DE19902869C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Übertragen von IP-Datenpaketen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Übertragen von IP-Datenpaketen von einer Sendeeinrichtung zu einer Empfangsein­ richtung sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Übertragen von IP-Datenpaketen von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit. Eine derartige Vorrichtung wird insbesondere als Router bezeich­ net.

Die Übertragung von Daten in Netzwerken erfolgt in der Regel in Abhängigkeit von den jeweils verwendeten Protokollen und Normen. Die Übertragung von Daten und die Verwendung der jeweiligen Pro­ tokolle wird im allgemeinen anhand eines Schichtenmodells be­ schrieben, bei dem in der untersten Schicht die jeweilige Norm für die binären Daten, zum Beispiel ASCII, ISDN oder DVB (Digi­ tal Video Broadcasting) -Norm angeordnet ist, auf der darüber­ liegenden zweiten Ebene das Punkt-zu-Punkt-Protokoll zwischen zwei Einheiten, wie zum Beispiel HDLC, DVB, PPP, Ethernet liegt und in der dritten Schicht ein Protokoll für das Netzwerksystem, zum Beispiel IP (Internet-Protokoll) angeordnet ist. Die Über­ tragung von IP-Datenpaketen von einer Sendeeinheit zu einer Emp­ fängereinheit erfordert dementsprechend eine Einbindung in das jeweils zwischen den Einheiten verwendete Protokoll der Daten­ übertragung.

Innerhalb eines lokalen Netzwerks (Local Area Network, LAN) wird dabei beispielsweise das Ethernet-Protokoll verwendet. Sollen Daten von einer Sendeeinheit zu einer Empfängereinheit über eine größere Entfernung übertragen werden, so besteht die Möglichkeit der Datenübertragung über ein Wide Area Network (WAN) mittels eines Satellitenkanals eines Satelliten. Hierzu müssen die Daten von der Sendeeinheit zu einer Sendeantenne, von der Sendeantenne über den Satelliten zu einer Empfangsantenne und von der Empfangsantenne zu der Empfangseinheit geschickt werden. Eine derartige Satellitenübertragung ist gegenüber einer Übertragung in einem terrestischen Kanal, wie zum Beispiel Telefonleitungen insbesondere dann vorteilhaft, wenn mehrere verschiedene Empfängereinheiten über einen größeren Bereich verteilt sind, der im Empfangsbereich eines Satelliten liegt. Eine Möglichkeit einer derartigen Datenübertragung via Satellit ist, von der Sen­ deeinheit über ein lokales Netzwerk (Local Area Network, LAN) IP-Datenpakete zu einem Router zu übertragen, der diese in einem geeigneten Protokoll über den Satellitenkanal zu einem Empfangs­ router sendet. Hierzu stehen als Protokoll beispielsweise HDLC und Frame Relay zur Verfügung.

Problematisch an einer derartigen Übertragung von IP-Datenpakete über einen Satellitenkanal ist unter anderem, daß längere IP- Datenpakete zunächst unterteilt werden müssen, damit die einzel­ nen Teilabschnitte in den Transportstrompaketen von dem Sende­ router zu dem Empfangsrouter transportiert werden können. Da die einzelnen Transportstrompakete aus den zu dem Router geschickten IP-Datenpaketen gebildet werden müssen, ist es möglich, daß ei­ nige IP-Datenpakete derartig aufgeteilt werden, daß einige Transportstrompakete lediglich teilweise aufgefüllt sind. Diese Transportstrompakete können nun zwar im allgemeinen mit Auffüll­ daten aufgefüllt werden, hierbei entsteht jedoch ein größerer Verlust an Übertragungskapazität.

Die WO 97/20413 zeigt ein Verfahren zum Übertragen von IP-Pake­ ten von einer Sendeeinheit zu einer Empfangseinheit, bei dem IP-Datenpakete in Digital Storage Media Command & Control DSM- CC-Sektionen eingebunden werden, aus den DSM-CC-Sektionen MPEG System TS-Transportstrompakete gebildet werden, indem die DSM- CC-Sektionen in Datenteile der Transportstrompakete eingebunden werden, die Sendeeinheit, die Transportstrompakete in einen di­ gitalen Transportstrom multiplext und aussendet.

Die WO 95/34153 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein hybrides Netzwerk, bei dem ein Computer Nachrichten in ein Transmission Control Protocol-Internet Protocol TCP-IP-Netzwerk über eine konventionelle anwählbare Verbindung schickt und Daten von dem TCP-IP-Netzwerk unter Verwendung einer Satellitenverbin­ dung lädt. Die Daten werden aus dem Netzwerk über ein Satelli­ ten-Gateway und einen nachgeordneten Satellitensender ausge­ sandt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber dem Stand der Technik Verbesserungen zu schaffen und insbesondere eine schnelle Übertragung von IP-Datenpaketen von dem Senderouter zu dem Empfangsrouter zu schaffen, bei der eine hinreichende Sicherheit der Datenübertragung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren gelöst, indem die Internet-Protocol IP-Datenpakete in Digital Video Broadcasting DVB-Sektionen eingebunden werden, aus den DVB-Sektionen Transportstrompakete gebildet worden, in­ dem die DVB-Sektionen in Datenteile der Transportstrompakete eingebunden werden, wobei eine DVB-Sektion, deren Länge eine vorgegebene Maximallänge überschreitet, in mehrere Teilabschnit­ te unterteilt wird, die jeweils in einen Datenteil eines Trans­ portstrompaketes eingebunden werden und die so gebildeten Trans­ portstrompakete erst ausgesendet werden, wenn das letzte Trans­ portstrompaket mit dem letzten Teilabschnitt der DVB-Sektion gebildet ist, wobei in dem Fall, daß in einem Datenteil nach einer bereits eingebundenen DVB-Sektion oder dem letzten Teilab­ schnitt einer eingebundenen DVB-Sektion noch ein freier, be­ schreibbarer Restdatenteil verbleibt, eine vorgegebene Wartezeit nach Empfang der DVB-Sektion gewartet wird, ob eine weitere DVB- Sektion zu der Router-Vorrichtung übermittelt wird, die auf ei­ nen gleichen Übertragungskanal gerichtet ist, wobei in einem weiteren Fall, daß in der vorgegebenen Wartezeit eine weitere DVB-Sektion übermittelt wird, die in den freien Restdatenteil einbaubar ist, diese nachfolgende DVB-Sektion in den freien Restdatenteil eingebaut wird, bei Nichtvorliegen des weiteren Falls hingegen der Restdatenteil des letzten Transportstrompa­ kete mit Auffülldaten aufgefüllt wird, und nachfolgend die Transportstrompakete ausgesendet werden.

Weiterhin wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gelost.

Erfindungsgemäß werden die IP-Datenpakete somit in die DVB-Norm übertragen und hierfür in DVB-Sektionen unterteilt. Derartige DVB (Digital Video Broadcasting)-Sektionen gewährleisten eine schnelle Übertragung der Daten über den Satellitenkanal. Die Anbindung der IP-Datenpakete in die DVB-Sektionen erfolgt vor­ teilhafterweise gemäß dem Standard EN 301 192, insbesondere nach Sektion 7. Dabei entstehen aus den unterschiedlich langen IP- Datenpaketen entsprechend unterschiedlich lange DVB-Sektionen.

Erfindungsgemäß werden diese unterschiedlich langen DVB-Sektio­ nen nunmehr auf die im allgemeinen von ihrer Länge her festge­ legten Transportstrompakete verteilt, indem angefangene Trans­ portstrompakete, deren Datenteile noch nicht hinreichend durch die DVB-Sektion bzw. einen bei der Unterteilung der DVB-Sektion geschaffenen letzten Teilbereich aufgefüllt sind, zunächst noch nicht mit Auffülldaten gefüllt und sofort abgeschickt werden. Erfindungsgemäß werden die Transportstrompakete erst abge­ schickt, wenn alle Transportstrompakete, die einen Teil dieser DVB-Sektion beinhalten, fertiggestellt sind. Somit werden nur Sätze von Transportstrompaketen übertragen, die zusammen voll­ ständige DVB-Sektionen enthalten. Hierdurch wird grundsätzlich eine zeitliche Verzögerung in Kauf genommen, da die ersten, be­ reits fertig gestellten Transportstrompakete noch nicht abge­ schickt werden, wenn das letzte Transportstrompaket eines der­ artigen Satzes noch nicht fertig gestellt ist. Der Erfindung liegt jedoch der Gedanke zugrunde, daß eine derartige Verzöge­ rung in Kauf genommen werden soll, damit ein Satz von Transport­ strompaketen, die gemeinsam eine DVB-Sektion enthalten, nicht in zu großem zeitlichen Abstand zueinander ausgesendet wird. Vor­ teilhafterweise wird ein derartiger Satz von Transportstrompake­ ten, bei dem das letzte Transportstrompaket noch nicht vollstän­ dig aufgefüllt ist, zunächst eine vorgegebene Wartezeit gespei­ chert. Kommt in dieser vorgegebenen Wartezeit keine DVB-Sektion zu dem Senderouter, die über den gleichen Satelliten­ übertragungskanal übertragen werden sollen, so wird der Restda­ tenteil des Transportstrompakets mit Fülldaten, zum Beispiel Hexadezimal-FF-Werten, aufgefüllt. Kommt in dieser vorgegebenen Wartezeit eine weitere DVB-Sektion, die sich in den Restab­ schnitt des angefangenen Datenteils des Transportstrompakets einbauen läßt, so wird diese DVB-Sektion eingebaut. Nachdem nun ein Satz von Transportstrompaketen gebildet ist, die eine gemeinsame DVB-Sektion enthalten, wird dieser Satz aufeinanderfol­ gend abgeschickt.

Erfindungsgemäß wird somit eine Verzögerung in Kauf genommen, indem die ersten Transportstrompakete eines Satzes von Transportstrompaketen, bei dem das letzte Transportstrompaket noch nicht vollständig gebildet ist, noch nicht abgeschickt wer­ den. Eine derartige zeitliche Verzögerung wird erfindungsgemäß in Kauf genommen. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß die Möglichkeit eines unvollständigen Empfangs von Transport­ strompaketen vermieden werden soll, auch wenn hierdurch eventu­ ell in den Fällen Zeitverzögerungen auftreten, bei denen ein derartiger unvollständiger Empfang nicht auftreten würde. Zwar kann der Senderouter einzelne Transportstrompakete, in denen ein Anfangsteil einer DVB-Sektion eingebaut ist, bereits zu dem Emp­ fangsrouter abschicken. Hierbei könnte jedoch das Problem auf­ treten, daß ein verbleibender Teil dieser DVB-Sektion in dem nachfolgenden Transportstrompaket erst zu einem sehr viel späte­ ren Zeitpunkt abgeschickt wird, wenn der freie Restabschnitt des Transportstrompakets mit einer passenden DVB-Sektion aufgefüllt ist. Da ein Empfangsrouter aufgenommene Daten jedoch nicht be­ liebig lange speichern kann, da sein Speicher ansonsten gegebe­ nenfalls überfüllt werden könnte, muß er aufgenommene Daten nach einer gewissen Zeit löschen. Sind in dieser vorgegebenen Zeit jedoch die fehlenden Teile der DVB-Sektion noch nicht durch nachfolgenden Transportstrompakete übertragen, so sind die er­ sten Teilabschnitte der DVB-Sektion bei dem Empfangsrouter wie­ der gelöscht, bevor die Restabschnitte der DVB-Sektionen kommen. Somit würde ein vorzeitiges Abschicken von Teilabschnitten einer DVB-Sektion eventuell zu einem unvollständigen Empfang bei dem Empfangsrouter führen.

Erfindungsgemäß ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß ein Satz von Transportstrompaketen, der eine gemeinsame DVB-Sektion ent­ hält, zunächst vom Senderouter abgespeichert wird und erst nach vollständiger Einbindung des letzten Teilabschnitts der DVB-Sek­ tion in das letzte Transportstrompaket dieses Satzes vollständig und vorzugsweise aufeinanderfolgend ausgesendet wird.

Erfindungsgemäß können die ersten Transportstrompakete bereits gebildet und abgespeichert werden, so daß nach Empfang des letz­ ten Teilabschnitts der DVB-Sektion diese nur noch in ein Trans­ portstrompaket eingebunden und anschließend der Satz von Trans­ portstrompaketen ausgesendet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeich­ nungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 - den Aufbau einer Verbindungsstrecke von einer Sende­ einheit zu einer Empfangseinheit gemäß einer Ausfüh­ rungsform;

Fig. 2 - den Einbau von IP-Datenpaketen in Transportstrompakete gemäß der Ausführungsform.

Von einer Sendeeinheit werden gemäß Fig. 1 Daten zu einer Emp­ fangseinheit 7 übermittelt. Hierbei sollen IP-Datenpakete (IP = Internet Protokoll) übertragen werden, die von der Empfangsein­ heit in einem Intranet oder Internet weitergeleitet werden kön­ nen. Die Sendeeinheit 1 ist dabei in einem lokalen Netzwerk LAN 1 (LAN = Local Area Network) eingebunden, bei dem über die Ether­ net-Norm Daten zu einem Senderouter 2 übertragen werden können. Hierbei sind die IP-Datenpakete entsprechend in Ethernet-Rahmen eingebunden.

Der Senderouter 2 packt die IP-Datenpakete aus den Ethernet-Rah­ men aus und bindet sie in DVB-Sektionen (DVB = Digitial Video Broadcasting) gemäß dem Standard EN 301 192 ein. Die DVB-Sektio­ nen werden von dem Senderouter anschließend als Transportstrom­ pakete über eine Sendeantenne 3 und einen Satellitenüber­ tragungskanal eines Satelliten 4 in einem weitreichenden Netz­ werk (WAN = Wide Area Network) zu einer Empfangsantenne 5 übertra­ gen. Die Empfangsantenne 5 gibt die Transportstrompakete zu ei­ nem Empfangsrouter 6 weiter, der hieraus wieder DVB-Sektionen bzw. IP-Datenpakete bildet, die er über ein zweites lokales Netzwerk LAN2 zu der Empfangseinheit 7 weitergibt. Die Empfangseinheit 7 kann diese Daten nunmehr direkt weiterverar­ beiten oder über einen terestrischen Kanal, zum Beispiel ein Intranet oder das Internet weiterleiten.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß in dem Senderouter 2 die IP-Datenpakete gemäß Fig. 2 zunächst in DVB-Sektionen DVB1, DVB2 eingebunden werden, indem ein DVB-Header DH und ein DVB-Trailer DT gebildet werden, die am Anfang bzw. Ende der DVB- Sektion stehen. Eine so gebildete DVB-Sektion DVB1 wird gemäß Fig. 2 nunmehr in Transportstrompakete eingebunden. Dabei kön­ nen die DVB-Sektionen - je nach Länge des IP-Datenpakets - un­ terschiedlich lang sein, während die Transportstrompakete eine einheitliche Länge besitzen. Die Transportstrompakete weisen dabei an ihrem Anfang jeweils eine PID-Nummer zur Identifizie­ rung des Übertragungskanals sowie des Empfängers auf, dem ein Datenteil PL1 bzw. PL2 folgt, in dem die DVB-Sektionen ange­ ordnet sind. Ist die DVB-Sektion DVB1 nun hinreichend kurz, kann sie direkt in den Datenteil PL1 des ersten Transportstrom­ pakets Tr1 eingebaut werden. Ist die DVB-Sektion DVB1 jedoch gemäß Fig. 2 zu lang für den Datenteil PL1, muß sie entspre­ chend in Teilabschnitte unterteilt werden. Gemäß Fig. 2 wird ein erster Datenteil A in den Datenteil PL1 des ersten Trans­ portstrompakets Tr1 eingebaut, ein zweiter Teilabschnitt B in den Datenteil PL2 des zweiten Transportstrompakets Tr2 und ein dritter Teilabschnitt C in den Datenteil PL3 des dritten Trans­ portstrompakets Tr3. Da in diesem Fall jedoch PL3 nur teilwei­ se angefangen ist, verbleibt ein größerer Restabschnitt R von PL3.

Dieser Restabschnitt R kann nun grundsätzlich nach der genannten Norm EN 301 192 mit einem oder mehreren DVB-Sektionen aufgefüllt werden, wenn diese über den gleichen Satellitenübertragungskanal übertragen werden sollen. Demgemäß kann Tr3 solange zurückge­ halten werden, bis die nächste DVB-Sektion an den Senderouter 2 übertragen wurde. Dabei ist der Einbau eines Teilabschnitts ei­ ner nachfolgenden DVB-Sektion in diesen Restabschnitt von PL3 jedoch ausgeschlossen. Gemäß dem Standard EN 301 192 kann wei­ terhin der Restabschnitt von PL3 auch mit FF-Bytes, das heißt binären Einsen, aufgefüllt werden und verschickt werden. Hierbei wird jedoch gegebenenfalls ein großer Teil der Übertragungskapa­ zität durch derartige Auffülldaten verschenkt, wodurch eine Ver­ langsamung der Übertragungsraten bewirkt wird.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, derartige teilweise angefan­ gene Transportstrompakete Tr3 nur einen vorgegebenen Zeitraum zu speichern. Da ein Empfangsrouter angekommene Daten auch nur eine Zeit lang speichern kann, bevor er sie entweder weitergeben oder löschen muß, besteht die Gefahr, daß der Empfangsrouter die ersten Transportstrompakete Tr1, Tr2 nach Empfang nach seiner vorgegebenen Wartezeit wieder löscht, bevor er das letzte Trans­ portstrompaket Tr3 empfangen hat. Erfindungsgemäß werden nun­ mehr auch Tr1 und Tr2 solange gespeichert, bis Tr3 abschlie­ ßend aufgefüllt ist. Ist Tr3 bereits vor Ablauf der vorgegebe­ nen Wartezeit durch eine passende DVB-Sektion aufgefüllt, können Tr1, Tr2 und Tr3 zusammenhängend von dem Senderouter über die Sendeantenne 3 ausgesendet werden. Ist die folgende DVB-Sektion DVB2 zu lang, um in den Restabschnitt R eingebaut zu werden, wird R mit FF-Bytes aufgefüllt und der Satz von Transportstrom­ paketen Tr1, Tr2, Tr3 ausgesendet. Ist nach der vorgegebenen Wartezeit noch keine entsprechende DVB-Sektion an den Senderou­ ter 2 übermittelt worden, wird der Restabschnitt von PL3 mit FF-Bytes aufgefüllt und der Satz von Transportstrompaketen Tr1, Tr2, Tr3 ausgesendet.

Somit wird grundsätzlich das Auffüllen angefangener Transport­ strompakete ermöglicht, wenn entsprechende DVB-Sektionen recht­ zeitig zu dem Senderouter kommen. Somit wird insbesondere bei der Übertragung mit höheren Datenraten eine schnelle Übertragung gewährleistet, da in diesem Fall in der Regel innerhalb der vor­ gegebenen Wartezeit des Senderouters zwei bereits weitere DVB- Sektionen an ihn übertragen worden sind. Bei der Übertragung mit kleineren Übertragungsraten werden angefangene Transportstrompa­ kete hingegen öfter mit Fülldaten aufgefüllt. Hierdurch wird erfindungsgemäß ein teilweiser Empfang von DVB-Sektionen von dem Empfangsrouter verhindert. Der Verlust an Übertragungskapazität, der in einem solchen Fall auftritt, ist jedoch in der Regel nicht so gravierend, da die Übertragungsraten zwischen Sendeein­ heit 1 und Empfangseinheit 7 in der Regel geringer sind, wenn innerhalb der vorgegebenen Wartezeit des Senderouters 2 keine weitere DVB-Sektionen empfangen werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Übertragen von Internet-Protocol IP-Datenpa­ keten von einer Sendeeinheit (1) zu einer Empfangseinheit (7), bei dem
die IP-Datenpakete (IP1, IP2) in Digital Video Broadca­ sting DVB-Sektionen (DVB1, DVB2) eingebunden werden,
aus den DVB-Sektionen Transportstrompakete (Tr1, Tr2, Tr3) gebildet werden, indem die DVB-Sektionen (DVB1, DVB2) in Datenteile (PL1, PL2, PL3) der Transportstrompakete eingebunden werden,
wobei eine DVB-Sektion (DVB1), deren Länge eine vorgegebe­ ne Maximallänge überschreitet, in mehrere Teilabschnitte (A, B, C) unterteilt wird, die jeweils in einen Datenteil (PL1, PL2, PL3) eines Transportstrompaketes (Tr1, Tr2, Tr3) eingebunden werden und die so gebildeten Transport­ strompakete (Tr1, Tr2, Tr3) erst ausgesendet werden, wenn das letzte Transportstrompaket (Tr3) mit dem letzten Teilabschnitt (C) der DVB-Sektion (DVB1) gebildet ist, und
wobei in dem Fall, daß in einem Datenteil (PL2) nach einer bereits eingebundenen DVB-Sektion (DVB1) oder dem letzten Teilabschnitt (B) einer eingebundenen DVB-Sektion (DVB1) noch ein freier, beschreibbarer Restdatenteil (R) ver­ bleibt, eine vorgegebene Wartezeit nach Empfang der DVB- Sektion (DVB1) gewartet wird, ob eine weitere DVB-Sektion (DVB2) zu der Router-Vorrichtung übermittelt wird, die auf einen gleichen Übertragungskanal gerichtet ist,
wobei in einem weiteren Fall, daß in der vorgegebenen War­ tezeit eine weitere DVB-Sektion (DVB2) übermittelt wird, die in den freien Restdatenteil (R) einbaubar ist, diese nachfolgende DVB-Sektion (DVB2) in den freien Restdaten­ teil eingebaut wird,
bei Nichtvorliegen des weiteren Falls hingegen der Restda­ tenteil (R) des letzten Transportstrompakets (Tr3) mit Auffülldaten (FF) aufgefüllt wird, und
nachfolgend die Transportstrompakete (Tr1, Tr2, Tr3) ausgesendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Teilabschnitten (A, B, C) einer DVB-Sektion (DVB1), deren Länge die vorgegebene Maximallänge überschreitet, gebildeter Satz von Transportstrompaketen (Tr1, Tr2, Tr3) gespeichert wird, bis das letzte Transportstrompaket (Tr3) dieses Satzes mit dem letzten Teilabschnitt (C) der DVB- Sektion (DVB1) gebildet ist und nachfolgend die Transport­ strompakete (Tr1, Tr2, Tr3) aufeinanderfolgend ausgesen­ det werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportstrompakete von einem Senderouter (2) durch Funksignale von einer Sendeantenne (3) über einen Satelliten (4) und eine Empfangsantenne (5) zu einem Emp­ fangsrouter (6) übertragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die IP-Datenpakete von der Sendeeinheit (1) zu dem Senderouter (2) über ein lokales Netzwerk (LAN) übermittelt werden, in den sie in Datenrahmen eingepackt und von dem Senderouter (2) wieder aus den Datenrahmen ausgepackt werden.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.