DE19800772A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbindung mit einem Paketaustauschnetz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kommunikationsvorrichtung und ein Kommunikationsverfahren, welche zur Errichtung eines Verbindungsabschnitts bzw. einer Verbindung (link) verwendet wird, die auf ein Kommunikationsnetz zugreift, welches dadurch arbeitet, daß es Pakete (packets) austauscht. Ein Beispiel eines solchen Kommunikationsnetzes ist das sogenannte Internet.

Das Internet ist ein Computernetz, in welchem die Kommunikation durch Einheiten durchgeführt wird, welche als "Pakete" (packets) bezeichnet werden. Dies bedeutet, daß die zu übertragende Information über solche Pakete verteilt wird, und diese Pakete individuell und unabhängig über das Netzwerk geschickt werden können. Diese Kommunikation wird von einem Protokoll beherrscht, in diesem Fall dem sogenannten Internetprotokoll IP. Ein Protokoll ist ein Regelsatz, welcher das Format und den allgemeinen Kommunikationsablauf bestimmt, so daß jedes Mitglied des Netzes im Protokoll angepaßt sein muß, um in der rage zu sein, mit den anderen Mitgliedern zu kommunizieren.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten des Zugriffs auf das Internet. Die grundlegendste ist über eine sogenannte dedizierte Leitung (dedicated line), d. h. eine Leitung, welche immer mit einem anderen Computer verbunden ist, welcher ein Teil des Netzes ist. Der Computer, welcher über eine dedizierte Leitung auf das Netz zugreift, wird dadurch ein Mitglied des Netzes, d. h. das Netz wird dadurch erweitert. Die Kommunikation entlang der Leitung wird in Übereinstimmung mit dem IP durchgeführt. Eine dedizierte Leitung ist jedoch teuer, so daß eine solche Anordnung nur für Verwender sinnvoll ist, welche einen permanenten Zugang zum Internet benötigen und/oder die schnelle Übertragung von großen Datenmengen benötigen.

Eine Alternative zu einer dedizierten Leitung ist eine pseudo-dedizierte Verbindung, welche nur dann errichtet wird, wenn eine Verbindung zum Internet erforderlich ist, dann aber genauso wie eine dedizierte Leitung arbeitet. Ein typisches Beispiel einer solchen Verbindung ist eine Modemverbindung von einem einzelnen Benutzer zu einem Server im Internet, wie beispielsweise einem Universitätsrechner oder einem Server eines kommerziellen Internet-Anbieters. Der Benutzer errichtet nur dann eine Verbindung mit dem Internet, wenn dies nötig ist, so daß die hohen Kosten, welche durch eine dedizierte Leitung bewirkt werden, nicht entstehen, aber die errichtete Verbindung erlaubt es dem Benutzer, ein volles Mitglied des Internets zu werden, da die Verbindung dann wie eine dedizierte Leitung wirkt.

Eine solche pseudo-dedizierte Verbindung zwischen zwei Punkten (einerseits der Computer, welcher versucht, vorübergehend auf das Internet zuzugreifen, und andererseits der Server im Internet, welcher typischerweise mit einer Vielzahl von anderen Internet-Mitgliedern verbunden ist) erfordert ihr eigenes Protokoll. Zwei bekannte Protokolle sind SLIP (Serial Line Internet Protocol = Serielleitungs- Internetprotokoll) und PPP (Point to Point Protocol = Punkt- zu-Punkt-Protokoll). In den letzten Jahren wurde PPP das beherrschende Protokoll für solche pseudo-dedizierten Verbindungen.

PPP wird in der Networking Group RfC 1661 (RfC = Request for Comments, d. h. Aufforderung zum Kommentieren), Herausgeber W. Simpson, Juli 1994, definiert. PPP umfaßt drei Hauptkomponenten: ein Verfahren zum Verkapseln (encapsulate) von Multiprotokoll-Datagrammen, wobei ein Datagramm (datagram) eine Übertragungseinheit in der Netzwerkebene ist (wie IP), ein Verbindungssteuerprotokoll (LCP = Link Control Protocol) zur Errichtung, Konfiguration und Prüfung der Daten-Verbindung, und eine Familie von Netzwerk- Steuerprotokollen (NPC = Network Control Protocols) zur Errichtung und Konfiguration unterschiedlicher Protokolle auf der Netzwerkebene. Das Punkt-zu-Punkt-Protokoll ist dafür ausgelegt, Pakete zwischen zwei sogenannten Peers zu transportieren, d. h. den zwei Enden einer an das Protokoll angepaßten Verbindung. Diese Verbindungen stellen einen gleichzeitigen vollduplex-bidirektionalen Betrieb zur Verfügung.

Die Kommunikation über die durch PPP errichtete Verbindung wird so erreicht, daß ein Datagramm, d. h. die Übertragungseinheit in der Netzwerkebene, wie IP, in ein oder mehrere Rahmen (frames) verkapselt wird und an die Datenverbindungs-Ebene weitergegeben wird. Die Übertragungseinheit auf der Datenverbindungs-Ebene ist ein Rahmen (frame), wobei der Rahmen einen Kopf (header) und/oder einen Fuß (trailer) enthalten kann, zusammen mit einer Anzahl von Dateneinheiten. Gewöhnlich wird ein Paket auf einen Rahmen abgebildet.

Das LCP wird dafür verwendet, sich über die Verkapselungsformat-Optionen zu einigen, unterschiedliche Beschränkungen der Paketgrößen zu verarbeiten, Konfigurationsfehler zu erfassen und die Verbindung zu beenden. Andereoptionale Einrichtungen sind die Authentizierung (Beglaubigung) der Identität des Peers auf der Verbindung, und die Bestimmung, wann eine Verbindung korrekt arbeitet und wann sie versagt.

Fig. 2 zeigt eine PPP-Verkapselung in Übereinstimmung mit RFC 1661. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet ein Protokollfeld, 2 ein Informationsfeld und 3 ein Polsterfeld (padding field). Diese Felder werden in einer Reihenfolge von links nach rechts übertragen.

Das Protokollfeld 1 ist ein oder zwei Octets (ein Octet ist ein anderer Ausdruck für ein 8-bit Byte), und sein Wert identifiziert das Datagramm, welches in dem informationsfeld 2 des Paketes verkapselt ist. Protokollfeldwerte in dem Bereich von "0***" bis "3***" identifizieren das Netzwerkebenen-Protokoll für spezifische Pakete, und Werte in dem Bereich von "8***" bis "b***" identifizieren Pakete, welche den zugehörigen NCPs gehören, wenn überhaupt. Protokollfeldwerte in dem Bereich "4***" bis "7***" werden für Protokolle mit niedrigem Verkehrsvolumen verwendet, welche kein zugehöriges NCP haben. Protokollfeldwerte in dem Bereich "c***" bis "f***" identifizieren Pakete als Verbindungsebenen-Steuerprotokolle, wie LCP.

RFC 1661 macht die folgenden Reservierungen für die Werte:

Tabelle 1

Das Informationsfeld ist 0 oder mehr Octets. Das Informationsfeld enthält das Datagramm für das in dem Protokollfeld spezifizierte Protokoll. Die maximale Länge des Informationsfeldes wird als MRU (Maximum Receive Unit = maximale Empfangseinheit) bezeichnet, was in der Grundeinstellung 1500 Octets oder Bytes ist, einschließlich der Polsterung (padding). Durch Verhandlung (negotiation) können übereinstimmende PPP-Implementierungen andere Werte für die MRU verwenden.

Schließlich kann das Informationsfeld mit einer beliebigen Zahl von Octets bis zur MRU gepolstert sein. Diese Polsterung ist in dem Polsterfeld enthalten und es obliegt jedem Protokoll zwischen Polsteroctets und realer Information zu unterscheiden.

Um eine Kommunikation über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu errichten, muß in Übereinstimmung mit RFC 1661 jedes Ende der PPP-Verbindung zunächst LCP-Pakete senden, um die Datenverbindung zu konfigurieren und zu testen. Dies ist eine absolute Voraussetzung. Nachdem die Verbindung errichtet worden ist, kann der Peer authentiziert (beglaubigt) werden, d. h. dies ist eine Option. Dann muß das PPP NCP-Pakete senden, um eines oder mehrere Netzwerkebenen-Protokolle zu konfigurieren, d. h. dies ist erneut eine absolute Voraussetzung. Sobald jedes der gewählten Netzwerkebenen- Protokolle konfiguriert wurde, können Datagramme aus jedem Netzwerkebenen-Protokoll über die Verbindung gesendet werden. Die Verbindung wird für die Kommunikation konfiguriert bleiben, bis explizite LCP- oder NCP-Pakete sie schließen, oder bis ein äußeres Ereignis stattfindet (z. B. eine Inaktivitätsuhr läuft ab).

Man beachte, daß es drei grundlegende Antworten gibt, die ein Peer ansprechend auf den Empfang eines Konfigurationsanfrage- Paketes (configure request packet) über die Verbindung aussendet: Aussenden eines Bestätigungspaketes (ACK packet, d. h. acknowledge packet) z. B. um anzuzeigen, daß eine in dem empfangenen Paket vorgeschlagene Einstellung akzeptiert wird, Aussenden eines Nichtbestätigungs-Paketes (NACK packet, d. h. not acknowledge packet) z. B. um anzuzeigen, daß eine vorgeschlagene Einstellung nicht akzeptiert wird, oder das Senden eines Zurückweisungspaketes (reject packet) um dadurch anzuzeigen, daß das empfangene Paket nicht akzeptiert werden kann, z. B. weil es die falsche Syntax hat. Der Peer kann auch auf den Empfang eines Paketes dadurch reagieren, daß er es verwirft (discard), ohne daß ein Zurückweisungspaket gesendet wird. Dies wird folglich als ein "stilles" Verwerfen (silent discarding) bezeichnet.

Wie bereits erwähnt, wird das Verbindungs-Steuerprotokoll (LCP) dafür verwendet, die Verbindung über einen Austausch von Konfigurationspaketen zu errichten. Dieser Austausch ist vollständig, und der LCP-geöffnete Zustand (LCP opened state) eingenommen, wenn ein Konfigurationsbestätigungs-Paket (configure ACK packet) sowohl gesendet als auch empfangen wurde. Während dieser sogenannten Verbindungs- Errichtungsphase werden nur LCP-Pakete verarbeitet und alle Nicht-LCP-Pakete werden notwendigerweise ohne Verarbeitung verworfen.

Nach der Verbindungs-Errichtungsphase kann eine Authentizierungsphase folgen, d. h. diese ist optional. Wenn jedoch eine Implementierung wünscht, daß der Peer sich mit einem spezifischen Authentizierungsprotokoll authentiziert, dann muß er notwendigerweise die Verwendung jenes Authentizierungsprotokolls während der Verbindungs- Errichtungsphase anfordern. Eine weitere Phase, welche der Verbindungs-Errichtungsphase folgen kann, ist die Verbindungsqualitäts-Bestimmungsphase, in welcher Verbindungsqualitätsbestimmungs-Pakete ausgetauscht werden. Die Authentizierung und Verbindungsqualitätsbestimmung können gleichzeitig stattfinden. Nach der Authentizierungs-Phase wird nur dann in die folgende Phase des Austauschs von NCP- Paketen eingetreten, wenn die Authentizierung erfolgreich ist, ansonsten wird eine Verbindungs-Beendigung bewirkt. Während dieser Phase werden nur LCP-Pakete, Authentizierungsprotokoll-Pakete und Verbindungsqualitätsbestimmungs-Pakete verarbeitet, und alle anderen während dieser Phase empfangenen Pakete werden notwendigerweise ohne Verarbeitung verworfen.

Sobald die oben erwähnten Phasen erfolgreich abgeschlossen sind, muß jede Netzwerkebene durch das geeignete Netzwerksteuerprotokoll (NCP) notwendigerweise getrennt konfiguriert werden. Ein Beispiel eines solchen NCP ist das IPCP (Internet Protocol Control Protocol = Internetprotokoll- Steuerprotokoll). Nachdem ein NCP einen geöffneten Zustand erreicht hat, wird das PPP die entsprechenden Netzwerkebenen- Protokollpakete tragen. Alle unterstützten Netzwerkebenen- Protokollpakete, welche empfangen werden, wenn das entsprechende NCP nicht in dem geöffneten Zustand sind, müssen notwendigerweise ohne Verarbeitung verworfen werden.

Schließlich umfaßt eine Verbindungs-Beendigungsphase die Verwendung des LCP, um die Verbindung über einen Austausch von Beendigungspaketen zu schließen. Alle Nicht-LCP-Pakete, welche während dieser Phase empfangen werden, müssen notwendigerweise ohne Verarbeitung verworfen werden.

In den letzten Jahren hat nicht nur die Bedeutung des Internets als einer Kommunikationseinrichtung und als Informationswerkzeug zugenommen, sondern auch die Bereitstellung von drahtlosen Kommunikationsnetzwerken, wie zellularen Telefonnetzen, ist beinahe allgegenwärtig geworden. Als Folge besteht eine Nachfrage nach Vorrichtungen und Verfahren zur Errichtung von Verbindungen mit dem Internet für Teilnehmer von drahtlosen bzw. zellularen Systemen.

Wenn auf das Internet über ein zellulares Netzwerk zugegriffen wird, wird i.a. das Punkt-zu-Punkt-Protokoll (PPP) zur Konfiguration der errichteten schaltungsvermittelten bzw. leitungsvermittelten Verbindung (circuit-switched link) verwendet. Dies wird im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert.

Der untere Teil der Fig. 3 zeigt eine Anordnung, in welcher die Anschlußausrüstung TE (terminal equipment) in einem Mobilknoten 10 mit einem Netzwerkknoten kommuniziert, um mit dem Internet zu-kommunizieren. Die Anschlußausrüstung ist z. B. ein tragbarer Computer. Die Anschlußausrüstung ist mit der sogenannten MS/TAF verbunden, was für "mobile station/terminal adaption function" steht, d. h. Mobilstation/Anschlußanpassungsfunktion. Die Mobilstation ist z. B. ein Mobiltelefon, und die Anschlußanpassungsfunktion wird z. B. von einer PCMCIA-Schnittstelle erfüllt, welche das Mobiltelefon und den tragbaren Computer verbindet. Die Mobilstation MS errichtet eine Kommunikationsverbindung mit dem Mobilvermittlungszentrum MSC (mobil switching center). Das Mobilvermittlungszentrum ist mit einer Zugriffseinheit bzw. Zugangseinheit AU (access unit) über eine Zwischenverarbeitungsfunktion IWF (inter-working function) verbunden. Die Zugangseinheit AU schließt die leitungsvermittelten Verbindungen ab und leitet die Netzwerkebenen-PDUs in und aus dem Internet.

Wie im oberen Teil von Fig. 3 angedeutet, werden die Anschlußausrüstung (TE) im Mobilknoten 10 und die Zugangseinheit (AU) so gesteuert, daß der errichtete Verkehrskanal zwischen ihnen in Übereinstimmung mit dem PPP konfiguriert wird, und dann werden Netzwerkebenenprotokoll- Dateneinheiten (PDU), z. B. IP-Pakete, über den Kanal übertragen. Der Doppelpfeil 40 repräsentiert die konfigurierte Verbindung zwischen der Anschlußausrüstung TE und der Zugangseinheit AU, wobei die Verbindung in Übereinstimmung mit dem PPP konfiguriert ist, um damit IP- Pakete zu übertragen. Die Ziffer 802 bezieht sich auf eine Rahmungsnorm für LANs (local area networks, d. h. örtlich begrenzte Netzwerke).

Die von dem PPP geforderten unterschiedlichen Kommunikationsphasen, welche oben beschrieben wurden, sind schematisch in Fig. 4 gezeigt. Die Kommunikation beginnt, wenn die zwei Peers in der Anschlußausrüstung TE und der Zugangseinheit AU darüber informiert werden (z. B. die Nachricht bzw. das Message empfangen), daß die grundsätzliche Kommunikationsverbindung errichtet ist, d. h. daß die Verbindung "steht" (link up). Im Beispiel der Fig. 3 wird die Mobileinheit, z. B. ein Mobiltelefon, der Anschlußausrüstung, z. B. dem tragbaren Computer, eine errichtete leitungsvermittelte Verbindung anzeigen. In dem oben beschriebenen Beispiel ist diese grundsätzliche Verbindung die leitungsvermittelte Verbindung (circuit switched link), welche durch das Zellularsystem geschaffen wird, zu welchem die Mobilstation MS und das Mobilvermittlungszentrum MSC gehören. Der Einfachheit halber zeigt Fig. 4 nur die von der Anschlußausrüstung TE gesendeten Anforderungen und die von der Zugangseinheit AU gesendeten Bestätigungen, aber es sei darauf hingewiesen, daß, ansprechend auf die Tatsache, daß die Verbindung errichtet ist, tatsächlich beide Peers diese Anforderungen beinahe gleichzeitig zu übertragen beginnen. Es ist auch wichtig zu beachten, daß die Fig. 4 den absoluten Idealfall zur Konfiguration und Kommunikation in Übereinstimmung mit dem PPP zeigt, d. h. sie zeigt die minimale Menge an Informationsaustausch.

In der ersten Phase, der Verbindungs-Errichtungsphase, wird ein LCP-Anfragepaket und ein LCP-Anfragebestätigungspaket ausgetauscht. Wie bereits beschrieben, ist diese Phase zwingend und dient dem Zweck der Errichtung der PPP- Verbindung. Die zweite gezeigte Phase ist die Authentizierungsphase, welche in dem Austausch eines PAP/CHAP-Anfragepaketes und eines PAP/CHAP- Anfragebestätigungspaketes besteht (PAP = Password Authentication Protocol, d. h. Paßwortauthentizierungsprotokoll; CHAP = Challenge-Handshake Authentication Protocol, d. h. Herausforderungs-Hand-Shake- Authentizierungsprotokoll). Diese Phase ist optional, wird aber gewöhnlich verwendet, da sie die Sicherheit verbessert. Die dritte Phase ist dann die NCP-Phase, in diesem Fall eine IPCP-Phase (IPCP = Internet Protocol Control Protocol, d. h. Internetprotokoll-Steuerprotokoll), d. h. das zu öffnende Netzwerksteuerprotokoll ist ein Internetsteuerprotokoll. Diese Phase umfaßt den Austausch eines IPCP-Anfragepaketes und eines IPCP-Anfragebestätigungspaketes. Diese Phase ist zwingend. Nur nach dieser IPCP-Phase ist eine Verbindung errichtet, welche an PPP und IP angepaßt ist, so daß IP- Pakete nun ausgetauscht werden Können und daher die Anschlußeinrichtung TE im Mobilknoten 10 vollständig mit dem Internet verbunden ist.

Die Dauer des Austausches eines Satzes von Paketen wird als Umlautzeit (RTT = Round Trip Time) bezeichnet, siehe Fig. 4. In anderen Worten, die Umlaufzeit ist die Zeit, welche zwischen dem Senden eines Anforderungspaketes und dem Empfang des entsprechenden Bestätigungspaketes vergeht.

Man beachte, daß das CHAP einen Dreiwege-Handshake (three­ way-handshake) erfordert, der von der AU initiiert wird (in Fig. 4 nicht gezeigt), im Gegensatz zu dem von PAP geforderten Zweiwege-Handshake (two-way handshake), welcher von TE initiiert wird, wie in Fig. 4 gezeigt. Dies erhöht jedoch nicht die Dauer der Phase, da die AU das erste CHAP- Paket direkt hintereinander mit dem letzten LCP- Anfragebestätigungspaket, das es sendet, senden kann.

Gemäß der in RFC 1661 dargelegten Anforderungen für PPP, muß jede der oben erwähnten Phasen abgeschlossen sein, bevor die nächste beginnen kann. Folglich ist die minimale Konfigurationszeit vor der keine IP-Pakete gesendet werden können, zwei oder drei RTTs, abhängig davon, ob Authentizierung gewählt wurde oder nicht. In der Praxis kann die Dauer zur Errichtung einer Verbindung sieben RTTs oder mehr betragen. Dies liegt an dem Verhandeln (negotiation) in den LCP oder IPCP-Phasen. In dem Fall, daß die PPP-Peers andere Verbindungseinstellungen bevorzugen, kann das Verhandeln der optionen, welches von dem LCP und den NCPs bewerkstelligt wird, mehrere RTTs dauern, da Nichtbestätigungs-Pakete (NACK) und neue Anfragen ausgetauscht werden müssen. Wenn zusätzlich Pakete des Verbindungsqualitäts-Bestimmungsprotokolls ausgetauscht werden, dann wird die Errichtungszeit noch länger. Die RTT von Verkehrskanälen in zellularen Netzen kann bis zu 850 ms betragen. In GSM als einem Beispiel einer Zellularnorm, ist die RTT nie unter 600 ms und gewöhnlich um 750 ms, unabhängig davon, wieviele Verkehrskanäle für eine einzelne Verbindung zusammengebündelt sind - wie bei HSCSD (High Speed Circuit- Switched Data, d. h. leitungsvermittelte Hochgeschwindigkeitsdaten).

Dieses Problem der langen Verbindungserrichtungszeiten, welches ein Benutzer als Wartezeit empfindet, bevor Daten gesendet werden können oder über das Internet empfangen werden können, ist für den Benutzer lästig. Man beachte, daß dieses Problem nicht auf Systeme beschränkt ist, welche gemäß PPP nach RFC 1661 arbeiten, sondern in allen Systemen auftreten wird, welches die oben erwähnten strengen Erfordernisse hinsichtlich des Abschließens spezifischer Verbindungsphasen vor dem Beginn der nachfolgenden Verbindungsphase hat.

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung, welche dafür ausgelegt ist, eine Verbindung zu einem Paketaustauschnetz (z. B. dem Internet) zu errichten, zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Steuerung einer Kommunikationsvorrichtung gelöst, welche mit einer weiteren Kommunikationsvorrichtung durch eine Kommunikationsverbindung verbunden ist, zur Konfiguration der Kommunikationsverbindung für den Paketaustausch, wobei eine der zwei Kommunikationsvorrichtungen auf der anderen Seite mit einem Paketaustauschnetz verbunden ist, welches an ein erstes Protokoll (z. B. IP) angepaßt ist, wobei das Verfahren die Möglichkeit umfaßt, die Vorrichtung so zu steuern, daß die Kommunikation über die Verbindung durch Austausch von Paketen in Übereinstimmung mit einem zweiten vorbestimmten Protokoll (z. B. PPP) durchgeführt wird, welches zumindest das erste Protokoll verkapselt und ein drittes Protokoll (z. B. LCP) zur Errichtung und Konfiguration der Verbindung umfaßt, und wobei das zweite Protokoll erfordert, daß

• - ein über die Verbindung gesendetes Paket ein Protokollfeld umfaßt, für welches vorbestimmte Werte für vorbestimmte Protokolle reserviert sind, wobei zumindest ein spezifischer Wert für das dritte Protokoll reserviert ist und andere vorbestimmte Werte von dem zweiten Protokoll nicht verwendet werden, und ein Informationsfeld, welches Daten enthält, die mit dem Protokoll in Zusammenhang stehen, welches durch den in dem Protokollfeld enthaltenen Wert angegeben wird, und
• - der Vorgang der Konfiguration einer Verbindung mindestens eine Phase umfaßt, in welcher Pakete so ausgetauscht werden, dar nur Pakete, welche das dritte Protokoll in ihrem Protokollfeld angeben, verarbeitet werden, und alle weiteren Pakete verworfen werden, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte umfaßt:
  Aussenden eines Paketes einer ersten Art über die Verbindung, welches an das zweite Protokoll angepaßt ist und in seinem Protokollfeld das dritte Protokoll angibt, und
  in der Folge Aussenden mindestens eines Paketes einer zweiten Art, welches in seinem Protokollfeld einen Wert hat, welcher von dem zweiten Protokoll erlaubt wird, von dem zweiten Protokoll aber nicht verwendet wird, so daß das zweite Paket von Kommunikationsvorrichtungen, welche in Übereinstimmung mit dem zweiten Protokoll arbeiten, nicht zurückgewiesen wird, sondern von diesen ohne Verarbeitung verworfen wird,
  Warten auf den Empfang eines Paketes der ersten Art und Speichern des Paketes nach seinem Empfang, Warten eine vorbestimmte Zeit für den nachfolgenden Empfang eines Paketes der zweiten Art,
  Verarbeiten des gespeicherten Paketes der ersten Art, wenn kein Paket der zweiten Art empfangen wird und in der Folge arbeiten in Übereinstimmung mit dem zweiten Protokoll, und
  Verarbeiten des Paketes der zweiten Art, wenn ein solches Paket empfangen wird.

In Übereinstimmung mit der Erfindung, wenn die an eine Verbindung angeschlossenen zwei Peers gemäß dem obigen Verfahren arbeiten, ist es möglich die sequentiellen Schritte der Verbindungskonfiguration, welche von dem zweiten Protokoll (z. B. PPP) verwendet werden, zu vermeiden, indem alle notwendige Information (z. B. LCP, IPCP usw.) parallel gesendet wird, d. h. gleichzeitig in beiden Richtungen. Dies erhöht die Geschwindigkeit der Verbindungskonfiguration stark. Andererseits, wenn nur einer der Peers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung arbeitet, und der andere in Übereinstimmung mit dem zweiten Protokoll, dann wird der erfindungsgemäße Peer automatisch in einen Betriebsmodus zurückfallen, welcher an das zweite Protokoll angepaßt ist. Somit wird die Kompatibilität erhalten.

Als Konsequenz kann die vorliegende Erfindung in existierende Systeme integriert werden, ohne irgendwelche Kompatibilitätsprobleme mit anderen Systemen, welche in Übereinstimmung mit dem zweiten Protokoll (Standard-PPP) arbeiten. Andererseits, wenn beide Peers, welche eine Punkt- zu-Punkt-Verbindung bilden, an die vorliegende Erfindung angepaßt sind, dann kann eine Paketaustausch-Kommunikation viel schneller errichtet werden, als mit dem zweiten Protokoll (Standard-PPP).

Die vorliegende Erfindung ist daher insbesondere vorteilhaft, wenn sie auf jene Teile eines zellularen Kommunikationssystems angewendet wird, welche die Konfiguration von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit Paketaustauschnetzen, wie dem Internet, abwickeln. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und kann vorteilhaft auch auf alle anderen Kommunikationsverbindungen mit hoher Latenz zeit (high latency communication links) angewendet werden, z. B. auf Satellitenverbindungen, und/oder auf die Modifikation von anderen sogenannten "geschwätzigen" (chatty) Protokollen, d. h. Protokolle, welche einen erheblichen Austausch von Paketen beim Konfigurieren einer Verbindung erfordern, wofür das Standard-PPP in Übereinstimmung mit RfC 1661 nur ein Beispiel ist.

Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlich mit Hilfe bevorzugter Ausführungen beschrieben, welche nur als Beispiel gegeben werden und nicht den Schutzumfang beschränken, und unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren, in welchen:

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm, welches das grundsätzliche Verfahren der Erfindung beschreibt;

Fig. 2 zeigt eine Verkapselung (encapsulation) für das Punkt-zu-Punkt-Protokoll in Übereinstimmung mit RFC 1661;

Fig. 3 zeigt eine schematische Anordnung einer Verbindung zwischen einem Mobilknoten eines zellularen Kommunikationssystems und einem Netzwerkknoten, um dadurch eine Verbindung von dem Mobilknoten zum Internet zu errichten;

Fig. 4 zeigt die Sequenz von Paketen, welche zwischen der Anschlußausrüstung TE in dem Mobilknoten der Fig. 3 und der Zugangseinheit AU in dem Netzwerkknoten der Fig. 3 ausgetauscht werden, wenn eine Verbindung in Übereinstimmung mit dem Standard Punkt-zu-Punkt- Protokoll errichtet wird, wobei beachtet werden soll, daß die Figur nur die Serie von Paketen zeigt, die von TE initiiert wurde, und im übrigen die schnellst mögliche Konfigurierung zeigt;

Fig. 5 zeigt eine Sequenz von Paketen, welche zwischen dem Mobilknoten und dem Netzwerkknoten ausgetauscht werden, wenn eine Verbindung in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung errichtet wird;

Fig. 6 zeigt eine Sequenz von Paketen, welche zwischen dem Mobilknoten und den Netzwerkknoten ausgetauscht werden, wenn eine Verbindung in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung errichtet wird; und

Fig. 7 zeigt eine Sequenz von Paketen, welche zwischen dem Mobilknoten und dem Netzwerkknoten ausgetauscht werden, wenn eine Verbindung in Übereinstimmung mit noch einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung errichtet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, welche gegenwärtig als der beste Modus zur Durchführung der Erfindung angesehen wird, wird das erfinderische Konzept auf jene Teile eines zellularen Kommunikationsnetzwerkes angewendet, welche für die Errichtung von Punkt-zu-Punkt- Verbindungen mit einem Paketaustauschnetz, wie dem Internet, zuständig sind. Diese sind beispielsweise die Anschlußausrüstung (TE = Terminal Equipment) und die Zugangseinheit (AU = Access Unit), welche in Fig. 3 gezeigt sind. Die vorherige Beschreibung der Hardware im unteren Teil der Fig. 3 wird daher nicht wiederholt.

In dieser bevorzugten Ausführung wird die vorliegende Erfindung zur Konfiguration einer errichteten schaltungsvermittelten bzw. leitungsvermittelten Verbindung gemäß einer Modifikation, welche von dem in RfC 1661 definierten PPP verschieden ist, verwendet, wobei aber die Kompatibilität zu dem Standard-PPP erhalten bleibt. Folglich wird die obige Offenbarung, welche das bekannte Punkt-zu- Punkt-Protokoll (PPP) betraf, hiermit vollständig in die Offenbarung der Erfindung als zu dieser gehörig, einbezogen.

In der folgenden Beschreibung wird sich der Begriff Standard- PPP-Peer auf einen Peer beziehen, welcher nur an das in RFC 1661 definierte PPP angepaßt ist und CFD-PPP wird sich auf einen Peer beziehen, welcher in Übereinstimmung mit dem erfinderischen Konzept arbeitet, d. h. welcher an den erfinderischen Paketaustauschmodus angepaßt ist, aber welcher auch in Übereinstimmung mit dem Standard-PPP arbeiten kann. Der Begriff CSD bedeutet schaltungsvermittelte bzw. leitungsvermittelte Daten (Circuit Switched Data) und deutet damit auf die Tatsache hin, daß die vorliegende Ausführung zur Konfiguration einer schaltungsvermittelten bzw. leitungsvermittelten Verbindung verwendet wird.

Ebenso wird der Begriff maskiertes PPP-Paket für Pakete verwendet (wie LCP, PAP, CHAP, IPCP oder IP-Pakete), welche eine Syntax und Semantik haben, wie sie in RfC 1661 definiert ist, welche aber ein "inkorrektes" Protokollfeld tragen. Das Wort "inkorrekt" bedeutet, daß die Werte in den Protokollfeldern maskierter PPP-Pakete, welche das Protokoll anzeigen bzw. angeben, notwendigerweise nicht reserviert sind, aber andererseits eindeutig gewählt sein müssen, so daß sie an RfC 1661 hinsichtlich der Weise wie ein gültiges Protokollfeld definiert ist, angepaßt sind. Als ein Beispiel sind Werte aus dem Bereich von 0x8001 bis 0x801f hex akzeptable Kandidaten (siehe Tabelle 1). Diese Erfordernisse rühren von der Tatsache her, daß ein Standard-PPP-Peer diese "inkorrekten" Pakete verwerfen und nicht ablehnen sollte. Wenn ein Standard-PPP-Peer z. B. in der Verbindungs- Errichtungsphase ist, wird er nur LCP-Pakete verarbeiten und wird andere Pakete, wie PAP- oder CHAP-Pakete, verwerfen.

Als Konsequenz, wenn ein Standard-PPP-Peer ein maskiertes PPP-Paket empfängt, wird dieses Paket still verworfen (silently discarded).

Andererseits werden CSD-PPP-Peers so gesteuert, daß sie maskierte PPP-Pakete identifizieren können. Maskierte Pakete sind Pakete, in welchen bestimmte Protokolle (z. B. LCP) Werten zugeordnet sind, welche in dem Protokollfeld PPP- Paketen enthalten sein dürfen, d. h. Werte, welche für das Standard-PPP akzeptabel sind, aber hiervon nicht benutzt werden (z. B. der oben erwähnte Hex-Bereich von 0x8001 bis 0x801f). Die Information, welche in dem Informationsfeld eines maskierten Paketes enthalten ist, ist an die gleichen Regeln angepaßt, wie für Standardpakete. Als Beispiel, wenn ein Peer ein LCP-Paket zur Neueinstellung der MRU auf einen gegebenen Wert aussendet, dann werden das Standard-Paket und das entsprechende maskierte Paket ein identisches Informationsfeld haben, aber ein unterschiedliches Protokollfeld, wobei das Standardpaket den vom PPP vorgeschriebenen Wert enthalten wird und das maskierte Paket einen der oben erwähnten Werte enthalten wird, welcher für ein Protokollfeld in einem PPP-Paket erlaubt ist, von dem PPP aber nicht verwendet wird, d. h. von dem PPP nicht für ein spezifisches Protokoll reserviert ist (siehe Tabelle 1).

Der CSD-PPP-Peer wird dann die maskierten Pakete verarbeiten und eine Verbindung errichten und Daten übertragen in Übereinstimmung mit der Information in dem maskierten Paket. Das System und das Verfahren gemäß der Erfindung ist so entworfen, daß die strikte Trennung von Phasen, wie es durch das Standard-PPP gefordert wird (siehe Fig. 4) nicht erforderlich ist. Statt dessen werden beide Peers einen vorbestimmten Satz von LCP- und IPCP-Qptionen annehmen, z. B. den unten in Tabelle 2 definierten Satz, und mit der LCP- Authentizierungs- und IPCP-Phase und dem Austausch von IP- Paketen gleichzeitig beginnen. "Gleichzeitig" bedeutet, daß ansprechend auf die Nachricht, daß die zu konfigurierende Verbindung "steht" (errichtet ist), beide CSD-PPP-Peers beinahe gleichzeitig mit dem Senden von Paketen beginnen werden, im Gegensatz zum Standard-PPP werden sie jedoch nicht dem in Fig. 4 gezeigten Ablauffolgen, demzufolge jede Phase erfolgreich abgeschlossen sein muß, bevor die nächste beginnen kann. Vielmehr werden sie erst das oben beschriebene Standard-LCP-Paket aus senden, um die Kompatibilität sicherzustellen, und dann eines oder mehrere maskierte Pakete aussenden. Dieses Senden von maskierten Paketen ist bidirektional und beinahe gleichzeitig, da beide Peers ansprechend auf das Verbindungserrichtungs-Signal zu senden beginnen werden. Diese maskierten Pakete werden einen Teil oder alle gewünschten bzw. notwendigen Pakete zum Konfigurieren der Verbindung enthalten, z. B. die im Beispiel der Fig. 4 sequentiell gesendeten Pakete. In anderen Worten, der in Fig. 4 gezeigte sequentielle Prozeß kann parallel abgewickelt werden. Dies bewirkt einen ungeheuren Gewinn an Konfigurationsgeschwindigkeit, insbesondere für Verbindungen mit hoher Latenzzeit. Als ein Beispiel, wenn die zwei CSD- PPP-Peers keine Einstellungen verhandeln müssen und alle Konfigurationen gegenseitig akzeptabel sind, dann wird die Konfigurationszeit im erfindungsgemäßen System auf 0,5 RTT reduziert. Dieser grundlegende Aspekt der Parallelisierung der Konfigurationsphasen wird später ausführlicher beschrieben, im Zusammenhang mit den Fig. 5 bis 7.

Der Vorgang der Errichtung einer Verbindung wird von einem CSD-PPP-Peer auf solch eine Weise durchgeführt, daß erst ein Standard-LCP-Paket (eines, welches vollkommen an den gewöhnlichen Prozeß der Verbindungserrichtung in Übereinstimmung mit dem Standard-PPP angepaßt ist) gesendet wird, und danach direkt hintereinander ein maskiertes Paket oder vorzugsweise ein Satz maskierter Pakete, welche direkt hintereinander laufen, gesendet wird. Wenn der empfangende Peer ein Standard PPP-Peer ist, dann wird er das erste LCP- Paket akzeptieren und verarbeiten, und das maskierte Paket bzw. die maskierten Pakete verwerfen. Auf diese Weise wird die Kompatibilität aufrechterhalten.

Tabelle 2

Wenn der empfangene Peer ein CSD-PPP-Peer ist, dann wird er so gesteuert, daß er das Standard-LCP-Paket still verwirft und statt dessen die maskierten Pakete bearbeitet. Dies wird dadurch erreicht, daß das Standard-LCP-Paket vorübergehend gespeichert wird und dann abgewartet wird, um zu sehen, ob maskierte Pakete folgen. Wenn maskierte Pakete folgen, dann wird das gespeicherte Standard-LCP-Paket still verworfen und die maskierten Pakete werden verarbeitet. Wenn jedoch keine maskierten Pakete folgen, dann wird das Standard-LCP-Paket verarbeitet, um dadurch einen Standard-PPP-Verbindung in voller Übereinstimmung mit dem Standard-PPP zu errichten. Dies bedeutet, daß an der sequentiellen Vollendung der in Fig. 4 gezeigten Phasen festgehalten wird. Daher, wenn ein CSD-PPP-Peer mit einem Standard-PPP-Peer kommuniziert, dann wird er so gesteuert, daß er automatisch in das Standard-PPP zurückfällt und wie ein Standard-PPP-Peer arbeitet.

Der gleiche Vorgang wird in einem CSD-PPP-Peer durchgeführt, welcher ein Standard-LCP-Paket und einen folgenden Satz von maskierten Paketen aussendet, wie oben beschrieben, aber nur ein Standard-LCP-Paket und keine maskierten Pakete vom anderen Peer empfängt. Dadurch erfährt dieser CSD-PPP-Peer, daß der andere Peer ein Standard-PPP-Peer ist, und wird gesteuert, um automatisch in den Standard-PPP-Modus zurückzufallen.

Zusammenfassend arbeitet die obige Ausführung so, daß um eine Paketverbindung zu errichten, ein CSD-PPP-Peer zuerst ein Standard-LCP-Paket aus senden wird, direkt gefolgt von einem Initialsatz maskierter Pakete, wobei die maskierten Pakete mehr als nur die LCP-Information enthalten. Diese maskierten Pakete enthalten bevorzugt alle oder zumindest einen Teil der Konfigurationsinformation, welche in einem Standard-PPP- System in sequentiellen Phasen gesendet wird (siehe Fig. 4). Bei dem erfindungsgemäßen System wird die in den Standardpaketen in den in Fig. 4 gezeigten sequentiellen Phasen gesendete Information in dem Initialsatz von maskierten Paketen nach dem ersten Standard-LCP-Paket gesendet. Auf diese Weise ermöglichen das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen parallelen Konfigurationsvorgang.

Ein empfangender CSD-PPP-Peer wird das Standard-LCP-Paket still verwerfen und den Initialsatz maskierter Pakete verarbeiten, um dadurch die Verbindung in Übereinstimmung mit der Information in den maskierten Paketen zu errichten und zu nutzen. Andererseits, wenn der empfangende Peer ein Standard- PPP-Peer ist, wird er nur das Standard-LCP-Paket verarbeiten und den Initialsatz maskierter Pakete still verwerfen, um dadurch eine Standard-PPP-Verbindung zu errichten, d. h. Antwortpakete zurückgeben, welchen in der Folge und Art an das Standard-PPP voll angepaßt sind. Wenn ein CSD-PPP-Peer nur Standard-LCP-Pakete empfängt (d. h. nicht gefolgt von maskierten Paketen), oder keine maskierten Antwortpakete auf seine Pakete empfängt, dann fällt er automatisch zurück in einen Standard-PPP-Modus, um dadurch wie ein Standard-PPP- Peer zu arbeiten.

Die Vorgänge der Verarbeitung oder Verwerfung werden durch das System und Verfahren dieser Ausführung der Erfindung erzielt, indem Werte verwendet werden, die für ein Standard- Protokollfeld eines PPP-Paketes erlaubt sind, so daß die maskierten Pakete, nicht von dem Standard-PPP zurückgewiesen werden, wobei die Werte andererseits nicht für die Verwendung durch das Standard-PPP reserviert sind, so daß sie von dem Standard-PPP nicht verarbeitet werden, sondern nur still verworfen werden. In einem allgemeinen Sinn bedeutet dies, daß die Ausführung der Erfindung dafür ausgelegt ist, mit dem Standard-PPP kompatibel zu sein, indem es so definiert ist, daß die maskierten Pakete von dem Standard-PPP nicht zurückgewiesen, sondern still verworfen werden.

Das grundsätzliche Verfahren der Erfindung wird durch das Flußdiagramm der Fig. 1 beschrieben. In einem ersten Schritt S1 wartet die Vorrichtung, bis eine Kommunikationsverbindung errichtet ist. Beispielsweise empfängt die in Fig. 3 gezeigte Anschlußausrüstung TE eine "Verbindung steht"-Nachricht aus der Mobilstation MS, welche anzeigt, daß eine leitungsvermittelte Verbindung errichtet wurde. Dann, im Schritt S2, wird ein Standard-LCP-Paket ausgesendet, welches an das Standard-PPP angepaßt ist, und direkt danach mindestens ein maskiertes Paket, vorzugsweise ein Satz maskierter Pakete. In Schritt S3 wartet die Vorrichtung, bis ein Standard-LCP-Paket vom anderen Ende der Verbindung empfangen wurde. Sobald dieses Standard-LCP-Paket empfangen wurde, wird es in Schritt S7 gespeichert. In Schritt S5 prüft die Vorrichtung, ob das andere Ende der Verbindung maskierte Pakete geschickt hat oder nicht. Wenn dem so ist, verzweigt sich das Verfahren um Schritt S6, in welchem die maskierten Pakete verarbeitet werden und die Kommunikation in Übereinstimmung mit der Information in den maskierten Paketen und möglicherweise folgenden maskierten Paketen durchgeführt wird. Andererseits, wenn die Entscheidung im Schritt S5 verneinend ist, dann verzweigt sich das Verfahren zum Schritt S7, in welchem die Vorrichtung in einen Standard-PPP-Modus zurückfällt und nur jene Pakete verarbeitet, welche an das Standard-PPP angepaßt sind, um eine Verbindung zu errichten, welche vollkommen an das Standard-PPP angepaßt ist.

Man beachte, daß die Verarbeitung, welche dem Schritt S7 folgt, vollkommen an das Standard-PPP angepaßt ist. Die Verarbeitung, welche dem Schritt S6 folgt, kann so sein, daß der CSD-PPP-Peer weiter maskierte Pakete sendet und verarbeitet, nachdem die Verbindung konfiguriert wurde, z. B. maskierte IP-Pakete, oder es kann so sein, daß die maskierten Pakete nur für die Konfiguration verwendet werden, und nach dem Konfigurieren der Verbindung der CSD-PPP-Peer zurück dazu übergeht, Standard-Netzwerkebenen-Pakete zu senden, z. B. Standard-IP-Pakete, welche an das PPP angepaßt sind.

In Übereinstimmung mit dieser Ausführung kann der Initialsatz maskierter Pakete jede Art von Information enthalten, wie LCP, PAP, CHAP, IPCP, IP oder andere, im Gegensatz zum Standard-PPP, welches in der ersten Konfigurationsphase nur LCP-Pakete zuläßt. Das System und das Verfahren der vorliegenden Ausführung der Erfindung schafft die Möglichkeit eines parallelen Konfigurationsprozesses, im Gegensatz zum sequentiellen Prozeß, welcher für Standard-PPP vorgeschrieben ist. Als Konsequenz kann das System in Übereinstimmung mit der obigen Ausführung eine Verbindung errichten und mit dem Senden von IP-Paketen unter Umständen schon nach 0,5 RTT beginnen, was gegenüber dem Standard-PPP ein beachtlicher Geschwindigkeitsgewinn ist.

Welche Arten von Paketen (PAP, CHAP usw.) als maskierte Pakete gesendet werden, hängt von den individuellen Erfordernissen und Implementierungen ab. Beispielsweise kann eine Implementierung das Erfordernis enthalten, daß ein PAP- Paßwort stets gegeben werden muß, eine weitere fordert ein PAP-Paßwort möglicherweise nur unter spezifischen Bedingungen, und wiederum eine weitere mag PAP überhaupt nicht vorgesehen haben. Im folgenden werden Beispiele von zwei CSD-PPP-Peers gegeben, welche miteinander wechselwirken und weitere Ausführungen der vorliegenden Erfindung bilden, welche auf der oben beschriebenen Ausführung aufbauen.

Als weitere Ausführung kann ein CSD-PPP-Peer vordefinierte LCP- oder IPCP-Einstellungen verändern, indem ein geeignetes maskiertes LCP- oder IPCP-Paket als Teil des oben erwähnten Initialsatzes maskierter Pakete gesendet wird. Ein Beispiel einer solchen Veränderung von Einstellungen ist die Einstellung der MRU auf einen Wert zwischen 296 und 1500. Wenn eine solche Veränderung angeregt wird, dann kann der empfangende CSD-PPP-Peer dies akzeptieren oder nicht. Der empfangende CSD-PPP-Peer antwortet daher mit einer maskierten Bestätigung (ACK = acknowledged) oder Nichtbestätigung (NACK = not acknowledged).

Als weitere Ausführung können CSD-PPP-Peers sowohl PAP als auch CHAP unterstützen, aber der CSD-PPP-Peer in der AU (siehe Fig. 3) diktiert das zu verwendende Authentizierungsprotokoll. Wenn eine Authentizierung erforderlich ist, müssen IP-Pakete, welche während der Authentizierungsphase von einem CSD-PPP-Peer empfangen werden, gepuffert werden (d. h. vorübergehend gespeichert werden) und dürfen nicht an den empfangenden IP-Peer (d. h. ein Peer im Internet, mit welchem der CSD-PPP-Peer in der TE über den CSD-PPP-Peer in der AU verbunden werden soll), weitergeleitet werden, bevor die Authentizierungsphase erfolgreich war.

Im Fall einer Ausnahme von dem CSD-PPP-Peer-Betrieb, wie er oben definiert wurde, z. B. die Authentizierung versagt, während eine IP-Adresse bereits zugeordnet wurde und/oder IP- Pakete bereits empfangen wurden, muß die Verbindung beendet werden, die Zuordnung einer von der AU zugeordneten IP- Adresse muß gelöst werden (de-allocated) und empfangene IP- Pakete müssen verworfen werden.

Im folgenden werden Beispiele im Zusammenhang mit Diagrammen in den Fig. 5 bis 7 beschrieben, welche mit der in Fig. 4 gezeigten Prozedur, welche von dem Standard-PPP gefordert wird, verglichen werden können. Wie im Fall der Fig. 4, wird in den Fig. 5 bis 7 angenommen, daß ein Peer in der Anschlußausrüstung TE (siehe Fig. 3) mit einem Peer in der Zugangseinheit AU kommuniziert, nur daß die Fig. 5 bis 7 CSD- PPP-Peers zeigen und Fig. 4 Standard-PPP-Peers. Ebenso ist, ähnlich wie bei Fig. 4, die in den Fig. 5 bis 7 gezeigte Kommunikation eine Vereinfachung zur besseren Erklärung, da die tatsächliche Kommunikation immer auch in die Gegenrichtung stattfinden wird, d. h. die Kommunikation ist immer bidirektional. Genauso aus Gründen der Einfachheit und der besseren Übersicht halber, wurden die optionalen maskierten LCP- und IPCP-Pakete zur Veränderung vordefinierter Einstellungen, sowie die entsprechenden ACKs und NACKs, die oben beschrieben wurden, nicht in die Fig. 5 bis 7 aufgenommen.

Ferner wird ein erstes maskiertes LCP-Paket (welches vorzugsweise gesendet wird, selbst in dem Fall, daß keine Änderung in den vorbestimmten Einstellungen gefordert wird, in welchem Fall das Paket leer ist) welches direkt nach (back to back) dem Standard-LCP-Paket von einem CSD-PPP-Peer (in diesem Fall der TE) gesendet wird, um sich als CSD-PPP-Peer zu identifizieren, nicht gezeigt.

Schließlich und auch das Standard-LCP-Paket, welches vor den anfänglichen maskierten Paketen ausgesendet wird, nicht gezeigt. Alle in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Pakete sind daher maskierte Pakete.

Fig. 5 zeigt eine Ausführung, in welcher die AU CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol) erfordert. Folglich, ansprechend auf die Nachricht, daß die Verbindung steht, sendet die AU erst ein Standard-LCP-Paket, dem direkt dahinter ein maskiertes LCP-Paket (wie erwähnt, nicht gezeigt) folgt, und dann schickt die AU eine CHAP- Herausforderung (CHAP Challenge). Ferner sendet die AU auch ein IPCP-Paket direkt nach (back to back) dem CHAP-Paket, so daß diese zwei Pakete zusammen mit dem vorangegangenen maskierten LCP-Paket (nicht ausgebildet) einen Satz von maskierten Paketen bilden, welche es dem System erlauben, gleichzeitig eine Authentizierung (Beglaubigung) und eine Netzwerksteuerung durchzuführen. Ansprechend auf diesen Satz sendet die TE die User-ID und/oder das dem CHAP-Paket entsprechende Paßwort und auch das erste IP-Paket. Daher wird die Authentizierung und der Austausch von Netzwerkebenen- Paketen gleichzeitig durchgeführt, so daß der Austausch von Netzwerkebenen-Paketen (IP) bereits nach 0,5 RTT beginnt. Dies ist ein beachtlicher Geschwindigkeitsgewinn bezüglich des in Fig. 4 gezeigten Standard-PPP. Es sollte erneut beachtet werden, daß Fig. 4 den minimalen (idealen) Konfigurationsprozeß für Standard-PPP zeigt.

Fig. 6 zeigt eine Ausführung, in welcher die AU PAP (Password Authentication Protocol) erfordert. Die Prozedur ist der in Fig. 5 gezeigten sehr ähnlich, außer daß beachtet werden muß, daß das Paket, welches anzeigt, daß PAP erforderlich ist, ein geeignetes maskiertes LCP-Paket ist, welches diese Veränderung der vordefinierten Einstellungen anzeigt, da PAP nicht eine voreingestellte Einstellung ist. In anderen Worten, ansprechend auf die Nachricht, daß die Verbindung steht, sendet die AU erst das Standard-LCP-Paket (nicht abgebildet) und dann das maskierte LCP-Paket, welches PAP fordert, wonach ein IPCP-Paket ausgesendet wird, ähnlich der in Fig. 5 gezeigten Ausführung. Ansprechend hierauf sendet die PE die PAP-User-ID und/oder das Paßwort, und ein erstes IP-Paket. Wie im Fall der Fig. 5 kann der Austausch von Netzwerkebenen-Paketen nach 0,5 RTT beginnen.

Schließlich zeigt Fig. 7 eine Ausführung, in welcher eine Authentizierung nicht erforderlich ist oder nicht verlangt wird, und die AU ein maskiertes IPCP-Paket nach dem ersten Standard-LCP-Paket und dem maskierten LCP-Paket (nicht abgebildet, wie erläutert) sendet, auf welches die TE antwortet, indem sie das erste maskierte IP-Paket sendet. Erneut kann der Austausch von Netzwerkebenen-Paketen nach 0,5 RTT beginnen.

Die oben beschriebenen Ausführungen erzielen eine verminderte Gesamtverbindungszeit für einen Internetzugriff über zellulare Netze. Unabhängig davon, ob Authentizierung erforderlich ist oder nicht, wird die Konfiguration von Punkt zu Punkt auf 0,5 RTT reduziert. Der gewonnene Vorteil ist ein Minimum von 1,5 oder 2,5 RTT, jeweils mit oder ohne Authentizierung in dem Standard-PPP (siehe Fig. 4 im Vergleich zu Fig. 5-7). In einem GSM-Zellularnetz entspricht dies z. B. einem Minimum von ungefähr 1000 ms ohne Authentizierung und 1600 ms mit Authentizierung. In den meisten Fällen wird der Gewinn viel höher sein und im allgemeinen um 2 bis 4 Sekunden sein, und kann bis zu 4 bis 8 Sekunden sein.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Beispiele beschränkt, welche zum besseren Verständnis der Erfindung gegeben wurden und um dem Fachmann eine ausführliche Beschreibung dessen zu geben, was die Erfinder gegenwärtig als den besten Modus zur Umsetzung der Erfindung ansehen.

Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung nicht auf das Modifizieren des Punkt-zu-Punkt-Protokolls nach RfC 1661 beschränkt, sondern kann natürlich auf jedes Protokoll angewendet werden, welches die in den unabhängigen Ansprüchen dargelegten Eigenschaften hat. In anderen Worten, die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft auf alle "geschwätzigen" Protokolle angewendet werden, welche einen übermäßigen Paketaustausch erfordern. Als Konsequenz können die spezifischen Protokolle, welche oben in Zusammenhang mit maskierten Paketen erwähnt wurden (LCP, CHAP, PAP, usw.) durch andere Protokolle ersetzt oder ergänzt werden, wie es für die gewählte Anwendung erwünscht oder erforderlich ist.

Auch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das Konfigurieren des spezifischen Beispiels einer leitungsvermittelten bzw. schaltungsvermittelten Verbindung beschränkt, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Sie kann auf jede Art von leitungsvermittelter Verbindung angewendet werden. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf leitungsvermittelte Verbindungen beschränkt. Sie kann vielmehr auf jede Art von Verbindung angewendet werden. Die Vorteile werden in Zusammenhang mit Verbindungen mit hoher Latenz zeit besonders ausgeprägt sein, wie bei leitungsvermittelten Verbindungen in zellularen Netzen, sie werden aber genauso ausgeprägt sein bei der Anwendung der Erfindung z. B. auf Satellitenverbindungen, welche üblicherweise auch eine hohe Latenzzeit haben.

Daher, obwohl die vorliegende Erfindung anhand von ausführlichen Beispielen beschrieben wurde, sollte erkannt werden, daß die vorliegende Erfindung keineswegs hierauf beschränkt ist. Viele Modifikationen und Variationen werden dem Fachmann in den Sinn kommen, abhängig von spezifischen Erfordernissen und Beschränkungen. Daher wird der Umfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt.

Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen dem einfacheren Verständnis und beschränken nicht den Schutzumfang.

Claims (18)

1. Verfahren zur Steuerung einer Kommunikationsvorrichtung, welche mit einer weiteren Kommunikationsvorrichtung durch eine Kommunikationsverbindung verbunden ist, zur Konfiguration der Kommunikationsverbindung für den Paketaustausch, wobei eine der zwei Kommunikationsvorrichtungen auf der anderen Seite mit einem Paketaustauschnetz verbunden ist, welches an ein erstes Protokoll (IP) angepaßt ist, wobei das Verfahren die Möglichkeit umfaßt, die Vorrichtung so zu steuern, daß die Kommunikation über die Verbindung durch Austausch von Paketen in Übereinstimmung mit einem zweiten vorbestimmten Protokoll (PPP) durchgeführt wird, welches zumindest das erste Protokoll (IP) verkapselt und ein drittes Protokoll (LCP) zur Errichtung und Konfiguration der Verbindung umfaßt, und wobei das zweite Protokoll (PPP) erfordert, daß

• - ein über die Verbindung gesendetes Paket ein Protokollfeld umfaßt, für welches vorbestimmte Werte für vorbestimmte Protokolle reserviert sind, wobei zumindest ein spezifischer Wert für das dritte Protokoll (LCP) reserviert ist und andere vorbestimmte Werte von dem zweiten Protokoll (PPP) nicht reserviert werden, und ein Informationsfeld, welches Daten enthält, die mit dem Protokoll in Zusammenhang stehen, welches durch den in dem Protokollfeld enthaltenen Wert angegeben wird, und
• - der Vorgang der Konfiguration einer Verbindung mindestens eine Phase umfaßt, in welcher Pakete so ausgetauscht werden, daß nur Pakete, welche das dritte Protokoll (LCP) in ihrem Protokollfeld angeben, verarbeitet werden, und alle weiteren Pakete verworfen werden, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte umfaßt:
  Aussenden eines Paketes einer ersten Art über die Verbindung, welches an das zweite Protokoll (PPP) angepaßt ist und in seinem Protokollfeld das dritte Protokoll (LCP) angibt, und
  in der Folge Aussenden mindestens eines Paketes einer zweiten Art, welches in seinem Protokollfeld einen Wert hat, welcher von dem zweiten Protokoll (PPP) erlaubt wird, von dem zweiten Protokoll (PPP) aber nicht reserviert wird, so daß das zweite Paket von Kommunikationsvorrichtungen, welche in Übereinstimmung mit dem zweiten Protokoll (PPP) arbeiten, nicht zurückgewiesen wird, sondern von diesen ohne Verarbeitung verworfen wird,
  Warten auf den Empfang eines Paketes der ersten Art und Speichern des Paketes nach seinem Empfang, Warten eine vorbestimmte Zeit für den nachfolgenden Empfang eines Paketes der zweiten Art,
  Verarbeiten des gespeicherten Paketes der ersten Art, wenn kein Paket der zweiten Art empfangen wird und in der Folge arbeiten in Übereinstimmung mit dem zweiten Protokoll, und
  Verarbeiten des Paketes der zweiten Art, wenn ein solches Paket empfangen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Paket der zweiten Art direkt hintereinander mit dem Paket der ersten Art gesendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Paketen der zweiten Art nach dem Paket der ersten Art gesendet wird, wobei die in der Vielzahl enthaltenen Pakete direkt hintereinander gesendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsverbindung eine serielle Verbindung ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsverbindung eine leitungsvermittelte Verbindung oder eine Satellitenverbindung ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Protokoll (IP) ein Internetprotokoll ist, das zweite Protokoll (PPP) ein standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll ist, und das dritte Protokoll (LCP) ein Verbindungskonfigurations-Protokoll ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll an RfC 1661 angepaßt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Paket der ersten Art ein Verbindungskonfigurationsprotokoll-Paket ist, welches an das standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll angepaßt ist, und das zumindest eine folgende Paket der zweiten Art ein Verbindungskonfigurationsprotokoll-Paket ist, welches in seinem Protokollfeld, einen Wert hat, welcher sich in einem Bereich befindet, der für Pakete, die an das standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll angepaßt sind, erlaubt ist, welcher aber nicht für die Verwendung durch das Standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll reserviert ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungskonfigurationsprotokoll-Paket der zweiten Art von einem Paßwortauthentizierungsprotokoll-Paket, und/oder einem Verbindungsqualitätsbericht-Paket, und/oder einem Herausforderungs-Hand-Shake- Authentizierungsprotokoll-Paket, und/oder einem Internetprotokoll-Konfigurationsprotokoll-Paket und/oder einem Internetprotokoll-Paket gefolgt wird, wobei jedes der einen oder mehreren Pakete, die dem Verbindungskonfigurationsprotokoll-Paket der zweiten Art folgen auch von der zweiten Art sind.

10. Kommunikationsvorrichtung, welche gesteuert wird um mit einer weiteren Kommunikationsvorrichtung durch eine Kommunikationsverbindung verbunden zu werden, wobei die Vorrichtung zur Konfiguration der Kommunikationsverbindung für den Paketaustausch gesteuert wird, wobei eine der zwei Kommunikationsvorrichtungen auf der anderen Seite mit einem Paketaustauschnetz verbunden ist, welches an ein erstes Protokoll (IP) angepaßt ist, wobei das Steuern die Möglichkeit umfaßt, die Vorrichtung so zu steuern, daß die Kommunikation über die Verbindung durch Austausch von Paketen in Übereinstimmung mit einem zweiten vorbestimmten Protokoll (PPP) durchgeführt wird, welches zumindest das erste Protokoll (IP) verkapselt und ein drittes Protokoll (LCP) zur Errichtung und Konfiguration der Verbindung umfaßt, und wobei das zweite Protokoll (PPP) erfordert, daß

• - ein über die Verbindung gesendetes Paket ein Protokollfeld umfaßt, für welches vorbestimmte Werte für vorbestimmte Protokolle reserviert sind, wobei zumindest ein spezifischer Wert für das dritte Protokoll (LCP) reserviert ist und andere vorbestimmte Werte von dem zweiten Protokoll (PPP) nicht reserviert werden, und ein Informationsfeld, welches Daten enthält, die mit dem Protokoll in Zusammenhang stehen, welches durch den in dem Protokollfeld enthaltenen Wert angegeben wird, und
• - der Vorgang der Konfiguration einer Verbindung mindestens eine Phase umfaßt, in welcher Pakete so ausgetauscht werden, daß nur Pakete, welche das dritte Protokoll (LCP) in ihrem Protokollfeld angeben, verarbeitet werden, und alle weiteren Pakete verworfen werden, wobei die Vorrichtung weiterhin umfaßt:
  eine Einrichtung zum Aussenden eines Paketes einer ersten Art über die Verbindung, welches an das zweite Protokoll (PPP) angepaßt ist und in seinem Protokollfeld das dritte Protokoll (LCP) angibt, und
  eine Einrichtung um in der Folge mindestens ein Paket einer zweiten Art auszusenden, welches in seinem Protokollfeld einen Wert hat, welcher von dem zweiten Protokoll (PPP) erlaubt wird, von dem zweiten Protokoll (PPP) aber nicht reserviert wird, so daß das zweite Paket von Kommunikationsvorrichtungen, welche in Übereinstimmung mit dem zweiten Protokoll (PPP) arbeiten, nicht zurückgewiesen wird, sondern von diesen ohne Verarbeitung verworfen wird,
  eine Einrichtung zum Speichern eines Paketes der ersten Art nach seinem Empfang, und zum Warten einer vorbestimmten Zeit für den nachfolgenden Empfang eines Paketes der zweiten Art,
  eine Einrichtung zum Verarbeiten des gespeicherten Paketes der ersten Art, wenn kein Paket der zweiten Art empfangen wird, und zum in der Folge steuern der Vorrichtung zum Arbeiten in Übereinstimmung mit dem zweiten Protokoll, und
  eine Einrichtung zum Verarbeiten des Paketes der zweiten Art, wenn ein solches Paket empfangen wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Paket der zweiten Art direkt hintereinander mit dem Paket der ersten Art gesendet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Paketen der zweiten Art nach dem Paket der ersten Art gesendet wird, wobei die in der Vielzahl enthaltenen Pakete direkt hintereinander gesendet werden.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsverbindung eine serielle Verbindung ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsverbindung eine leitungsvermittelte Verbindung oder eine Satellitenverbindung ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Protokoll (IP) ein Internetprotokoll ist, das zweite Protokoll (PPP) ein Standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll ist, und das dritte Protokoll (LCP) ein Verbindungskonfigurations-Protokoll ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll an RfC 1661 angepaßt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Paket der ersten Art ein Verbindungskonfigurationsprotokoll-Paket ist, welches an das Standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll angepaßt ist, und das zumindest eine folgende Paket der zweiten Art ein Verbindungskonfigurationsprotokoll-Paket ist, welches in seinem Protokollfeld, einen Wert hat, welcher sich in einem Bereich befindet, der für Pakete, die an das Standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll angepaßt sind, erlaubt ist, welcher aber nicht für die Verwendung durch das Standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll reserviert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungskonfigurationsprotokoll-Paket der zweiten Art von einem Paßwortauthentizierungsprotokoll- Paket, und/oder einem Verbindungsqualitätsbericht-Paket, und/oder einem Herausforderungs-Hand-Shake- Authentizierungsprotokoll-Paket, und/oder einem Internetprotokoll-Konfigurationsprotokoll-Paket und/oder einem Internetprotokoll-Paket gefolgt wird, wobei jedes der einen oder mehreren Pakete, die dem Verbindungskonfigurationsprotokoll-Paket der zweiten Abfolgen auch von der zweiten Art sind.