstrom auch aus mehreren oder einer Vielzahl von Teildatenströmen bestehen, die im Rahmen eines Protokollstacks ebenfalls jeweils einem Zielport und/oder einem Quellport zugeordnet sind.
1 zeigt eine Realisierung, bei der ein Service-Provider am Headend einen Broadcast Datenstrom erzeugt, der beispielsweise mehrere TV Programme beinhaltet (in 1 durch die Box mit der Satellitenantenne dargestellt), und einen Unicast-Datenstrom zur Bereitstellung eines VoD Service (in 1 durch die Box mit der Filmrolle dargestellt). Diese Datenströme werden von den genannten Datenquellen einem Broadcast-Server bzw. einem VoD-Server zugeführt und von diesen über den BRAS in das Transportnetz eingekoppelt. Dabei werden die Broadcast- und Unicast-Datenströme üblicherweise zu einem Datenstrom zusammengefasst. Bei diesem Datenstrom kann es sich z. B. um einen Gigabit-Ethernet-Datenstrom handeln, bei dem jeder Rahmen sowohl Broadcast-Daten des Broadcast-Datenstroms als auch Unicast-Daten des Unicast-Datenstroms enthält.
Der über das Transportnetz übertragene Datenstrom wird an einem Netzknoten KN1, KN2 des Transportnetzes ausgekoppelt der dem Zielport des Datenstroms entspricht und in Teildatenströme zerlegt, die ihrerseits den Teilnehmern zugeführt werden. Das Aufsplitten des über das Transportnetz übertragenen Datenstroms kann z. B. über einen DSLAM (Digital Subscriber Line Acess Multiplexer) erfolgen, an dem local-seitig z B. 500 Teilnehmer angeschlossen sein können. Das Auswählen der TV Programme und das Aufsplitten des Empfangssignals in die Teilsignale für die unterschiedlichen Endgeräte und das Zusammenführen der Teilsignale kann teilnehmerseitig mittels einer Set-top Box (STP) erfolgen.
Zur Erhöhung der Datenübertragungskapazität bzw. der Bandbreite des Transportnetzes ist es bekannt, am Headend mehrere Datenströme zu erzeugen, die jeweils Broadcast- und Unicast-Daten enthaften und diese durch ein Zeitmultiplexverfahren im Transportnetz zu einem einzigen physikalischen Datenstrom zwischen Headend und Local Loop zusammenzufassen.
Um unter Ausnutzung ein und desselben Faserpaares eines optischen Transportnetzes mehrere, in der Regel räumlich von einander getrennte Local Loop Netzknoten an das Headend anzubinden, wird die bekannte Technik des Wellenlängenmultiplexens eingesetzt. Dabei korrespondieren eine oder mehrere dedizierte optische Wellenlängen mit einem bestimmten Local Loop Netzknoten. Die Ein- und Auskopplung der Wellenlängen wird durch so genannte Optical Add-/Drop-Multiplexer (OADM) realisiert.
Dieses bekannte Verfahren ist in 2 dargestellt, wobei der für das Zusammenführen der bei der Ausführungsform in 2 dargestellten, zwei headend-seitigen Datenströme eine Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 1 mit zwei local-seitigen Anschlussports S1L und S2L vorgesehen ist. Diese kann bei der schematischen Darstellung in 1 in Downstream-Richtung nach dem BRAS angeordnet oder in diesen integriert sein. Der GRAS in 1 kann dabei so ausgebildet sein, dass er die beiden Datenströme erzeugt, die jeweils den selben Broadcast-Datenstrom B und einen Unicast-Datenstrom U1 bzw. U2 enthalten. Jeder der beiden Datenströme wird einem bestimmten Quellport zugeordnet, der dem Anschlussport S1L oder S2L der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 1 entspricht. Die Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 1 fasst die beiden Datenströme an den Anschlussports S1L und S2L zu einem einzigen Datenstrom zusammen, der am remote-seitigen Anschlussport SR über einen Add-/Drop-Multiplexer, der als optischer Add-/Drop-Multiplexer (OADM) ausgebildet ist, in das Transportnetz eingekoppelt wird. Die zu einem physikalischen Datenstrom zusammengefassten Teildatenströme sind jedoch immer noch dem betreffenden Zielport zugeordnet.
Auf diese Weise kann jeder Teildatenstrom an demjenigen Netzknoten ausgekoppelt werden, der den Zielport beinhaltet. 2 zeigt eine Situation, bei der beide Teildatenströme einem Zielport zugeordnet sind, der dem selben Netzknoten zugeordnet ist. Somit wird das gesamte, beide Teildatenströme enthaltende Zeitmultiplex-Signal am selben Netzknoten ausgekoppelt und mittels einer weiteren Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 3, die wiederum mit ihrem remote-seitigen Anschlussport SIR einem OADM nachgeschaltet ist, in die beiden physikalischen Teildatenströme aufgeteilt. Die Teildatenströme liegen wiederum an den local-seitigen Anschlussports S1L, S2L der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 3 an, welchen auch die Zielports der Teildatenströme zugeordnet sind.
Wie aus 2 ersichtlich, werden die beiden Teildatenströme zur Übertragung über das Transportnetz in der Weise zu einem einzigen physikalischen Datenstrom zusammengefasst, dass die Datenübertragungsrate im Wesentlichen verdoppelt wird und die Teilsignale unter Aufrechterhaltung ihrer Struktur durch ein Zeitmultiplexverfahren ineinander „verschachtelt” werden, wobei nach wie vor jeder Teildatenstrom jeweils die gesamte Information bestehend aus U1 und B bzw. U2 und B enthält.
Aus Gründen einer einfacheren Darstellung sind die Anschlussports der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheiten 1 und 3 als bidirektionale Ports dargestellt. Es können jedoch selbstverständlich für jeden bidirektionalen Port auch jeweils ein unidirektionaler Receive-Port und ein unidirektionaler Transmit-Port vorgesehen sein.
Durch dieses bekannte Verfahren ergibt sich eine Verdopplung der Übertragungskapazität des Transportnetzes. Es wird jedoch auch die doppelte Bandbreite innerhalb des Transportnetzes benötigt.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Teildatenströmen um Gigabit Ethernetsignale, so dass das Transportnetz in der Lage sein muss, ein Zeitmultiplexsignal mit einer Datenrate von 2 Gbit/s zu übertragen.
Selbstverständlich lässt sich dieses bekannte Verfahren auch erweitern, wobei drei und mehr Teildatenströme zu einem über das Transportnetz zu übertragendes Zeitmultiplex-Signal zusammengefasst werden. Dies führt jedoch zu einem entsprechend vielfachen Bandbreitenbedarf in Bezug auf das Transportnetz.
Als Ausweg bietet es sich an, zusätzlich zur Anwendung dieses Zeitmultiplexverfahrens ein Wellenlängenmultiplexverfahren einzusetzen, wobei mehrere Zeitmultiplexsignale in der vorstehend erläuterten Art und Weise mit jeweils einer anderen Trägerfrequenz oder Trägerwellenlänge über das Transportnetz übertragen werden könnten. Insbesondere bei einer optischen Übertragung über das Transportnetz kann hierdurch die ohnehin vorhandene, große Bandbreite eines Lichtwellenleiterübertragungsnetzes besser ausgenutzt werden.
Des Weiteren ist aus der WO03/030548 A1 und aus der US 2004/0181800 A1 ein Übertragungsverfahren für ein Hybrid Fiber Coax (HFC) System bekannt, bei dem in einem MPEG2 Broadcast-Datenstrom Unicast-Daten integriert werden. Dies erfolgt durch das Einsetzen der Unicast-Daten als Nutzdaten in die MPEG2 Datenpakete, wobei im Header der MPEG2 Datenpakete jeweils eine Kennung enthalten ist, die auf die Unicast-Daten hinweist.
Aus der WO 03/021832 A1 ist ein Verfahren zum Routing von Datenpaketen in Rahmen-basierten Kommunikationsnetzen bekannt, bei dem ein sogenanntes Encapsulating Routing Protokoll (ERP) verwendet wird. Dabei können in Datenrahmen beispielsweise auch auf dem IP-Protokoll basierende Unicast-, Multicast- oder Broadcast-Datenströme transportiert werden. Zum Transport von Multicast-Daten ist beschrieben, die Nutzdaten in einem Rahmen nur ein einziges Mal vorzusehen und im Header ein mehrfaches Referenzieren auf die Nutzdaten zu verwenden, um beim Empfangen der Daten wieder separate Datenströme mit entsprechenden Zieladressen zu erzeugen. Hierdurch kann die Bandbreite des Transportnetzes besser genutzt werden. Das in der WO 03/021832 A1 beschriebene ERP Verfahren erfordert jedoch einen relativ hohen Aufwand bei der Umsetzung der einzelnen Datenströme in die im Transportnetz verwendete Rahmenstruktur, insbesondere bei der Realisierung von bidirektionalen Punkt-zu-Punkt Verbindungen über das Transportnetz.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Datenübertragung im Zeitmultiplex, insbesondere zur bandbreiten-optimierten Datenübertragung von IP Verkehr mit Broadcast- und Multicast-Anteilen in einem WDM-System, zu schaffen, welches bei gegebener Bandbreite eines Transportnetzes nach wie vor eine hohe Datenübertragungskapazität aufweist, und welches auf einfache und kostengünstige Weise zu realisieren ist. Zudem soll die Aufrüstung und Integration des Verfahrens in eine bereits bestehende Infrastruktur möglich sein. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit für eine Einrichtung zur Datenübertragung im Zeitmultiplex zu schaffen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 11 und 12.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch ein intelligentes Zusammenfassen von einzelnen Datenströmen, die Unicast- und/oder Broadcast-Daten enthalten, mittels eines Zeitmultiplexverfahrens zu einem oder mehreren pysikalischen Datenströmen eine drastisch erhöhte Übertragungskapazität des Transportnetzes erreicht werden kann, und sich gleichzeitig ein geringer Verwaltungsaufwand für das intelligente Multiplexen ergibt, wenn der Broadcast-Datenstrom nur ein einziges Mal in einem Zeitmultiplex-Signal enthalten ist.
Im Fall eines optischen Transportnetzes kann so auf einfache Weise eine Zusammenfassung von headend-seitigen Datenströmen so erfolgen, dass für jede Verkehrsbeziehung zwischen zwei Netzknoten eine oder mehrere Wellenlängen reserviert wird, wobei an dem betreffenden Netzknoten vorzugsweise sämtliche Teildatenströme eines gedroppten Zeitmultiplex-Signals mit der betreffenden Wellenlänge ausgekoppelt werden. Dies stellt einen guten Kompromiss zwischen der erreichbaren Erhöhung der Übertragungskapazität und dem damit verbundenen Aufwand dar.
In dem ersten Netzknoten (beispielsweise einem Headend Netzknoten) werden zunächst einem oder mehreren Unicast-Datenströmen (die dem selben Zielport zugeordnet sind) ein oder mehrere Broadcastsignale zugeordnet. Hieraus wird dann jeweils ein kombinierter, dem betreffenden Zielport zugeordneter Datenstrom gebildet, bevor hieraus das eine oder die mehreren Zeitmultiplex-Datensignale gebildet werden. Selbstverständlich können dem ersten Netzknoten auch ein oder mehrere derartige kombinierte Datenströme zugeführt werden.
Auf diese Weise kann eine bestehende Infrastruktur, die beispielsweise gemischte Gigabit-Ethernet-Signale erzeugt und diese entweder im Zeitmultiplex oder im Wellenlängenmultiplex in das Transportnetz einkoppelt, zumindest größtenteils weiter ver-wendet werden. Es muss lediglich eine Zeitmultiplex-/Demultipiexeinheit zur Realisierung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, welche diese kombinierten Datenströme zu einem Zeitmultiplex-Signal zusammenfasst, in dem die betreffenden Broadcast-Daten nur ein einziges Mal enthalten sind.
Erfindungsgemäß werden im zweiten Netzknoten (beispielsweise dem Local Loop Netzknoten) das oder die empfangenen Zeitmultiplex-Datensignale in mehrere kombinierte Datenströme umgewandelt, wobei einem oder mehreren Unicast-Datenströmen jeweils ein oder mehrere Broadcastsignale zugeordnet sind. Dabei wird jeder kombinierte Datenstrom dem Zielport des betreffenden Unicast-Datenstroms zugeordnet. Diese kombinierten Datenströme können als separate, physikalische, kombinierte Datenströme gebildet werden, welche dann mittels einer bekannten, üblichen, ggf. bereits vorhandenen Infrastruktur bis hin zu den einzelnen Teilnehmern weiter übertragen werden können.
Da es sich bei den kombinierten Datenströmen in der Praxis noch um Datenströme handeln wird, welche eine Vielzahl (z. B. 500) einzelner Datenströme umfasst, die für jeweils einen bestimmten Teilnehmer (bzw. allgemein: für eine bestimmte Datensenke) bestimmt sind, werden diese kombinierten Datenströme vorzugsweise so ausgebildet, dass in jedem Rahmen eines kombinierten Datenstroms jeweils Unicast-Daten des betreffenden Unicast-Datenstroms und Broadcast-Daten des oder der betreffenden Broadcast-Datenströme enthalten sind. Denn es dürfte in der Praxis unwahrscheinlich sein, dass sämtliche Teilnehmer, deren Unicast-Teildatenströme zu einem Zeimultiplex-Signal zusammengefasst sind, auf alle Dienste verzichten, die in den Broadcast-Datenströmen enthalten sind.
Erfindungsgemäß werden auch dem zweiten Netzknoten zur Datenübertragung in einer Upstream-Richtung vom zweiten Netzknoten zum ersten Netzknoten mehrere Unicast-Datenströme zugeführt. Diese Unicast-Daten werden in dem zweiten Netzknoten unter Einrichtung oder Aufrechterhaltung einer oder mehrerer der Verkehrsbeziehungen zwischen den jeweiligen Quell- und Zielports (der Netzknoten) der Datenübertragung in der Downstream-Richtung erforderlichenfalls zu einem oder mehreren physikalischen Zeitmultiplex-Datenströmen zusammengefasst. Das eine oder die mehreren Zeitmultiplex-Datensignale werden dann wiederum im zweiten Netzknoten zur Datenübertragung in einer Upstream-Richtung in das Transportnetz eingekoppelt und über dieses zu dem ersten Netzknoten übertragen.
Die Rahmen eines Zeitmultiplex-Datensignals im Transportnetz bei der Übertragung in Upstream-Richtung weisen dabei dieselbe Struktur auf, wie die Rahmen eines Zeitmultiplex-Datensignals bei der Übertragung in Downstream-Richtung, wobei vorzugsweise die für die Übertragung von Broadcast-Daten in der Downstream-Richtung vorgesehenen Zeitslots frei bleiben. Hierdurch ergibt sich eine einfache Struktur des verwendeten Protokollstacks.
Im ersten Netzknoten können dann das oder die empfangenen Zeitmultiplex-Datensignale wieder in separate physikalische Unicast-Datenströme umgewandelt werden, wobei in den umgewandelten physikalischen Unicast-Datenströmen ein oder mehrere logische Unicast-Datenströme enthalten sein können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Datenübertragung im Transportnetz mittels eines in Rahmenstrukturen aufgeteilten Zeitmultiplex-Datensignals, wobei in jedem Rahmen des Zeitmultiplex-Datensignals jeweils Daten aller Unicast-Datenströme und Daten des oder der Broadcast-Datenströme dieses Zeitmultiplex-Datensignals enthalten sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind in jedem Rahmen eines kombinierten Datenstroms jeweils Unicast-Daten und die Broadcast-Daten enthalten.
Dem ersten Netzknoten können ein oder mehrere separate physikalische Datenströme zugeführt werden, deren Rahmen jeweils Daten mehrerer Unicast-Datenströme enthalten. Dies ermöglicht die flexible Nutzung der mittels eines physikalischen Datenstroms zur Verfügung gestellten Bandbreite bzw. Übertragungskapazität. Dabei können in einem derartigen physikalischen Datenstrom selbstverständlich auch ausschließlich mehrere Unicast-Datenströme zusammengefasst sein.
Eine erfindungsgemäße Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit zur Realisierung des vorbeschriebenen Verfahrens kann je nach ihrem Einsatz im ersten oder zweiten Netzknoten unterschiedlich ausgebildet sein und weist dementsprechend die Merkmale der Oberbegriffe des Patentanspruchs 11 oder 12 auf.
Das Zeitmultiplexen oder -demultiplexen der Signale kann selbstverständlich unter Verwendung geeigneter Hardware („festverdrahtete Lösung”) oder durch eine Kombination einer geeigneten Hardware, beispielsweise eines Controllers, in Verbindung mit einer geeigneten Software oder Firmware erfolgen. Einem Fachmann stehen hier eine Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten zur Verfügung, das erfindungsgemäße Verfahren in eine geeignete Vorrichtung umzusetzen.
Selbstverständlich kann eine erfindungsgemäße Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit auch so ausgebildet sein, dass sie sowohl die Funktionalität für einen Einsatz im ersten Netzknoten als auch die Funktionalität für einen Einsatz im zweiten Netzknoten besitzt, Die erforderlichen Funktionen können dann entweder selbsttätig, abhängig von anlegenden zu multiplexenden oder zu demultiplexenden Signalen ausgewählt werden oder durch ein geeignetes Ansteuersignal.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens oder der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit(en) nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Komponenten für eine Übertragung von Broadcast- und Unicast-Daten von einem Service-Provider über ein Transportnetz zum einzelnen Teilnehmer (Downstream) und von Unicast-Daten vom einzelnen Teilnehmer zum Service-Provider (Upstream);
2 eine schematische Darstellung der Datenübertragung zwischen einem Service-Provider-seitigen Netzknoten (Headend) und einem teilnehmerseitigen Netzknoten (Local Loop) nach einem bekannten Verfahren;
3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Datenübertragungsverfahrens zwischen einem Service-Provider-seitigen Netzknoten (Headend) und einem teilnehmerseitigen Netzknoten (Local Loop) mit symmetrischem Portmapping;
4 eine schematische Darstellung analog 3, jedoch für ein asymmetrisches Portmapping;
5 eine schematische Darstellung der Verhältnisse im headend-seitigen Netzknoten für symmetrisches Portmapping und
6 eine schematische Darstellung der Verhältnisse im local-loop-seitigen Netzknoten für symmetrisches Portmapping.
Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die vorstehende Beschreibung der allgemeinen Grundprinzipien anhand 1 und des bekannten Datenübertragungsverfahrens anhand 2 Bezug genommen.
Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, unterscheidet sich das Verfahren nach der Erfindung von dem anhand 2 erläuterten bekannten Verfahren ganz wesentlich dadurch, dass innerhalb des Transportnetzes (Backhaul), das als optisches Netz zur Übertragung eines optischen CWDM Signals ausgebildet sein kann, nur Zeitmultiplexsignale übertragen werden, in denen jeweils der zu übertragende Broadcast Verkehr nur einmal enthalten ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird lediglich ein einziges Zeitmultiplex-Signal übertragen, welches die Unicast-Daten der Unicast-Datenströme U1, U2, U3 von drei den bidirektionalen Anschlussports S1L, S2L, S3L einer Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 5 nach der Erfindung zugeführten kombinierten Datenströmen umfasst, die jeweils einen Unicast-Datenstrom U1 bzw. U2 oder U3 und einen jeweils identischen Broadcast-Datenstrom in sich vereinen.
Die Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 5 übernimmt das Zeitmultiplexen und erforderliche Umordnen der Daten derart, dass das Zeitmultiplex-Signal jeweils aufeinanderfolgend die Daten der Unicast-Datenströme Datenströme U1, U2 und U3, gefolgt von den Daten des Broadeast-Datenstroms, umfasst. Es ist jedoch selbstverständlich auch jede beliebige andere Verschachtelung der Broadcast- und Unicast-Daten möglich.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform wird das Zeitmultiplex-Signal am remote-seitigen Anschlussport SR der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 5 in ein optisches Signal umgewandelt und dem OADM des headend-seitigen Netzknotens KN0 zugeführt. Auf diese Weise können im Netzknoten KN0 selbstverständlich mehrere optische Zeitmultiplex-Signale mit jeweils einer anderen optischen Wellenlänge erzeugt und über den OADM in das optische Transportnetz eingekoppelt werden. Wie bereits oben ausgeführt, kann so ein CWDM Zeitmultiplex-Signal über das Transportnetz übertragen werden.
Die Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 7 weist in entsprechender Weise eine Intelligenz auf, die es ermöglicht, an jedem local-seitigen Anschlussport S1L, S2L, S3L der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 7 wieder einen kombinierten (physikalischen) Datenstrom herzustellen, welcher jeweils dem an dem betreffenden local-seitigen Anschlussport S1L, S2L, S3L der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 5 anliegenden (physikalischen) Datenstrom entspricht. Es handelt sich somit bei der Datenübertragung gemäß 3 um eine Datenübertragung mit symmetrischem Portmapping.
Da auch bei dem in 2 dargestellten, bekannten Verfahren dieselben kombinierten Datenströme an den jeweils local-seitigen Anschlussports in den Netzknoten KN0 und KN1 vorliegen, wird klar, dass das erfindungsgemäße Übertragungsverfahren auch bei bestehenden Netzen bzw. Infrastrukturen auf einfache Weise nachgerüstet werden kann. Es müssen lediglich die Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheiten ausgetauscht oder so aufgerüstet werden, dass das intelligente Zeitmultiplexen der kombinierten Datenströme nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden kann.
Die 5 und 6 zeigen nochmals die Verhältnisse im headend-seitigen bzw. local-loop-seitigen Knoten KN0 bzw. KN1 jeweils in Downstream- und Upstream-Richtung.
In der Upstream-Richtung müssen selbstverständlich normalerweise nur Unicast-Daten übertragen werden, da ein Teilnehmer im Regelfall keine Broadcast-Daten erzeugt. Grundsätzlich wäre jedoch auch in Upstream-Richtung die Übertragung von Broadcast-Daten möglich, wobei ggf. die von mehreren Teilnehmern erzeugten Broadcast-Daten zu einem Broadcast-Datenstrom zusammengefasst werden können, der dann in Upstream-Richtung zu Teilnehmern in anderen Netzen übertragen werden konnte. Selbstverständlich kann ein derartiger Broadcast-Datenstrom in Upstream-Richtung dem Netzknoten KN1 auch von einem weiteren Broadcast-Server zugeführt werden.
Es bietet sich an, die Datenübertragung so zu gestalten, dass für jede Verkehrsbeziehung zwischen zwei Knoten, z. B. jeweils einem oder mehreren headend-seitigen Knoten und einem local-loop-seitigen Knoten eine separate optische Wellenlänge im Transportnetz für das betreffende Zeitmultiplexsignal zu verwenden. Dies ergibt eine einfach zu verwaltende und konfigurierende Struktur.
In jedem local-loop-seitigen Knoten kann ein local-seitiger Anschlussport S1L, S2L, S3L mit einem eigenen DSLAM verbunden sein, an welchen jeweils eine Vielzahl von Teilnehmern angeschlossen ist.
4 zeigt als weitere Alternative die Verhältnisse für ein asymmetrisches Portmapping. Dabei können der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 5 sowohl kombinierte Datenströme zugeführt sein, welche sowohl Broadcast-Daten als auch Unicast-Daten enthalten als auch Datenströme, die nur (mehrere zusammengefasste) Unicast-Datenströme enthalten. In 4 ist dem Anschlussport S1L ein Gigabit-Datensignal mit einem Broadcast- und einem Unicast-Datenstrom zugeführt und dem Anschlussport S2L ein Gigabit-Datensignal mit zwei Unicast-Datenströmen. Die Anschlussports der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 5 sind somit in dieser Ausführungsform flexibler ansteuerbar.
Im local-loop-seitigen Knoten KN1 ändert sich gegenüber der Ausführungsform nach 3 mit symmetrischem Portmapping nichts. Zwar kann auch hier ein anderes intelligentes Demultiplexen und gleichzeitiges Umordnen der einzelnen Datenströme erfolgen, jedoch ist dies zumindest dann in der Praxis kaum brauchbar, wenn die Datensignale an den local-seitigen Anschlussports der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 7 zur Versorgung von Teilnehmern bestimmt sind und eine Vielzahl von den Teilnehmern zugeordneten Datenströmen umfassen. Denn in diesem Fall müssten sich sämtliche Teilnehmer, deren Datenströme in einem gedemultiplexten Signal an einem local-seitigen Anschlussports der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 7 zusammengefasst sind, einig sein, keine Broadcast-Daten empfangen zu wollen. Eine derartige Konstellation ist äußerst unwahrscheinlich, jedoch auch mit der Vorrichtung bzw. dem Verfahren nach 4 zu realisieren.
In der Upstream-Richtung werden auch bei der Variante nach 4 üblicherweise nur Unicast-Daten übertragen werden. Jedoch gelten auch hier die vorstehenden Ausführungen zur möglichen Übertragung von Broadcast-Daten in Upstream-Richtung für die in 3 dargestellte Variante.
Die Verhältnisse für die Übertragung in Upstream-Richtung sind im local-loop-seitigen Knoten KN1 mit den in 6 für die Upstream-Richtung dargestellten Verhältnissen identisch.
Die Verhältnisse im headend-seitigen Knoten KN0 stellen sich etwas anders dar. Hier wird das über das Transportnetz übertragene Zeitmultiplex-Signal umgesetzt in gedemultiplexte Signale an den local-seitigen Anschlussports S1L und S2L der Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit 5 die der Darstellung in 4 entsprechen, jedoch enthält das in Upstream-Richtung geführte Gigabit-Ethernet-Signal am Port S1L keinen Broadcast-Datenanteil.

Claims

Verfahren zur Datenübertragung im Zeitmultiplex, (a) wobei einem ersten Netzknoten eines Transportnetzes mehrere Unicast-Datenströme, deren Unicast-Daten jeweils einem bestimmten Quellport und einem bestimmten Zielport zugeordnet sind, und wenigstens ein Broadcast-Datenstrom, dessen Broadcast-Daten keinem bestimmten, sondern mehreren oder allen Ports zugeordnet sind, zur Übertragung in einer Downstream-Richtung vom ersten Netzknoten zu einem zweiten Netzknoten des Transportnetzes zugeführt werden, (b) wobei im ersten Netzknoten vor der Übertragung zunächst mehreren der Unicast-Datenströme einer der Broadcast-Datenströme zugeordnet wird und hieraus jeweils ein kombinierter Datenstrom gebildet wird oder dass dem ersten Netzknoten mehrere derartige kombinierte Datenströme zugeführt werden, (c) wobei die kombinierten Datenströme im ersten Netzknoten zu einem oder mehreren physikalischen Zeitmultiplex-Datenströmen zusammengefasst werden, wobei jeder physikalische Zeitmultiplex-Datenstrom einem Zeitmultiplex-Datensignal mit einer vorbestimmten Trägerwellenlänge entspricht, welches eine Rahmenstruktur aufweist, wobei die Broadcast-Daten und die Unicast-Daten in den Rahmen enthalten sind, und (d) wobei das eine oder die mehreren Zeitmultiplex-Datensignale in dem ersten Netzknoten in das Transportnetz eingekoppelt und über dieses zu einem zweiten Netzknoten übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, (e) dass die kombinierten Datenströme derart zu jeweils einem Zeit-multiplex-Datensignal zusammengefasst werden, dass in einem Zeitmultiplex-Datensignal die Daten eines Broadcast-Datenstroms genau ein einziges Mal enthalten sind, (f) dass im zweiten Netzknoten das oder die empfangenen Zeitmultiplex-Datensignale in ein oder mehrere kombinierte Datenströme umgewandelt werden, welche jeweils die Unicast-Daten für einen bestimmten Zielport und die Daten eines oder mehrerer der Broadcastsignale umfassen, (g) dass auch dem zweiten Netzknoten zur Datenübertragung in einer Upstream-Richtung vom zweiten Netzknoten zum ersten Netzknoten mehrere Unicast-Datenströme zugeführt werden, (h) dass die Unicast-Daten in dem zweiten Netzknoten unter Einrichtung oder Aufrechterhaltung einer oder mehrerer der Verkehrsbeziehungen zwischen den jeweiligen Quell- und Zielports der Datenübertragung in der Downstream-Richtung erforderlichenfalls zu einem oder mehreren physikalischen Zeitmultiplex-Datenströmen zusammengefasst werden, (i) dass das eine oder die mehreren Zeitmultiplex-Datensignale in dem zweiten Netzknoten zur Datenübertragung in einer Upstream-Richtung in das Transportnetz eingekoppelt und über dieses zu dem ersten Netzknoten übertragen werden, und (j) dass die Datenrahmen eines Zeitmultiplex-Datensignals im Transportnetz bei der Übertragung in Upstream-Richtung dieselbe Struktur aufweisen, wie die Datenrahmen eines Zeitmultiplex-Datensignals bei der Übertragung in Downstream-Richtung, wobei bei der Übertragung in Upstream-Richtung vorzugsweise die Zeitlots für die Übertragung von Broadcast-Daten in der Downstream-Richtung frei bleiben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung im Transportnetz mittels eines in Rahmenstrukturen aufgeteilten Zeitmultiplex-Datensignals erfolgt, wobei in jedem Rahmen des Zeitmultiplex-Datensignals jeweils Daten aller Unicast-Datenströme und Daten des oder der Broadcast-Datenströme dieses Zeitmultiplex-Datensignals enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Broadcast-Datenströme dem ersten Netzknoten von einem Broadcast-Server als separater physikalischer Datenstrom zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierten Datenströme als separate physikalische kombinierte Datenströme gebildet oder dem ersten Netzknoten zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Rahmen eines kombinierten Datenstroms jeweils Unicast-Daten und die Broadcast-Daten enthalten sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Netzknoten ein oder mehrere separate physikalische Datenströme zugeführt werden, deren Datenrahmen jeweils Daten mehrerer Unicast-Datenströme enthalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierten Datenströme im zweiten Knoten als separate physikalische kombinierte Datenströme gebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Datenrahmen eines kombinierten Datenstroms jeweils Unicast-Daten des betreffenden Unicast-Datenstroms und Broadcast-Daten des oder der betreffenden Broadcast-Datenströme enthalten sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Netzknoten das oder die empfangenen Zeitmultiplex-Datensignale in separate physikalische Unicast-Datenströme umgewandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Unicast-Datenströme als separate physikalische Datenströme gebildet werden.
Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit für eine Einrichtung zur Datenübertragung im Zeitmultiplex zur Realisierung des Verfahrens im ersten Netzknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, (a) mit mehreren local-seitigen Transmit-Anschlussports, welchen jeweils zur Datenübertragung in Downstream-Richtung ein separater physikalischer Datenstrom in Form eines Datensignals zuführbar ist, und (b) mit einem oder mehreren remote-seitigen Transmit-Anschlussports, welche mittelbar oder unmittelbar mit dem Transportnetz verbindbar sind, wobei an jedem remote-seitigen Transmit-Anschlussport ein Unicast-Daten und Broadcast-Daten enthaltendes Zeitmultiplex-Datensignal in Downstream-Richtung abgegeben wird, und (c) mit einem oder mehreren remote-seitigen Receive-Anschlussports, welche mittelbar oder unmittelbar mit dem Transportnetz verbindbar sind, wobei an jedem remote-seitigen Receive-Anschlussport ein nur Unicast-Daten enthaltendes, in Upstream-Richtung übertragenes Zeitmultiplex-Datensignal zugeführt wird, und (d) mit mehreren local-seitigen Receive-Anschlussports, an welchen jeweils zur Datenübertragung in Upstream-Richtung ein separater physikalischer Datenstrom in Form eines Datensignals, welches nur Unicast-Daten enthält, abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, (e) dass die Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit so ausgebildet ist, dass sie das Multiplexen und/oder Demultiplexsen der ihr zugeführten Signale nach den Verfahrensansprüchen 1 bis 10 durchführt.
Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit für eine Einrichtung zur Datenübertragung im Zeitmultiplex Zur Realisierung des Verfahrens im zweiten Netzknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, (a) mit einem oder mehreren remote-seitigen Receive-Anschlussports, welche mittelbar oder unmittelbar mit dem Transportnetz verbindbar sind, wobei an jedem remote-seitigen Receive-Anschlussport ein Unicast-Daten und Broadcast-Daten enthaltendes Zeitmultiplex-Datensignal in Downstream-Richtung zugeführt wird, und (b) mit mehreren local-seitigen Receive-Anschlussports, an welchen jeweils zur Datenübertragung in Downstream-Richtung ein separater physikalischer Datenstrom in Form eines Datensignals, welches nur Unicast-Daten enthält oder Unicast-Daten und Broadcast-Daten enthält, abgegeben wird, und (c) mit mehreren local-seitigen Transmit-Anschlussports, welchen jeweils zur Datenübertragung in Upstream-Richtung ein separater physikalischer Datenstrom in Form eines nur Unicast-Daten enthaltendes Datensignals zuführbar ist, und (d) mit einem oder mehreren remote-seitigen Transmit-Anschlussports, welche mittelbar oder unmittelbar mit dem Transportnetz verbindbar sind, wobei an jedem remote-seitigen Transmit-Anschlussport ein nur Unicast-Daten enthaltendes Zeitmultiplex-Datensignal in Upstream-Richtung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, (e) dass die Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit so ausgebildet ist, dass sie das Multiplexen und/oder Demultiplexsen der ihr zugeführten Signale nach den Verfahrensansprüchen 1 bis 11 durchführt.
Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit für eine Einrichtung zur Datenübertragung im Zeitmultiplex zur Realisierung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche sowohl eine Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit nach Anspruch 11 als auch eine Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit nach Anspruch 12 umfasst.
Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die local-seitigen Transmit-Anschlussports und die korrespondierenden local-seitigen Receive-Anschlussports zu bidirektionalen local-seitigen Transmit-Receive-Anschlussports ausgebildet sind.
Zeitmultiplex-/Demultiplexeinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die remote-seitigen Transmit-Anschlussports und die korrespondierenden remote-seitigen Receive-Anschlussports zu bidirektionalen remote-seitigen Transmit-Receive-Anschlussports ausgebildet sind.