DE60031833T2 - Verfahren zum Roaming zwischen mehreren IP-Netze - Google Patents

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DE60031833T2
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Teilnehmer-Computernetzwerke und ist insbesondere auf ein Verfahren für das Teilnehmer-Roaming zwischen mehreren Netzwerken gerichtet.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die heutigen Fernsprech-Sprachnetzwerke verfügen über ein Netzwerk, das um Stromkreisschalter, End-Office-Systeme, ein Gebührennetzwerk, Reihenschalter und verdrillte Leitungen herum aufgebaut ist. Diese Sprachnetzwerke werden als ein öffentliches Telefonnetzwerk (PSTN) oder als herkömmliches Telefonsystem (POTS) bezeichnet. Bedingt durch die Bandbreitenbeschränkungen des herkömmlichen Telefonsystems (POTS) besteht eine inhärente Unfähigkeit, mehrere Arten von Medien, wie z. B. das Fernsprechwesen, die Datenkommunikation für Personalcomputer (PC) und Fernseher(TV)-Übertragungen, effizient zu integrieren. Dementsprechend wird eine neue Breitband-Architektur benötigt. Diese neue Architektur lässt ein neues Feld von Benutzerdiensten auf kommen.
  • In den letzten Jahren wurde das Aufkommen von Computernetzwerken als ein unerlässlicher Teil von modernen Telekommunikationssystemen beobachtet. Heute dienen Computernetzwerke als das Backbone der meisten dieser Systeme. Der Anstieg bei der Verwendung von E-Mail, die Beliebtheit des Internets und die Umwandlung von vielen Telefonsystemen nach digital hat weiter zu der Bedeutung von Computernetzwerken als ein zentrales Element der modernen Kommunikation beigetragen.
  • Die Gesellschaft wird zunehmend von Computern und Computernetzwerken abhängig, um ihre Tagesgeschäfte zu führen. Fortschritte in der Telekommunikation haben ferner einen raschen Anstieg in der gesellschaftlichen Mobilität angespornt. Während bei der Mobilität Vorteile vorhanden sind, gibt es auch Nachteile. Die Nachteile haben hauptsächlich mit der Mobilität zu tun, was für gewöhnlich bedeutet, dass der Reisende nicht über einen Zugriff auf sämtliche der Einrichtungen und Dienste verfügt, die für den Reisenden an seinem Heimstandort herkömmlich verfügbar sind. Dieser Nachteil wird außerordentlich verschlechtert, wenn wesentliche Teile der Dienste des Reisenden von einem Computernetzwerk bereitgestellt werden, bei dem der Reisende unter Vertrag steht. In vielen Fällen ist es für den Reisenden essenziell, jederzeit auf seine normalen Netzwerkbezogenen Dienste einen Zugriff zu haben.
  • Der Stand der Technik entbehrt jedoch einer effizienten und kostenwirksamen Möglichkeit für Reisende, einen Zugriff auf Einrichtungen und Dienste von Computernetzwerken zu erhalten, die normalerweise an ihrem Heimstandort verfügbar sind. In vielen Fällen sind Reisende ihrer normalen Netzwerkdienste gänzlich beraubt oder müssen bei einer Anzahl von Netzwerken mit doppelten Diensten unterzeichnen. Das Teilnehmen bei mehreren Netzwerken ist natürlich kostspielig. Außerdem kann das Aufrechterhalten mehrerer Netzwerkkonten problematisch sein, weil jedes Netzwerk häufig einzigartig ist und über unterschiedliche Dienstangebote verfügen wird.
  • Das US-Patent Nr. 5,898,780, am 27. Apr. 1999 an L. Y. Liu et al. erteilt, beschreibt eine Anordnung, in der Reisende, die von ihrem Heim-Internet-Dienstanbieternetzwerk entfernt sind, über einen entfernten Anbieter einen Internet-Zugang erlangen können, wie ebenfalls in dem Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegt ist. Eine derartige Anordnung stellt jedoch nur einen Internet-Zugang bereit und ermöglicht es Reisenden nicht, einen Zugriff auf Einrichtungen und Dienste von Computernetzwerken zu erhalten, die normalerweise an ihrem Heimstandort verfügbar sind.
  • Dementsprechend besteht ein Bedarf in dem Stand der Technik, einen Reisenden mit einem Zugriff auf seine Heim-Netzwerkdienste zu versehen, der bequem, kostenwirksam und zuverlässig ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aspekte der Erfindung schließen das Bereitstellen von Breitband-Zugriffsfähigkeiten oder verbesserten Diensten für die Verwendung in Verbindung mit einem paketisierten Netzwerk, wie z. B. eine Internetprotokoll-(IP)-basierte Systeminfrastruktur.
  • Andere Aspekte der Erfindung schließen das Bereitstellen eines oder mehrerer der Folgenden entweder einzeln oder in einer beliebigen Kombination oder Teilkombination ein:
    eine neue Breitband-Architektur;
    Breitband-Netzwerkfähigkeiten, die einen lokalen Zugriff einschließen;
    verbesserte Dienste für die Verwendung in Verbindung mit einem paketisierten Netzwerk, wie z. B. eine Internetprotokoll-(IP)-basierte Systeminfrastruktur.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Unzulänglichkeiten und Nachteile des Zugriffs auf Netzwerkdienste und -einrichtungen des Standes der Technik zu umgehen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren für die Lieferung von Netzwerkdiensten an Teilnehmer bereitzustellen, wenn sie sich von ihrem Heimnetzwerk wegbewegen, das bequem, kostenwirksam und zuverlässig ist.
  • Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren für die Lieferung von Netzwerkdiensten an Teilnehmer bereitzustellen, wenn sie sich von ihrem Heimnetzwerk wegbewegen, das unter Verwendung von bestehenden Kommunikationsnetzwerken leicht implementiert werden kann.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren für die Lieferung von Netzwerkdiensten an Teilnehmer bereitzustellen, wenn sie sich von ihrem Heimnetzwerk wegbewegen, das es gestattet, dass die Dienste auf dieselbe Art und Weise geliefert werden, wie solche Dienste an den Heimstandort des Teilnehmers geliefert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie durch den Anspruch 1 bestimmt ist, kann sich ein Netzwerkteilnehmer in einem beliebigen bequemen kooperierenden Netzwerk anmelden und Netzwerkdienste erhalten, als wenn der Teilnehmer auf seinem Heimnetzwerk angemeldet wäre.
  • Wenn der Teilnehmer versucht, von einem Netzwerk aus zu kommunizieren, das er besucht, wird der Besuchsnetzwerk-Server mit dem Heimnetzwerk-Server kommunizieren, um die Authentizität des Teilnehmers zu verifizieren. Sobald die Authentifizierung vollendet ist, vergibt der Besuchs-Server eine temporäre Besuchs-IP-Adresse an den Teilnehmer. Das Besuchsnetzwerk benachrichtigt ferner das Heimnetzwerk über die temporär zugeordnete IP-Adresse. Das Heimnetzwerk speichert die temporäre IP-Adresse in einer Übertragungsdatenbank für IP-Adressen. Der Teilnehmer wird dann in der Lage sein, von dem entfernten Netzwerk mit seinem Heimnetzwerk zu kommunizieren und sämtliche Netzwerkdienste zu empfangen, die ihm von seinem Heimnetzwerk aus verfügbar sind.
  • Obwohl die Erfindung unter Verwendung der angefügten Ansprüche bestimmt worden ist, sind diese Ansprüche beispielhaft und in dem Maße beschränkend, dass die Erfindung in einer beliebigen Kombination oder Teilkombination ein oder mehrere Elemente aus dem hierin beschriebenen Apparat und den Verfahren und in den Anwendungen einschließen soll, die durch Bezugnahme inkorporiert sind. Dementsprechend besteht eine beliebige Anzahl von alternativen Kombinationen für die Bestimmung der Erfindung, die ein oder mehrere Elemente aus der Spezifikation (einschließlich der Zeichnungen, Ansprüche und Anwendungen, die durch Bezugnahme inkorporiert sind) in beliebigen Kombinationen oder Teilkombinationen inkorporieren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Breitband-Netzwerks (z. B. IP-basiertes Breitband-Netzwerk) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform von Aspekten der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer zentralisierten Steuerung (IP-Zentralstation) gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines lokalen Steuerungsapparates (Breitband- Heim-Gateway) gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des in der 1 gezeigten Breitband-Netzwerks.
  • 5 ist ein Signal-Flussdiagramm, das einen typischen On-Netzwerk- zu Off-Netzwerk-Anruf gemäß einem bevorzugten Verfahren für das Betreiben des in der 1 gezeigten Breitband-Netzwerks darstellt.
  • 6 ist ein Signal-Flussdiagramm, das einen typischen On-Netzwerk- zu On-Netzwerk-Anruf gemäß einem bevorzugten Verfahren für das Betreiben des in der 1 gezeigten Breitband-Netzwerks darstellt.
  • 7 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Roaming-Merkmale der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist ein Blockdiagramm einer Roaming-Endeinrichtung und einer Andockstation gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist ein Diagramm des Formats eines IP-Pakets.
  • 10 ist ein detaillierteres Diagramm des Formats eines IP-Pakets.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ein neues System wird für den Breitbandzugriff und die -anwendungen bereitgestellt. Solange es durch die angefügten Ansprüche nicht anders angegeben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, die in diesem Abschnitt beschrieben sind, sondern auf andere integrierte Multimedia-Kommunikationssysteme anwendbar.
  • I. Überblick über das integrierte Kommunikationssystem
  • Bezug nehmend auf die 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Breitband-Netzwerks 1 gezeigt. Das Breitband-Netzwerk stellt im Allgemeinen eine Verbindung zwischen einer Vielzahl von Kundenstandorten bereit, die verschiedene Verbindungsarchitekturen, einschließlich des Internetprotokoll-(IP)-basierten Netzwerks, verschiedene bestehende Systeme (Altsysteme), wie z. B. das öffentliche Telefonnetzwerk (PSTN), ATM-Netzwerke, das Internet, Signalisierungsnetzwerke, sowie andere Systeme verwenden. Das Breitband-Netzwerk stellt mannigfaltige intelligente Leitungen bereit, die zum Beispiel Internetprotokoll-(IP)-Fernsprech- oder Multimedia-Signale zwischen den Kundenstandorten zum Beispiel über das öffentliche Telefonnetzwerk, Internet oder drahtlose Kommunikationsnetzwerke tragen können.
  • Wieder Bezug nehmend auf die 1 kann das Breitband-Netzwerk 1 ein oder mehrere Kundenstandort-Gerät-(CPE)-Einheiten 102 einschließen. Das Kundenstandort-Gerät 102 kann verschieden konfiguriert werden. In einem Beispiel kann das Kundenstandort-Gerät 102 ein oder mehrere lokale Steuerungsgeräte einschließen, wie z. B. ein Breitband-Heim-Gateway (BRG) 300. Obwohl das Breitband-Heim-Gateway für viele Aspekte der Erfindung vorzugsweise in einer Wohnung angeordnet ist, kann es in beispielhaften Ausführungsformen ebenfalls in einem Geschäft oder einem anderen Standort angeordnet werden. Das Breitband-Heim-Gateway 300 kann verschieden konfiguriert werden, um für andere Geräte innerhalb des Kundenstandort-Geräts 102, wie z. B. Fernseher (TV), Personalcomputer (PC), Telefon(e) des herkömmlichen Telefonsystems (POTS), Videotelefone, IP-aktive Telefone und andere Geräte, ein oder mehrere integrierte Kommunikationsschnittstellen bereitzustellen. Zum Beispiel kann das Breitband-Heim-Gateway 300 ein oder mehrere Telefonanschluss-Verbindungen (z. B. herkömmliches Telefonsystem), Ethernet-Verbindungen, Koaxial-Verbindungen, FDDI-Verbindungen (Schnittstelle für über Glasfaserkabel verbreitete Daten), drahtlose lokale Netzwerk(LAN)-Verbindungen, Firewire-Verbindungen und/oder andere Verbindungen mit einer Vielzahl von Geräten bereitstellen, wie z. B. herkömmliche Telefone, IP-basierte Telefone, Fernsehwandler, z. B. Set-Top-Geräte für Kabelfernseher (CATV), Fernseher, digitale Fernseher, Hochauflösungsfernseher (HDTV), Videotelefone und andere Geräte. In beispielhaften Ausführungsformen kann das Breitband-Heim-Gateway 300 die Kommunikation zwischen beliebigen der zuvor genannten Geräte bei Anrufen innerhalb von Standorten und/oder Anrufen außerhalb von Standorten unterstützen. Wenn das Breitband-Heim-Gateway 300 in einer Geschäftsumgebung verwendet wird, kann es ferner als eine Nebenstellenanlage oder Tasten-artiges Telefonsystem funktionieren.
  • In der 1 ist ein Breitband-Heim-Gateway 300 als ein einzelnes physikalisches Gerät dargestellt. Diese Konfiguration eignet sich dort, wo eine Zentralisierung der Aufrechterhaltung und Steuerung wünschenswert ist. Alternativ kann das Breitband-Heim-Gateway 300 in mehr als ein physikalisches Gerät separiert werden, das es gestattet, dass die Funktionalität auf eine Vielzahl von unterschiedlichen physikalischen Standorten an dem Kundenstandort und/oder dem Breitband-Netzwerk 1 verteilt wird. Das Vorhandensein eines zentralisierten Breitband-Heim-Gateways 300, das sich an einem einzelnen Standort befindet, stellt jedoch in vielen Ausführungsformen eine einfache Aufrechterhaltung, Steuerung und erneute Konfiguration als auch eine Verringerung der Kosten aufgrund der gemeinsam verwendeten Funktionalität bereit. Zum Beispiel kann das Breitband-Heim-Gateway konfiguriert werden, um die Intelligenz bereitzustellen, die benötigt wird, damit es jeder Vorrichtung des Kundenstandort-Geräts gestattet wird, in dem Breitband-Netzwerk 1 betrieben zu werden. Zum Beispiel kann eine analoge Sprache in digitale Daten umgewandelt werden und für die Übertragung in einem passenden Ausgabeprotokoll paketisiert werden, wie z. B. ein Internetprotokoll (IP).
  • In beispielhaften Ausführungsformen kann das Breitband-Heim-Gateway 300 funktionieren, um Geräte in dem Kundenstandort-Gerät 102 mit dem Rest des Breitband-Netzwerks 1 unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Breitband-Kommunikationsmechanismus zu koppeln. In der Ausführungsform, die in der 1 gezeigt ist, verwendet das Breitband-Heim-Gateway 300 eine Hybridfaser-Koaxialanlage 112, um das Breitband-Heim-Gateway 300 mit dem Rest des Breitband-Netzwerks 1 zu koppeln. Die Hybridfaser-Koaxialanlage 112 kann in vielen Ausführungsformen gegenüber anderen Breitband-Kommunikationsmechanismen aufgrund der großen Anzahl von Heimen, die gegenwärtig mit Kabelnetzwerken verbunden sind, der Kapazität für einen gemeinsam verwendeten Zugriff und der Fähigkeit zu asymmetrischen Daten-Zugriffsgeschwindigkeiten bevorzugt werden, die es gestatten, dass große Datenmengen an die verschiedenen Geräte in dem Kundenstandort-Gerät 112 verbreitet werden. Die Hybridfaser-Koaxialanlage 112 kann Koaxialkabel- und/oder Glasfaser-Netzwerke in einer beliebigen geeigneten Kombination einschließen. Die Hybridfaser-Koaxialanlage 112 kann zwischen dem Breitband-Heim-Gateway 300 und einem Gateway, wie z. B. dem Kopfstation-Hub (HEH) 115, eine intelligente Breitbandleitung bereitstellen. Der Kopfstation-Hub 115 kann verschieden konfiguriert werden, um verschiedene Dienste und/oder Verbindungen mit dem Rest des Breitband-Netzwerks 1 bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Kopfstation-Hub 115 einen Verbindungspunkt bereitstellen, um externe Dienste (z. B. Off-Air- und Satelliten-Video, öffentliche Telefonnetzwerk-Sprache, Multimedia-Nachrichten und Internet-Daten) für die Verteilung zu und von der Hybridfaser-Koaxialanlage 112 zu sammeln und zu vereinigen. Im Hinblick auf Fernsprech- und Multimedia-Anrufe kann der Kopfstation-Hub 115 als eine intelligente Leitung für die Verbindung und Kommunikation zwischen der Hybridfaser-Koaxialanlage 112 und externen Netzwerken funktionieren, wie z. B. einem IP-Netzwerk 120 und/oder einem ATM/Frame-Relay/Cell-Relay-Netzwerk 185.
  • Das Breitband-Netzwerk 1 kann eine beliebige Anzahl von miteinander verbundenen Kopfstation-Hubs 115, IP-Netzwerken 120 und/oder ATM-Netzwerken 185 einschließen. Ferner kann das IP-Netzwerk 120 und/oder das ATM-Netzwerk 185 mit einem oder mehreren anderen Netzwerken und Geräten verbunden werden, wie z. B.:
    • (1) externen Netzwerken, die ein öffentliches Telefonnetzwerk (PSTN) 170, das Netzwerk 170 eines Signalisierungssystems 7 (SS7), ein Internet 180 und/oder ein drahtloses Netzwerk 144 einschließen;
    • (2) verschiedenen Komponenten, die eine oder mehrere Nebenstellenanlagen 146, Endeinrichtungen 142 einschließen, die Computer und drahtlose Geräte und/oder ein oder mehrere allein stehende Breitband-Heim-Gateways 300 einschließen;
    • (3) einer oder mehreren Verwaltungszentralen 155;
    • (4) einem oder mehreren Datennetzwerken für sichere Netzwerkverwaltung 190, wie z. B. einer Netzwerkbetriebszentrale (NOC);
    • (5) einem oder mehreren Gebührenerfassungssystemen 195, wie z. B. OSS; und/oder
    • (6) einer oder mehreren zentralisierten Steuerungszentralen, wie z. B. das, was als eine IP-Zentralstation 200 bezeichnet wird.
  • Das IP-Netzwerk 120 und/oder ATM-Netzwerk 185 können ein oder mehrere Router und/oder andere Geräte einschließen, um zum Beispiel Fernsprechanrufe, Multimedia-Anrufe, Signalisierungsnachrichten, Verwaltungsnachrichten, Programmierungsnachrichten und/oder Computerdaten zwischen den verschiedenen Geräten in dem Breitband-Netzwerk 1 zu routen, wie z. B. den Kopfstation-Hub 115, das öffentliche Telefonnetzwerk 160, die Nebenstellenanlage (PBX) 146 als auch die oben diskutierten anderen Geräte. In bevorzugten Ausführungsformen kann die Information, die in dem IP-Netzwerk 120 unterwegs ist, gemäß eines der Internetprotokolle paketisiert und formatiert werden. Das IP-Netzwerk 120 kann ferner Gateways einschließen, um mit den verschiedenen anderen Netzwerken und/oder Geräten verbunden zu werden. Zum Beispiel können die Gateways an dem Rand des IP-Netzwerks verteilt werden, wo das IP-Netzwerk mit einem der anderen Geräte oder Netzwerke verbunden wird. Alternativ können die Gateways, die die IP-Zentralstation 200 z. B. mit dem Internet 180, dem öffentlichen Telefonnetzwerk (PSTN) 160, dem Signalisierungssystem 7 (SS7) 170, den drahtlosen Netzwerken 144, den ATM/Frame/Cell-Relay-Netzwerken 185 verbinden, in der IP-Zentralstation 200 oder sowohl in dem IP-Netzwerk 120 als auch der IP-Zentralstation 200 vorgesehen sein und/oder teilweise zwischen dem IP-Netzwerk 120 und der IP-Zentralstation 200 verteilt sein. Wo die Gateways durch ein IP-Netzwerk 200 separiert sind, kann ein geeignetes Transportprotokoll verwendet werden, um die IP-Zentralstation 200 mit dem bestimmten Gateway logisch zu verbinden.
  • Die IP-Zentralstation(en) 200 kann/können zum Beispiel mit einem oder mehreren IP-Netzwerken 120, ATM-Netzwerken 185, Datennetzwerken für sichere Verwaltung 190 und/oder Verwaltungszentralen 155 verbunden werden. Die IP-Zentralstation 200 kann verschieden konfiguriert werden, um eine oder mehrere Server und/oder ein oder mehrere Gateways einzuschließen. In beispielhaften Ausführungsformen stellen die Server und Gateways die erforderliche Intelligenz und Verkehrsverwaltungsfähigkeiten bereit, um es zu gestatten, dass Information, wie z. B. IP-Fernsprechsignale, das Breitband-Netzwerk 1 hindurchwandert. Zum Beispiel kann die IP-Zentralstation 200 konfiguriert werden, um die Übertragung von Sprachinformation aus dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 über das IP-Netzwerk 120 und in und aus einem oder mehreren Geräten zu verwalten, wie z. B. diejenigen, die mit einem Breitband-Heim-Gateway 300 verbunden sind. Die IP-Zentralstation kann konfiguriert werden, um verschiedene Steuerungs- und Systeminformationen zu speichern, wie z. B. Standort, Adresse und/oder Konfigurationen eines oder mehrerer Breitband-Heim-Gateways 300 als auch andere Routing- und Anruf-Einstellungsinformationen.
  • In beispielhaften Ausführungsformen können ein oder mehrere Verwaltungszentralen 155 mit dem IP-Netzwerk 120 verbunden werden und die Verwaltung der Gebührenerfassung und der Nummerportierung des lokalen Verzeichnisses bereitstellen. Die lokale Nummerportierung kann von einem oder mehreren lokalen Dienstverwaltungssystemen (LSMS) gehandhabt werden, die in der Verwaltungszentrale 155 und/oder in der IP-Zentralstation 200 eingeschlossen sein können. Ferner kann das Datennetzwerk für sichere Verwaltung 190 einen Mechanismus für die Übertragung verschiedener Informationen einschließen, wie z. B. Gebührenerfassung, Anrufverfolgung und/oder Kundendienstversorgung. Verschiedene bestehende Systeme können verwendet werden, um diese Informationen bereitzustellen, wie z. B. bestehende Gebührenerfassungssysteme (OSS) 195 und/oder eine oder mehrere Netzwerkbetriebszentralen (NOC). Die Netzwerkbetriebszentralen können in der Verwaltungszentrale 155, der IP-Zentralstation 200 und/oder dem Gebührenerfassungssystem 195 eingeschlossen werden. Die Netzwerkbetriebszentrale (NOC) kann verschieden konfiguriert werden, um einen Übertragungs-Server einzuschließen, um Kommunikationen mit den verschiedenen ungleichen Entitäten (z. B. Altsystemen) in dem Breitband-Netzwerk 1 zu gestatten.
  • Das IP-Netzwerk 120 und/oder das ATM-Netzwerk 185, die in der 1 dargestellt sind, können ein oder eine Vielzahl von Teilnetzwerken einschließen. Jedes der Teilnetzwerke kann dessen eigene IP-Zentralstation 200 in einer verteilten Konfiguration einschließen, wobei bestimmte Routing-Daten über sämtliche IP-Zentralstationen vervielfältigt werden, oder jedes Teilnetzwerk kann mit einer einzelnen zentralisierten IP-Zentralstation 200 verbunden werden. Wo das IP-Netzwerk 120 ein oder mehrere Teilnetzwerke einschließt, kann jedes Teilnetzwerk mit mehreren Kopfstation-Hubs 115 verbunden werden. Ferner kann jeder Kopfstation-Hub 115 mit mehreren Hybridfaser-Koaxialanlagen 112 verbunden werden und jede Hybridfaser-Koaxialanlage 112 kann mit mehreren Stücken von Kundenstandort-Geräten 102 und/oder Breitband-Heim-Gateways 300 verbunden werden. Das IP-Netzwerk 120 stellt ein verbundenes Breitband-Netzwerk bereit, das verwendet werden kann, um paketisierte Information zu und von verschiedenen geographischen Standorten zu transportieren und zu roten, und kann auf einer nationalen oder internationalen Basis verwendet werden. Ferner können das IP-Netzwerk 120 und/oder ATM-Netzwerk 185 private Netzwerkeinrichtungen verwenden und/oder über ein gemeinsam verwendetes Netzwerk, wie z. B. das Internet, versorgt werden.
  • Die IP-Zentralstation 200 kann konfiguriert werden, um für das Breitband-Heim-Gateway 300 eine Verbindungsfähigkeit mit dem Internet 180 (z. B. World Wide Web (www)) sowie eine Verbindungsfähigkeit mit anderen externen Netzwerken bereitzustellen, wie z. B. das öffentliche Telefonnetzwerk 160 und das Signalisierungssystem 7 (SS7) 170 für durchgehende Sprach-, Multimedia- und Datenanwendungen, zum Beispiel VoIP-Fernsprechanwendung (Telefonie über Internet). Die IP-Pakete, die über das IP-Netzwerk gesendet werden, sehen eine Priorität vor, so dass zum Beispiel Sprachpaketen eine Priorität gegenüber Datenpaketen gegeben wird, um bestimmte Dienstgüte(QoS)-Anforderungen der VoIP-Fernsprechanwendung und ein geleastes Leitungskonzept für Paketverkehr aufrechtzuerhalten, die sogar über eine höhere Priorität verfügen kann. Jedoch ist das System ausreichend flexibel, so dass die Priorität gemäß Kundenpräferenzen, variablen Gebührenerfassungsraten, Verkehrsmustern und/oder Überlastung dynamisch verändert werden kann.
  • A. Internetprotokoll-Zentralstation
  • Bezug nehmend auf die 2 kann die IP-Zentralstation 200 unterschiedlich konfiguriert werden. In bevorzugten Ausführungsformen kann sie konfiguriert werden, um eine nahtlose Integration eines IP-basierten Kommunikationssystems, einschließlich des IP-Netzwerks 120, mit dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160, dem Netzwerk 170 des Signalisierungssystems 7 (SS7) und dem Internet 180 sicherzustellen, so dass paketisierte Daten, zum Beispiel Sprachanrufe und Informationsdaten, korrekt zwischen dem Breitband-Heim-Gateway 300, dem öffentlichen Telefonnetzwerk ein 160 und/oder dem Internet 180 übertragen werden. In einer Ausführungsform stellen die Hybridfaser-Koaxialanlage 112, der Kopfstation-Hub 115 und das IP-Netzwerk 120 eine virtuelle Signalisierungsleitung für paketisierte Sprache und Daten bereit, die mit der Koordinierung der IP-Zentralstation 200 in dem passenden Format zwischen dem Breitband-Heim-Gateway 300 und dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 und/oder dem Internet 180 bereitgestellt werden können.
  • Nun wieder Bezug nehmend auf die 2 kann die IP-Zentralstation 200 einen zentralen Router 210, zum Beispiel einen Gigabit-Schalter einschließen, der verwendet werden kann, um verschiedene Server und Gateways miteinander zu verbinden, die in der IP-Zentralstation 200 enthalten sind. Der zentrale Router 210 stellt zum Beispiel eine Ethernet-Schaltung bereit und vereint Verkehr zwischen Servern, Gateways und dem Backbone aus IP-Netzwerk 120 und/oder ATM-Netzwerk 185. In einer beispielhaften Ausführungsform stellt der zentrale Router 210 ein nicht-blockierendes Hochgeschwindigkeits-Schalten und -Routen über IP- und IP-Gruppenrufebene 3 bereit. Die IP-Zentralstation 200 kann einen oder mehrere der folgenden Server einschließen: den Mindestkosten-Server (LCS) 255, den Tageszeit-Server (TOD) 212, den Server für das Protokoll zur dynamischen Konfiguration von Hosts (DHCP), den Server für das Übertragungsprotokoll für triviale Dateien (TFTP) und den Server für die Domain-Registrierung (DNS) 214, den Systemverwaltungs-Server (SM) 216, den Anrufverwalter-Server (CM) 218, den Anzeigen-Server (AS) 220, den Multimedia-Server (MS) 222 und/oder den Konferenz-Server (CS) 224. Wie in der 2 dargestellt ist, können die Server separate Server sein, zum Beispiel der Anrufverwalter-Server 218, oder können in einem einzelnen Server inkorporiert werden. In der beispielhaften Ausführungsform sind der DHCP-Server 131, der TFTP-Server 132 und der DNS-Server 214 jeweils in einer einzelnen Server-Einrichtung inkorporiert. Jeder Server in der IP-Zentralstation 200 kann (einen) Computer, (ein) Speichergerät(e) und spezialisierte Software zum Implementieren besonderer vorbestimmter Funktionen einschließen, die mit jedem Server assoziiert sind. Auf diese Art und Weise können die Server in der IP-Zentralstation als ein Haupt-Server und ein oder mehrere Backup-Server bereitgestellt werden, um für redundante Verarbeitungsfähigkeiten zu sorgen. In ähnlicher Weise kann der Router als ein Haupt-Router und ein Backup-Router mit einer ähnlichen Routing-Funktionalität implementiert werden.
  • Die IP-Zentralstation 200 kann ferner zum Beispiel eines oder mehrere der folgenden Gateways einschließen: ein Elementverwaltungs-Gateway (EMG) 238, ein Abrechnungs-Gateway (AG) 240, ein Internet- (Kostenträger-) Gateway (IG) 236, ein Gateway des Signalisierungssystems 7 (SS7) (SG) 234, ein Sprach-Gateway (VG) 232 und/oder ein Multimedia-Gateway (MG) 230. Die IP-Zentralstation 200 kann einen oder mehrere dieser Gateways verwenden, um eine zentralisierte Systemintelligenz und Steuerung der IP-Pakete von Sprache und/oder Daten bereitzustellen.
  • In beispielhaften Ausführungsformen können der DHCP-Server und der DNS-Server 214 betrieben werden, um den Geräten in dem Kundenstandort-Gerät 102 dynamisch IP-Adressen zuzuordnen. Wo ein dynamisches IP-Zuordnungsschema verwendet wird, kann das Kundenstandort-Gerät mit einer oder einer Vielzahl von dynamischer IP-Zuordnung versehen sein, wenn sie ursprünglich und/oder bei der Initiierung jeder aktiver Session aktiviert wird. Wo eine IP-Adresse zugeordnet wird, wenn das Gerät ursprünglich aktiviert wurde, kann es wünschenswert sein, einem einzelnen Breitband-Heim-Gateway eine einzelne IP-Adresse zuzuordnen und eine Anschlussadresse Geräten zuzuordnen, die mit dem Breitband-Heim-Gateway 300 verbunden sind. In anderen Ausführungsformen kann eine individuelle IP-Adresse jedem Gerät zugeordnet werden, das mit dem Breitband-Heim-Gateway 300 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann das Breitband-Heim-Gateway folgendes einschließen und/oder damit verbunden werden: einem oder mehreren Kabelmodems, IP-Telefonen, herkömmlichen Telefonsystem-Telefonen, Computern, drahtlosen Geräten, CATV-Wandlern, Videotelefonen und/oder anderen Geräten, denen jeweils eine einzigartige statische und/oder dynamische IP-Adresse und/oder ein Anschluss von einem dieser IP-Adressen zugeordnet sein kann. Das bestimmte Protokoll für die Belegung von IP-Adressen und/oder -Anschlüssen kann unter Verwendung von Protokollen spezifiziert werden, die in dem DHCP-Server 131 bestimmt sind. In beispielhaften Ausführungsformen können der DHCP- und DNS-Server 214 konfiguriert sein, um verfügbare IP-Adressen aus Adressdatenbasen zuzuordnen, die zum Beispiel auf der Identität oder der Art des anfragenden Geräts, dem Ausmaß der für das anfragende Gerät erwarteten Verwendung und/oder vorbestimmten Zuordnungsprotokollen basieren, die in dem DHCP- und DNS-Server 214 bestimmt sind. In zentralisierten Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, den Anrufverwalter (CM) 218 zu konfigurieren, um ausreichende Information bereitzustellen, so dass der DNS-Server 214 unterscheiden kann zwischen statischen IP-Geräten, dynamischen IP-Geräten, registrierten Geräten, nicht registrierten Geräten und registrierten Geräten, die einer bestimmten Dienstklasse zugeordnet worden sind, wie z. B. Daten gegenüber Fernsprechwesen, nicht versorgt gegenüber versorgt, usw.
  • Der Server für das Übertragungsprotokoll für triviale Dateien (TFTP) 132 kann konfiguriert werden, um bestimmte Information an/von einem oder mehreren Breitband-Heim-Gateways 300 zu übertragen. In beispielhaften Ausführungsformen stellt der TFTP-Server eine Konfigurationsinformation der Spezifikationen für eine Schnittstelle für die Datenübertragung über Fernsehkabel (DOCSIS) bereit, die QoS-Parameter und andere Information enthält, die für den optimalen Betrieb des Breitband-Heim-Gateways 300 erforderlich sind.
  • Der Tageszeit-Server (TOD) 212 kann eine geeignete Einrichtung für die Aufrechterhaltung eines Echtzeit-Taktgebers einschließen, wie z. B. einen RFC868-konformen Zeit-Server. In beispielhaften Ausführungsformen stellt der Tageszeit-Server 212 Systemnachrichten und/oder -antworten auf Systemanfragen bereit, die eine koordinierte Zeit enthalten, z. B. koordinierte Weltzeit (UCT). Die koordinierte Weltzeit kann von einem beliebigen der Server und/oder Geräte in dem Breitband-Netzwerk 1 verwendet werden. Zum Beispiel kann das Breitband-Heim-Gateway 300 die koordinierte Weltzeit verwenden, die Ortszeit zu berechnen, um Fehlerprotokolle mit einem Zeitstempel zu versehen.
  • Der Systemverwaltungs-Server (SM) 216 kann die Verantwortung für den gesamten Betriebszustand und das Funktionieren der Komponenten in dem Breitband-Netzwerk 1 entweder alleine oder in Verbindung mit anderen Systemverwaltungs-Servern 216 einschließen. Der Systemverwaltungs-Server (SM) 216 kann verschieden konfiguriert werden, um Funktionen der Beobachtung und Verwaltung für Geräte innerhalb des Breitband-Netzwerks 1 bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Systemverwaltungs-Server 216 konfiguriert werden, um eine Verwaltung von verschiedenen Datenbank-Funktionen, Speicherpuffer-Funktionen und Software-Verwendungsfunktionen innerhalb des Breitband-Netzwerks 1 bereitzustellen. Die Software-Verwaltung schließt zum Beispiel die Versions-Steuerung, generische Steuerung und/oder Modul-Steuerung ein.
  • Der Mindestkosten-Server (LCS) 255 kann verschieden konfiguriert werden, um es dem System zu gestatten, das Mindestkosten-Routing von Telefon- und Datenübertragung überall in dem Netzwerk zu bestimmen. Der Mindestkosten-Server 255 kann ferner einem oder mehreren Benutzern des Breitband-Heim-Gateways die Fähigkeit bereitstellen, zum Beispiel zwischen Kosten und Dienstgüte (QoS) zu wählen.
  • Der Anzeigendienst-Server (AS) 220 kann verschieden konfiguriert werden. In beispielhaften Ausführungsformen kann er auf der Basis von Anweisungen, die zum Beispiel von dem Anruf verwalter-Server (CM) 218 empfangen wurden, Anzeigen an spezifizierte Bestimmungsorte und/oder an sämtliche Bestimmungsorte speichern und senden. Der Anzeigen-Server 220 empfängt zum Beispiel Steuerungsnachrichten des Media-Gateway-Steuerungsprotokolls (MGCP) oder später Steuerungsnachrichten der Signalisierung (z. B. H.GCP – ein ITU-Standard Gateway-Steuerungsprotokoll) von dem Anrufverwalter 218 und sendet Anzeigen an ein oder mehrere Sprach-Gateways (VG) 232 und/oder an das eine oder mehrere Breitband-Heim-Gateway 300 (z. B. unter Verwendung von Echtzeitprotokoll(RTP)-Paketen). Der Anzeigen-Server 220 kann eine Anzeige einmal, in einer vorbestimmten Anzahl oder in einer kontinuierlichen Schleife senden. Der Anzeigen-Server 220 kann es erfassen, wenn ein Telefon oder ein anderes Gerät von der Gabel abgenommen worden ist und dem Benutzer eine Werbung oder eine andere Anzeige abspielen. Wo ein Benutzer ein Werbungskonzept unterzeichnet hat, wodurch Telefonraten im Gegenzug für Werbeerträge verringert werden, die durch die Werbungen erzeugt werden, kann der Anzeigen-Server 220 verwendet werden, um die Nummer von Individuen mit einem bestimmten Einkommen, Alter oder anderem Profil zu verfolgen, die die Werbung hören. Der Anzeigen-Server 220 kann auf Anfragen von einzelnen Systemgeräten antworten, wie z. B. einem der Breitband-Heim-Gateways 300, und/oder unter der Steuerung von zum Beispiel dem Anrufverwalter 218. Wo sich der Anzeigen-Server unter der Steuerung des Anrufverwalters 218 befindet, kann der Anrufverwalter konfiguriert werden, um verschiedene Betriebsparameter des Anzeigen-Servers zu steuern. Zum Beispiel kann der Anrufverwalter 218 anfragen, dass bestimmte Anzeigen einmal, in einer spezifizierten Anzahl oder in einer kontinuierlichen Schleife gesendet werden.
  • In noch weiteren Ausführungsformen können Anzeigen anderswo in dem Breitband-Netzwerk 1 erzeugt, als Dateien gespeichert und an einen oder mehrere Anzeigen-Server mittels eines Datenübertragungsprotokolls oder einer Ressource, wie z. B. dem Server für triviale Dateien 214, unter Verwendung von einem oder mehreren Datenübertragungsprotokollen verteilt werden. In vielen Ausführungsformen ist es wünschenswert, Anzeigen in dem Anzeigen-Server in einem passenden Codierungsformat (z. B. G.711 oder G.729) zu speichern. Der Anzeigen-Server kann über eine Audio-Komponente und/oder eine Audio/Video-Komponente verfügen. Die Audio/Video-Komponente kann unter Verwendung einer Kombination eines Codierungsformats (z. B. G.711) und/oder eines standardmäßigen Dateiformats gespeichert werden, wie z. B. Wave (WAV), MPEG und anderen geeigneten Formaten.
  • In einem beispielhaften Betriebsverfahren nimmt ein Benutzer ein Telefon ab, das ein Signal an den Anrufverwalter 218 sendet. Anschließend kann der Anrufverwalter 218 eine Verbindung mit dem Anzeigen-Server 220 herstellen und eine oder mehrere voraufgezeichnete und/oder vorbestimmte Anzeigen (Hypertext und/oder Audio) abspielen. Signalisierungszeichen, wie z. B. ein Besetztzeichen können von dem Breitband-Heim-Gateway 300 oder dem Anrufverwalter 218 abgespielt werden, aber spezielle Informationssignale (SIT) und/oder Nachrichten können als Teil einer Anzeigendatei ebenfalls eingeschlossen werden. Auf diese Art und Weise wird die Benutzererfahrung verbessert, so dass der Benutzer eine Besetztnachricht und/oder Hypertext-Anzeige empfängt, die eine von mehreren Optionen zum Kontaktieren der angerufenen Partei bereitstellt. Der Anzeigen-Server 220 kann über Information verfügen, die von einem Benutzer unter Verwendung von zum Beispiel einem Breitband-Heim-Gateway eingegeben wurde, um der angerufenen Partei zusätzliche Information bereitzustellen. Die zusätzliche Information kann die Fähigkeit, eine Nachricht zu hinterlassen, eine Chat-Mitteilung einzutippen, die angerufene Partei zu paginieren, sich in dem Anruf aufzuschalten und/oder andere Benutzer- oder System-definierte Fähigkeiten für die Anrufhandhabung einschließen.
  • Der Anzeigen-Server 220 kann ferner mit verschiedenen Systemnachrichten, wie z. B. einer Anzeige, die angibt, das eine gewählte Nummer falsch ist oder dass der Anruf nicht wie gewählt durchgegangen ist, dass die Leitungen besetzt sind, dass sämtliche Leitungen zwischen zwei Ländern gegenwärtig besetzt sind, dass die angerufene Partei die Nummern geändert hat, dass das Telefon der angerufenen Parteien ausgesteckt worden ist, dass sich ein oder mehrere Systemfehler ereignet haben, und/oder anderen Anzeigennachrichten programmiert werden.
  • Der Anrufverwalter (CM) 218 kann verschiedenen konfiguriert werden. In beispielhaften Ausführungsformen stellt der Anrufverwalter 218 eine zentralisierte Anruf-Steuerungszentrale für die Unterstützung der Anrufeinstellung und des -abbruchs in dem Breitband-Netzwerk 1 bereit. Der Anrufverwalter 218 kann konfiguriert werden, um die Aufrechterhaltung von Amts- und Leitungs-Information, die Aufrechterhaltung des Anrufzustands für die Dauer eines Anrufs und/oder die Ausführung von Benutzerdienstmerkmalen einzuschließen. Der Anrufverwalter 218 kann ferner für Anruf-Verarbeitungsfunktionen sorgen, wie z. B. ein standardisiertes Anrufmodell zum Verarbeiten der verschiedenen Sprachverbindungen, wie z. B. Anrufe mit Telefonie über Internet. In beispielhaften Ausführungsformen kann ein standardisiertes "offenes" Anrufmodell verwendet werden, das standardisierte Schnittstellen zur Anwendungsprogrammierung (APIs) unterstützt, um Transportdienste und andere Benutzerfunktionen bereitzustellen, wie z. B. Telefonkarten. Eine offene Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung und Anrufeinstellungsschnittstelle in dem Anrufverwalter ermöglichen es, dass Drittpartei-Anwendungen in den Anrufverwalter 218 und das Breitband-Heim-Gateway 300 geladen werden. Das erleichtert die Entwicklung von Drittpartei-Anwendungen zur Verbesserung der Funktionalität von Komponenten in dem Breitband-Netzwerk 1. Zum Beispiel können Drittparteien und andere Geräteverkäufer verschiedene Breitband-Heim-Gateways 300 für die Verwendung in dem Breitband-Netzwerk 1 über Schreibanwendungen herstellen, um das offene Anrufmodell des Anrufverwalters 218 zu unterstützen. Der Anrufverwalter 218 und/oder das Breitband-Heim-Gateway 300 können ferner konfiguriert werden, um Befehle aus einer standardisierten Skript-Sprache auszuführen und/oder zu akzeptieren, die Anweisungen für den Anrufverwalter 218 und/oder das Breitband-Heim-Gateway 300 erzeugen kann, um verschiedene Funktionen auszuführen. Die Skript-Funktionalität kann die Fähigkeit einschließen, ein gesamtes Anrufmodell auszuführen, das Schnittstellen zu dem Signalisierungssystem 7 (SS7) 170, öffentlichen Telefonnetzwerk 160, IP-Netzwerk 120, ATM/Frame/Cell-Relay-Netzwerk 185 und/oder anderen Funktionen einschließt, zum Beispiel innerhalb der IP-Zentralstation 200, wie z. B. der Multimedia-Server 222, Anzeigen-Server 220, Systemverwaltungs-Server 216, Konferenz-Server 224, Tageszeit-Server 212, Mindestkosten-Server 255 und/oder der Server für die Domain-Registrierung 214.
  • Der Anrufverwalter 218 kann ferner konfiguriert werden, um die Anrufzustände für jeden Anruf aufrechtzuerhalten, den er handhabt (z. B. einen Anruf mit Telefonie über Internet), und auf Systemereignisse zu antworten, die zum Beispiel durch die Nachrichten des Multimedia-Gateway-Steuerungsprotokolls (MGCP) und/oder Nachrichten des ISDN-Benutzerteils (ISUP) für das Protokoll des Signalisierungssystems 7 (SS7) erzeugt wurden, die während der Verarbeitung eines Anrufs auftreten können. Beispielhafte Ereignisse, die von dem Anrufverwalter 218 gehandhabt werden, schließen Änderungen des Anrufzustands, Ereignisse der Anruf-Merkmalsänderungen/Anruf-Merkmalsauslösung, Änderungen in dem Zustand von Leitungen und Ämtern und/oder Fehlerzustände ein. Ferner kann der Anrufverwalter 218 mit Geräten, die mit einer einzelnen Schaltung an dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 verbunden sind, und/oder einem Gerät interagieren, das mit einem Anschluss des Breitband-Heim-Gateways 300 verbunden ist. Auf diese Art und Weise können der Infrastruktur neue Geräte hinzugefügt und unter Verwendung des offenen Anrufmodells betrieben werden, das in dem Anrufverwalter 218 enthalten ist.
  • Der Anrufverwalter 218 kann ferner einen Speicher für die Teilnehmer- und Netzwerkkonfiguration, einen Cache-Server für einen schnelleren Zugriff auf häufig verwendete Daten, eine Routing-Maschine zum Auswählen eines passenden Routing-Algorithmus (z. B. Mindestkosten-Routing) und/oder einen Dienstvermittler einschließen, der die Daten und Logik für spezifische Dienste bereitstellt. Zusätzlich kann der Anrufverwalter 218 einen Authentifizierungs-Server (AC) 245 einschließen, der in dem integrierten Multimedia-System eine Authentifizierung von verschiedenen Geräten, Objekten, Paketen und Benutzern bereit stellt. Auf diese Art und Weise kann ein Benutzer die Identität der anrufenden oder angerufenen Partei verifizieren.
  • Der Anrufverwalter 218 kann mit dem Signalisierungs-Gateway (SG) 234, dem Abrechnungs-Gateway (AG) 240, dem Elementverwaltungs-Gateway (EMG) 238, dem Sprach-Gateway (VG) 232 und dem Multimedia-Gateway (MG) 230 unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Protokolls, wie z. B. IP, und eines Verbindungsmechanismus, wie z. B. dem zentralen Router 210, interagieren. In einer bevorzugten Ausführungsformen kann der Anrufverwalter 218 konfiguriert werden, um Signalisierungsnachrichten zu verwenden, wie z. B.: a) ISUP-Nachrichten über die Schnittstelle der Architektur für Vermittler der Abrufe von gemeinsamen Objekten (COBRA) zu und/oder von dem Signalisierungs-Gateway 234, b) MGCP-, SIP- (einfaches Internetprotokoll), H.GCP- und/oder andere geeignete Steuerungsnachrichten zu und/oder von dem Anzeigen-Server 220, c) Anruf-Ereignisaufnahmen in dem modifizierten Radiusformat zum dem Abrechnungs-Gateway 240, d) Radius- (oder erweitertes Radius- oder kompatible Protokoll-) Steuerungsnachrichten zu und/oder von dem Sprach-Gateway 232 und/oder den Breitband-Heim-Gateways 300, und e) Nachrichten des Signalisierungsnetzwerk-Verwaltungsprotokolls (SNMP) zu und/oder von dem Elementverwaltungs-Gateway 238.
  • Der Anrufverwalter 218 kann ein oder mehrere Datenbanken inkorporieren. Zum Beispiel kann der Anrufverwalter 218 eine Datenbankinformation einschließen, wie z. B. (1) eine Ressourcen-Datenbank, die eine Identifizierung darüber, welche Ressourcen mit dem Breitband-Netzwerk 1 verbunden sind, und ihren gegenwärtigen Zustand bereit stellt; (2) eine Amt/Gateway-Datenbank, die anzeigt, welches Gateway welchen Schaltungen in einem Amt dient; (3) eine Kunden-Datenbank, die anzeigt, ob ein Anruf autorisiert ist, die identifiziert, welche Dienste von einer Leitung unterstützt werden, und bestimmt, ob eine Telefonnummer sich auf oder nicht auf dem integrierten IP-Kommunikationsnetzwerk befindet; (4) einen Nummerierungsplan-/Mindestkosten-Routing-Datenbank, die Routing-Information bereitstellt, die es der IP-Zentralstation 200 ermöglicht, das korrekte Amt als eine Funktion der Anrufnummer auszuwählen; und (5) eine Datenbank für die lokale Nummerportierung (LNP), die den nordamerikanischen Nummernraum (NANP) und assoziierte Vorwahlen anzeigt, die für eine Assoziierung mit dem Nummerportierungsdienst offen sind; und (6) eine Adresse des Dienststeuerungspunktes (SCP), zu dem Anfragen für die Übertragung dieser lokalen Portierungsnummern geroutet werden sollten.
  • In beispielhaften Ausführungsformen schließt das Breitband-Netzwerk 1 eine Ausstattung ein, die mit dem COBRA-Standard kompatibel ist. COBRA kann verwendet werden, um es Anwendungen von einer Vielzahl von Verkäufern zu gestatten, miteinander betrieben zu werden. Der COBRA-Standard gestattet es einem Unternehmen, wie z. B. AT&T, sein Netzwerk unter Verwendung einer Ausstattung von mehreren Verkäufern aufzubauen und dennoch eine nahtlose Integration sowie Betrieb sicherzustellen. Einige der durch COBRA v. 2.2 abgedeckten Hauptbereiche schließen folgende ein: Unterstützung der Inter-ORB-Verbrückung, Unterstützung des allgemeinen Inter-ORB-Protokolls (GIOP), Unterstützung des Internet-Inter-ORB-Protokolls (IIOP) und Unterstützung des Umgebungs-spezifischen Inter-ORB-Protokolls (ESIOP). Der Anrufverwalter 218 kann diese Protokolle integrieren, um die Anrufeinstellung bei einer unterschiedlichen Ausstattung zu erleichtern. Das ist deshalb vorteilhaft, weil Ausstattung von einer Vielzahl von Verkäufern über das Breitband-Netzwerk 1 ohne Modifikation miteinander betrieben werden kann.
  • Der Multimedia-Server (MS) 222 kann verschieden konfiguriert werden. Zum Beispiel können ein oder mehrere Multimedia-Server eine Unterstützung für den Multimedia-Nachrichtendienst und/oder für die gesamten Verwaltung von multimedialen Sprach- und Mail-Nachrichten bereitstellen, die über das Breitband-Netzwerk 1 übertragen werden. Der Multimedia-Server kann konfiguriert werden, um E-Mail-Nachrichten (z. B. html), Sprach-Mail-(Audio)-Nachrichten und/oder Video-Mail-(Audio- und Video-)-Nachrichten zu unterstützen. Die Multimedia-Nachrichten können vorkonfigurierte Standard-Systemnachrichten, Werbungsnachrichten und/oder Benutzer-definierte Nachrichten einschließen. In beiden Fällen, wo die Nachrichten an einer zentralisierten Stelle gespeichert werden, kann der Multimedia-Server einen derartigen Speicher bereitstellen. Wo der Multimedia-Server 222 einen Speicher für die Multimedia-Nachrichten bereitstellt, kann eine Datenbank zum Indexieren, Speichern und Beziehen von derartigen Nachrichten verwendet werden. In beispielhaften Systemen kann der Benutzer auf vorbestimmte Nachrichten dieser Nachrichten zugreifen. Der Multimedia-Server 222 kann IP als ein Kommunikationsverfahren mit anderen Geräten über das Breitband-Netzwerk 1 verwenden.
  • Der Konferenz-Server (CS) 224 kann konfiguriert werden, um für Mehrpartei-Konferenzanrufe unter Verwendung von zum Beispiel IP-Sprachpaketen während eines IP-Fernsprech- oder Multimedia-Sitzungsanrufes zu sorgen. Der Konferenz-Server 224 kann spezialisierte Software einschließen, die auf einer Rechnerplattform mit assoziierter Multiplex- und Demultiplex-Fähigkeit zum Trennen und Vereinigen von Benutzerinformationspaketen läuft. Zum Beispiel kann der Konferenz-Server mehrere Anrufe in einer Konferenzsitzung anmelden. Wenn Informationspakete von einem oder mehreren Telefonen gesendet werden, werden sie vereinigt und zu den anderen Telefonen in dem Konferenzanruf gesendet. Der Konferenz-Server 224 kann ein beliebiges geeignetes Kommunikationsprotokoll verwenden, wie z. B. H.GCP oder SIP. Der Konferenz-Server 224 kann funktionieren, um Benutzerinformation von zwei oder mehreren Benutzern auf einen einzigen Anrufpfad zu vereinigen. Der Konferenz-Server 224 kann eine oder mehrere "Einwahlnummern" einschließen und von einem beliebigen Standort gesteuert werden, z. B. von einem zentralisierten Betreiberstandort und/oder von einem oder mehreren Breitband-Heim-Gateways 300. Es kann wünschenswert sein, dass der Konferenz-Server 224 derart konfiguriert ist, dass einige Anrufer einfach den Anruf ohne Sprachunterbrechung verfolgen, während andere Anrufer sowohl über Fähigkeiten der Sprachübertragung als auch des -empfangs verfügen. Wo einem Anrufer die mit einer aktiven Teilnahme in dem Anruf assoziierten Privilegien nicht verliehen sind, werden Sprachpakete von diesen Benutzern verworfen. Zum Beispiel kann ein Geschäftsführer (CEO) einen Konferenzanruf mit einer Vielzahl von Finanzberatern führen und die Presse dazu einladen, dem Anruf ohne Unterbrechungsfähigkeiten zuzuhören.
  • Die Gateways in der IP-Zentralstation 200 können konfiguriert werden, um die Übertragung von Signalen zu und/oder von den verschiedenen Servern in der IP-Zentralstation 200, dem IP-Netzwerk 120, dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160, dem Netzwerk 170 des Signalisierungssystems 7 (SS7), dem Internet 180 und/oder dem Netzwerk der gesicherten Verwaltungsdaten (SMD) 190 bereitzustellen. Die Gateways unterstützen typischerweise eine oder mehrere Funktionen aus der folgenden Gruppe von Funktionen: Anrufverarbeitung; Verbindungsfähigkeit des Signalisierungssystems 7 (SS7); Unterstützung der Gebührenerfassung; OAM&P-Unterstützung; Verbindung mit dem öffentlichen Telefonnetzwerk; Steuerung von CoS-/QoS-Parametern; und erweiterte Dienste.
  • Das Sprach-Gateway (VG) 232 kann mit dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 verbunden und betrieben werden, um zwischen IP-basierten Sprachpaketen und dem standardmäßigen Sprachverkehr des öffentlichen Telefonnetzwerks 160 zu konvertieren. Das Sprach-Gateway 232 kann als Multifrequenz-(MF)- oder ISUP-Gateway auf einer per-T1-Basis konfiguriert werden. Wo Multifrequenz-(MF)-Ämter verwendet werden, verwendet eine Ausführungsform die Signalisierung zwischen dem Anrufverwalter 218 und dem Sprach-Gateway 232 unter Verwendung des MGCP-, SIP-, H.GCP- und/oder eines anderen kompatiblen Protokolls. Die Multifrequenz-Ämter können mit der Merkmalsgruppe D (FGD), dem Signalisierungsprotokoll des Betreiberdienstes (OS) und/oder dem Terminierungsprotokoll (TP) kompatibel sein.
  • Die IP-Zentralstation 200 kann mit dem Netz des öffentlichen Telefonnetzwerks verschieden verbunden werden. Zum Beispiel kann die IP-Zentralstation 200 direkt mit dem öffentlichen Telefonnetzwerk unter Verwendung von zum Beispiel einem Trägerkanal (z. B. ein T1- oder T3-Träger) verbunden werden und/oder unter Verwendung von einem oder mehreren Netzwerken zwischenverbunden sein, wie z. B. ein IP-Netzwerk und/oder ATM/Frame/Cell-Relay-Netzwerk 185. Wo ein T1-Netzwerk verwendet wird, kann es wünschenswert sein, ein oder mehrere des ISUP oder MF, FGD und OS zu verwenden, um ein Dienstbüro in dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 zwischen zu verbinden. Alternativ kann das Dienstbüro in dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 unter Verwendung einer alternativen Netzwerkanordnung zwischenverbunden werden, wie z. B. ein IP-Netzwerk 120 und/oder ein ATM/Frame/Cell-Relay-Netzwerk 185. Das Dienstbüro kann bei der Bereitstellung von Betreiberdiensten, Verzeichnisdiensten und der Versorgung mit 311-, 611- und 711-Diensten mit der IP-Zentralstation 200 koordinieren. Die 911-Notrufdienste können zu einem E911-Tandemschalter geroutet werden, der über die passenden Datenbanken verfügt und mit einer Notrufabfragestelle (PSAP) verbunden ist. Die 911-Notrufdienste können von dem Anrufverwalter 218 und/oder dem Dienstbüro koordiniert werden, das auf dem öffentlichen Telefonnetzwerk basiert.
  • Das Sprach-Gateway 232 kann Router-basiert sein und ein oder mehrere Sprachmerkmalkarten und/oder DSP-Modulkarten einschließen, um eine Sprachverarbeitung durchzuführen. Das Sprach-Gateway 232 kann optional Host-Prozessoren, LAN/WAN-Anschlüsse, Ethernet-Anschlüsse, T1- oder E1-Fernsprechschnittstellenkarten, Sprachmerkmalkarten mit DSP-Modulen einschließen, die Codeumwandlung der Sprachkompression (G.711 und G.729), Trägerqualitäts-Echounterdrückung mit 8 ms–32 ms Schweiflänge, einen Dejitter-Puffer, der sich Verzögerungsschwankungen in dem Netzwerk zur Minimierung der Verzögerung anpasst, Verschleierung von Paketverlusten, die Verschleierungsrahmen für verlorene Pakete unter Verwendung von Information aus zuvor empfangenen Daten erzeugt, und/oder Signalerfassung und -erzeugung bereitstellen. Diese Funktion erfasst Multifrequenz-(MF)-Signale und erzeugt MF- und Anruf-Verarbeitungssignale (z. B. Wählsignal, Anruf-Wartesignal usw.).
  • In beispielhaften Ausführungsformen kann das Sprach-Gateway 232 T1/E1-Schnittstellen mit internen Kanaldiensteinheiten (CSUs) einschließen. Es kann ferner wünschenswert sein, das Sprach-Gateway 232 derart zu konfigurieren, dass Ämter von ISUP, MF und zentralisierte Telefondienste (CAS) mit einer Konfiguration unterstützt werden, die auf einer per-T1-Basis erfolgt. Zusätzlich können Multifrequenz-Signale und zentralisierte Tele fondienste ein Kommunikationsschema von "geraubten Bits" verwenden, wo Bits aus Teilrahmen für die Übertragung von Bandinterner Signalisierung "geraubt" werden. Die Multifrequenz-Signale können von dem Sprach-Gateway 232 in und/oder aus zum Beispiel Signalanfragen und Ereignissen des einfachen Gateway-Steuerungsprotokolls (SGCP) konvertiert werden. Zum Beispiel können Multifrequenz-Signale und/oder niedere Signalisierungs- und Zeitberechnungsfunktionen auf und/oder von einem beliebigen der folgenden Indikationen übertragen werden: Benachrichtigungsfunktionen des einfachen Gateway-Steuerungsprotokolls, Benachrichtigungsanfragen des einfachen Gateway-Steuerungsprotokolls, Verbindungsanfragen, Anfragen zur Verbindungsmodifizierung, Abgehoben- und/oder Aufgelegt-Angaben.
  • Eine Ethernet-Schnittstelle mit einem RJ-45-Konnektor kann verwendet werden, um das Sprach-Gateway 232 mit dem zentralen Router 210 (z. B. Gigabit-Schalter oder Hochgeschwindigkeits-Router (HSR)) zu verbinden. Das Multimedia-Gateway-Steuerungsprotokoll kann als die Schnittstelle zwischen dem Sprach-Gateway 232 und dem Anrufverwalter 218 verwendet werden. Zum Beispiel können Anrufsteuerung, Signalisierung und Multimedia-Datenstrom, Echtzeitprotokoll(RTP)-Verbindungen, IP-Adressen, UDP-Anschlüsse, Codec-Wahl usw. in einer beliebigen geeigneten Art und Weise konfiguriert werden, wie z. B. unter Verwendung eines Multimedia-Gateway-Steuerungsprotokolls. In beispielhaften Ausführungsformen können Audio-Ströme direkt zwischen Kundenstandort-Geräten 102 unter Verwendung von Echtzeitprotokollverbindungen über zum Beispiel ein Benutzer-Datenpaketprotokoll (UDP) weitergegeben werden. Somit kann das Multimedia-Gateway-Steuerungsprotokoll verwendet werden, um das Sprach-Gateway 232 anzufragen, Verbindungen zu initiieren, zu löschen und/oder sonst wie zu modifizieren, damit RTP-Media-Ströme eingestellt und abgebrochen werden. Eine ähnliche Prozedur kann ebenfalls verwendet werden, um Kontinuitätsprüfungen und -ergebnisse anzufragen.
  • In beispielhaften Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, das IP-Netzwerk anzupassen, um Nachrichten des Transaktionsfähigkeits-Anwendungsteils (TCAP) des Signalisierungssys tems 7 (SS7) über das IP-Netzwerk 120 und/oder das ATM/Frame/Cell-Relay-Netzwerk 185 zu tragen. Der Transport von Nachrichten des Transaktionsfähigkeits-Anwendungsteils (TCAP) des Signalisierungssystems 7 (SS7) über die Paketnetzwerke gestattet es, dass Signalisierungsvorgänge von mehreren Verbindungen mit demselben Host, mehrere Host-Verbindungen und eine verteilte Verarbeitung von Anruf-Einstellungsinformation unter Verwendung von zum Beispiel mehreren Anrufverwaltern 218 in dem Breitband-Netzwerk 1 unterstützt werden. Somit können das IP-Netzwerk 120 und/oder das ATM/Frame/Cell-Relay-Netzwerk verwendet werden, um mit einer Vielzahl von ESS-Schaltern zu verbinden, um Signalisierungsinformation, Sprache und/oder Daten zu transportieren. In Ausführungsformen, wo das Signalisierungs-Gateway (SG) 234 konfiguriert ist, um den Signalisierungstransport des Signalisierungssystems 7 (SS7) unter Verwendung von Nachrichten des Transaktionsfähigkeits-Anwendungsteils (TCAP) zu unterstützen, kann es wünschenswert sein, einen Translator für die Konvertierung zwischen Nachrichten des Multimedia-Gateway-Steuerungsprotokolls (MGCP) und Nachrichten des Transaktionsfähigkeits-Anwendungsteils Part (TCAP) und/oder Nachrichten des ISDN-Benutzerteils (ISUP) einzuschließen.
  • Der Punkt, wo ISUP- und TCAP-Nachrichten an einem Signalisierungs-Gateway des Signalisierungssystems 7 (SS7) beendet werden, ist dem Netzwerk 170 des Signalisierungssystems 7 (SS7) als ein Dienstschaltungspunkt (SSP) definiert. Der Anrufverwalter 218 kann mit einer standardisierten Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung (API) konfiguriert werden, um eine Interaktion mit dem Signalisierungssystem 7 (SS7) zum Beispiel durch Senden und/oder Empfangen von ISUP- und TCAP-Nachrichten von einem Dienstschaltungspunkt (SSP) zu gestatten. Eine vollständige Klasse-5-Funktionalität des Signalisierungssystems 7 (SS7) kann in dem Anrufverwalter 218 eingeschlossen werden, die die Fähigkeit einschließt, sämtliche benötigte Information für die Gebührenerfassung bereitzustellen, wie in dem GR-246-Bellcore-Standard bestimmt ist. Das Signalisierungs-Gateway 234 kann angeordnet werden, um folgendes auszuführen: Nachrichtenhandhabung (Nachrichten-Unterscheidung, Nachrichten-Verteilung und Nachrichten-Routing) des Signalisierungssystems 7 (SS7); Verwaltung der Signalisierungsverbindung (z. B. Aktivierung, Deaktivierung der Verbindung); Verwaltung der Signalisierungsroute (Verwaltung des Point-Code[PC]-Routenzustands auf der Basis von Routen-empfangenen Verwaltungsnachrichten, wie z. B. Transfer verboten, Transfer erlaubt, Transfer eingeschränkt, usw.); und Verwaltung des Signalisierungsverkehrs (Ablenkung von Verkehr auf der Basis von Unverfügbarkeit, Verfügbarkeit, Einschränkung der Signalisierungsverbindung, Route und des Point-Codes). Die Architektur des Signalisierungssystems 7 (SS7) unterstützt das notwendige Redundanz-Komponentenschema für die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Systems während planmäßiger Wartung und/oder Software/Hardware-Upgrades. Das Signalisierungs-Gateway 234 kann konfiguriert werden, um direkt für eine Verarbeitung des Signalisierungssystems 7 (SS7) auf niedrigerem Niveau zu sorgen.
  • In beispielhaften Ausführungsformen interagiert das Signalisierungs-Gateway 234 mit dem Anrufverwalter 218 unter Verwendung einer passenden offenen Schnittstelle (z. B. Architektur für Vermittler der Abrufe von gemeinsamen Objekten (COBRA)). In diesen Ausführungsformen kann es für Übertragungs-Software in dem Signalisierungs-Gateway 234 wünschenswert sein, den ISUP- und/oder TCAP-Daten eine Schicht-Information des Nachrichten-Übertragungsteils (MTP) hinzuzufügen, um eine vollständige Nachricht des Signalisierungssystems 7 (SS7) zu erstellen. Die vollständige Nachricht des Signalisierungssystems 7 kann dann zu dem Übertragungspunkt der Signalisierung (STP) in dem externen Netzwerk 170 des Signalisierungssystems 7 (SS7) gesendet werden. Im Gegensatz dazu kann das Signalisierungs-Gateway 234 konfiguriert werden, um Daten der ISUP- oder TCAP-Anwendungsschicht aus den Nachrichten des Signalisierungssystems 7 (SS7) zu entfernen, die von dem STP vor der Konvertierung der Information für eine passende offene Schnittstelle (z. B. COBRA) empfangen wurden, und die Information an den Anrufverwalter 218 über den zentralen Router 210 weiterzuleiten.
  • Das Abrechnungs-Gateway (AG) 240 kann konfiguriert werden, um Nachrichten, die Ereignisse von dem Anrufverwalter 218 darstellen, über einen geeigneten Transportmechanismus, wie z. B. den zentralen Router 210, zu empfangen. Typischerweise werden zwei Nachrichten für jeden Anruf empfangen, wobei die erste empfangen wird, wenn der Anruf hergestellt ist, und die zweite, wenn der Anruf endet. In dem Fall von nicht erfolgreichen Anrufen wird nur die Fehlernachricht protokolliert. Die Nachrichten liefern Details über die anrufenden und angerufenen Parteien, der Zeitberechnung der Anrufeinstellung, der Dauer und der Qualität des Anrufs. Das Abrechnungs-Gateway 240 kann unter Verwendung eines redundanten Computers dupliziert werden, wobei jedes Gateway über doppelt gespiegelte Festplatten verfügt. Das Abrechnungs-Gateway 240 speichert Benutzungsaufzeichnungen und kann sie dann an verknüpfte Bestimmungsorte (z. B. Gebührenerfassungszentralen) für die Verarbeitung verteilen. Gebührenerfassungszentralen schließen typischerweise Gebühren-Prozessoren ein, die Abrechnungsinformation von dem Abrechnungs-Gateway 240 empfangen und dem Kunden eine passende Online- oder Papier-Gebührenerfassung erzeugen. Das Abrechnungs-Gateway kann konfiguriert werden, um Abrechnungsaufzeichnungen von mehreren Tagen unterzubringen, wie z. B. die Aufzeichnungen für einen Tag, zwei Tage, drei Tage, vier Tage, eine Woche oder einen Monat. Die Zeitspanne, in der die Daten in dem Abrechnungs-Gateway behalten werden, kann von Geschäftserfordernissen, Hardwarerestriktionen und/oder dem Gebührenerfassungszyklus abhängen. Wenn das Ende des Gebührenerfassungszyklus naht, kann es zum Beispiel wünschenswert sein, die Zeitspanne zu verkürzen, in der das Abrechnungs-Gateway die Daten hält, so dass Anrufe, die an dem Tag der Abrechnungsausdrucke getätigt wurden, in den Abrechnungen eingeschlossen sind. Ferner kann das Abrechnungs-Gateway Daten sowohl behalten als auch an die Gebührenerfassungszentralen weiterleiten. Falls die Geräte in der Gebührenerfassungszentrale ausfallen, kann auf diese Art und Weise das Abrechnungs-Gateway 240 als ein Backup dienen. In ähnlicher Weise kann die Gebührenerfassungszentrale als ein Backup agieren, falls das Abrechnungs-Gateway 240 ausfällt.
  • Ein Format zur automatischen Nachrichtenabrechnung (AMA) wird typischerweise von Schaltsystemen für Schaltungen, Paketschaltungssystemen und anderen Netzwerkelementen verwendet, um Messdaten für die Gebührenerfassungsbenutzung (z. B. das Bellcore® automatische Nachrichtenabrechnungs-Format (BAF)) zu liefern. Diese Daten können verwendet werden, um entweder die Belastung des Kunden für die Verwendung von Netzwerk-Ressourcen oder die Belastung von anderen Trägern (z. B. Austausch-Träger (IEC) und andere lokale Austausch-Träger (LEC) für die Assistenz bei der Herstellung von Anrufverbindungen zu gestatten. Das Abrechnungs-Gateway 240 kann konfiguriert werden, um diese Information in Aufzeichnungen des Formats (z. B. BAF) für das automatische Nachrichtenabrechnungs-Format (AMA) zu konvertieren und diese Aufzeichnungen an die externen Gebührenerfassungssysteme unter Verwendung von zum Beispiel eines TFTP (Übertragungsprotokoll für triviale Dateien) zu senden. Die Zeitstempel-Genauigkeit basiert typischerweise auf der Genauigkeit des Taktgebers des Anrufverwalters 218, die von dem TOD-Server 212 abgeleitet werden kann. Um passende AMA-Aufzeichnungen zu erstellen, besitzt die von dem Anrufverwalter 218 erzeugte Ereignisinformation vorzugsweise die passende Information für den spezifizierten Telefondienst, wie z. B. Telefonnummer der anrufenden Partei (Kunde), Telefonnummer der angerufnen Partei (Kunde), Anrufzeit, Dauer des Telefonanrufs und die Verwendung von beliebigen willkürlichen Merkmalen. Unterschiedliche AMA-Strukturen können zwischen On-Net-Anrufen (definiert als in dem IP-Netzwerk 120 eines Netzwerkdienstanbieters) gegenüber Off-Net-Anrufen (definiert als außerhalb des IP-Netzwerks eines Dienstanbieters – z. B. öffentliches Telefonnetzwerk) für Zwecke der Gebührenerfassung erzeugt werden.
  • Das Elementverwaltungs-Gateway (EMG) 238 kann eine Systemverwaltungsfunktionalität bereitstellen, die zum Beispiel folgendes einschließt: a) Verfolgung des Zustands und der Leistung für die Zentrale der Betriebsverwaltung, Aufrechterhaltung und Versorgung, um den ablaufenden Betrieb von Anwendungen zu beurteilen; b) einen regen Informationsaustausch mit einer Netzwerkbetriebszentrale, die für die ablaufende Aufrechterhaltung von einer oder mehreren Anwendungen verantwortlich ist; c) eine kundenspezifizierbare Betriebsschnittstelle, um es der Netzwerkbetriebszentrale zu gestatten, ausschließlich benötigte Information zu betrachten und somit die zum Filtern der Information aufgewendete Zeit zu verringern; d) eine verteilte Anwendungskonfiguration zu zentralisieren, die es der zentralisierten Konfiguration von Objekten gestattet, sich auf einer Vielzahl von Maschinen zu befinden; e) proaktive Netzwerkverwaltungsfähigkeiten, um das Erfordernis nach einem konstanten Betreibereingriff zu beseitigen, was die von Tag zu Tag stattfindenden Arbeitsabläufe effizienter macht; und/oder f) eine intelligente Anzeige von Zustandsinformation, um kritische Punkte von Problemen geringer Priorität zu separieren, was es der Betriebszentrale gestattet, Ressourcen den richtigen Problemen zu der richtigen Zeit zuzuordnen.
  • Das Multimedia-Gateway (MG) 230 kann konfiguriert werden, um mit dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 zu verbinden und IP-basierte Multimedia-Pakete zu dem standardmäßigen Verkehr des öffentlichen Telefonnetzwerks 160 zu konvertieren. Das Multimedia-Gateway 230 kann eine intelligente Leitungsschnittstelle einschließen, die mit dem Anrufverwalter 218 für die automatische Leitungsbemessung und -belegung zwischen dem IP-Netzwerk 120 und dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 kommuniziert. Wenn zum Beispiel ein Systembenutzer an den Kundenstandorten einen PC- und/oder ein Multimedia-Telefon verwendet, um mit einem Benutzer des herkömmlichen öffentlichen Telefonnetzwerks 160 zu kommunizieren, dann beinhaltet die Kommunikationssitzung die Übertragung von Video- und Audiodaten. Die für diese Art von Kommunikation erforderliche Bandbreite ist viel größer als diejenige, die für einen Sprachanruf von PSTN zu PSTN oder einen Sprachanruf von IP zu PSTN erforderlich ist. Das Multimedia-Gateway 230, als die Schnittstelle zwischen zwei Systemen, kann eine größere Bandbreite übertragen, um den Anruf zu erleichtern, falls die angerufene Partei ebenfalls Video-aktiv ist. Dieser Prozess der Bandbreitenübertragung tritt typischerweise bei einem 5ESS- oder einem lokalen Digitalschalter innerhalb des öffentlichen Telefonnetzwerks 160 auf. Typischerweise erfordert ein Multimedia-Anruf, der Live-Video, -Audio und -Daten einschließt, eine sich von 56 K bis 1,544 Mbps erstreckende Bandbreite. Mit der wachsenden Anzahl von Benutzern, die dieselbe Verbindung gemeinsam verwenden, verschlechtert sich jedoch die Qualität der Übertragung bedeutend. Das Multimedia-Gateway 230 muss in der Lage sein, die Bandbreitenbenutzung zu verfolgen und passende Einstellungen vorzunehmen, damit eine annehmbare Dienstgüte aufrechterhalten wird. Ferner kann es für den Anrufverwalter 218 und das Multimedia-Gateway 230 wünschenswert sein, zwischen sich selbst und/oder dem Kundenstandort-Gerät 102 zu kommunizieren, um zu bestimmen, ob der Benutzer die zusätzliche Bandbreite und damit die Kosten des Anrufes autorisiert hat. Sogar wo zum Beispiel eine angerufene und/oder anrufende Partei Video-aktiv ist, kann sie nichtsdestotrotz die Autorisierung der Bezahlung für die für Video erforderliche erhöhte Bandbreite verweigern.
  • Das Internet-Gateway (IG) 236 kann mit dem Internet (z. B. World Wide Web (www)) verbunden werden und ein Mittel für IP-basierte Datenpakete bereitstellen, die zwischen dem IP-Netzwerk 120 und dem Internet 180 geroutet werden sollen. Alternativ können IP-basierte Sprachpakete über das Internet 180 geroutet werden. In beispielhaften Ausführungsformen routet das Internet-Gateway 236 ausschließliche Datenpakete, die dasselbe Prioritätsniveau mit einem anderen Nicht-Echtzeitverkehr geringerer Priorität gemeinsam verwenden, die mit Computer-Datenkommunikationen übereinstimmen, die gegenwärtig mit dem Internet 180 erfahren werden. Folglich verwendet der Datenverkehr mit niedriger Priorität und niedriger Wartezeit auf dem IP-Netzwerk 120 das Internet-Gateway 236, um mit anderen IP-Datennetzwerken, wie z. B. das www, zu kommunizieren. Sprachpakete können über ein anderes Netzwerk geroutet werden, wie z. B. das ATM/Frame/Cell-Relay-Netzwerk 185, ein privates IP-Netzwerk 120 und/oder das öffentliche Telefonnetzwerk 160, wo festgelegte Informationsraten einfach erhalten werden können.
  • In beispielhaften Ausführungsformen schließt das Breitband-Netzwerk 1 die Schnittstellen ein, die Verbindungen mit bestehenden Systemen für Betrieb, Aufrechterhaltung und Versorgung (OAM&P) 195 ermöglichen, die Verwaltungsfunktionen der Gebührenerfassung, Abrechnung, Versorgung und/oder Konfiguration unterstützen. Ein Netzwerk 190 für gesicherte Verwaltungsdaten (SMD) kann verwendet werden, um das OAM&P 195 mit dem Abrechnungs-Gateway 240 und dem Elementverwaltungs-Gateway 238 zu verbinden. Das Netzwerk 190 für gesicherte Verwaltungsdaten kann ein Netz für Netzwerk-Dienstteilung (NSD)einschließen. Das Netzwerk 190 für gesicherte Verwaltungsdaten hilft sicherzustellen, dass zwischen der IP-Zentralstation 200 und dem OAM&P 195 ausschließlich eine sichere Kommunikation erfolgen kann. Das beseitigt ein potenzielles Mittel für die Beeinflussung der Funktionen der Gebührenerfassung und der Versorgung in dem OAM&P. Die Gebührenerfassungssysteme (OSS) 195 können die Netzwerkbetriebszentrale (NOC) einschließen. Das NOC kann einen Übertragungs-Server einschließen, der Funktionen für das Gestatten von Kommunikationen und für die Steuerung von unterschiedlichen Netzwerken einschließt.
  • B. Breitband-Heim-Gateway (BRG)
  • Bezug nehmend auf die 3 wird nun eine bevorzugte Ausführungsform für ein Breitband-Heim-Gateway (BRG) 300 beschrieben und erläutert. Das Breitband-Heim-Gateway 300 kann als die Schnittstelleneinheit zwischen dem Rest der Geräte des Kundenstandort-Geräts 102 und dem externen Netzwerk konfiguriert werden. Das Breitband-Heim-Gateway 300 kann mit dem Rest des Breitband-Netzwerks 1 unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Mechanismus, wie z. B. eines Gateways, direkt in ein IP-Netzwerk und/oder eine Kabelverbindung verbunden werden. In den am meisten bevorzugten Ausführungsformen wird eine Hybridfaser-Koaxialanlage verwendet, wie z. B. eine Hybridfaser-Koaxial(HFC)-Anlage 112. Die Hybridfaser-Koaxialanlage 112 gestattet es zahlreichen Breitband-Heim-Gateways 300, auf einer bestehenden Hybridfaser-Koaxialanlage 112 ohne Modifikation an der Infrastruktur der Anlage eingeschlossen werden.
  • Das Breitband-Heim-Gateway 300 kann verschieden konfiguriert werden, um zum Beispiel Fähigkeiten eines Hochgeschwindigkeits-Kabelmodems bereitzustellen, um einen oder mehrere assoziierte PCs miteinander und mit dem Rest des Breitband-Netzwerks 1 zu verbinden, einem oder mehreren TVs (unter Verwendung von zum Beispiel entweder einer integrierten oder separaten Decoder-Funktionalität, z. B. einer Set-Top-Box 350) eine Funktionalität, eine oder mehrere Telefonverbindungen, wie z. B. Telefone eines herkömmlichen Telefonsystems (POTS) und/oder Digitaltelefone, Anzeigen, drahtlose Schnittstellen, Sprachverarbeitung, entfernte Steuerungsschnittstelle, Anzeigenschnittstelle und/oder Verwaltungsfunktionen bereitzustellen. In beispielhaften Ausführungsformen kann das Breitband-Heim-Gateway 300a) die Umwandlung zwischen analogen Sprach- und IP-Sprachpaketen, b) das Multiplexen/Demultiplexen der Ströme von IP-Sprachpaketen, c) die Unterstützung für das Multiplexen/Demultiplexen von mehreren ankommenden und ausgehenden Signalen bereitstellen, die Signale von mehrfacher Sprache, Multimedia, Daten, Systemverwaltung und/oder TV-Information einschließen.
  • Wo die Elemente des Breitband-Heim-Gateways 300 miteinander verbunden werden, kann die Verbindung durch einen oder mehrere Datenbusse bereitgestellt werden, zum Beispiel durch einen Hochgeschwindigkeitsbus (HSB) 360, Prozessorbus 380 und/oder ein anderes Verbindungssystem. Der Hochgeschwindigkeitsbus 360, 380 kann konfiguriert werden, um eine flexible Leitung für die Übertragung von Information zwischen der internen Hardware, den Prozessoren und Anschlüssen bereitzustellen. In beispielhaften Ausführungsformen des Breitband-Heim-Gateways 300 kann der Hochgeschwindigkeitsbus 360 eine oder mehrere der folgenden funktionalen Einheiten einschließen: a) ein universales entferntes Steuerungsempfängermodul 365 zum Empfangen von drahtlosen (z. B. Infrarot und/oder RF) Signalen (z. B. Tastatursignale und/oder entfernte Steuerungssignale) für die Steuerung des Breitband-Heim-Gateways 300 und/oder von beliebigen verbundenen Geräten, b) eine Anzeige, einen Anzeigentreiber, ein Berührungsbildschirm-Logikmodul zum Betreiben einer oder mehrerer lokaler und/oder entfernter Anzeigen, um mit dem Breitband-Heim-Gateway 300 und/oder einem oder mehreren verbundenen Geräten verbunden zu werden, c) ein oder mehrere TV-Anschlussmodule 336 zum Verbinden von Fernsehern, Set-Top-Geräten und/oder anderen audiovisuellen Geräten mit dem Breitband-Heim-Gateway 300, d) ein oder mehrere Datenanschluss module 334 zum Verbinden/Zwischenverbinden von Daten-aktiven Geräten (z. B. Personalcomputer, Palm-Top-Geräte, usw.), e) ein oder mehrere Fernsprechanschlussmodule 332 zum Verbinden ein oder mehrerer analoger und/oder digitaler Telefone, f) ein oder mehrere periphere Anschlussmodule 342 zum Verbinden ein oder mehrerer peripherer Geräte, wie z. B. Festplatten, Datenspeichergeräte, Videokassettenrecorder, DVD-Geräte, Audio-Geräte, Video-Geräte (z. B. Camcorder, Digital-Kameras, Digital-Videorecorder, Stereogeräte, usw.), g) ein oder mehrere externe/interne Gegensprech-Module 344 zum Verbinden von entfernten Gegensprech- und/oder Sicherheitsüberwachungs-Geräten, h) ein oder mehrere drahtlose Schnittstellenmodule 345 zum Verbinden mit verschiedenen drahtlosen Erweiterungsgeräten, wie z. B. drahtlose TVs, kabellose und/oder drahtlose Telefone, drahtlose LANs, usw., i) ein oder mehrere Spracherkennungs-/Sprachsynthesemodule 355 für die Erzeugung von Sprachanzeigen, Sprachnachrichten und Sprachaufforderungen und für die Erkennung von spracherzeugten Befehlen und Daten, j) ein Set-Top-Box-Modul 350 für die lokale Durchführung der Funktionen, die mit einer Set-Top-Box assoziiert sind, und/oder für die Kommunikation mit einer oder mehreren entfernt gekoppelten Set-Top-Boxen, k) einen Speicher 322 (z. B. DRAM, RAM, Flash und/oder anderer Speicher) zum Speichern von Information und Betreiben von Daten in dem Breitband-Heim-Gateway 300, l) einen Empfänger 302 zum Kommunizieren mit ein oder mehreren externen Breitband-Netzwerken, m) einen Betriebsprogrammspeicher 330 (z. B. ROM, Flash, usw.) zum Speichern von mindestens Teilen der Betriebsprogramme für das Breitband-Heim-Gateway 300 und/oder verbundenen Geräten, n) einen Sicherheitsprozessor, ein Smartcard- und/oder Kreditkarten-Schnittstellenmodul 340 zum Bereitstellen von sicheren Verarbeitungsfunktionen und/oder Kreditkarten-/Smartcard-Transaktionsfunktionen und/oder o) ein verteiltes Verarbeitungssteuerungsgerät 306, das ein Mikroprozessor und/oder ein oder mehrere verbundene verteilte Verarbeitungsmodule zum Steuern des Breitband-Heim-Gateways 300 sein können. Wo das verteilte Verarbeitungssteuerungsgerät 306 ein oder mehrere verteilte Verarbeitungsmodule einschließt, können die Module ein Fern sprechverarbeitungsmodul (P1) 308, Datenverarbeitungsmodul (P23) 310, Videoverarbeitungsmodul (P3) 312, zusätzliches Verarbeitungsmodul (P4) 314, IP-Verarbeitungsmodul (P5) 316 und/oder ein Verarbeitungsmodul (P6) 318 für die Betriebsverwaltung, Aufrecherhaltung und Versorgung einschließen, das über einen oder mehrere Busse, wie z. B. der Prozessorbus 380, verbunden ist. Der Prozessorbus 380 und/oder der Hochgeschwindigkeitsbus 360 können einen beliebigen geeigneten Verbindungsbus einschließen, der intelligente Bus-Konfigurationen einschließt, die eine Smart-Pufferlogik (ist in der 3 nicht gezeigt) beinhaltet, um die Datenübertragung zwischen verbundenen Prozessoren und/oder Modulen zu erleichtern. Die verschiedenen Module und/oder Verarbeitungskomponenten des Breitband-Heim-Gateways 300 können zum Beispiel über eine Stromversorgungseinheit (nicht gezeigt) versorgt werden. Jedes der einzelnen Module des Breitband-Heim-Gateways wird nun detaillierter beschrieben.
  • Der Empfänger 302 kann Schaltungen für die Umwandlung von digitalen Signalen in und aus RF-Signalen einschließen, die für eine Übertragung über ein Breitband-Netzwerk geeignet sind, wie z. B. die Hybridfaser-Koaxialanlage 112. Der Empfänger 302 kann einen oder mehrere Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse einschließen, wie z. B. eine Kabelschnittstelle (z. B. eine F-Konnektor-Kabelverbindung) und/oder eine Glasfaserschnittstelle, die mit einem Kommunikationsmedium (z. B. Hybridfaser-Koaxialanlage 112) verbunden ist. Der Empfänger 302 kann mit dem DOCSIS 1.0 oder späteren Spezifikationen kompatibel sein. Für Signalisierungszwecke kann das Breitband-Heim-Gateway 300 mit dem Media-Gateway-Steuerungsprotokoll (MGCP) oder anderen kompatiblen Signalisierungsprotokollen (z. B. SIP oder H.GCP) kompatibel sein, um Fernsprechanwendungen zu unterstützen. Der Empfänger 302 kann als ein Modem, ein Überträger und/oder ein Multiplexer/Demultiplexer dienen. Aus dem Netzwerk empfangene Daten können demultiplext und auf dem Datenbus platziert werden, um mit den passenden Peripheriegeräten und/oder Anschlüssen abgesendet zu werden. Daten aus den verschiedenen Anschlüssen und Peripheriegeräten können zusammen für die Verteilung über ein oder mehrere Breitband-Netzwerke (z. B. die Hybridfaser-Koaxial(HFC)-Anlage 112) multiplext werden. Wo eine Hybridfaser-Koaxialanlage 112 verwendet wird, können die Daten auf verschiedenen Frequenzbanden der Hybridfaser-Koaxialanlage 112 in einem kontinuierlichen Datenstrom(strömen) und/oder paketisierten Datenstrom(strömen) multiplext werden. Um die Datenübertragung für verschiedene Netzwerke zu erleichtern, kann der Empfänger 302 einen oder mehrere Register für Dateneinreihung und/oder IP-Tunneling von Datenpaketen über das Breitband-Netzwerk einschließen.
  • Obwohl die Darstellung von einer Anzeige, Anzeigetreibern und eines Berührungsbildschirm-Logikgerätes 338 nahe legt, dass die Anzeige mit dem Breitband-Heim-Gateway 300 integral ausgebildet ist, können alternative Ausführungsformen des Breitband-Heim-Gateways 300 eine Benutzerschnittstelle über den TV-Bildschirm, PC-Bildschirm, das Videotelefon und/oder ein anderes Anzeigegerät zusätzlich zu oder anstatt einer Anzeige bereitstellen, die mit dem Breitband-Heim-Gateway 300 integral ist.
  • Das periphere Anschlussmodul 342 kann eine Vielzahl von Anschlüssen einschließen, die eine Verbindungsfähigkeit mit externen Peripheriegeräten bereitstellen. Beispielhafte Schnittstellen schließen PCI, Firewire, USB, DB25, usw. ein. Geräte, die eine oder mehrere dieser Schnittstellen beinhalten, können das Breitband-Heim-Gateway 300 verwenden, um mit dem Rest des Breitband-Netzwerks 1 verbunden zu werden.
  • Das externe/interne Gegensprech-Modul (IM) 344 kann ein oder mehrere Mikrofone/Lautsprecher, Sprach-CODECs, Fernsprech-Prozessoren und/oder Schnittstellenanschlüsse einschließen. Wo ein Gegensprech-Modul 344 verwendet wird, kann die eingebaute Schaltung konfiguriert werden, um zum Beispiel (ein) unbenutzte(s) Telefon(e) des herkömmlichen Telefonsystems zu erfassen, und erzeugt ein spezielles Gegensprechsignal auf diesen unbenutzten Telefonen. Auf diese Art und Weise können bestehende Telefone des herkömmlichen Telefonsystems, digitale Telefone und/oder andere Geräte als ein Gegensprechgerät überall in dem Heim dienen. Das Steuerungsgerät 306 (z. B. der P1-Fernsprech-Prozessor 308) kann funktionieren, um dem Gegen sprech-Modul 344 zu befehlen, einen passenden Gegensprechpfad zu bestimmen, um eine Gegensprechverbindung zwischen verschiedenen Standorten auszuwählen. In beispielhaften Ausführungsformen kann das CODEC konfiguriert werden um das analoge Sprachsignal in IP-Pakete für die Übertragung über einen oder mehrere Datenanschlüsse 334, TV-Anschlüsse 336, Anzeigemodule 338, Fernsprechanschlüsse 332, periphere Anschlüsse 342, externe/interne Gegensprechanschlüsse 344, drahtlose Schnittstellenanschlüsse 345 und/oder Set-Top-Boxen 350 zu konvertieren.
  • In noch weiteren Ausführungsformen können mehrere Breitband-Heim-Gateways 300 über zum Beispiel IP-Tunneling konfiguriert werden, um eine Gegensprechverbindung zwischen mehreren entfernten Breitband-Heim-Gateways 300 einzustellen. Auf diese Art und Weise kann ein Verwaltungsassistent in dem Büro über eine Gegensprechverbindung kontaktiert werden, die in dem Heim des Benutzers vorhanden ist. Somit können ein oder mehrere Individuen, die an entweder lokalen und/oder entfernten Standorten mit unterschiedlichen Arten von Ausstattung ausgerüstet sind, als eine Gegensprechgruppe ohne das Erfordernis kommunizieren, über normale Wählprozeduren zu kommunizieren.
  • Zusätzlich zu Gegensprechdiensten kann das Gegensprech-Modul 344 ferner Gegensprechdienste für andere Fernsprechdienste (z. B. erweiterte Übertragung, Anrufkonferenz, interne Anrufer-ID), Hochgeschwindigkeits-Datendienste (z. B. LAN-Verbindungen), Übertragung/Empfang von Faksimile, Übertragung/Empfang von E-Mail, Videokonferenz und/oder CATV/HDTV (Kabelfernsehen/Hochauflösungsfernesehen) unter Verwendung von standardmäßigen Industrieprotokollen, wie z. B. DOCSIS 1.0 oder höher, und IP-Tunneling Übertragungen konfigurieren. Sobald die Dienste einmal konfiguriert sind, sind sie darin vorteilhaft, dass der Benutzer eine Arbeitsumgebung in seinem Heim simulieren kann.
  • Obwohl die Verarbeitung über einen einzigen Prozessor bewerkstelligt werden kann, der sämtliche Funktionen (z. B. Verarbeitungssteuerungsgerät 306) durchführt, verwendet die Architektur in der bevorzugten Ausführungsform, die in der 3 gezeigt ist, ein verteiltes Verarbeitungssteuerungsgerät 306 und eine Vielzahl von Prozessoren P1–P6 308–318. In der verteilten Verarbeitungsarchitektur kann jeder der Vielzahl von Prozessoren P1–P6 konfiguriert werden, um über eine zweckbestimmte Funktion zu verfügen, um vorbestimmte Dienste oder Anwendungen bereitzustellen. Die Prozessoren können über einen beliebigen geeigneten Mechanismus, wie z. B. den Prozessorbus 380 und/oder den Hochgeschwindigkeitsbus (HSB) 360, miteinander gekoppelt werden. Der erste Prozessor P1 308 kann Fernsprechanwendungen, wie z. B. Anrufeinstellung, Anrufabbruch, und Anruffunktionen einschließen; der zweite Prozessor P2 310 kann Verwaltungsfunktionen einschließen, wie z. B. die Verteilung und Koordination von Daten innerhalb der verschiedenen Geräte des Breitband-Heim-Gateways 300; der dritte Prozessor P3 312 kann Videoverarbeitungsfunktionen zum Konfigurieren von Steuerungskonsolen, Bildschirmanzeigen von angehängten Geräten, Videokonferenzanrufe, MPEG-Decodierungsfunktionen und andere Videoverarbeitungsfunktionen einschließen; der vierte Prozessor P4 314 kann einen zusätzlichen Prozessor zum Herabladen von speziellen Verarbeitungsfunktionen einschließen, wie z. B. numerische Verarbeitung; der fünfte Prozessor P5 316 kann die Verarbeitung der Schnittstellen-Eingabe/Ausgabe (z. B. Text zu Sprache und umgekehrt) und/oder Verarbeitungsfunktionen für das Internetprotokoll (IP) zum Konfigurieren von Daten einschließen, um mit dem Rest des Breitband-Netzwerks 1 und/oder Geräten zu kommunizieren, die mit dem Breitband-Heim-Gateway 300 verbunden sind, wie z. B. IP-Telefone oder IP-aktive PCs; und der sechste Prozessor P6 318 kann Verarbeitungsfunktionen der Verarbeitung für Betrieb, Aufrechterhaltung und Versorgung (OAM&P) einschließen. Jeder der obigen Prozessoren kann eine vollkommen separate Verarbeitungseinheit mit eingeschlossenem RAM, ROM, Flash-Speicher sein oder kann RAM, ROM und/oder Flash-Speicher gemeinsam verwenden. Wo gemeinsam verwendete RAM, ROM und/oder Flash-Speicher verwendet werden, kann der Speicher in dem verteilten Prozessorsteuerungsgerät 306 und/oder auf dem Prozessorbus 380 platziert werden. Alternativ kann der Speicher in den Betriebsprogrammspeicher 330 und/oder in den Speicher 322 integriert werden.
  • Das verteilte Verarbeitungssteuerungsgerät 306 mit seinen assoziierten Prozessoren (P1–P6) kann mit den verschiedenen Elementen des Breitband-Heim-Gateways 300 gekoppelt werden, um einen passenden Betrieb jeder einzelnen Komponente zu ermöglichen. Zum Beispiel kann das verteilte Verarbeitungssteuerungsgerät 306 (mit beliebigen assoziierten Prozessoren (P1–P6)) ferner mit dem Sicherheitsprozessor, Smart-Karten-/Kreditkarten- und Schnittstellenmodul 340, dem Modul 342 des (der) peripheren Anschlusses(üsse) und/oder dem externen/internen Gegensprech-Modul 344 für die Bereitstellung von Steuerung und Koordination zwischen Geräten gekoppelt werden, die mit dem Hochgeschwindigkeitsbus 360 gekoppelt sind.
  • Die Anzeige 338 kann zum Beispiel ein interaktives LED/LCD-Modul einschließen, das an einer geeigneten Stelle positioniert ist, wie z. B. in dem Breitband-Heim-Gateway 300, oder daran angebracht ist. Die Anzeige 338 kann eine Schnittstelle einschließen, um die Benutzereingaben und den Verarbeitungsstatus mitzuteilen, anzuzeigen und zu empfangen. Die Anzeige 338 kann konfiguriert werden, um verschiedene Informationszustände anzuzeigen, wie z. B. Multimedia-Mail, angerufene ID, Anrufprotokolle, Anruf in Bearbeitung und assoziierte Information, Anrufwarteinformation, Anrufkonferenz und/oder andere anrufbezogene Information. Die Anzeige 338 kann eine Anzeige für den Echtzeitzustand der verschiedenen Geräte, die mit dem Breitband-Heim-Gateway 300 verbunden sind, als auch für beliebige gegenwärtige Verbindungen, Anrufe und/oder Datenübertragungen bereitstellen. Die Anzeige 338 kann ferner Fähigkeiten eines Berührungsbildschirms einschließen, die es gestatten, dass Information über eine Vielzahl von miteinander verknüpften Aufforderungen am Bildschirm, Bildschirmsymbolen am Bildschirm und/oder über eine Tastatur (z. B. eine alphanumerische Tastatur) eingegeben werden. Die Tastatur kann ein entferntes Steuerungsgerät, eine numerische Tastatur und/oder alphanumerische Tastatur sein.
  • In einer Ausführungsform des Arbeitsablaufs der Anzeige 338 kann ein Benutzer ein Bildschirmsymbol berühren, das eine anhängige Sprach-Mail- und/oder Multimedia-Mail-Nachricht repräsentiert. Die Konsole kann konfiguriert werden, um ein elektronisches Signal an das Verarbeitungssteuerungsgerät 306 und/oder einen angefügten Prozessor, wie z. B. den Fernsprech-Prozessor, zu senden. Beim Empfang des Signals kann der P1-Fernsprech-Prozessor 308 konfiguriert werden, um ein IP-Paket durch den Empfänger 302 über Teile des Breitband-Netzwerks 1 zu dem Multimedia-Server 222 in der IP-Zentralstation 200 zu erzeugen. Der Multimedia-Server 222 kann die Anfrage durch zum Beispiel Verifizieren des Standorts der Anfrage und/oder der Identität der anfragenden Partei authentifizieren. Wo die Identität der anrufenden Partei verifiziert wurde, kann der Benutzer ein Zugriffspasswort über eine Audio- und/oder Tastaturanfrage eingeben. Wo eine Audioanfrage erzeugt wurde, kann der Benutzer das externe/interne Gegensprech-Modul 344 des Breitband-Heim-Gateways 300 benutzen, oder über eine in die Anzeige 338 eingegebene Textnachricht. Der Benutzer kann dann den passenden Zugriffscode über das Tastenfeld am Bildschirm, das Mikrophon und/oder die Tastatur eingeben. Alternativ könnte die Nachricht lokal in dem Speicher 322 des Breitband-Heim-Gateways 300 gespeichert werden und in Abhängigkeit davon, ob es eine Passwortsperre auf dem Breitband-Heim-Gateway 300 gibt, müsste der Benutzer kein Passwort zum Zugriff auf die Nachricht eingeben. Wo die Nachricht lokal in dem Speicher 322 des Breitband-Heim-Gateways 300 anstatt in der IP-Zentralstation gespeichert ist, ruft die Anzeige 338 einfach die Nachricht aus dem Speicher auf und präsentiert sie dem Benutzer, um eine sofortige One-Touch-Nachrichtenauffindung bereitzustellen.
  • In Ausführungsformen, wo das Breitband-Heim-Gateway 300 mehrere Mailboxen unterstützt, können die Bildschirmsymbole auf dem LCD/LED personalisiert werden, um die Identität des Besitzers der Nachricht aufzuzeigen. Jeder Benutzer kann über ein unterschiedliches Passwort verfügen, um die Privatsphäre des Zugriffs sicherzustellen. Ein Aktivitätsprotokoll, das vergangene und gegenwärtige Nachrichten verfolgt und/oder Multimedia-Nachrichten archiviert, kann auf der Anzeige 338 dargestellt werden. Das Archiv kann lokal oder an einer entfernten Stelle, wie z. B. der IP-Zentrale, gespeichert werden. Das Archiv kann von dem Benutzer verwendet werden, um Nachrichten erneut aufzurufen, die schon lange aus dem lokalen Speicher gelöscht worden sind, aber aus der IP-Zentrale auf Band- und/oder Festplattenspeicher bezogen werden können. Das ist vorzugsweise ein optionales Merkmal für diejenigen Benutzer, die weniger sicherheitsbewusst sind. Die Multimedia-Nachrichten müssen nicht nur auf der Anzeige 338 angezeigt werden. In alternativen Ausführungsformen sind beliebige der peripheren Geräte, die an das Breitband-Heim-Gateway 300 angefügt sind, in der Lage, die Multimedia-Nachrichten zu empfangen.
  • Der Speicher 322 kann verschieden konfiguriert werden, um einen oder mehrere Feld-aufwertbare Kartenschlitze zum Gestatten der Speichererweiterung einzuschließen. Bestimmte Benutzer können es wünschen, höhere Endanwendungen zu aktivieren, wie z. B. nahes Video auf Anforderung (z. B. Pausieren von Shows über Speicherpufferung), Videokonferenz mehrerer Benutzer, Mehrpartei-Konferenzen, Anrufverzögerung für mehrere Parteien, usw. Dementsprechend gestattet die Verwendung eines Breitband-Heim-Gateways 300 dem Benutzer, Speicher über das Einsetzen von zusätzlichen Karten aufzuwerten. Alternativ kann der Benutzer den Systemspeicher in der IP-Zentrale benutzen und Daten entfernt puffern.
  • Der Betriebsprogrammspeicher 330 kann konfiguriert werden, um Aktualisierungen zu empfangen. Das kann bewerkstelligt werden, indem der Benutzer eine oder mehrere Speicherkarten ersetzt oder indem automatisch die IP-Zentralstation neuen Betriebscode in ein oder mehrere Heim-Gateways 300 herunter lädt.
  • Wie zuvor angegeben, kann die Smart-Pufferlogik (SBL) mit dem (den) Fernsprechanschluss(üssen) 332, Datenanschluss(üssen) 334, TV-Anschluss(üssen) 336, peripheren Anschluss(üssen) 342 und/oder dem verteilten Verarbeitungssteuerungsgerät (DPC) 306 gekoppelt werden. Wo die Smart-Pufferlogik verwendet wird, kann sie funktionieren, um die IP-Pakete für die Abgabe über das Kommunikationsnetzwerk, wie z. B. die Hybridfaser-Koaxialanlage 112, zu puffern. Zusätzlich kann die Smart-Pufferlogik wählbare Schaltungs- und Routing-Algorithmen auf der Basis von Diensten und Anwendungen einschließen, die mit jedem Anschluss assoziiert sind. In Abhängigkeit des Bestimmungsorts des IP-Verkehrs kann die Smart-Pufferlogik ein Signal von verschiedenen Geräten multiplexen, um eine schnellere Informationsübertragung zu bewirken. Die Smart-Pufferlogik kann ferner einen direkten Speicherzugriff zwischen dem Speicher 322 und einem oder mehreren der Geräte und/oder Anschlüsse gestatten, die mit dem Hochgeschwindigkeitsbus 360 gekoppelt sind.
  • Der (die) Fernsprechanschluss(üsse) 332 können eine verschiedene Schnittstellenschaltungsanordnung (z. B. analoge Schnittstelle, Logik und Firmenware zum Verbinden mit den Telefonen des herkömmlichen Telefonsystems (POTS)) einschließen. Ferner können der (die) Fernsprechanschluss(üsse) 332 konfiguriert werden, um eine Benutzerschnittstellenlogik, Sprachverarbeitungslogik, Detektorlogik für Sprachaktivität, Sprach-CODECs und eine Signalerfassungslogik für DTMF (Zweiton-Verfahren) einzuschließen. Echounterdrückung und automatische Lautstärkesteuerung können ebenfalls in der Schaltungsanordnung für den (die) Fernsprechanschluss(üsse) 332 verwendet werden. In einer Ausführungsform werden RJ-11-Konnektoren für eine Vielzahl von Leitungen (z. B. 4) für die Verbindung mit einer oder mehreren bestehenden Telefoneinheiten des herkömmlichen Telefonsystems 110 bereitgestellt. Jedoch kann das Breitband-Heim-Gateway 300 eine beliebige Anzahl von Telefonverbindungsanschlüssen beinhalten. Auf diese Art und Weise kann eine beliebige Anzahl eines bestehenden Benutzertelefons direkt mit dem Breitband-Heim-Gateway 300 ohne Modifikation verbunden werden. Alternativ kann das Breitband-Heim-Gateway konfiguriert werden, um zusätzlich zu oder als Alternative zu den Telefoneinheiten des herkömmlichen Telefonsystems ISDN-Telefone und/oder andere digitale Telefone (z. B. IP-Telefone) unter Verwendung einer passenden Schnittstelle zu unterstützen.
  • Die Schnittstelle für den (die) Datenanschluss(üsse) 334 kann verschieden konfiguriert werden. In einer Konfiguration schließen die Datenanschlüsse Verbindungen für Hochgeschwindigkeits-Datendienst zum Beispiel mit einem Personalcomputer (PC) unter Verwendung einer LAN-Verbindung ein. Zum Beispiel können die Datenanschlüsse 334 eine Verbindung des Ethernet 802.3 einschließen, die mit einem ungeschirmten verdrillten (UTP)-Kabel der Kategorie 5 und einem RJ-45-Konnektor kompatibel ist. Der (die) Datenanschluss(üsse) 334 können die erforderliche Schnittstellenschaltungsanordnung zum Koppeln mit entfernten Computern einschließen.
  • Der (die) TV-Anschluss(üsse) 336 können eine Schnittstelle für herkömmliche Fernseh-, HDTV- und/oder CATV-Dienste einschließen. Der (die) TV-Anschluss(üsse) 336 verfügen typischerweise über einen oder mehrere F-Konnektoren, die für eine Koaxialkabelverbindung mit einem TV-Gerät(en) verwendet werden. Die TV-Anschlüsse können konfiguriert werden, um mit einer Set-Top-Box (STB) über den F-Konnektor oder direkt mit einem entfernten Fernseher zu verbinden. In Ausführungsformen, wo die Set-Top-Box mit dem Fernseher zusammen positioniert ist, können die über die TV-Anschlüsse gelieferten Daten entweder analoge und/oder digitale Information sein. Wo die Set-Top-Box in das Breitband-Heim-Gateway 300 integriert ist und/oder dieses umfasst, können die TV-Anschlüsse analog oder mit HDTV-Signalen kompatibel sein.
  • Das Breitband-Heim-Gateway 300 muss nicht notwendigerweise auf eine Heimverwendung beschränkt sein und soll ebenfalls in Geschäftsanwendungen verwendet werden. In manchen Konfigurationen kann das Breitband-Heim-Gateway 300 dieselben Funktionen liefern und als eine Nebenstellenanlage (PBX) betrieben werden. Wo eine größere Kapazität erwünscht ist, können ein oder mehrere Breitband-Heim-Gateways 300 auf einer PC-Karte angeordnet und in einem PC, Rackmount und/oder Server kombiniert werden, um ein erweiterungsfähiges Nebenstellenanlagen-artiges System zu erzeugen, das ein Anrufen innerhalb von Standorten zwischen Telefonen gestattet, die mit verschiedenen Telefonkonnektoren auf dem Breitband-Heim-Gateway 300 verbunden sind.
  • C. Integriertes Breitband-IP-basiertes Kommunikationssystem
  • Die 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des in den 1–3 gezeigten Breitband-Netzwerks 1, wobei ähnliche Komponenten mit identischen Nummern angegeben sind. An den Extremitäten des integrierten Kommunikationssystems befindet sich die Kundenstandort-Geräteeinheit (CPE) 102, z. B. ein oder mehrere Kundenstandort-Geräte 102 an jedem Kundenstandort. Das Kundenstandort-Gerät 102 kann konfiguriert werden, um ein integriertes Kommunikations-Schnittstellengerät einzuschließen, wie z. B. das Breitband-Heim-Gateway 300. Andere Geräte des Kundenstandort-Geräts 102, wie z. B. ein oder mehrere Fernseher (TV) 106, Personalcomputer (PC) 108 und Telefone 110 usw., können mit dem Breitband-Heim-Gateway 300 über verschiedene Anschlüsse wie oben diskutiert verbunden werden. Das Kundenstandort-Gerät 102 könnte mehrere TVs 106, Telefone 110 und PCs 108 einschließen, die mit einem einzigen und/oder mehreren Breitband-Heim-Gateways 300 verbunden sind. In bestimmten Ausführungsformen kann es ferner wünschenswert sein, das Breitband-Heim-Gateway 300 in mehr als eine physikalische Packung zu unterteilen. Auf diese Art und Weise kann eine bestimmte Schnittstellenschaltungsanordnung außerhalb des Heims positioniert werden, während verschiedene Verarbeitungsschaltungsanordnungen nahe einem peripheren Gerät, wie z. B. in einem Set-Top, positioniert werden können.
  • Wo das Breitband-Heim-Gateway 300 mit der Hybridfaser-Koaxialanlage 112 gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden wird, kann es konfiguriert werden, um den Benutzer mit sowohl Informationsdaten (z. B. über eine Ethernet-Schnittstelle), Fernsprechzugriff und TV-Dienst (z. B. HDTV-, digitale TV- und/oder CATV-Diensten) zu versorgen. In beispielhaften Ausführungsformen schließt die Hybridfaser-Koaxialanlage 112 typischerweise sowohl Koaxialkabel- als auch Glasfaser-Netzwerke ein, wobei jedoch das Netzwerk, wo es erwünscht ist, nur Koaxialkabel oder Glasfaser einschließen kann. Die Hybridfaser-Koaxialanlage 112 kann mit einem Kopfstation-Hub (HEH) 115 gekoppelt werden. Der Kopfstation-Hub 115 kann einen Verbindungspunkt bereitstellen, um externe Dienste (z. B. Off-Air- und Satelliten-Video, öffentliche Telefonnetzwerksprache und Internetdaten) zu sammeln und/oder in ein Format umzuwandeln, das für die Verteilung auf der Hybridfaser-Koaxialanlage 112 für die Verwendung mit dem Kundenstandort-Gerät 102 geeignet ist. Der Kopfstation-Hub 115 kann ein oder mehrere Kabelmodem-Abbrechsysteme (CMTS) 116 einschließen, die zwischen der Hybridfaser-Koaxialanlage 112, einer Kopfstation (HE) 117 und/oder einem Rand-Router (ER) 118 gekoppelt sind. Der Rand-Router 118 kann mit dem Kabelmodem-Abbrechsystem 116 und mit einem oder mehreren Ultrahochgeschwindigkeits-Routern (UHR) 121 gekoppelt werden. Ein oder mehrere Ultrahochgeschwindigkeits-Router 121 können miteinander und/oder über einen zentralisierten Mechanismus, wie z. B. eine IP-Netzwerkdatenbank, verbunden werden, um ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk zu bilden. Das Hochgeschwindigkeits-Paketnetzwerk 120n ist ein Beispiel des in der 1 gezeigten Netzwerks 120 (z. B. IP-Netzwerk).
  • In der Ausführungsform, die in der 4 gezeigt ist, schließt das Hochgeschwindigkeitsnetzwerk 120n die Ultrahochgeschwindigkeits-Router (UHR) 121 ein, die in einer Ring-Konfiguration konfiguriert sind. Obwohl diese Ausführungsform die Verwendung der IP-Netzwerkdatenbank (IND) 122 zeigt, sind andere Konfigurationen ebenfalls geeignet. Wo eine IP-Netzwerkdatenbank 122 verwendet wird, kann es wünschenswert sein, einen oder mehrere Datensätze zu inkorporieren, wie z. B.: eine IP-Datenbank für die lokale Nummerportierung (IP LNP) 122a, die zum Übertragen einer lokalen DN zwischen Dienstanbietern verwendet werden kann, wenn ein Benutzer seinen Dienstanbieter wechselt; eine IP-Datenbank für den Anrufernamen (IP CNAME) 122b, die verwendet werden kann, um eine Datenbank von Namen bereitzustellen, die sich auf IP-Adressen und/oder Domain-Namen beziehen; eine IP-Datenbank für die Leitungsinformation (IP LIDB) 122c, die eine alternative Gebührenfassung bereitstellen und eine Flexibilität bei der Bestimmung gestatten kann, wer für einen Anruf zahlt; und eine IP-Datenbank für 1-800 (IP 8YY) 122d, die eine Datenbank von 1-800-Nummern bereitstellen kann, die sich auf das IP-Netzwerk 120a beziehen. Alternativ kann die IP-Datenbank für die lokale Nummerportierung an einem anderen Standort positioniert werden, wie z. B. an einer IP-Zentralstation (IP-Zentrale) 130. Wo es erwünscht ist, kann ein lokales Dienstverwaltungssystem (LSMS) 150 angeordnet werden, um für die Verwaltung der IP-Datenbank für die lokale Nummer portierung zu sorgen. Wo ein lokales Dienstverwaltungssystem 150 verwendet wird, kann eine Vielzahl von Einheiten der lokalen Dienstauftragsverwaltung (LSOA) 152 mit dem lokalen Dienstverwaltungssystem gekoppelt werden, zum Beispiel über eine Nummerportierungs-Verwaltungszentrale (NPAC) 151. Auf diese Art und Weise können Verzeichnisnummern zwischen unterschiedlichen Dienstanbietern transportiert werden. In einem solchen Fall wird eine NPAC 151 im Allgemeinen mit dem LSMS 150 gekoppelt und verwendet das LSMS 150, um die Nummerierungsdatenbanken zu synchronisieren und den Anschlussprozess zu koordinieren.
  • Wie oben angegeben ist, kann das Breitband-Netzwerk 1 eine Vielzahl von miteinander verbundenen Hochleistungsnetzwerken 120n einschließen. Jedes Hochleistungsnetzwerk 120n kann eine separate IP-Zentralstation 200 einschließen und/oder eine einzige IP-Zentralstation gemeinsam verwenden. Das Vorliegen von verteilten IP-Zentralstationen, die über das Breitband-Netzwerk 1 positioniert sind, stellt eine verbesserte Leistungsfähigkeit und eine raschere Reaktionszeit für einen einzelnen Benutzer bereit. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann jedes Hochleistungsnetzwerk 120, 120n mit mehreren Kopfstation-Hubs 115 verbunden werden, wobei jeder Kopfstation-Hub 115 mit mehreren Hybridfaser-Koaxialanlagen 112 verbunden werden kann, und jede Hybridfaser-Koaxialanlage 112 kann mit einer Vielzahl von Kundenstandort-Geräten 102 verbunden werden, wobei jedes ein oder mehrere Breitband-Heim-Gateways 300 beinhaltet. Die Vielzahl von Hochleistungsnetzwerken 120n kann als ein verbundenes Netzwerk zum Routen von paketisierter Information von Punkt zu Punkt gemäss einem erwünschten Bestimmungsort konfiguriert werden.
  • Das Hochleistungsnetzwerk 120n kann konfiguriert werden, um eine Verbindungsfähigkeit für eine und zwischen einer Vielzahl von Kopfstation-Hubs 115 und/oder einer Vielzahl von Breitband-Heim-Gateways 300 und anderen Netzwerken, wie z. B. das Internet, z. B. www 180, das öffentliche Telefonnetzwerk (PSTN) 160, und/oder verschiedenen Signalisierungssystemen, wie z. B. das SS7-Netzwerk 170 für durchgehende Anwendungen mit Telefonie über Internet bereitzustellen. Die IP-Zentralstation 200 kann konfiguriert werden, um eine nahtlose Integration und Steuerung der Schnittstelle des Hochleistungsnetzwerks 120 (z. B. ein IP-basiertes Kommunikationssystem) mit den öffentlichen Telefonnetzwerken (PSTN) 160, dem Signalisierungssystem 7 (SS7) 170 und/oder dem Internet 180 bereitzustellen, so dass paketisierte Daten, Sprachanrufe und andere Signalisierungsinformation zwischen dem Breitband-Heim-Gateway 300 und dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 und dem Internet 180 korrekt übertragen wird. In bestimmten Konfigurationen stellen die Hybridfaser-Koaxialanlage 112, der Kopfstation-Hub 115 und das Hochleistungsnetzwerk 120 eine Signalleitung für paketisierte Sprache und Daten bereit, die mit der Koordination der IP-Zentralstation 200 in dem passenden Format zwischen dem Breitband-Heim-Gateway 300, dem öffentlichen Telefonnetzwerk 160 und/oder dem www 180 bereitgestellt werden kann.
  • D. Allgemeiner Arbeitsablauf des integrierten Kommunikationssystems
  • Der typische Heimbenutzer muss gegenwärtig mehrere intelligente Datenleitungen erwerben, wie z. B. mehrere Set-Top-Boxen, eine Vielzahl von herkömmlichen, DSL- und/oder ISDN-Telefonen, Kabel-Modems, HDTV-Empfänger, Satelliten-Empfänger, Heim-PC-LANs, usw. Das integrierte Kommunikationssystem der vorliegenden Erfindung stellt ein benutzerfreundliches mannigfaltiges Kommunikationssystem bereit, das Fernsprechdienste mit Telefonie über Internet, Informationsdaten- (z. B. PC und Internet) und Fernsehdienste in einem System mit einer intelligenten Schnittstelle des Kundenstandort-Geräts 102 ermöglicht, nämlich dem Breitband-Heim-Gateway 300. Das Breitband-Heim-Gateway 300 stellt in Verbindung mit der IP-Zentralstation 200 ein flexibles Kommunikationssystem bereit, das eine beliebige Anzahl von integrierten Dienstmerkmalen und Funktionen für die Kommunikation bereitstellen kann, ohne dass sich der Benutzer mit zahlreichen unterschiedlichen Arten von Geräten vertaut machen muss.
  • In einer beispielhaften Anwendung der Arbeitsabläufe der Telefonie über Internet digitalisiert das Breitband-Heim-Gateway 300 das analoge Fernsprechsignal unter Verwendung von zum Beispiel G.711 μ niedrig Codierung (64 Kbps Pulscode-Modulierung). Die digitalen Abtastungen können dann zum Beispiel in dem Breitband-Heim-Gateway 300 zu IP-Paketen paketisiert werden. Das Breitband-Heim-Gateway 300 kann konfiguriert werden, um die IP-Pakete zum Beispiel in Rahmen für DOCSIS (Spezifikationen für eine Schnittstelle für die Datenübertragung über Fernsehkabel) für eine Rückübertragung zu dem Kopfstation-Hub (HEH) 115 über die Hybridfaser-Koaxialanlage 112 einzuhüllen. Die Hybridfaser-Koaxialanlage 112 kann dann konfiguriert werden, um Signale sowohl in Richtungen für Upstream (zu dem Kopfstation-Hub 202) als auch Downstream (zu dem Breitband-Heim-Gateway 300 und Kundenstandort-Gerät 102) zu transportieren. Obwohl in diesem Beispiel das DOCSIS-Protokoll verwendet wird, kann ein beliebiges zukünftiges Protokoll für die Digitalisierung und Paketisierung von Daten ebenfalls verwendet werden. Wo sich das Protokoll ändert, kann es wünschenswert sein, einen neuen Betriebscode von zum Beispiel der IP-Zentralstation 200 zu den einzelnen Breitband-Heim-Gateways 300 herunterzuladen, um die Kommunikationsprotokolle dynamisch zu aktualisieren. Wenn neue Protokolle übernommen wurden, kann die IP-Zentralstation zum Beispiel den Systemverwaltungs-Server 216 verwenden, um neue Protokolldaten zum Beispiel in den Protokollverwalter in dem Anrufverwalter 218 und den Programmspeicher 330 in dem Breitband-Heim-Gateway 300 herunterzuladen.
  • Wo Sprachpakete über Kanäle konstanter Bit-Rate (CBR) unter Verwendung von freiwilliger Unterstützung gesendet werden, können zusätzliche Paketdatenkanäle verwendet werden, um Signalisierungsnachrichten (z. B. SGCP, einfaches Gateway-Steuerungsprotokoll), Hochgeschwindigkeitskabel-Modemdienst und/oder andere Upstream-Paketdatendienste zu unterstützen. Die Upstream-Paketdatendienste können unter Verwendung von Kanälen verfügbarer Bit-Rate (ABR) gesendet werden, so dass die Sprachkanäle nicht durch Datenverkehr zusammengepresst werden.
  • E. TV-Signalempfang
  • Die Kopfstation 117 kann CATV-Signale für die Übertragung über das Verteilernetzwerk erzeugen. In alternativen Ausführungsformen können jedoch Signale an anderen Stellen in dem Verteilernetzwerk eingespeist werden, wie z. B. bei verschiedenen Hubs, oder können bei entfernten Standorten in dem Netzwerk entstehen, wie z. B. der IP-Zentrale. Downstream-Kanäle können verwendet werden, um die Übertragung von Signalen von der Kopfstation oder anderen Eingabe-Verteilerpunkten zu dem Teilnehmerstandort zu erleichtern. Wo analoge RF-Signale an dem Breitband-Heim-Gateway 300 des Kundenstandort-Geräts 102 ankommen, erfasst typischerweise die Empfängerschaltungsanordnung 302, falls das Signal an dieses Breitband-Heim-Gateway 300 adressiert ist. Wenn das zutrifft, gestattet der Empfänger den Empfang des RF-Signals. Nach der Umwandlung in ein digitales Format wird das Signal typischerweise über den Hochgeschwindigkeitsbus (HSB) 360 an ein oder mehrere assoziierte Geräte für die Verarbeitung ausgegeben. Wo das Signal zum Beispiel ein TV-Signal ist, kann das Signal direkt an den TV-Anschluss 336 ausgegeben und/oder von der Set-Top-Box 350 vor der Ausgabe an die TV-Anschlüsse 336 und/oder die Anzeige 338 verarbeitet werden. Wo eine Benutzerkanalwahl direkt in dem Breitband-Heim-Gateway 300 durchgeführt wird, kann die Kanalwahl durch einen entfernten Steuerungsempfänger 365 unter Verwendung eines externen Geräts, wie z. B. einer entfernten Steuerung, durchgeführt werden. Der entfernte Steuerungsempfänger kann eine Vielzahl von einzeln kodierten entfernten Steuerungsbefehlen von unterschiedlichen Empfängern empfangen und die Signale für ausschließlich ein assoziiertes Gerät gemäß den empfangenen Befehlen verarbeiten. Alternative Kanaleingaben schließen die Anzeige 338 und/oder ein beliebiges assoziiertes Tastenfeld ein. Die Autorisierung für bestimmte Kanäle kann von dem Sicherheitsprozessor 340 gesteuert werden.
  • Wo eine entfernte Set-Top-Box verwendet wird, kann die Box direkt mit dem HFC für einzelne Frequenzabstimmung gekoppelt werden und/oder eine digitale Einspeisung von dem Breitband-Heim-Gateway 300 nach der Dekodierung des digitalen Signals empfangen. Wo zum Beispiel die Hybridfaser-Koaxialanlage 112 Faserverbindungen mit Standorten nahe den einzelnen Heimen enthält, kann es wünschenswert sein, einen oder mehrere simultane einzeln angeforderte Programmierungsstrom(öme) und/oder digitale(n) Datenstrom(öme) zu dem Breitband-Heim-Gateway 300 herunterzuladen. Auf diese Art und Weise sind die Anzahl von Kanälen, das Auswählen von Filmen und/oder Unterhaltungsoptionen, die dem Benutzer verfügbar sind, unbegrenzt. Die kosten werden minimiert, weil nur eine einzige intelligente Benutzerschnittstelle in dem Heim verwendet wird, und sämtliche Fernseher, Telefone, Computer und/oder andere Benutzerschnittstellengeräte dieselbe intelligente Benutzerschnittstelle zu dem Breitband-Netzwerk 1 verwenden. Auf diese Art und Weise kann das Breitband-Netzwerk 1 hochwertige Fernseh-, Sprach und/oder Datendienste für mehrere herkömmliche Fernseher, Telefone und PCs ohne die Verwendung von mehreren Set-Top-Boxen, Modems und externen Verbindungen bieten. Somit wird den Benutzern eine einzige vereinheitlichte Schnittstelle bereitgestellt, um ihre externen Datenbedürfnisse zu erfüllen.
  • F. Beispielhafter Anruffluss eines On-Netzwerk-Anrufs zu einem Off-Netzwerk-Anruf, wobei der Off-Netzwerk-Anruf das Auflegen initiiert
  • Die 5 stellt eine beispielhafte Anrufverarbeitungssequenz für einen On-Net-Anruf (z. B. ein IP-basierter Anruf) zu einem Off-Net-Anruf (z. B. ein öffentliches Telefonnetzwerk-basierter Anruf) dar, in dem die Off-Net-Partei die Anrufauflegesequenz initiiert. Die beispielhafte Anrufverarbeitungssequenz arbeitet wie folgt:
    • 1. Sobald das Breitband-Heim-Gateway 300 einen Abgenommen-Zustand erfasst, kann das Breitband-Heim-Gateway 300 ein Abgenommen-Signal 508 an den Anrufverwalter (CM) 218 erzeugen. Das Abgenommen-Signal wirkt als eine Wählsignalanfrage an den Anrufverwalter 218. Alternativ kann das Breitband-Heim-Gateway 300 sämtliche gewählten Ziffern vor der Aktivierung des Abgenommen-Zustands sammeln. Diese Alternative kann wünschenswert sein, um Ressourcen an dem Anrufverwalter 218 zu sparen, wo mehrere ankommende Leitungen verfügbar sind, um beliebige zusätzliche Anrufe zu handhaben. Sogar wenn ein Telefon abgenommen ist, bestimmt somit das Breitband-Heim-Gateway 300, dass andere Leitungen verfügbar sind, und initiiert das Abgenommen-Signal nicht, solange nicht sämtliche Wählziffern gesammelt worden sind.
    • 2. Wo der Anruf vollständig von dem Anrufverwalter verwaltet wird, gibt der Anrufverwalter 218 eine Wählsignal-Nachricht 509 an das anfragende Breitband-Heim-Gateway 300 heraus, damit das Breitband-Heim-Gateway 300 ein Wählsignal für das assoziierte Telefon erzeugt. Wo das Breitband-Heim-Gateway 300 die Verwaltung des Anrufs teilt, erzeugt das Breitband-Heim-Gateway 300 das Wählsignal als Antwort auf den Abgenommen-Zustand.
    • 3. Wo der Anruf vollständig von dem Anrufverwalter 218 verwaltet wird, geht der Anrufverwalter 218 dann in einen Zustand über, wo er die gewählten Ziffern 510 von dem Breitband-Heim-Gateway 300 abfragt und sammelt. Die gewählten Ziffern können dann zu dem Anrufverwalter 218 übertragen werden, und zwar eine zu einer Zeit während sie eingegeben werden. Wo der Anrufeinstellungs-Steuerungsprozess zwischen dem Breitband-Heim-Gateway 300 und dem Anrufverwalter 218 geteilt wird, sammelt das Breitband-Heim-Gateway 300 alternativ die Wählziffern und überträgt diese zusammen mit dem Abgenommen-Signal an den Anrufverwalter 218. Diese Übertragung kann durch Kombinieren dieser Daten zu einem einzelnen Datenpaket erleichtert werden.
    • 4. Beim Empfang der gewählten Ziffern bestimmt der Anrufverwalter 218, ob die lokale Nummerportierung aktiviert worden ist. Wo die lokale Nummerportierung aktiviert worden ist, kann der Anrufverwalter 218 eine Anfrage für die lokale Nummerportierung (LNP) 511 an die IP-Datenbank für die lokale Nummerportierung 122 herausgeben. Die IP-Datenbank für die lokale Nummerportierung 122 kann dann den Anrufverwalter 218 mit einer Routing-Nummer 512 versorgen, falls die gewählten Ziffern eine gültige Sequenz bilden. Wo die gewählten Ziffern keine gültige Sequenz bilden, sendet der Anrufverwalter 218 dem Breitband-Heim-Gateway 300 eine Fehleranzeige zurück. Die Fehlerbenennung kann ein Signal und/oder eine detailliertere Fehlernachricht zur Anzeige auf zum Beispiel der Anzeige 338 einschließen.
    • 5. Wo die Anrufsequenz gültig ist, kann der Anrufverwalter 218 eine erste Anrufvorgang-Nachricht 513 an das Breitband-Heim-Gateway 300 herausgeben, die angibt, dass die Nummer gültig ist und dass der Anruf in Bearbeitung ist (z. B. ein gültiger Aufgelegt-Zustand).
    • 6. Als nächstes bestimmt der Anrufverwalter 218 typischerweise, ob adäquate Netzwerkressourcen verfügbar sind, um den Anruf zu führen. In Ausführungsformen, wo das Breitband-Heim-Gateway 300 mit einer Hybridfaser-Koaxialanlage 112 verbunden ist, kann der Anrufverwalter 218 eine Anfrage Gate-Belegung offen 514 an das Kabelmodem-Sendesystem 116 senden. Bei diesem Ereignis ist es oft wünschenswert, dass das Kabelmodem-Sendesystem 116 eine Bestätigung Gate-Belegung 515 liefert. Eine Bestätigung Gate-Belegung kann verwendet werden, um zu verifizieren, dass die erforderlichen Gate-Ressourcen belegt worden sind.
    • 7. Der Anrufverwalter 218 kann eine Anfrage öffne Verbindung 516 an das Sprach-Gateway (VG) 232 senden, um für die Verbindung zu sorgen. Sobald für die Verbindung gesorgt ist, kann das VG 232 eine Bestätigung Verbindung offen 517 zurück zu dem Anrufverwalter 218 liefern.
    • 8. Für Off-Netzwerk-Verbindungen, ist es oft erforderlich, eine zweite Phase des Verbindungsprozesses einzugeben, die die passende Verbindungssignalisierung beinhaltet, um einen Anruf herzustellen. Zum Beispiel kann der Anrufverwalter 218 eine ISUP-IAM(ursprüngliche Adresse)-Nachricht 518, die die Verzeichnisnummer (DN) der angerufenen Partei beinhaltet, an das Signalisierungs-Gateway (SG) 234 senden. Dieser Prozess wird oft verwendet, um die passende Sprachleitung für die Kommunikation zu belegen. Der Anrufverwalter 218 kann ferner eine Warnnachricht 519 an das Breitband-Heim-Gateway senden, um ein Warnsignal zu erzeugen, z. B. einen Klingelsignal. Das Signalisierungs-Gateway 234 kann die passenden Verbindungen vornehmen, wenn die Leitung belegt worden ist und die Anfrage mit einer ISUP-A-Anrufverwalter(Adresse vollständig)-Nachricht 520 bestätigen.
    • 9. Sobald die angerufene Partei den Anruf angenommen hat und die Verbindung hergestellt worden ist, kann das Signalisierungs-Gateway 234 eine ISUP-ANM(angenommen)-Nachricht 521 zu dem Anrufverwalter 218 senden, die angibt, dass die angerufene Partei geantwortet hat.
    • 10. Der Anrufverwalter 218 kann dann eine Anrufbeginn-Nachricht 522 zu dem Abrechnungs-Gateway (AG) 240 senden, die den Beginn des Anrufs angibt. Das AG 240 kann diese Information für Zwecke der Gebührenerfassung verwenden.
    • 11. An diesem Punkt ist die Verbindung hergestellt worden und das Gespräch 523 kann über den Kommunikationspfad fortgesetzt werden. Man beachte, dass obwohl die Signalisierung des Signalisierungssystems 7 (SS7) hierin verwendet wird, um die vorliegende Erfindung darzustellen, und ein wohl bekanntes Signalisierungsprotokoll ist, das in der Telekommunikationstechnik des Fernsprechwesens verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung der Signalisierung des Signalisierungssystems 7 (SS7) für die Anrufherstellung eines Off-Netzwerk-Anrufs beschränkt; die Verwendung der Signalisierung des Signalisierungssystems 7 (SS7) ist lediglich beispielhaft. Als solches können andere Verfahren der Signalisierung das Signalisierungssystem 7 (SS7) ersetzen.
    • 12. Wenn der angerufene Benutzer des öffentlichen Telefonnetzwerks die Verbindung beendet, kann ein Aufgelegt-Signal zu dem passenden Schalter des öffentlichen Telefonnetzwerks, wie z. B. ein 5ESS, gesendet werden. Das Signalisierungsnetzwerk kann dann eine Nachricht Anrufbeendigung (nicht gezeigt) zu dem Signalisierungs-Gateway 234 als Mitteilung über den Zustand der Anrufbeendigung senden.
    • 13. Das Signalisierungs-Gateway 234 kann dann ein Freigabesignal 524 an den Anrufverwalter 218 erzeugen.
    • 14. Nach Empfang des Freigabesignals 524 kann der Anrufverwalter 218a) die Abtretung der bereitgestellten Netzwerk-Ressourcen initiieren, indem er eine Nachricht Verbindung geschlossen 525 an das Sprach-Gateway (VG) 232 und eine Nachricht Freigabe vollendet 526 an das Signalisierungs- Gateway 234 herausgibt, b) das Abrechnungs-Gateway für Zwecke der Gebührenerfassung darüber informieren, dass der Anruf beendet worden ist, zum Beispiel über Senden einer Nachricht Anruf beendet 527 an das Abrechnungs-Gateway 240.
    • 15. Unter Bezug auf die Nachricht Verbindung geschlossen 525 kann das Sprach-Gateway antworten, indem es eine Berichtnachricht 528 an den Anrufverwalter 218 herausgibt, die den gegenwärtigen Zustand des Anrufs enthält.
    • 16. Beim Empfangen des Anruf-Zustandsberichts 528 kann der Anrufverwalter 218 eine Nachricht Verbindung löschen 529 an das Breitband-Heim-Gateway 300 herausgeben.
    • 17. Das Breitband-Heim-Gateway 300 kann dann dessen Ressourcen freigeben und sendet einen Zustandsbericht 530 an den Anrufverwalter 218. Zusätzlich zu dem Bericht 530 kann das Breitband-Heim-Gateway 300 ferner einen Aufgelegt-Zustandsbericht 531 an den Anrufverwalter 218 senden.
    • 18. Der Anrufverwalter 218 kann dann das Breitband-Heim-Gateway 300 informieren, um den nächsten Abgenommen-Zustand über die Nachricht 532 zu berichten.
    • 19. Wo ein Kabelmodem-Sendesystem verwendet wird, kann der Anrufverwalter 218 dann eine Nachricht Gate freigeben 533 an das Kabelmodem-Sendesystem 116 herausgeben, so dass sämtliche Modem-Ressourcen abgetreten werden können. Sobald die Gate-Ressourcen freigegeben worden sind, sendet das Kabelmodem-Sendesystem 118 eine Nachricht Gate-Freigabe vollendet 534 an den Anrufverwalter 218. An diesem Punkt sind sämtliche Ressourcen abgetreten worden, die zu dem Anruf gehören.
  • G. Beispielhafter Anruffluss eines On-Netzwerk-Anrufs zu einem anderen On-Netzwerk-Benutzer, unter Steuerung eines Anrufverwalters
  • Die 6 stellt einen beispielhaften Anruffluss für einen On-Netzwerk-Anruf zu einem anderen On-Netzwerk-Benutzer dar, wobei der Anruf von einem einzigen Anrufverwalter (CM) 218 gehandhabt wird. In alternativen Ausführungsformen können unterschiedliche Teile der Anrufeinstellungs-Sequenz von mehr als einem Anrufverwalter 218 in dem IP-Netzwerk 120 gehandhabt werden. Die beispielhafte "On-Netzwerk"-Anrufverarbeitungssequenz arbeitet wie folgt:
    • 1. Sobald das Breitband-Heim-Gateway 300A einen Abgenommen-Zustand zum Beispiel eines Telefons erfasst, kann das Breitband-Heim-Gateway 300A ein Abgenommen-Signal 607 an den Anrufverwalter (CM) 218 erzeugen. Das Abgenommen-Signal kann als eine Wählsignalanfrage an den Anrufverwalter 218 wirken.
    • 2. Der Anrufverwalter 218 kann dann eine Wählsignal-Nachricht 608 an das anfragende nahseitige Breitband-Heim-Gateway 300A herausgeben, damit das Breitband-Heim-Gateway 300A ein Wählsignal erzeugt.
    • 3. Der Anrufverwalter 218 kann dann in einen Zustand übergehen, wo er die gewählten Ziffern 609 von dem Breitband-Heim-Gateway 300A abfragt und sammelt. Die gewählten Ziffern werden zu dem Anrufverwalter 218 übertragen, und zwar eine zu einer Zeit. In einer ähnlichen Weise zu dem oben diskutierten Gegenstand kann in Ausführungsformen, wo die Anrufeinstellung zwischen dem Anrufverwalter 218 und dem Breitband-Heim-Gateway 300A geteilt wird, das Breitband-Heim-Gateway die Anrufeinstellung verwalten und sowohl das Abgenommen-Signal als auch die gewählten Ziffern an den Anrufverwalter 218 in einem oder mehreren Datenpaketen übertragen.
    • 4. Beim Empfang der vollständigen gewählten Ziffern kann der Anrufverwalter 218 eine Anfrage für die lokale Nummerportierung 610 an die IP-Datenbank für die lokale Nummerportierung 122 herausgeben. Die IP-Datenbank für die lokale Nummerportierung 122 kann dann den Anrufverwalter 218 mit einer Routing-Nummer 611 versorgen, falls die gewählten Ziffern eine gültige Sequenz darstellen.
    • 5. Der Anrufverwalter 218 kann dann sicherstellen, dass adäquate Netzwerk-Ressourcen verfügbar sind, um den Anruf unterzubringen.
    • 6. Wo adäquate Ressourcen verfügbar sind, kann der Anrufverwalter 218 eine erste Einstellungs-Nachricht 612 an einen beliebigen Mechanismus herausgeben, der mit dem fernseitigen Breitband-Heim-Gateway 300 koppelt, z. B. das Kabelmodem-Sendesystem 116B, um die Sende-Ressourcen an der entfernten Seite zu belegen.
    • 7. Eine Nachricht Anrufvorgang und eine Berichtnachricht Aufgelegt-Zustand 613 können dann an das Breitband-Heim-Gateway 300A gesendet werden.
    • 8. Eine Nachricht Gate-Belegung 614 kann dann von dem Anrufverwalter 218 an das Kabelmodem-Sendesystem 116A gesendet werden, wo das Breitband-Heim-Gateway 300A über ein Kabelmodem-Sendesystem gekoppelt ist. In dieser Umgebung kann eine Nachricht Gate-Belegung 614 verwendet werden, um die relevanten Modem-Ressourcen einzustellen.
    • 9. Wo ein Kabelmodem-Sendesystem verwendet wird und die Einstellungs-Nachricht 612 von dem Anrufverwalter 218 empfängt, kann dann das Kabelmodem-Sendesystem 116B eine Nachricht Verbindungsanfrage 615 an das fernseitige Breitband-Heim-Gateway senden.
    • 10. Wo ein Kabelmodem-Sendesystem 116B verwendet wird, kann das Kabelmodem-Sendesystem dann eine Einstellungs-Bestätigung 616 an den Anrufverwalter 218 senden. Sobald die Ressourcen von dem Kabelmodem-Sendesystem 116A belegt wurden, kann das Kabelmodem-Sendesystem dann eine Bestätigungsnachricht Gate-Belegung 617 zurück an den Anrufverwalter 218 senden.
    • 11. Sobald der Anrufverwalter 218 die Einstellungs-Bestätigung 616 zusammen mit der Bestätigungsnachricht Gate-Belegung 617 empfängt, kann das fernseitige Breitband-Heim-Gateway 300B dann eine Klingelnachricht 618 an das fernseitige Kabelmodem-Sendesystem 116B senden, wo diese Verbindungsfähigkeit verwendet wird.
    • 12. In diesen Ausführungsformen kann dann das fernseitige Kabelmodem-Sendesystem 116B eine Warnnachricht 619 an den Anrufverwalter 218 herausgeben.
    • 13. Der Anrufverwalter 218 kann dann die Warnung über eine Warnnachricht 620 an das Breitband-Heim-Gateway 300A befördern, um ein Anzeigesignal zu erzeugen, wie z. B. ein Klingelsignal, das den durchgehenden Anruf anzeigt.
    • 14. Das Kabelmodem-Sendesystem 116B kann dann eine Nachricht verbinden 622 an den Anrufverwalter 218 als Antwort darauf herausgeben, dass das fernseitige Breitband-Heim-Gateway 300B eine Abgenommen-Nachricht 621 an das fernseitige Kabelmodem-Sendesystem 116B gesendet hat. An diesem Punkt ist der durchgehende Kommunikationspfad hergestellt und das Gespräch 623 kann erleichtert werden.
    • 15. Unter der Annahme, dass die anrufende Partei zuerst auflegt, kann das Breitband-Heim-Gateway 300A eine Nachricht Aufgelegt-Sequenz 624 initiieren, die dem nahseitigen Kabelmodem-Sendesystem 116A mitgeteilt werden kann.
    • 16. Das Kabelmodem-Sendesystem 116A kann dann eine Nachricht trennen 625 an den Anrufverwalter (CM) 218 herausgeben. Der Anrufverwalter 218 kann dann eine erste Anfrage Verbindung löschen 626 an das nahseitige Breitband-Heim-Gateway 300A und dann eine zweite Anfrage Verbindung löschen 627 an das fernseitige Breitband-Heim-Gateway 300B herausgeben.
    • 17. Das nahseitige Breitband-Heim-Gateway 300A kann dem Anrufverwalter 218 mit einer Berichtnachricht 628 antworten, die den Verbindungszustand sowie eine Aufgelegt-Nachricht 630 enthält, um zu verifizieren, dass die anrufende Partei an dem nahseitigen Breitband-Heim-Gateway 300A den Anruf beendet hat.
    • 18. Das fernseitige Breitband-Heim-Gateway 300B kann dem Anrufverwalter 218 mit einer Berichtnachricht 629 antworten, die den Verbindungszustand sowie eine Aufgelegt-Nachricht 631 enthält, die angibt, dass die Verbindung der angerufenen Partei nun beendet worden ist.
    • 19. An diesem Punkt kann der Anrufverwalter 218 die Nachrichten Gate freigeben 634 und 635 an das nahseitige Kabelmodem-Sendesystem 116A bzw. das fernseitige Kabelmodem-Sendesystem 116B herausgeben, um die mit dem Anruf assoziierten Modems freizugeben. Sobald sämtliche Ressourcen freigegeben worden sind, können das Kabelmodem-Sendesystem 116A und das Kabelmodem-Sendesystem 116B die Nachrichten Gate-Freigabe vollendet 636 bzw. 637 an den Anrufverwalter 218 herausgeben.
    • 20. Aus Gründen der Einfachheit wird die Abrechnungsverarbeitung nicht gezeigt. Der in der 5 verwendete Prozess kann jedoch als die Gebührenerfassungsprozedur für On-Net-Anrufe verwendet werden. Ein solcher Prozess könnte das Senden einer Nachricht Anrufbeginn von dem Anrufverwalter 218 an ein Abrechnungs-Gateway (AG) 240 beinhalten, nachdem die Nachricht verbinden 622 von dem fernseitigen Kabelmodem-Sendesystem 116B an den Anrufverwalter 218 gesendet wurde. Die Nachricht Anrufbeginn würde den Beginn der Gebührenerfassungsprozedur auslösen. Eine entsprechende Nachricht Anrufende würde dann von dem Anrufverwalter 218 an das AG 240 gesendet werden, nachdem das nahseitige Kabelmodem-Sendesystem 116A die Nachricht trennen 625 an den Anrufverwalter 218 sendet. Diese Nachricht Anrufende würde die Beendigung der Gebührenerfassungsprozedur für den Anruf auslösen.
  • Obwohl die IP-Sprachpakete für diese Anrufe typischerweise über das IP-Netzwerk 120 geroutet werden, kann das System gegebenenfalls IP-Sprachpakete über das Internet 180 routen.
  • II. Roaming zwischen mehreren Netzwerken
  • Wie oben beschrieben ist, kann eine CPE-Einheit 102 in einer Anzahl von Möglichkeiten in einem Heim oder Büro eines Teilnehmers verwendet werden. Das CPE kann ein oder mehrere lokale Steuerungsgeräte einschließen, wie z. B. ein BRG (Breitband-Heim-Gateway) 300. Das BRG 300 kann konfiguriert werden, um ein oder mehrere integrierte Kommunikationsschnittstellen mit dessen Host-CPE für derartige Geräte und Systeme wie Personalcomputer, Telefondienste, Fernseh- und andere Videogeräte bereitzustellen. Zusammengefasst wird das BRG 300 verwendet, um jedes dieser Geräte und Systeme mit dem Rest des Breitband-Netzwerks zu koppeln, wie z. B. mit dem IP-Netzwerk 120 über das HFC 112 und den Kopfstation-Hub 115. Wie in der 1 gezeigt ist, ist das IP-Netzwerk 120 ein Netzwerk für den Source-Zugriff. Es ist nicht das einzige Netzwerk, das dem CPE 102 Dienste bereitstellen kann.
  • In einer typischen Heim- oder Büro-basierten Netzwerksitzung, wie in der 1 dargestellt ist, meldet sich der Teilnehmer direkt in einem Heimnetzwerk, zum Beispiel dem IP-Netzwerk 120, an und empfängt sämtliche der Netzwerkdienste, für die der Teilnehmer autorisiert ist.
  • Mit dem Wachsen von Computernetzwerken und Netzwerkteilnehmern können die Server, Router, Modems und andere Kernarchitektur, die ein Netzwerk bilden, von einem beliebigen bestimmten Teilnehmer über große Entfernungen geographisch separiert sein. Dementsprechend ist der physikalische Standort der Netzwerk-Hardware für gewöhnlich nicht von Bedeutung und typischerweise kein Faktor bei der Bestimmung, ob das Netzwerk das "Heimnetzwerk" für einen bestimmten Teilnehmer ist. Mit anderen Worten erfahren Computernetzwerke typischerweise keine geographischen Grenzen. Zum Beispiel kann ein Netzwerk mit dessen Netzwerk-Hardware, die in Atlanta positioniert ist, das "Heimnetzwerk" für Teilnehmer in Atlanta als auch für Teilnehmer in New York und Los Angeles sein.
  • Wie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bedeutet der Ausdruck "Heimnetzwerk" im Allgemeinen das Netzwerk, mit dem ein Teilnehmer herkömmlich eine ursprüngliche Verbindung herstellt und in dem die Profilaufzeichnung des Teilnehmers aufrechterhalten wird oder zugänglich ist.
  • Nach Initiierung einer Netzwerksitzung ist die gewöhnliche Prozedur für den Teilnehmer, eine Benutzerkennung und ein Passwort einzugeben, wie es in dem Stand der Technik hinsichtlich der Anmeldung in heutigen Computernetzwerken bekannt ist. Die Benutzerkennung und das Passwort werden verwendet, um auf die Profilaufzeichnung des Teilnehmers aus einer Datenbank zuzugreifen. Die Datenbank kann auf einem Datenbank-Server gespeichert sein, der sich zentral auf dem Heimnetzwerk oder an einem beliebigen anderen bequemen Standort befindet, der von dem Heimnetzwerk aus zu erreichen ist.
  • Die Profilaufzeichnung des Teilnehmers kann derartige Daten einschließen, wie z. B. Gebührenerfassungsinformation und eine Liste von Netzwerkdiensten, für deren Empfang der Teilnehmer autorisiert ist. Die Profilaufzeichnung kann ferner Netzwerkpräferenzen und -einstellungen einschließen, die für den bestimmten Teilnehmer einzigartig sind.
  • Während Heim- und Büroimplementierungen der CPE-Einheit 102 und des BRG 300 Teilnehmern einen bequemen und wirtschaftlichen Zugriff auf Breitband-Netzwerkdienste von ihrem Heimnetzwerk aus bieten, haben die Anmelder eine Möglichkeit herausgefunden, mit der dieselben Dienste für Teilnehmer verfügbar gemacht werden können, wenn sie sich von ihrem Heimnetzwerk entfernen.
  • Die 7 stellt die vorliegende Erfindung dar, wo ein Teilnehmer eine Roaming-Endeinrichtung 700 verwendet, um sich in einem entfernten IP-Netzwerk 701 anzumelden und auf Netzwerkdienste von seinem Heim-IP-Netzwerk 120 aus zuzugreifen. Somit gestattet die vorliegende Erfindung einem Atlanta-basierten Teilnehmer, der normalerweise die CPE-Einheit 102 von seinem Heim aus verwendet, um Netzwerkdienste vom dem IP-Netzwerk 120 zu empfangen, ebenfalls dieselben Dienste zu empfangen, wenn er sich zum Beispiel nach New York begibt. Die 7 ist zu der 1 sehr ähnlich und entsprechende Elemente in den beiden Figuren besitzen dieselbe Bezugsziffer und werden betrieben, wie oben mit Bezug auf die 1 beschrieben wurde.
  • Die Roaming-Endeinrichtung 700 kann zum Beispiel ein Laptopcomputer, ein persönlicher Digitalassistent (PDA) oder ein erweitertes mobil/PCS-Telefon sein, von denen sämtliche mit einem BRG 703 und einer Netzwerktreiber-Software versehen worden sind, um eine Netzwerkverbindung zu gestatten. Das BRG 702 kann bei dem Betrieb und der Funktion des BRG 300 identisch sein, wie oben mit Bezug auf die 1 beschrieben wurde.
  • In dem Fall eines Laptops kann das BRG 703 in Form einer PCMCIA-Karte implementiert werden, deren Architektur und Spezifikationen in dem Stand der Technik wohl bekannt sind. Für andere Geräte kann das BRG 703 in Form einer "Andockstation" implementiert werden, an die das Gerät entfernbar angefügt wird.
  • Eine Andockstation 801 ist in der 8 dargestellt und derart ausgestaltet, um eine Roaming-Endeinrichtung 802 aufzunehmen. Die Andockstation 802 schließt das BRG 702 ein, das verwendet wird, um die Roaming-Endeinrichtung mit einem Netzwerk zu verbinden.
  • In anderen Ausführungsformen kann das BRG 702 direkt in den Laptop, PDA oder das erweiterte Mobiltelefon integriert werden.
  • Wie in dem Fall der CPE-Einheit 102, die in der 1 dargestellt ist, ist jeder Roaming-Endeinrichtung 700 eine IP-Adresse zugeordnet, die in dem Heimnetzwerk des Teilnehmers registriert ist. Die IP-Adresse kann zu dem Zeitpunkt der Unterzeichnung zugeordnet werden und ist das Mittel, über das die CPEs und Roaming-Endeinrichtungen von dem Netzwerk identifiziert und adressiert werden.
  • Wenn eine typische Netzwerksitzung initiiert wird, wird die CPE-Einheit oder die IP-Adresse der Roaming-Endeinrichtung von einem Netzwerkverwaltungs-Modul 702, wie in der 7 gezeigt ist, überprüft, um zu bestimmen, ob die Adresse mit dem Netzwerk registriert ist, und identifiziert somit ein autorisiertes Gerät, für das Netzwerkdienste bereitgestellt werden können. Falls die Adresse registriert ist, werden der CPE-Einheit oder Roaming-Endeinrichtung Netzwerkdienste bereitgestellt. Ansonsten werden Dienste verweigert.
  • Weil die IP-Adressen des CPE und der Roaming-Endeinrichtung typischerweise ausschließlich in einem Netzwerk registriert sind, würden Netzwerkdienste normalerweise verweigert, falls eine Verbindung zu einem fremden Netzwerk unternommen würde. Wenn ein Roaming-Teilnehmer versucht, eine Verbindung mit einem in der 7 gezeigten IP-Netzwerk 701 herzustellen, bestimmt somit das Netzwerkverwaltungs-Modul 702, dass die IP-Adresse der Roaming-Endeinrichtung in dem Netzwerk nicht registriert ist. In dem Stand der Technik würde eine derartige Bestimmung dazu führen, dass die Netzwerksitzung ohne Lieferung von Netzwerkdiensten geschlossen würde.
  • Gemäss der vorliegenden Erfindung bestimmt jedoch das Netzwerkverwaltungs-Modul 702 das Netzwerk, in dem die IP-Adresse der Roaming-Endeinrichtung registriert ist. Diese Bestimmung ist möglich, weil manche der Bits in einer IP-Adresse verwendet werden können, um die Heim- oder ursprüngliche Quelle der IP-Adresse zu identifizieren. Das Verwaltungs-Modul 702 schließt ferner eine Datenbank der IP-Adressen von kooperierenden Computernetzwerken ein. Unter Verwendung dieser Datenbank und der IP-Adresse der Roaming-Endeinrichtung kann das Modul 702 das Heimnetzwerk bestimmen, in dem die Endeinrichtung registriert ist. In diesem Fall ist zum Beispiel das IP-Netzwerk 120 das Heimnetzwerk. Ein kooperierendes Netzwerk ist ein Netzwerk, das mit einem Verwaltungs-Modul 702 konfiguriert worden ist.
  • Das Verwaltungs-Modul 702 kommuniziert dann mit dem Verwal tungs-Modul 704 in dem IP-Netzwerk 120, um die Authentizität des Teilnehmers zu verifizieren. Sobald die Authentifizierung vollendet ist, gibt das Verwaltungs-Modul 702 eine temporäre Besuchs-IP-Adresse heraus, die von der Roaming-Endeinrichtung 700 zu verwenden ist. Das Verwaltungs-Modul 702 benachrichtigt ferner das Verwaltungs-Modul 704 innerhalb des Heimnetzwerks 120 über die temporär zugeordnete IP-Adresse. Das Heimnetzwerk-Verwaltungs-Modul 704 speichert die temporäre IP-Adresse in einer Übertragungsdatenbank für IP-Adressen 705. Sobald das vollzogen ist, ist der Teilnehmer in der Lage, von dem entfernten Netzwerk 701 mit dem Heimnetzwerk 120 zu kommunizieren. Die temporäre Adresse kann aus einem Adressen-Pool unter Verwendung von DHCP oder eines anderen geeigneten Protokolls zugeordnet werden.
  • Die Übertragungsdatenbank für IP-Adressen 705 kann sich in dem IP-Netzwerk 120 befinden. Weil diese Datenbank eine ähnliche Funktion für sämtliche Netzwerke liefert, kann es praktischer sein, wenn sie zentral positioniert wird, wo von den Netzwerkverwaltungs-Modulen in sämtlichen Netzwerken auf sie einfach zugegriffen werden kann. Für diesen Zweck eignet sich ideal die gemeinsame Positionierung der Datenbank mit dem Gebührenerfassungssystem 195.
  • Der Zweck der Übertragungsdatenbank besteht darin, sicherzustellen, dass für den Teilnehmer bestimmte Datenpakete korrekt adressiert werden. In modernen Netzwerkkommunikationen werden Daten typischerweise von einem Punkt zu einem anderen in kleinen Paketen gesendet, die ein reguläres Format aufweisen. Jedes Paket schließt eine elektronische Adresse ein, die zum Routen des Pakets über das Netzwerk zu dessen Bestimmungsort verwendet wird. Die Pakete werden dann an dem Bestimmungsort erneut zusammengefügt und die Daten in ihrem ursprünglichen oder irgendeinem anderen voreingestellten Format wiederhergestellt.
  • Die 9 stellt ein Format eines IP-Pakets dar, nämlich das IPV4. Das Paket schließt einen Kennungsteil 1, der Steuerungsinformation über das Paket trägt, und einen Datenteil 2 ein, der die Daten enthält, die von dem Paket getragen werden. Der Kennungsteil 1 weist typischerweise ein festgelegtes Format und Länge auf, während der Datenteil 2 in der Länge variieren kann.
  • Die 10 ist eine detailliertere Darstellung des Formats eines IP-Pakets mit dem Kennungsteil 1 und dem Datenteil 2. Wie in der 10 gezeigt ist, schließt das Byte 0 der Kennung 1 ein 4-Bit-Versionsfeld ein, das das Format der Internet-Kennung und ein Feld für eine 4-Bit-Internet-Kennungslänge (IHL) angibt, das die Länge der Internet-Kennung in 32-Bit-Worten angibt.
  • Byte 1 ist ein 8-Bit-Dienstart-Feld, das die Art des Dienstes angibt, der dem Paket gegeben werden soll.
  • Byte 4 und 5 bilden ein 16-Bit-Gesamtlänge-Feld, das die gesamte Länge des Pakets (einschließlich der Kennung und Daten) gemessen in Oktetts angibt.
  • Byte 6 und 7 bilden ein 16-Bit-Identifizierung-Feld, das einen Wert enthält, der von dem Sendegerät zugeordnet wurde, um bei der Zusammenstellung der Pakete zu helfen.
  • Byte 8 schließt ein 3-Bit-Zeiger-Feld, das Zeiger enthält, die die Fragmentierung des Pakets steuern, und ein 13-Bit-Fragment-Offset-Feld ein, das angibt, wo in den Paketen dieses Fragment hingehört.
  • Byte 9 ist ein 8-Bit-Lebensdauer-Feld, das der Lebensspanne des Pakets eine Begrenzung setzt.
  • Byte 10 ist ein 8-Bit-Protokoll-Feld, das das Protokoll angibt, das mit den Daten in dem Datenteil des Pakets assoziiert ist.
  • Byte 11 und 12 bilden ein 16-Bit-Kennungprüfsumme-Feld, das eine Prüfsumme darstellt, die nur auf dem Feld der Paketkennung berechnet wird.
  • Byte 13–16 enthalten eine 32-Bit-IP-Adresse, die die Quelladresse des Pakets spezifiziert.
  • Byte 17–20 enthalten eine 32-Bit-IP-Adresse, die die Bestimmungsort-Adresse des Pakets spezifiziert.
  • Byte 21–22 bilden ein Option-Feld variabler Länge.
  • Byte 23 ist ein Blindgruppe-Feld.
  • Die in der Paketkennung enthaltenen Quell- und Bestimmungsort-IP-Adressen werden in zwei Felder unterteilt, ein Netzwerk-Identifizierer und ein Host-Identifizierer. Der Netz werk-Identifizierer spezifiziert ein bestimmtes physikalisches Netzwerk in dem Internet und der Host-Identifizierer spezifiziert ein bestimmtes Gerät, das an das spezifizierte physikalische Netzwerk angefügt ist.
  • Gemäß dem obigen Format eines IP-Pakets, ändert das Netzwerkverwaltungs-Modul 704 die Bestimmungsort-Adresse von jedem Paket (Byte 17–20), um die temporäre IP-Adresse zu reflektieren, die der Roaming-Endeinrichtung zugeordnet worden ist. Dementsprechend werden nun sämtliche Pakete korrekt an die Roaming-Endeinrichtung geroutet, die mit dem entfernten IP-Netzwerk 701 verbunden ist.
  • Es sollte aus der Ausführungsform des oben diskutierten Apparats offensichtlich sein, dass zahlreiche andere Variationen und Modifikationen des Apparats dieser Erfindung möglich sind und dass solche dem Fachmann ersichtlich sein werden. Dementsprechend soll der Schutzumfang dieser Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt werden, sonder soll beliebige derartige Ausführungsformen einschließen, die unter den Schutzumfang der hieran angefügten Ansprüche fallen können.
  • An Stellen, an denen in einem beliebigen Anspruch erwähnte technische Merkmale von Bezugsziffern gefolgt werden, sind diese Bezugsziffern nur für den alleinigen Zweck der Steigerung der Verständlichkeit der Ansprüche eingefügt worden, und dementsprechend besitzen derartige Bezugsziffern keine beschränkende Auswirkung auf den Schutzumfang eines jeden Elements, das durch derartige Bezugsziffern beispielhaft identifiziert wird.

Claims (10)

  1. Ein Verfahren für die Verwendung durch ein entferntes Kommunikationsnetzwerk (701) zum Bereitstellen von Netzwerkkommunikationen an einen Teilnehmer, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Empfangen einer Kommunikation von einer Kommunikations-Endeinrichtung (700), wobei die Kommunikations-Endeinrichtung (700) zum Verbinden mit einer Vielzahl von Kommunikationsnetzwerken (120, 701) angepasst werden kann; und Zuordnen einer temporären Internetprotokolladresse an die Kommunikations-Endeinrichtung (700); dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikations-Endeinrichtung (700) eine permanente Internetprotokolladresse besitzt, die in einem aus der Vielzahl von Kommunikationsnetzwerken (120, 701) registriert ist, wobei das eine aus der Vielzahl von Kommunikationsnetzwerken (120, 701) ein Heimservice-Anbieternetzwerk (120) des Teilnehmers ist und wobei mindestens ein anderes aus der Vielzahl von Kommunikationsnetzwerken (120, 701) das entfernte Kommunikationsnetzwerk (701) ist, und ferner durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Bestimmen, auf der Basis der permanenten Internetprotokolladresse, welches aus der Vielzahl von Kommunikationsnetzwerken (120, 701) das Heimservice-Anbieternetzwerk (120) ist; und Benachrichtigung des Heimservice-Anbieternetzwerks (120) über die temporäre Internetprotokolladresse, so dass dem Teilnehmer Netzwerkkommunikationen bereitgestellt werden, wenn der Teilnehmer nicht in der Lage ist, direkt auf sein Heimservice-Anbieternetzwerk (120) zuzugreifen.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Hersteller einer Kommunikationsverbindung mit der Kommunikations-Endeinrichtung (700); und Benachrichtigung des Heimservice-Anbieternetzwerks (120) über die temporäre Internetprotokolladresse, so dass Kommunikationen, die an die permanente Internetprotokolladresse adressiert sind, von dem Heimservice-Anbieternetzwerk (120) unter Verwendung der temporären Internetprotokolladresse an die Kommunikations-Endeinrichtung (700) weitergeleitet werden können.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner den Schritt des Zugriffs auf eine Datenbank (705) einschließt, wobei die Datenbank (705) Internetprotokolladressen enthält, die den permanenten Internetprotokolladressen für eine Vielzahl von Teilnehmern entsprechen, und die Netzwerke (120), innerhalb derer die permanenten Internetprotokolladressen registriert sind.
  4. Das Verfahren gemäß Anspruch 3, das im Anschluss an das Bestimmen ferner den Schritt des Beziehens einer Authentifizierung des Teilnehmers einschließt und wobei das Zuordnen nach dem Beziehen der Authentifizierung ausgeführt wird.
  5. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner den Schritt des Adressierens von Datenpaketen, die für die Kommunikations-Endeinrichtung (700) bestimmt sind, gemäß der temporären Internetprotokolladresse einschließt.
  6. Das Verfahren gemäß Anspruch 3, das ferner den Schritt des zentralen Lokalisierens der Datenbank (705) für einen Zugriff von sämtlichen aus der Vielzahl von Kommunikationsnetzwerken (120, 701) einschließt.
  7. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kommunikations-Endeinrichtung (700) eine aus der Gruppe ausgewählte Vorrichtung ist, die folgendes umfasst: einen Personalcomputer; einen persönlichen Digitalassistenten; ein drahtloses Telefon; ein Videotelefon.
  8. Das Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Personalcomputer ein Laptopcomputer ist.
  9. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner das Empfangen von Paketen aus dem Heimservice-Anbieternetzwerk (120) umfasst, die an die temporäre Internetprotokolladresse adressiert sind, und das Weiterleiten der Pakete zu der Kommunikations-Endeinrichtung (700).
  10. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner das Heimservice-Anbieternetzwerk (120) umfasst, das die temporäre Internetadresse verwendet, um mit der Kommunikations-Endeinrichtung (700) zu kommunizieren, damit der Kommunikations-Endeinrichtung (700) mindestens eine Dienstleistung bereitgestellt wird.
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