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Die Erfindung betrifft eine integrierte
Steuereinheit gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Zum gegenseitigen Austausch von Informationen
zwischen paketorientierten Netzwerken mit unterschiedlichen Übertragungsprotokollen
sind Anpassungseinheiten bekannt, die in der Fachwelt auch als "Interworking Unit" bezeichnet werden.
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Der Begriff Übertragungsprotokoll wird im
folgenden für
Kommunikationsprotokolle zwischen im paketorientierten Netzwerk
angeordneten Endgeräten
oberhalb einer Transport- bzw. Verbindungsebene verwendet. Ein derartiges Übertragungsprotokoll ist
beispielsweise entsprechend der bekannten Standards "H.323" bzw. "SIP" ausgestaltet.
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SIP (Session Initiation Protocol)
ist ein von der Internet Engineering Task Force (IETF) vorgeschlagener
Standard für
die Signalisierung von Verbindungen über paketorientierte Netzwerke
und wird heute überwiegend
im Bereich der Internet-Telephonie
sowie für
weitere Dienste wie Konferenzinteraktionen, Ereignisbenachrichtigung,
Nachrichtenübermittlung
usw. eingesetzt.
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Der Standard H.323 ist ein internationaler ITU-T-Standard
(International Telecommunication Union – Telecommunication Standardization
Sector) für
die Sprach-, Daten- und Videokommunikation über paketorientierte Netzwerke,
der eine Interoperabilität
der Herstellerprodukte untereinander gewährleistet.
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In jedem dieser paketorientierten
Netzwerken ist eine Kommunikationsrechnereinheit angeordnet, in
der Fachwelt auch "Protokollserver" genannt. Ein Protokollserver
verfügt über eine
netzwerkseitige Schnittstelle, die zum Austausch von paketorientierten
Daten zu Endgeräten
und/oder Protokollservern des gleichen Protokolltyps dient.
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Die genannte Anpassungseinheit – Interworking
Unit – dient
einer Protokollumsetzung von Nachrichten aus einem ersten paketorientierten
Netzwerk in ein zweites, ein anderes Übertragungsprotokoll aufweisendes
paketorientiertes Netzwerk.
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Die Anpassungseinheit ist hierzu
zwischen dem ersten und zweiten Netzwerk angeordnet. Aufgrund dieser
Anschlussform wird die Anpassungseinheit in der Fachwelt auch "Gateway" genannt. Es existieren
sowohl Protokoll- als auch Signalisierungs-Gateways. Ein Gateway
ist dabei ein Hardware- und/oder ein Software-Bestandteil, das als
Bindeglied zwischen den Protokollservern und den jeweiligen Netzwerk
angeordnet ist.
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Der Stand der Technik wird im weiteren
anhand der Zeichnung, 2 dargestellt.
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In 2 ist
ein erstes Netzwerk DM1 dargestellt, welches über eine Anpassungseinheit
IWU mit einem zweiten Netzwerk DM2 Daten austauscht. Dem ersten
bzw. zweiten Netzwerk DM1,DM2 ist eine jeweilige erste bzw. zweite
Datenbank DB1,DB2 zugeordnet. Die beiden Datenbanken DB1,DB2 können über – nicht
dargestellte – Synchronisationsmittel unter
Verwendung von Synchronisierungsinformationen SYNC miteinander synchronisiert
werden.
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Im folgenden wird exemplarisch davon
ausgegangen, dass im ersten Netzwerk DM1 zur Kommunikation von daran
angeschlossenen – nicht
dargestellten – Kommunikationsendgeräten das Übertragungsprotokoll
H.323, im zweiten Netzwerk DM2 entsprechend das Übertragungsprotokoll SIP verwendet
wird.
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Die beide Netzwerke DM1,DM2 verbindende Anpassungseinheit
IWU ist mit dem ersten Netzwerk DM1 über ein diesem Netzwerk DM1 zugeordnetes ersten
Protokollserver GK verbunden. In Anlehnung an die im H.323-Kommunikationsstandard
verwendete Terminologie wird dieser erste Protokollserver GK auch "Gatekeeper" genannt.
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Die Anpassungseinheit IWU ist mit
dem zweiten Netzwerk DM2 über
einen zweiten Protokollserver PRX verbunden. Der dem zweiten Netzwerk DM2
zugeordnete zweite Protokollserver PRX wird in der Terminologie
des SIP Standards auch "Proxy" genannt.
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Im ersten Netzwerk DM1 sind Infrasturkurmittel
IST angeordnet, welche beispielsweise in Form verteilter Rechnereinheiten,
Netzwerkmittel, Massenspeichermittel usw. vorliegen. Mithilfe dieser
Infrastrukturmittel IST werden innerhalb des ersten Netzwerks DM1
Dienste SVC bzw. Applikationen APP zur Ausführung gebracht. Über die
Infrastrukturmittel IST zu speichernde Daten werden in einer innerhalb
des ersten Netzwerkes zentralen ersten Datenbank DB1 gespeichert.
Die vorgenannten, das erste Netzwerk DM1 betreffenden Ausführungen
gelten analog für das
zweite Netzwerk DM2.
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Bei einer durch die Anpassungseinheit
IWU vorgenommenen Protokollumsetzung wird das im ersten Netzwerk
DM1 angewendete erste Übertragungsprotokoll
in das im zweiten Netzwerk DM2 angewendete zweite Übertragungsprotokoll
umgesetzt. Dabei tritt oftmals der Fall ein, dass Protokollelemente
eines Übertragungsprotokolls
inkompatibel mit Protokollelementen des jeweils anderen Übertragungsprotokolls
sind.
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Weiterhin tritt häufig der Fall ein, dass eines der
beiden Übertragungsprotokolle
Dienste SVC, Applikationen APP, Bearbeitungsmethoden usw. unterstützt, die
im jeweils anderen Übertragungsprotokoll nicht
unterstützt
werden. In diesem Falle sind bestimmte Applikationen APP oder Dienste
SVC auf das erste Netzwerk DM1 beschränkt, da entsprechende, diese
Dienste SVC oder Applikationen APP aufrufende Steuernachrichten von
der Anpassungseinheit IWU nicht in das zweite Netzwerk DM2 übersetzbar
sind. Aus diesem Grund ist eine Implementierung entsprechender Applikationen
APP und Dienste SVC im zweiten Netzwerk DM2 im Hinblick auf das dort
verwendete Übertragungsprotokoll
separat und mit einem anderen Funktionsumfang vorzunehmen.
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Ein weiteres Problem bei der Verbindung
heterogener Netzwerke DM1,DM2 ergibt sich bei der Speicherung, Pflege
und Synchronisation von Daten in der dem ersten Netzwerk DM1 zugeordneten
ersten Datenbank DB1 bzw. in der dem zweiten Netzwerk DM2 zugeordneten
zweiten Datenbank DB2. Ein Austausch bzw. eine Synchronisation von
Daten der separaten, dem jeweils zugehörigen Netzwerk zugeordneten
Datenbanken DB1,DB2 über
die mit den jeweiligen Gateways GK,PRX kommunizierende Anpassungseinheit
IWU ist nicht vorgesehen. Damit ergibt sich häufig eine redundante Speicherung
bzw. Pflege der Daten in der jeweiligen Datenbank DB1,DB2 , wobei
eine Synchronisation der Daten ausschließlich mit proprietären und
häufig
fehleranfälligen
- nicht dargestellten – Synchronisationsmitteln
erfolgt.
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Die mit der Anpassungseinheit IWU
kommunizierenden Protokollserver GK,PRX agieren jeweils als Endpunkt
einer Kommunikationsverbindung und belegen für diese Kommunikationsaufgabe
ein hohes Maß an
Rechnerressourcen der Anpassungseinheit IWU. Durch diese Kommunikationsverbindung
entsteht ein Konsum von Ressourcen vor allem in der Belegung einer
logischen Kommunikationsschnittstelle, in der Fachwelt auch "Port" genannt. Die Datenübertragung über den
jeweiligen Protokollserver GK,PRX erfolgt überwiegend über sogenannte vorbehaltene
Ports, in der Fachwelt auch "Well
Defined Ports" genannt.
Durch die Belegung der Well Defined Ports innerhalb der Anpassungseinheit
IWU für
die Datenübertragung
zum jeweiligen Protokollserver ist eine darüber hinausgehende Nutzung einer
den jeweiligen Protokollserver GK,PRX beinhaltenden – nicht
dargestellten – Kommunikationsrechnereinheit für weitere
Anwendungen dieser Well Defined Ports nicht mehr möglich. Da durch
ist beispielsweise für das
nach dem SIP-Übertragungsprotokoll
ausgestaltete zweite Netzwerk DM2 eine Realisierung des Protokollservers
PRX ("SIP Proxy") und der Anpassungseinheit
IWU ("Gateway") auf dieser – nicht
dargestellten, den Infrastrukturmitteln IST des zweiten Kommunikationsnetz
DM2 zugeordneten – Kommunikationsrechnereinheit
nicht technisch sinnvoll durchführbar.
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Ein weiterer Aspekt einer nachteiligen
Ressourcenbelegung besteht darin, dass für eine vom ersten Netzwerk
DM1 initiierte und im zweiten Netzwerk DM2 auszuführende Applikation
APP eine große
Anzahl von Steuer- bzw. Bestätigungsnachrichten ausgetauscht
werden muss, wobei die in und zwischen den paketorientierten Netzwerken
DM1,DM2 ausgetauschten Datenpakete eine hohe Belegung von Übertragungsmitteln
in den Netzwerken DM1,DM2 verursachen. Zudem erfolgt ein Transport von
Datenpaketen immer mit einer netzwerkabhängigen Verzögerung, durch welche sich die
Ausführung von
Diensten SVC bzw. Applikationen APP im jeweils anderen Netzwerk
DM2,DM1 zusätzlich
verlangsamt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel
anzugeben, bei deren Anwendungen die obigen Probleme vermieden werden.
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Eine Lösung der Aufgabe erfolgt durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.
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Erfindungsgemäß erfolgt mittels einer integrierten
Steuereinheit mit modularen Gatewaymodulen und mit protokollunabhängigen Applikations-
und Dienstmodulen eine Steuerung von Endgeräten in mehreren, unterschiedliche Übertragungsprotokolle unterstützenden
Netzwerken.
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In den modularen Gatewaymodulen werden Steuer-
und Signalisierungsdaten, d.h. Interprozess-Nachrichten, unter Steuerung
einer Erweiterungsmodulsteuerung in über das Gateway auszu tauschende
Daten, d.h. in einem entsprechenden Übertragungsprotokoll kodierte
Datenpakete umgesetzt.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Steuereinheit
besteht in einer Integration des protokollunabhängigen Gatewaymoduls in eine
Leitrechnerumgebung, auf der auch Applikationen und Dienste zur
Verfügung
stehen. Dies ermöglicht
definierte Applikationsschnittstellen, die eine einfach Erweiterung
um weitere modulare protokollunabhängige Gatewayeinrichtung ermöglichen.
Zudem entfallen mit der integrierten Lösung spezielle Vorrichtungen
im jeweiligen Netzwerk wie z.B. eine Leitwegebestimmung – in der
Fachwelt auch Routing genannt – oder
Protokollumsetzungsmechanismen zwischen den angebundenen Netzwerken.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Steuereinheit
besteht darin, dass eine Synchronisation von zwischen netzwerkexternen
Applikationen bzw. Diensten ausgetauschten Steuer- und Signalisierungsnachrichten
entfällt,
da alle Operation innerhalb des Rechnersystems der Steuereinheit
mit einer definierten Bearbeitungszeit – oftmals auch mit "Echtzeitbearbeitung" bezeichnet – ausgeführt werden.
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Mit der Ausführung einer Applikation oder
eines Dienstes in der Steuereinheit ohne Absprache mit der aufrufenden
Applikation in einem protokollfremden Netzwerk ist vorteilhaft eine
Minimierung ausgetauschter Datenpakete im jeweiligen Netzwerk gegeben.
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Vorteilhaft erübrigt sich damit eine kosten- und
wartungsintensive Umsetzungseinheit für eine Umsetzung der Absprache
mit der aufrufenden Applikation im protokollfremden Netzwerk.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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In vorteilhafter Weise erübrigt sich
durch eine in der Steuereinrichtung angeordneten Datenbank zur Speicherung
und zum Abruf von Daten der Applikationen und Dienste eine Bereitstellung
und Pflege von jeweils den einzelnen Netzwerken zugeordneten Datenbanken.
Ein weiterer sich dadurch ergebender Vorteil ist die einfach Pflege
der in dieser Datenbank enthaltenen Daten, die nicht zwischen zwei
jeweiligen Netzwerken synchronisiert werden müssen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1:
ein Strukturbild zur schematischen Darstellung einer Anbindung von
Netzwerken an eine Steuereinheit und
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3:
ein Strukturbild zur schematischen Darstellung von Funktionseinheiten
der Steuereinheit.
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In 1 ist
eine Steuereinheit ICG mit einem ersten, einem zweiten und einem
dritten Gatewaymodul GW1,GW2,GW3 dargestellt. Die Gatewaymodule
GW1,GW2,GW3 sind mit einem jeweiligen Netzwerk DM1,DM2,DM3 verbunden.
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Die Netzwerke DM1,DM2,DM3 liegen
dabei nicht unbedingt als topologisch und physikalisch getrennte
Netzwerke DM1,DM2,DM3 vor. Vielmehr dient eine Trennung dieser Netzwerke DM1,DM2,DM3
einer bildlichen Veranschaulichung und ist daher nicht physisch
zu verstehen. Die Netzwerke DM1,DM2,DM3 sind vielmehr als verschiedene "logische" Netzwerke DM1,DM2,DM3
mit untereinander gleichen Kommunikationsprotokollen in einem ansonsten
gemeinsamen Netzwerk mit heterogenen Kommunikationsprotokollen zu
verstehen.
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Die Gatewaymodule GW1,GW2,GW3 tauschen
innerhalb der Steuereinheit ICG jeweils Daten mit Infrastrukturmitteln
IST aus, welche beispielsweise in Form verteilter Rechnereinheiten,
Netzwerkmittel, Massenspeichermittel usw. vorliegen. Mithilfe dieser
Infrastrukturmittel IST werden innerhalb der Steuereinheit ICG Dienste
SVC bzw. Applikationen APP zur Ausführung gebracht.
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Ein Beispiel für einen Dienst SVC ist beispielsweise
ein "Instant Messaging
Service", der eine Übertragung
von Textnachrichten ausführt.
Für Internettelephonieapplikationen
ist eine Gesprächsdatenerfassung
notwendig, welche ein Beispiel einer ausführbaren Applikation APP ist.
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Über
die Infrastrukturmittel IST zu speichernde Daten werden in einer
innerhalb der Steuereinheit ICG angeordneten zentralen Datenbank
DB gespeichert. Die vorgenannten, das erste Netzwerk DM1 betreffenden
Ausführungen
gelten analog für
das zweite Netzwerk DM2.
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Die im Ausführungsbeispiel als eine Systemeinheit
dargestellte Steuereinheit ICG ist in einer alternativen Ausführungsform
auch mit verteilten Systemkomponenten zu verwirklichen, unter Einsatz
bekannter Technologien für
eine Kommunikation in verteilten Systemen wie beispielsweise "Corba" (Common Object Request
Broker Architecture), oder die Microsoft-Technologien "COM" (Component Object Model)
bzw. ".Net". Zum Beispiel ist
jedes Gatewaymodul GW1,GW2,GW3 auch als eine eigenständige Recheneinheit
zu verwirklichen, die Datenbank DB ist auch auf einem über ein – nicht
dargestelltes – Netzwerk
angebundenen Massenspeicher zu realisieren.
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Im folgenden wird unter weiterer
Bezugnahme auf Funktionseinheiten der 1 der
interne Aufbau der Steuereinheit gemäß 3 näher
erläutert.
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3 zeigt
Software- und/oder Hardwareeinheiten der integrierten Steuereinheit
ICG, die in einer modularen Architektur ausgeführt sind. Die Anschlussweise
der integrierten Steuer einheit ICG an die Netzwerke DM1,DM2,DM3
ist identisch mit der obigen Beschreibung.
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In 3 werden
die einzelnen Funktionskomponenten der integrierten Kommunikationseinheit
ICG dargestellt. Diese umfasst einen auf dem Übertragungsprotokoll SIP basierenden
Protokollserver, das – strichpunktiert
dargestellte – erste
Gatewaymodul GW1, bestehend aus einem Protokollmodul PRM, einer
Zustandsmaschine SM, einem Static Routing Modul SR, einer Erweiterungsmodulsteuerung
EMM und einem Domänennamenermittlungsdienstmodul
DNS. Weitere Komponenten der integrierten Kommunikationseinheit
ICG entsprechen den in 1 beschriebenen
Komponenten, nämlich das
zweite bzw. dritte Gatewaymodul GW2,GW3 sowie die Datenbank DB,
das Applikationsmodul APP und das Dienstmodul SVC.
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Die Schnittstelle zum ersten Netzwerk
DM1 wird über
eine Funktionseinheit Winsock WSO gebildet. Der Begriff "Winsock" bezeichnet eine
logische Schnittstelle für
IP-Implementierungen ("Internet
Protocol") der Betriebssystemfamilie "Windows" der Microsoft Corp.
Das Internet Protocol wird auf einer Transportebene zur Übermittlung
der Datenpakete im ersten Netzwerk DM1 verwendet. Das im ersten Netzwerk
darüberliegende Übertragungsprotokoll SIP
ist jedoch prinzipiell unabhängig
vom verwendeten Transportprotokoll.
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Das Winsock WSO extrahiert aus eintreffenden
Datenpakete – vgl.
Pfeil nach oben im linken Bereich der 3 – eine Nutzinformation
und übergibt diese
in Form sogenannter Datagramme an das (SIP-) Protokollmodul PRM.
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Das Protokollmodul PRM ordnet über das Parsermodul
PRS in den SIP-Datagrammen enthaltene Textinformation logischen
Befehlen bzw. Statusinformation oder Zustandsinformation zu, welche
an die Zustandsmaschine SM – in
der Fachwelt auch "State
Machine" genannt übergeben
werden. Zur Verarbeitung der in den SIP-Datagrammen enthaltenen
Anweisungen oder Signalisierungs informationen kommuniziert die Zustandsmaschine
mit der Erweiterungsmodulsteuerung EMM unter Verwendung des sogenannten "Static Routing"-Moduls SR. Dieses Static
Routing Modul SR definiert Bearbeitungsabläufe, denen eine feste Reihenfolge
vorbehalten ist, beispielsweise eine Interaktion der Form "Anfrage-Bestätigung-Datenübermittlung".
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Die Erweiterungsmodulsteuerung EMM
koordiniert ein Senden von Datenpaketen und übergibt hierzu – vgl. Pfeil
nach unten im rechten Bereich der 3 – entsprechende
Informationen an das Protokollmodul PRM. Solche Sendevorgänge erfolgen
gegebenenfalls ebenfalls mit einer Ablaufdefinition unter Mitwirkung
des Static Routing-Moduls SR.
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Zur Umsetzung eines logischen Empfängers – d.h. der
Identifikation eines Endgeräts – in eine IP-Adresse
des zu sendenden Datenpakets wird das Datenpaket dabei gegebenenfalls
an das Domänennamenermittlungsdienstmodul
DNS übergeben.
Domänennamenermittlungsdienste
werden in der Fachwelt auch mit "DNS
Query" (Domain Name
Service) bezeichnet. Ein im Protokollmodul angeordnetes Übertragungsmodul
TM erzeugt schließlich
aus den übergebenen
Informationen ein zu sendendes SIP-Datagramm und übergibt
dieses an die Winsock WSO, welche das SIP-Datagramm in ein Datenpaket einkapselt
und an das erste Netzwerk DM1 sendet.
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Die Erweiterungsmodulsteuerung EMM kommuniziert
mit den vorgenannten Funktionseinheiten und koordiniert eine Umsetzung
der bei der Ausführung
von Diensten bzw. Applikationen auszutauschenden Daten in dem jeweiligen
Netzwerk DM1,DM2,DM3 angepasste Protokollelemente durch das dem
jeweiligen Netzwerk DM1,DM2,DM3 zugeordnete Gatewaymodul GW1,GW2,GW3.