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Ein
Wide Area Network – in
der Fachwelt als WAN bekannt und im weiteren mit WAN bezeichnet – erstreckt
sich über
einen größeren geographischen Bereich,
in dem Local Area Networks bzw. lokale Netze – in der Fachwelt als LAN bekannt
und im weiteren mit LAN bezeichnet – miteinander vernetzt sind.
Auch ist zumindest ein Internetzugang vorgesehen. LAN's sind überwiegend
als Busnetze wie beispielsweise durch Ethernets realisiert. Als
Verbindungselemente zwischen den LAN's sind Zwischensysteme wie Router und
Bridges angeordnet. Endgeräte
in derartigen WAN's
sind insbesondere paketorientierte Endgeräte wie Rechner, Personalcomputer
oder IP-Telefone. Für
die Adressierung im WAN werden vorzugsweise IP-orientierte Adressen
wie IP-Adresse nach IPV4 oder IPV6 verwendet.
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Für Sprachverbindungen über IP-Telefone
in WAN's mit Internetprotokoll
ist vorwiegend das SIP-Protokoll (Session Initiation Protocol) vorgesehen.
Das SIP-Protokoll wurde im Hinblick auf das Internet entwickelt
und orientiert sich an der Architektur gängiger Internet-Anwendungen.
Dabei stand leichte Implementierbarkeit, Skalierbarkeit, Erweiterbarkeit und
Flexibilität
im Vordergrund. Das SIP-Protokoll kann benutzt werden, um beliebige
Sessions bzw. Kommunikationsbeziehungen mit einem oder mehreren
Teilnehmern zu verwalten. Dabei ist es nicht auf Internet-Telefonie
beschränkt,
sondern Sessions können
beliebige Multimediaströme,
Konferenzen, Computerspiele usw. sein. Das SIP-Protokoll stellte ein
Transportprotokoll für
ein Signalisierungsprotokoll dar, wobei beispielsweise in einem
SDP (Session Description Protocol) die Signalisierungsinformation
behandelt wird. Das SDP ist für
die Verwaltung von Kommunikationssitzungen vorgesehen und wird beispielsweise
zusammen mit dem SIP-Protokoll bei der IP-Telefonie eingesetzt. Bei Multimediaverbindungen ist
bei spielsweise als Transportprotokoll für die Multimediainformation
das RTP (Real Time Protocol) vorgesehen.
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Sind
beispielsweise IP-Telefone einem LAN zugeordnet, das über einen
Router mit dem Internet verbunden ist, wird eine Multimedia-Kommunikationsverbindung
zwischen zwei IP-Telefonen des LAN mit Hilfe des SIP-Protokolls
eingeleitet. Das SIP-Protokoll wird über den Router mit einem im
Internet angeordneten Voice over IP-Server (VoIP-Server) mit SIP-Protokoll
abgewickelt, wobei die Signalisierungsinformationen mit Hilfe des
SDP-Protokolls behandelt werden. Im Rahmen der Signalisierung zwischen
den beiden IP-Telefonen über
den VoIP-Server
wird mit Hilfe einer Anfrage des rufenden IP-Telefons an das gerufene
IP-Telefon und einer Antwort des gerufenen IP-Telefons and das rufende
IP-Telefon ermittelt, an welche Adresse die IP-Telefone anschließend die Sprach-
bzw. Multimediadaten im LAN übermitteln sollen.
In einem LAN eines WAN werden hierbei die WAN-Adresse und eine WAN-Portadresse
des jeweiligen IP-Telefons angegeben, wobei als WAN-Adresse eine
Internetadresse angegeben ist. Als WAN-Portdadresse wird diejenige
Portnummer angegeben, die der Router dem jeweiligen Sprachdatenstrom
des IP-Telefons im LAN zugeordnet hat. Die Zuordnung der WAN-Netzadresse
und der WAN-Portadresse zum jeweiligen IP-Telefon wird mit Hilfe
einer im Router vorhandenen NAT-Funktion (Network Address Transformation)
durchgeführt.
Da die NAT-Funktion im Router angeordnet ist, werden nach der Signalisierungsphase
die Multimediadaten von einem IP-Endgerät mit der WAN-Adresse und der
WAN-Portadresse an den Router übermittelt
und nach einer der vorhergehend erläuterten Adressenkonvertierung
werden die Multimediadaten mit der LAN-Adresse und LAN-Portadresse
an das andere IP-Endgerät übermittelt.
In der Praxis sind jedoch viele Router nicht geeignet, eine derartige
Adressentransformation WAN-Netzadresse in LAN-Netzadresse und WAN-Portadresse
in LAN-Portadresse für eine
Kommunikation zwischen zwei IP-Endgeräten des gleichen lokalen Netzes
durchzuführen.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den Multimediainformationstransport
zwischen IP-Endgeräten
in einem lokalen Netz eines Wide Area Networks (WAN) zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst.
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Ein
wesentlicher Aspekt eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu
sehen, dass im Rahmen einer WAN-Signalisierung in einem Signalisierungsabschnitt
zwischen dem ersten und zweiten Endgerät für eine Informationsübermittlung
die WAN-Netzadressen
und WAN-Portinformation ausgetauscht werden und nach einem Feststellen
der das gleiche lokale Netz anzeigenden WAN-Netzadresse eine Wiederholung
des Signalisierungsabschnitt eingeleitet wird. Bei der Wiederholung
des Signalisierungsabschnitts werden die LAN-Netzadressen und LAN-Portinformationen
der Endgeräte
ausgetauscht und mit Hilfe der ausgetauschten LAN-Netzadressen und
LAN-Portinformationen werden die Informationen zwischen den Endgeräten direkt
im LAN übermittelt.
Hierbei wird vorteilhaft davon ausgegangen, dass die eine WAN-Netzadresse
jeweils einem LAN zugeordnet ist und bei Feststellen der gleichen
WAN-Adresse sowohl das rufende als auch das gerufene IP-Endgerät sich im
gleichen LAN befinden bzw. an das gleiche LAN angeschlossen sind.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch
den Austausch der LAN-Netzadressen und der LAN-Portadressen in einem wiederholten Signalisierungsabschnitt
der Transport der Multimediadaten direkt von IP-Endgerät zu IP-Endgerät ohne Vermittlung
durch einen Router und einer damit verbundenen Adressentransformation
in einem Router erfolgt. Hierdurch wird sowohl das jeweilige LAN
als auch der Router erheblich dynamisch entlastet, da zwischen den
IP-Endgeräten zu transportierende
Multimediainformationen bzw. die „Payload" nicht zuerst zum Router übertragen, von
diesem vermittelt und anschließend
wiederum über
das LAN zum Ziel-IP-Endgerät übertragen
werden müssen.
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Vorteilhaft
wird die Signalisierung einer Kommunikationsbeziehung mit Hilfe
des SIP-Protokolls, die Signalisierungsbehandlung mit Hilfe des SDP-Protokolls
und der Informationstransport bzw. der Multimediainformationstransport
mit Hilfe des RTP-Protokolls durchgeführt. Das SIP-Protokoll ist vorteilhaft
für die
Signalisierung für
einen Multimediainformationsaustausch zwischen IP-Endgeräten vorgesehen.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Ausgestaltung
einer erfindungsgemäßen Kommunikationsanordnung
sind den weiteren Ansprüchen
zu entnehmen.
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Im
Folgenden werden die Erfindung und die Weiterbildungen anhand einer
zeichnerischen Darstellung erläutert.
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Die
Figur zeigt beispielhaft zwei von mehreren nicht dargestellten IP-Endgeräten, die
im Ausführungsbeispiel
als IP-Telefone
IPE1, IPE2 ausgestaltet sind. Die beiden IP-Telefone IPE1, IPE2
sind in einem lokalen Netz LAN (Local Area Network) mit einem Router
R verbunden, wobei das lokale Netz LAN beispielsweise gemäß einem
Ethernetbus ausgestaltet ist – in
der Figur durch einen mit LAN bezeichneten Pfeil angedeutet und
im weiteren mit LAN bezeichnet. Hierbei ist dem ersten IP-Telefon
IPE1 die Internetadresse 192.168.2.100 und dem zweiten IP-Telefon
IPE2 die Internetadresse 192.168.2.101 zugeordnet. Der Router R
ist als Übergangseinrichtung
zwischen den LAN's
eines WAN vorgesehen, d. h. der Router R ist mit den weiteren LAN's des WAN direkt
meist jedoch über
das Internet INT verbunden – in
der Figur ist das WAN einschließlich
des Internet INT durch einen mit INT (WAN) bezeichneten Pfeil angedeutet.
Bei einer Verbindung über
das Internet INT ist der Router R mit einer ISP-Einrichtung (Internet
Service Provider) des Internet verbunden – nicht dargestellt.
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Für das Ausführungsbeispiel
sei angenommen, dass das LAN im WAN bzw. im Internet INT mit einem
VoIP-Server VoIP-S (Voice over Internetprotokoll Server) verbindbar
ist, in dem mit Hilfe des SIP-Protokolls SIP (Session Initiation
Protocol) der Aufbau einer Kommunikationssitzung zwischen zwei oder
mehreren IP-Endgeräten
IPE im WAN bewerkstelligt wird – in
der Figur ist das SIP-Protokoll durch die Bezeichnung SIP angedeutet.
Für den
Informationsaustausch zwischen dem Router R und dem VoIP-Server
SIPS werden die WAN-Netzadresse wna und zwei WAN-Portadressen wpa
des Routers R verwendet. Im Ausführungsbeispiel
ist der WAN-Netzadresse wna des Routers die Internetadresse 80.140.128.36
zugeordnet und für
den Informationsaustausch mit der LAN-Portadresse lpa = 5060 des
ersten IP-Telefons IPE1 ist die WAN-Portadresse wpa = 55060 und
für den
Informationsaustausch mit der LAN-Portadresse lpa = 5070 des zweiten
IP-Telefons IPE2 ist die WAN-Portadresse wpa = 55070 vorgesehen.
Die vorhergehend erläuterten WAN-Adressen
werden im Router R durch eine NAT-Funktion (Network Address Translation)
zugeteilt, wobei die NAT-Funktion im Router R für die Konvertierung der WAN-Adressen
in die LAN-Adressen im LAN zuständig
ist. Die WAN-Portadresse des VoIP-Servers VoIP-S ist im Ausführungsbeispiel 5060.
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Zusammen
mit dem SIP-Protokoll SIP wird ein SDP-Protokoll (Session Description
Protocol) SDP eingesetzt, mit dessen Hilfe die Kommunikationssitzung
verwaltet, und auch die Transport- und Dienste-Parameter wie beispielsweise
verwendete Codes oder verwendete Transportverfahren wie RTP (Real
time Protocol) ausgehandelt werden – in der Figur durch die Bezeichnung
SDP angedeutet.
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Der
Aufbau einer Kommunikationssitzung insbesondere eine Sprach-Kommunikationssitzung vom
ersten zum zweiten IP-Telefon IPE1, IPE2 wird durch eine an den
Router R übermittelte
Invite-Request-Nachricht eingeleitet, wobei in der Invite-Request-Nachricht
die URI-Adresse (Uniform Resource Identifier) des zweiten IP-Telefons
IPE2 angegeben ist – beispielsweise
sip:Vorname.Name@provider.de – in
der Figur nicht dargestellt. Zur Steuerung des Aufbaus der Kommunikationssitzung
wird die Invite-Request-Nachricht mit der WAN-Portadresse 5060 des
VoIP-Servers VoIP-S an den VoIP-Server VoIP-S wei tergeleitet. Da
die Kommunikationsbeziehung mit Sprachinformation über das
Internet zwischen IP-Telefonen IPE1, IPE2 hergestellt werden soll,
wird der Aufbau der Kommunikationsbeziehung mit dem SIP-Protokoll
SIP im VoIP-Server VoIP-S gesteuert.
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Mit
Hilfe des VoIP-Servers VoIP-S wird die eingeleitete Kommunikationssitzung
weiterbehandelt, d. h. die Invite-Request-Nachricht wird nach Auswertung der URI-Adresse
mit Hilfe der WAN-Netzadresse wna 80.140.128.36 und der WAN-Portadresse
wpa = 55070 des Routers R über den
Router R an das zweite IP-Endgerät IPE2 vermittelt,
wobei im Router R mit Hilfe der NAT-Funktion NAT die WAN-Netzadresse
wna und die WAN-Portadresse wpa des zweiten IP-Endgeräts IPE2
in die LAN-Adresse la und die LAN-Portadresse lpa konvertiert werden,
um die Invite-Request-Nachricht über
das LAN an das zweite IPE-Endgerät
IPE2 übermitteln
zu können – in der
Figur nicht dargestellt.
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Im
Rahmen des Aufbaus der Kommunikationssitzung mit Hilfe des SIP-Protokolls
SIP bzw. VoIP-Servers VoIP-S wird in einem dafür vorgesehenen Protokollabschnitt
eine Mitteilung off mit Hilfe des SDP-Protokolls SDP gebildet und
vom ersten an das zweite IP-Endgerät IPE2 übermittelt – in der Figur durch einen
Pfeil angedeutet.
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In
der Mitteilung off des ersten IP-Endgerätes IPE1 ist u. a. die WAN-Netzadresse
wna1 = 80.140.128.36 des Routers R und eine logische WAN-Portadresse
wpa1 = 55004 des Routers R angegeben – in der Figur durch die Bezeichnung
wna1, wpa1 und (SDP: c = IP IP4 80.140.128.36 und m = audio 55004
RTP/AVP..) angedeutet. Mit diesen beiden Adressen sollen nach dem
Aufbau der Kommunikationsbeziehung von dem zweiten an das erste IP-Endgerät IPE1 Multimediainformationen
mmi – im Ausführungsbeispiel
bei IP-Telefonen IPE1, IPE2 überwiegend
Sprachinformationen – übertragen
werden. In analoger Weise wird im zweiten IP-Endgerät IPE2 nach
dem Empfang einer Mitteilung off eine Antwortmitteilung ans gebildet
und an das erste IP-End gerät
IP1 übermittelt,
wobei in der Antwortmitteilung ans u. a. die WAN-Netzadresse wna2 80.140.128.36
des Routers R und eine logische WAN-Portadresse wpa2 = 58000 angegeben
ist – in der
Figur durch die Bezeichnung wna2, wpa2 und (SDP: c = IP IP4 80.140.128.36
und m = audio 58000 RTP/AVP..) angedeutet. Mit diesen beiden Adressen sollen
nach dem Aufbau der Kommunikationsbeziehung von dem ersten an das
zweite IP-Endgerät IPE2
Multimediainformationen mmi – im
Ausführungsbeispiel
bei IP-Telefonen
IPE1, IPE2 überwiegend
Sprachinformationen – übertragen
werden.
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Bei
einer Vorgehensweise ohne das erfindungsgemäße Verfahren werden für den anschließenden Austausch
von Multimediainformationen mmi bzw. Sprachinformationen, obwohl
sich beide IP-Telefone
IPE1, IPE2 im eigenen LAN befinden, an den Router R übermittelt
und in diesem mit Hilfe der angegebenen WAN-Netzadresse wna = 80.140.128.36 und
der beiden logischen WAN-Portadressen wpa = 55004 und 58000 an das
jeweilige IP-Telefon
IPE1, IPE2 vermittelt, wobei der Router R in der Lage sein muss,
die jeweiligen WAN-Netzadressen wna und die WAN-Portadressen wpa mit Hilfe der NAT-Funktion
NAT in LAN-Adressen
zu konvertieren. Da insbesondere für den privaten Bereich vorgesehene
Router den Transport der Multimediainformationen mit WAN-Netzadressen
wna und WAN-Portadressen wpa in eigenen LAN nicht unterstützen, wird
vorteilhaft das erfindungsgemäße Verfahren
eingesetzt.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
werden nicht die WAN-Netzadresse wna = 80.140.128.36 und die logischen
WAN-Portadressen wpa = 55004 und 58000 für den Transport der Multimediainformation
mmi bzw. Sprachinformation im eigenen LAN benutzt, sondern die LAN-Netzadressen
la und logische LAN-Portadressen
lpa der beiden IP-Endgeräte
IPE. Um dies zu erreichen, wird nach dem Übermitteln der Nachricht off
und der Antwortnachricht ans im ersten und zweiten IP-Endgerät IPE1,
IPE2 überprüft, ob die angegebenen
WAN-Netzadressen wna1, wna2 gleich sind bzw. das gleiche LAN anzeigen.
Hierzu ist zu bemerken, dass durch den Router R allen IP-Endgeräten IPE
im eigenen bzw. gleichen LAN gleiche WAN-Netzadressen wna zugeordnet
werden.
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Sind
gemäß dem Ausführungsbeispiel
die WAN-Netzadressen wna1, wna2 des ersten und des zweiten IP-Endgeräts IPE1,
IPE2 gleich, so sind die beiden IP-Endgeräte IPE1, IPE2 an das gleiche
LAN angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel
ist in der Mitteilung off und der Antwortmitteilung ans die gleiche WAN-Netzadresse = 80.140.128.36
angegeben und somit befinden sich beide IP-Telefone IPE1, IPE2 im gleichen
LAN. Nach dem Feststellen der Gleichheit der beiden WAN-Netzadressen
wna1, wna2 wird der Abschnitt des Aufbaus der Kommunikationssitzung bzw.
der Signalisierungsabschnitt wiederholt, in dem die Mitteilung off
und die Antwortmitteilung ans ausgetauscht werden. Erfindungsgemäß wird in
die weitere Mitteilung off' vom
ersten IP-Endgerät
IPE1 nicht die WAN-Netzadresse wna1 und die logische WAN-Portadresse
wpa2, sondern die eigene LAN-Netzadresse la1 = 192.168.2.100 und
die eigene logische LAN-Portadresse
lpa1 = 5004 eingetragen – in
der Figur durch die Bezeichnung la1, lpa1 und (SDP: c = IN IP4 192.168.2.100
und m = audio 5004 RTP/AVP..) angedeutet. Analog hierzu wird in die
weitere, vom zweiten IP-Telefon IPE2 ausgegebene Antwortmitteilung
ans' u. a. die eigene LAN-Netzadresse
la2 = 192.168.2.101 und die eigene logische LAN-Portadresse lpa2
= 8000 angegeben – in
der Figur durch die Bezeichnung la2, lpa2 und (SDP: c = IN IP4 192.168.2.100
und m = audio 8000 RTP/AVP..) angedeutet.
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Nach
dem Austausch der weiteren Mitteilung off' und der Antwortmitteilung ans' bzw. nach dem Aufbau
der Kommunikationssitzung zwischen dem ersten und dem zweiten IP-Endgrät IPE1,
IPE2 werden die Multimediainformationen mmi bzw. die Sprachinformationen
mit den LAN-Netzadressen la1, la2 = 192.168.2.100, 192.168.2.101
und den logischen LAN-Portadressen lpa1, lpa2 = 5004, 8000 übermittelt.
Dies bedeutet, dass die Multimediainformationen mmi nicht über den
Router R und die logischen WAN-Portadresse wpa1 = 55004, wpa2 =
58000 übertragen
werden müssen,
sondern direkt vom jeweiligen IP- Endgerät IPE1,
IPE2 über
das LAN – insbesondere
bei busförmigen
LAN's – an das
jeweils andere IP-Endgerät
IPE2, IPE1 übertragen
werden – in
der Figur durch eine mit mmi (RTP) bezeichnete Linie angedeutet.
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Da
die Multimediainformationen mmi bzw. Sprachinformationen nicht mehr
zum Router R und von diesem nach einer Vermittlung an das jeweilige IP-Endgerät IPE1,
IPE2 übertragen
müssen,
wird sowohl eine erhebliche Entlastung des Routers R als auch eine
erhebliche Reduzierung des Multimediaverkehrs auf dem LAN erreicht.
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Für die Übertragung
der Multimediainformationen mmi bzw. Sprachinformationen wird vorteilhaft das
weit verbreitete RTP-Protokoll (Real Time Protocol) eingesetzt,
wobei das RTP-Protokoll
auch auf das H.323 Protokoll bezogen ist. Zur Unterscheidung der
Medien unterscheidet das RTP-Protokoll zwischen verschiedenen Codierungsformaten,
so dass die übertragenen
Daten anwendungsunabhängig verwendet
werden können.
Für diesen
Zweck wurden verschiedene RTP-Profile für Audio und Video definiert.
Das RTP-Protokoll ist unabhängig
von den darunter liegenden Protokollen, es wird in der Regel mit
dem UDP-Protokoll (User Data Protocol) betrieben, wobei die RTP-Datenpakete in die
UDP-Datenpakete eingefügt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist nicht auf das Ausführungsbeispiel
begrenzt, sondern kann auch mit anderen Signalisierungsverfahren
wie beispielsweise H.323 eingesetzt werden, wobei die zutreffenden
Protokollabschnitte wiederholt und in diese die entsprechenden LAN-Netzadressen
la und die logischen LAN-Portadressen lpa einzufügen sind.