-
In
Zubringernetzwerken sind häufig
für den Anschluss
von Endgeräten
mit IP-Protokoll an ein Kommunikationsnetz Netzwerkanschlussgeräte vorgesehen-
in der Fachwelt auch als Customer Premises Euquipment (CPE) bekannt.
Die Netzwerkanschlussgeräte
sind meist als Modems in DSL-Technologie (Digital Subscriber Line)
ausgebildet und sind über übliche Telefonleitungen
mit Internet-Gateways verbunden, in denen für jedes DSL-Modem im Netzwerkanschlussgerät ein zentrales
DSL-Modem realisiert
ist. Der Internet-Gateway kann direkt an das Internet oder auch über einen
BRAS-Einheit (Broadband Remote Access Server) an das Internet angeschlossen
sein. Für
die Übertragung
von Datenpaketen bzw. Datenpaketströmen von einem Endgerät mit IP-Protokoll
sind zwischen dem Netzwerkanschlussgerät und dem Internet-Gateway
logische Übertragungskanäle gemäß der ATM-Technologie
(Asynchron Transfer Modus) vorgesehen, wobei für jedes an das Netzwerkanschlussgerät angeschlossene Endgerät für die unterschiedlichen
Datenpaketströme
für z.
B. Sprache oder Videodatenströme
unterschiedliche logische Übertragungskanäle verfügbar sind.
-
Für die Übertragung
von unterschiedlichen Datenströmen
sind seit geraumer Zeit unterschiedliche Dienstgüteklassen bzw. Quality of Service (QoS)-Klassen-
in IP-Netzen insbesondere durch Übertragungs-Prioritäten gesteuert – vorgesehen – beispielsweise
für die Übertragung
von Sprache mit dem VoIP-Protokoll
höhere
Dienstgüteklassen
bzw. QoS Klassen als für
die Übertragung
von Videodatenströmen.
Beispielsweise ist im IEEE-Standard 802.1p der Transport von Datenpaket
im IP-Protokoll mit
unterschiedlichen Prioritäten
bzw. Dienstgüteklassen
in Rechnernetzwerken geregelt. Der Standard ist in der zweiten Schicht
bzw. Sicherungsschicht des OSI-Referenzmodells angesiedelt und die
Datenpakete bzw. Datenpaketströme
werden in 7 Prioritätsklassen
eingeteilt. Der Standard legt nur die Priorität fest, lässt die Behandlung der Datenpakete jedoch
offen. Die Priorisierung ist erforderlich, um eine geringe Latenz
oder eine hohe Datensicherheit auch in belasteten Netzwerken zu
erhalten, wobei insbesondere Anwendungen wie Voice over IP eine hohe
Priorität
zugeordnet wird. Der Standard 802.1p ist insbesondere für virtuelle
lokale Netzwerke innerhalb physikalischer Netze gemäß IEEE-Standard 802.1Q
vorgesehen. Mit Hilfe von virtuellen lokalen Netzen können auf
einen oder über
mehrere Switche hinweg virtuell getrennte Netze betrieben werden und
eignen sich auch für
standortübergreifende
Vernetzung per ATM-Übertragungskanäle. Das
zugehörige
Protokoll ist ein erweitertes Ethernetprotokoll und enthält ein Protokollfeld,
in das unterschiedliche Dienstgüteklasse
repräsentierende
Benutzerprioritäten
eingetragen werden können.
-
Einfache
Modems in DSL-Technologie können
die in Standard 802.1p definierten und im Protokoll 802.1Q definierten
Prioritäten
nicht verarbeiten bzw. können
kein prioritätenindividuelles
Queueing der Datenpaketströme
leisten.
-
Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, im Zubringernetz
mit einfachen DSL-Modems eine prioritätengesteuerte Übertragung
von Datenpaketströmen
bzw. unterschiedliche Dienstgüteklasse
für die
unterschiedlichen Datenpaketströme
zu erreichen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
-
Der
wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu
sehen, dass dem Internet-Gateway für jede Dienstgüteklass
eine Internetadresse und eine Adresseinformation einer Sicherungsschicht
zugeordnet wird und im Rahmen des Administrierens der Endgeräte diesen
eine der Dienstgüte
zugeordneten Internet Adresse im Internet-Gateways zugeordnet wird.
Bei einer von einem Endgerät
an das Internet-Gateway initialisierten Adressenanfrage entsprechend
der festgelegten Dienstgüteklasse
wird die zugeordnete Internetadresse dem Endgerät zugewiesen und im Endgerät wird mit
Hilfe eines Adressenauflösungs-Verfahrens die
Adressinformation der Sicherungsschicht des Internet-Gateways ermittelt.
Anschließend
wird im Endgerät
die ermittelte Adressinformation in Datenpakete einfügt und im
Netzwerkgerät
werden die Datenpakete durch die eingefügte Adressinformation des Internet
Gateways gemäß der zugeordneten Dienstgüteklasse
behandelt.
-
Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die
Zuordnung der Dienstgüteklasse
zur IP-Adresse nur bei der Inbetriebnahme des Endgeräts beispielsweise
eines Personalcomputers durchgeführt
werden muss. Auch muss die folgende Gatewayaktion hinsichtlich welches
Endgerät
benutzt welche Dienstgüte,
wenn eine Adressenanforderung (ARP) zu beantworten ist, nicht gespeichert werden,
da das Endgerät
die Aktion automatisch durchführt
und die Adressinformation der Sicherungsschicht und die zugeordnete
Gateway Internetaddresse abfragt, wobei die Gateway Internetadresse
die zugeordnete Dienstgüteklasse
bzw. Serviceklasse anzeigt.
-
Alternativ
kann die Zuordnung der Dienstgüteklasse
zu einer IP-Adresse der Sicherungsschicht bei Benutzung des DHCP-Protokolls (Dynmic
Host Configuration Protocol) in einen DHCP-Server oder bei einer
gemäß einem
IEEE-standardisierten 802.1x-Protokoll in einen Radius Server ausgelagert werden.
Hierbei kann bei Einsatz eines BRAS (Broadband Remote Access Server)
dieser ein einfaches Mapping der IP-Adressen zu ATM-Übertragungskanäle, insbesondere
zu permanenten virtuellen Verbindungen, und IP-Adressen zu Adressinformation
der Sicherungsschicht bereitstellen.
-
Auch
können
vorteilhaft einem Endgerät
mit mehreren Dienstgüteklassen
für mehrere
Datenpaketströme
mehrere Internet-Gateway-Internetadressen
und Adressinformationen für
die Sicherungsschicht zugeordnet werden.
-
Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung wird die Adressinformation der Sicherungsschicht permanent
virtuellen ATM-Verbindungen zugeordnet, wobei die Zuordnung der
Adressinforma tionen in den Datenpaketen zu verschiedenen permanenten
virtuellen Verbindungen gemäß IEEE-Standard
802.1D erfolgt und das Internet Gateway die Zuordnung beeinflusst,
indem es periodisch Datenpakete mit dem Internet-Gateway zugeordneten
Adressinformationen der Sicherungsschicht in die permanenten virtuellen
Verbindungen sendet. Hierdurch kann das Endgerät die permanente virtuelle
logische Verbindung mit der entsprechend zugeordneten Dienstgüteklasse
erkennen bzw. die Adressinformation der Sicherungsschicht, d. h.
die MAC-Adresse mit Hilfe eines Adressenauflösungsprotokolls (ARP) ermitteln.
Hierbei werden die gesendeten Adressinformationen der Sicherungsschicht
in dem Netzwerkanschlussgerät gespeichert
und bei der Übertragung
eines Datenstroms eines Endgeräte
(EG) wird mit Hilfe der gespeicherten Adressinformationen die für eine Übertragung
eines Datenpaketstroms vorgesehene permanente virtuelle ATM-Verbindung
bestimmt, wodurch der Datenstrom entsprechend der für den jeweiligen
Datenstrom vorgesehene Dienstgüteklasse behandelt
wird.
-
Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere
hinsichtlich vorteilhaft verwendeter Protokolle sind den weiteren
Ansprüchen
zu entnehmen.
-
Im
Folgenden werden die Erfindung und deren Weiterbildungen anhand
zweier zeichnerischen Darstellungen näher erläutert.
-
Dabei
zeigen
-
1 in
einem Blockschaltbild eine Kommunikationsanordnung für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
und
-
2 ein
Ablaufdiagramm zur Erläuterung der
erfindungsgemäßen Verfahrens
für die
Kommunikationsanordnung.
-
1 zeigt
in einem Blockschaltbild beispielhaft eine Kommunikationsanordnung,
in der das erfindungsgemäße Verfahren
realisiert ist, wobei nur diejenigen Komponenten dargestellt sind,
in denen das erfindungsgemäße Verfahren
implementiert ist bzw. die für
die Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erforderlich sind.
-
In 1 sind
mehrere Endgeräte
EG an ein Netzwerkanschlussgerät
CPE – in
der Fachwelt auch als Customer Premises Equiment bekannt – angeschlossen,
wobei das Netzwerkanschlussgerät
CPE beispielsweise durch ein Modem DSLM in DSL-Technologie mit einer Routerfunktion
realisiert ist. Bei den Endgräten
EG handelt es sich um Endgeräte
EG, die über
das IP-Protokoll mit anderen Endgeräten EG kommunizieren – in der
Fachwelt sind derartige Endgeräte
auch als Clients bekannt. Beispielhaft sind vier Endgeräte EG dargestellt,
wobei das erste und zweite Endgerät EG durch jeweils einen ersten
und zweiten Personalcomputer PC1, PC2, das dritte Endgerät EG durch
ein IP-Telephone Phone und das vierte Endgerät EG durch eine Setop-Box STB
realisiert ist. Jedes der Endgeräte
EG kann einen Datenstrom ds1..ds4 bilden und über das Zubringernetz ACCESS
an das Internet IN senden oder von diesem über das Zubringernetz ACCESS
empfangen – in 1 sind
die vier Datenströme
ds1..ds4 durch vier unterschiedlich gestrichelte und punktgestrichelte
Linien dargestellt.
-
Das
Netzwerkanschlussgerät
CPE ist über eine
Anschlussleitung L mit einer Multiplexeinrichtung DSLAM verbunden,
in der für
die Kommunikation mit den Modems DSLM der Netzwerkanschlussgeräte CPE mehrere
bzw. 1..n Modems mit DSL-Technolgie realisiert sind – in 1 durch
die Bezeichnung 1..n angedeutet. Eines dieser Modems ist mit der
Leitung L verbunden, wobei die Leitung L in 1 rohrförmig dargestellt
ist, um die Datenströme
ds1..ds4 mit ihren Verkehrsbeziehungen darzustellen. Zwischen dem
Netzwerkanschlussgerät
CPE und der Multiplexeinrichtung DSLAM sind vier virtuelle permanente
Verbindungen PVC1..PVC4 für
die vier verschiedenen Endgeräte
EG vorgesehen, wobei die virtuellen permanenten Verbindungen PVC1..PVC4
in der ATM-Technologie (Asynchron Transfer Modus) bzw. gemäß dem ATM-Protokoll realisiert
sind.
-
In
der Multiplexeinrichtung DSLAM werden die in den virtuellen permanenten
Verbindung PVC1..PVC4 übermittelten
Datenpaketströme ds1..ds4
hinsichtlich des ATM-Protokolls terminiert und die extrahierten
Datenströme
ds1..ds4 auf zumindest eine weitere Leitung LW gemultiplext. Analog
hierzu werden in der entgegen gesetzten Übertragungsrichtung die gemultiplexten
Datenströme
demultiplext und gemäß dem ATM-Protokoll
an die betroffenen virtuellen permanenten Verbindungen PVC1..PVC4 übermittelt.
Dies gilt analog für
alle an die Multiplexeinrichtung DSLAM angeschlossenen Netzwerkanschlussgeräte – nicht
dargestellt. Die weitere Leitung LW ist beispielsweise direkt mit
einer Zugangseinrichtung – nicht
dargestellt – des
Internet IN oder mit einer weiteren Einrichtung des Zugangsnetzwerks
ACCESS verbunden. Eine derartige Einrichtung stellt beispielsweise
ein Broadband Random Access Server BRAS – nicht darstellt – dar, an
den zumindest eine Multiplexeinrichtungen DSLAM anschließbar ist
und der an das Internet IN angeschlossen ist – in 1 durch
die Bezeichnung BRAS (IN) angedeutet.
-
Für das Ausführungsbeispiel
sei angenommen, dass für
jedes der Endgeräte
EG eine unterschiedliche Dienstgüteklasse
bzw. Serviceklasse SERC1..SERC4 vorgesehen ist. Dies bedeutet, das auf
der Leitung zwischen dem Netzwerkanschlussgerät CPE und der Multiplexeinrichtung
DSLAM die vier Datenströme
ds1..ds4 insbesondere hinsichtlich Prioritäten unterschiedlich zu behandeln
sind. Da bei einfach realisierten Modems DSLM eine derartige Behandlung
von unterschiedlichen Dienstgüteklassen
SER1..SER4 nicht vorgesehen ist, kommt das erfindungsgemäße Verfahren
zu Einsatz. Alternativ bzw. vorteilhaft wird die Dienstgüteklasse SERC1..SERC4
bzw. werden die damit verbundenen Prioritäten gemäß der im IEEE-Standard 802.1p
zugeordnet.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird anhand des in 2 dargestellten Ablaufdiagramms
erläutert.
Hierbei ist ein Endgerät
EG, das zugehörige Netzwerkanschlussgerät CPE und
die Multiplexereinrichtung DSLAM jeweils durch eine senkrechte, strich
gepunktete Linie repräsentiert.
-
Erfindungsgemäß wird in
der Multiplexeinrichtung DSLAM jeder vorgesehenen Dienstgüteklasse
SERC eine Internetadresse INAD1..INAD4 der Multiplexeinrichtung
DSLAM bzw. des Gateways und eine Adressinformation MAC1..MAC4 der
Sicherungsschicht zugeordnet. Gemäß dem standardisierten ISO-Schichtenmodell
stellt die Sicherungsschicht die zweite Schicht L2 des Siebenschichten-Modells dar.
Die Adressinformation ist hierbei eine MAC-Adresse (Medium Address
Control), wobei eine MAC-Adresse
die Hardware-Adresse einer Netzwerkkomponente darstellt, die zur
eindeutigen Identifikation der Netzwerkkomponente in dem jeweiligen Netzwerk
dient. Bezogen auf das Ausführungsbeispiel
ist die MAC-Adresse MAC1..MAC4 auf das lokale Netzwerk, beispielsweise
Ethernet, zwischen dem Netzwerkanschlussgerät CPE und der Multiplexeinrichtung
DSLAM bezogen.
-
Wie
in 1 dargestellt, ist administrativ dem ersten Personalcomputer
PC1 die erste Dienstgüteklasse
SERC1, dem zweiten Personalcomputer PC2 die zweite Dienstgüteklasse
SERC2, dem Internettelefon Phone die dritte Dienstgüteklasse
SERC3 und der Setop-Box die vierte Dienstgüteklasse SERC4 zugeordnet.
Dies bedeutet, dass sowohl im den Endgeräten EG als auch in der Multiplexeinrichtung
DSLAM diese Zuordnung bekannt und gespeichert ist. Alternativ kann
die Zuordnung auch in einem Server – nicht dargestellt – gespeichert
werden.
-
In
einem ersten Ablaufschritt wird mit Hilfe des DHCP-Protolls (Dynamic
Host Configuration Protocol) dem jeweiligen Endgerät EG bei
seiner Inbetriebnahme eine entsprechend seiner administrierten Dienstgüteklasse
SER1..SER4 zugeordnete Internetadresse IPA1..IPA4 des Gateways bzw.
der Multiplexeinrichtichtung DSLAM zugewiesen – in 2 durch
einen mit DHCP (IPA1..4) bezeichneten Doppelpfeil angedeutet. Diese
Zuweisung kann mit Hilfe der Multiplexereinrichtung DSLAM oder eines DHCP-Servers
erfolgen – nicht
dargestellt –, der nach
der Multiplexeinrichtung DSALM oder dem BRAS im Internet IN angeordnet
ist. Das DHCP-Protokoll ist im RFC Standard 2131 definiert.
-
Anschließend wird
mit Hilfe eines von dem betroffenen Endgerät EG initialisierten Address
Resolution Protokolls ARP von der Multiplexeinrichtung DSALM die
zugeordnete Adressinformation der Sicherungsschicht, d. h. die der
jeweiligen Dienstgüteklasse
SERC1..SERC4 zugeordnet MAC-Adresse MAC1..MAC4 abgefragt bzw. ermittelt.
Dem jeweiligen Endgerät
EG ist somit ihre MAC-Adresse MAC1..MAC4 bekannt, mit der sie an
dem Multiplexer DSALM ihren Datenstrom ds1..ds4 übermitteln kann – in 2 durch
einen mit ARP (MAC1..MAC4) bezeichneten Doppelpfeil angedeutet.
-
Für die Zuordnung
der permanenten virtuellen Verbindungen PVC1..PVC4 werden von der
Multiplexereinrichtung DSALM bei der Inbetriebnahme in die permanenten
Verbindungen PVC1..PVC4 jeweils unterschiedlichen MAC-Adressen MAC1..MAC4
gesendet. Das Netzwerkanschlussgerät CPE empfängt diese MAC-Adressen MAC1..MAC4
und trägt
diese in eine Tabelle ein – in 2 durch
einen mit MAC1..MAC4 bezeichneten Pfeil angedeutet. In die Tabelle
ist folglich den vier permanenten virtuellen Verbindungen PVC1..PVC4
jeweils eine MAC-Adresse MAC1..MAC4 zugeordnet, beispielsweise der
ersten permanenten virtuellen Verbindung die erste MAC-Adresse MAC1,
der zweiten virtuellen Verbindung PVC2 die zweite MAC-Adresse MAC2
usw.. Durch diese Zuordnung ist zugleich eine Zuordnung einer permanenten
virtuellen Verbindung PVC1..PVC4 zu einer Dienstgüteklasse SERC1..SERC4
bewirkt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist dem IP-Telephone Phone beispielhaft eine Dienstgüteklasse
SERC3 mit einer hohen Priorität
für die Übertragung
des dritten Datenpaketstrom ds3 über
die Leitung L zugeordnet, da für
Sprachverbindungen über
Internetverbindungen eine geringe Latenz geordert wird. Für die Datenübertragung
beispielsweise von dem ersten Personalcomputer PC1 ist eine niedrige
Priorität
bei der Übertragung
des ersten Datenstroms ds1 zugeordnet. Entsprechend den Zuordnungen
zu den Dienstgüteklassen SERC2, SERC4
werden den dem zweiten Personalcomputer PC2 und der Setop-Box STB
die entsprechenden Prioritäten
für die Übertragung
des zweiten und vierten Datenströme
benutzt.
-
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren können somit
für unterschiedliche
Datenströme
ds von unterschiedlichen Endgeräten
EG unterschiedliche Dienstgüteklasse
SERC bzw. unterschiedliche Serviceklassen mit unterschiedlichen
Prioritäten
vorgesehen werden. Durch die erfindungsgemäße prioritätsgesteuerte Behandlung der
Datenströme
ds zwischen dem Netzwerkanschlussgerät CPE und der Multiplexeinrichtung
DSLAM sind Dienstgüteklassen realisierbar,
auch wenn in einfachen Netzwerkanschlussgeräten CPE bzw. DSL-Modems DSLM
keine Dienstgüteklassen
SERC realisiert sind bzw. kein Queuing für die Behandlung von Dienstgüteklassen vorgesehen
ist.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist auch für
Datenendgeräte
einsetzbar, von denen jeweils mehrere Datenströme mit unterschiedlichen Dienstgüteklassen über ein
Netzanschlussgerät
bzw. DSL-Modem zu einer Multiplexeinrichtung bzw. einem Gateway
zu übermitteln
sind.