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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaffung einer Rekonfiguration
einer Packet-Switching-Netzebene und/oder Quellenkarten eines Media-Gateways
sowie einen Media-Gateway für
ein NGN (NGN = „Next
Generation Network",
Netzwerk der nächsten
Generation).
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Heutzutage
bieten PSTN-Telekommunikationssysteme (PSTN = „Public Switched Telecommunications
Network", Öffentliches
Telefonnetz) Telekommunikationsdienste mithilfe von Wählverbindungen,
die über
das Telekommunikationsnetz eingerichtet werden. Im Gegensatz zu
diesem Ansatz nutzen die Netzwerke der nächsten Generation (NGN) Pakettechnologien
für die Übertragung
von Sprache und Daten. Die Netzwerke der nächsten Generation umfassen
Elemente wie Soft-Switches, Media-Gateway-Controller, Media-Gateways,
SIP-Telefone (SIP = „Session
Initiation Protocol"),
SIP-Proxys etc., die in der Lage sind, den paketorientierten Transport
von Sprach- und Dateninformationen zu verarbeiten. Aus der Sicht
der Endanwender werden die verschiedenen Szenarien eine solche Umgebung
verwenden. Manche Endanwender werden ihre analogen Telefonapparate
für digitale
ISDN-Anwendungen nutzen (ISDN = „Integrated Service Digital
Netzwork). Diese Endanwender können über ein
eigenes PSTN-Netzwerk, über
private Gateways, Zugangs-Gateways oder integrierte Zugriffseinrichtungen
an das Netzwerk der nächsten
Generation angeschlossen werden. Einige Endanwender werden neue
Einrichtungen wie SIP-Telefone, SIP-Clients usw. kaufen. Solche Einrichtungen
können über Breitband-Zugangs-CPE
(CPE = „Customer
Premise Equipment", Einrichtungen
in den Räumen
des Kunden) angeschlossen werden, beispielsweise HFC, DSL oder W-LAN
(HFC = „Hyper
Fibre Coax", DSL
= „Digital Subscriber
Line", W-LAN = „Wireless
LAN"). Media-Gateways
sind in einer solchen Umgebung dafür zuständig, die Wählnetze mit den paketorientierten Netzen
zu verbinden, sowie für
das Vermitteln und das Routing von Media-Streams über das
Kommunikationsnetz. Diese Media-Gateways unterstützen somit datenstromähnliche
Kommunikation wie beispielsweise Sprach-, Fax- oder Video-Kommunikation
zwischen zwei oder mehr am Kommunikationsnetz angeschlossenen Endgeräten.
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Darüber hinaus
sind Ethernet-basierte Umgebungen bekannt. In solchen Umgebungen
hat jede „Medium
Access Control" Karte
eine eindeutige Adresse, die ohne jede Doppeldeutigkeit das Ziel
eines bestimmten Ethernet-Frames angibt. Das Erstellen einer solchen
Medium Access Control Adresse ist im Ethernet Standard 2 definiert
und stellt sicher, dass MAC-Adressen (MAC = „Medium Access Control", Medienzugriffs-Steuerung)
eine eindeutige Zuordnung haben.
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Eine
Standard Ethernet MAC-Adresse mit 6 Byte wird beispielsweise gebildet
durch eine eindeutige 3-Byte-OUI-Kennung
der Organisation (Organisationally Unique Identifier), die vom IEEE
(= "Institute of
Electrical and Electronics Engineers) zugewiesen wird, und einer
3-Byte-Kennung, die vom Empfänger
der OUI verwaltet wird.
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Das
Dokument US 2002/0154646 A1 beschreibt ein PSN-System (PSN = „Programmable Service
Node", Programmierbarer
Serviceknoten) zur Bereitstellung von Anrufservices für Teilnehmer. Bei
dem PSN-System kann es sich um einen Media-Gateway handeln, der die Verbindung
zwischen Sprach- und Datennetzen bietet, während das PSN-System die Funktionalität einer
verteilten Wählnetzarchitektur
umfassen kann. Der Sprach- und Datenverkehr von externen Netzwerken
fließt über ein Gitternetz
zwischen Kommunikations-Ressourcen-Modulen und Ressourcen-Modulen
zur digitalen Signalverarbeitung, z. B. E/A-Karten. Die E/A-Karten werden über ein
Zugriffsverarbeitungsmodul gesteuert. In einer aktiv/passiven Konfiguration
verwaltet ein einzelnes Zugriffsverarbeitungsmodul alle E/A-Karten,
während
ein zweites Zugriffsverarbeitungsmodul als Bereitschaftsmodul dient
und bereit ist, bei einem Ausfall des aktiven Systems den Betrieb
der E/A-Karten zu übernehmen.
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Im
Dokument US-A-5 774 640 wird eine fehlertolerante Schnittstelle
zum Anschließen
eines Computers an ein Netzwerk geschaffen durch Bereitstellung
primärer
und alternativer Netzwerk-Anschlusseinheiten wie beispielsweise
Dual-Netzwerk-Controller,
Dual-Transceiver, Dual-Kabel und Dual-Anschlüsse. Einem primären Ethernet-Controller
wird eine erste MAC-Adresse zugeordnet, während einem alternativen Ethernet-Controller
eine zweite MAC-Adresse bereitgestellt wird. Da der alternative
Ethernet-Controller im Wesentlichen als Bereitschafts-Ersatz für den primären Ethernet-Controller
agiert, braucht diese zweite MAC-Adresse den Netzwerkbenutzern nicht
bereitgestellt zu werden. Beim Erkennen eines Fehlers ausreichender
Schwere im primären
Ethernet-Controller wird der Ethernet-Controller inaktiviert und
von einem logischen Einheitentreiber aus dem Dienst genommen. An
dieser Stelle sorgt der logische Einheitentreiber dafür, dass
der alternative Ethernet-Controller die MAC-Adresse und das Datenverkehrsaufkommen des
primären
Ethernet-Controllers übernimmt.
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Im
Dokument
EP 0 621 713
A2 wird ein MAC-Treiber beschrieben zur Schaffung eines
Kommunikationskanals, z. B. einem Ethernet, zwischen einem fernen
Computer und einem LAN über
ein Vermittlungsnetz wie beispielsweise ein öffentliches Telefonnetz. Der
MAC-Treiber umfasst einen ersten Modus, in dem eine Verbindung zwischen
dem Computer und dem LAN über
das Vermittlungsnetz eingerichtet wird, und einen zweiten Modus,
in dem ein LAN-Protokoll zwischen dem Computer und dem LAN übertragen
wird. Das System wird derart angepasst, dass es eine Vielzahl von
MAC-Typen unterstützt.
Ein Protokoll-Manager sorgt in einem als „Binding" bezeichneten Prozess für die Abstimmung
und das Zusammenfügen
der entsprechenden MACs und Protokoll-Treiber.
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Im
Dokument US 2002/095493 wird ein Kommunikationsnetz beschrieben,
das einen Prozessor zum Sampling der Informationen zum Warteschlangenstatus
aus ausgewählten
Zwischenknoten im Netzwerk und zur Verarbeitung der Informationen zum
Warteschlangenstatus umfasst, um eine Übersicht zur Intensität des Datenverkehrs
zu erzeugen. Die Datenverkehrs-Intensitätsübersicht dient als Basis für dynamische
Strategien zum Daten-Routing oder zum Ermitteln der optimalen Standorte,
an denen replizierte Caching-Daten gefunden werden können, um
Stau-Regionen im Computernetz zu vermeiden und dadurch die Dienstgüte (QoS,
Quality of Service) des Netzwerks zu verbessern.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten
Vermittlungskonzepts für
einen Media-Gateway für
Netzwerke der nächsten
Generation.
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Dieses
Ziel der vorliegenden Erfindung wird erreicht durch einen Media-Gateway
für Netzwerke der
nächsten
Generation, der ein redundantes Packet-Switching-Netz umfasst, das
physisch über mehrere
Karten, eine Gruppe von Quellenkarten und eine Gruppe von Zielkarten
verteilt sein kann, wobei die Gruppe der Quellenkarten und die Gruppe
der Zielkarten des Media-Gateways über „Ethernet-Trunks" (Ethernet-Bündel) verbunden
sind und ein Ethernet-Trunk einen Infrastruktur-Pfad angibt, der
mehrere Media-Streams führen
kann, und wobei der Media-Gateway des Weiteren eine Steuereinheit umfasst
zum Erkennen von Fehlern an Packet-Switching-Netzelementen und oder
Fehlern an Quellen- und/oder Zielkarten der Gruppe von Quellen-
und Zielkarten, zum Ermitteln der fehlerhaften Packet-Switching-Ebene und/oder der
Medium Access Control-Adresse einer fehlerhaften Zielkarte, und zum
erneuten Zuweisen der Ethernet-Trunks zu der Ersatz-Packet-Switching-Ebene
oder der betroffenen Medium Access Adresse zu einer Ersatz-Zielkarte. Das
Ziel der vorliegenden Erfindung wird des Weiteren erreicht durch
ein Verfahren zur Schaffung einer Rekonfiguration eines Packet-Switching-Netzes und/oder
einer Zielkarte eines Media-Gateway,
wobei eine Gruppe von Packet-Switching-Netzelementen des Media-Gateways
und eine Gruppe von Zielkarten des Media-Gateways über Ethernet-Trunks miteinander
verbunden werden und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Erkennen eines Ausfalls eines Packet-Switching-Netzelements und
Vermitteln der Ethernet-Trunks auf eine Ersatz-Packet-Switching-Karte
und/oder Erkennen eines Ausfalls einer Zielkarte des Media-Gateways, Ermitteln
der Ethernet Medium Access Control Adresse der fehlerhaften Zielkarte
und neue Zuweisung der ermittelten Ethernet Medium Access Adresse
zu einer Ersatz-Zielkarte.
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Die
Erfindung sorgt für
eine schnelle und effiziente Rekonfiguration eines internen Packet-Switching-Netzes
eines Media-Gateways als Teil eines NGN (NGN = „Next Generation Network", Netzwerk der nächsten Generation),
um entscheidenden Systemanforderungen wie beispielsweise hoher Systemverfügbarkeit
(„Five-9's") und Hitless Equipment Protection-Switching
("stable call preservation") zu begegnen.
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Gemäß der Erfindung
verwendet der Media-Gateway einen Ethernet-Switch zum internen Packet-Switching
mit einem spezifischen internen Schicht-2-Vermittlungskonzept, das
ein leistungsstarkes, effizientes und flexibles Packet-Switching von
Media-Streams erlaubt. Mit diesem Konzept ermöglicht die Erfindung eine schnelle
und zuverlässige
Rekonfiguration vorhandener interner stabiler Voice-over-Packet-Verbindungen
beim Ausfall interner Karten und Verbindungen und somit die stabile Anrufaufrechterhaltung.
Die Erfindung verbindet somit die stabile Anrufaufrechterhaltung
und hohe Zuverlässigkeit
mit verbesserten Media Stream Vermittlungstechnologien.
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Bei
systeminternen Ausfällen
im Datenpfad würde
eine nichtredundante Systemarchitektur ohne stabile Anrufaufrechterhaltung
zu Überlastungssituationen
in der Netzwerk-Steuerebene führen.
Die Anzahl der betroffenen Verbindungen hängt von der Kapazität der einzelnen
Karten ab. Beim Ausfall einer Paketschnittellenmodulkarte, die eine
einzelne Gigabit Ethernet-Schnittstelle enthält, können beispielsweise bis zu
8k Anrufe an einer Voice-over-IP-Anwendung
(IP = Internet Protocol) betroffen sein. Dies führt zu einer mehr oder weniger
synchronisierten „Hook-on/Hoof-off-Sequenz" (Verbinden/Trennen)
in der Steuerebene und damit zu Überlastungsbedingungen
in der Netzwerk-Steuerebene, da mit einem Vielfachen der normalen
Anzahl korrelierender Anrufversuche pro Sekunde zu rechnen ist.
Tausende von RTP-Sessions
(„Real-Time
Protocol") werden
an einem Ethernet-Trunk gemultiplext, d. h. es wird eine Flut von
Ethernet-Frames mit der gleichen MAC-Zieladresse erzeugt. Bei einer
Rekonfiguration wegen eines Kartenausfalls verhindert die Erfindung,
dass alle Quellen, d. h. alle RTP-Sessions, ihren Kontext, d. h. die
MAC-Zieladresse, aktualisieren müssen,
um eine Umleitung an die neue aktive Zielkarte zu erreichen. Die
Erfindung verhindert somit die zuvor beschriebene Überlastungsbedingung
und bietet einen robusten, einfachen und leistungsstarken Mechanismus zur
Rekonfiguration in Verbindung mit einem leistungsstarken Media Stream
Packet-Switching.
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Weitere
Vorteile werden durch die in den dazugehörigen Patentansprüchen beschriebenen
Ausführungsformen
der Erfindung erzielt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird ein internes Ethernet-Adressschema definiert und
auf den Media-Gateway
angewandt, wobei das interne Ethernet-Adressschema zwei oder mehr
verschiedene interne MAC-Adresstypen verwendet.
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Dieser
Ansatz ermöglicht
die Formung des Vermittlungs- und Rekonfigurationsverhaltens des Ethernet-Switch
für verschiedene
Anwendungen und schafft einen einfach zu managenden Ethernet Packet-Switching-Kern
für eine
systeminterne Redundanz und eine hohe Leistung bei der Systemübernahme.
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Das
interne Ethernet-Adressschema des Media-Gateways verwendet bevorzugt
dynamische MAC-Adresstypen mit Angabe eines dynamischen Pfads hinsichtlich
der Packet-Switching-Netzebenen und Zielkarten. Darüber hinaus
verwendet das interne Adressschema des Media-Gateways einen statisch/dynamischen
MAC-Adresstyp mit Angabe eines Pfads, der statisch ist hinsichtlich
der Zielkarten und dynamisch hinsichtlich der Packet-Switching-Netzebenen.
Des Weiteren verwendet das interne Adressschema des Media-Gateways
einen statischen MAC-Adresstyp
mit Angabe eines Pfads, der statisch ist hinsichtlich der Packet-Switching-Netzebenen
und der Zielkarten. Die Verwendung dieser Art von MAC-Adresstypen
ermöglicht
eine optimierte Zuweisung von Anwendungen zu MAC-Adresstypen und bietet damit weitere
Vorteile hinsichtlich der Verwaltungsmöglichkeiten, der Systemredundanz
und der Leistung bei der Systemübernahme.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ordnet der Media-Gateway in einer Initialisierungsphase
verschiedenen Anwendungen unterschiedliche Ethernet MAC-Adresstypen
zu. Vorzugsweise ordnet er dem Datenpfad-Datenverkehr einen dynamischen
MAC-Adresstyp zu, insbesondere RTP oder VoIP-Datenverkehr (RTP = Real Time Protocol,
VoIP-Voice over IP). Des Weiteren ordnet er einer systeminternen
aktiven oder Bereitschaftsverbindung von Karte zu Karte einen statischen/dynamischen
MAC-Adresstyp zu. Des Weiteren ordnet er dem systeminternen Test-Datenverkehr
einen statischen MAC-Adresstyp
zu. Diese Art der Initialisierung garantiert einen leistungsstarken
und zuverlässigen
Betrieb des Media-Gateways in der Betriebsphase.
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Diese
und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die
Lektüre
der folgenden ausführlichen
Beschreibung der momentan bevorzugten exemplarischen Ausführungsformen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen verdeutlicht; für
diese Zeichnungen gilt:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems mit einem Media-Gateway
gemäß der Erfindung.
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2a bis 2c sind
Funktionsdiagramme zur Illustration eines Rekonfigurationsprozesses
für unterschiedliche
MAC-Adresstypen.
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1 zeigt
ein NGN-Kommunikationssystem und verschiedene Endeinrichtungen 71 bis 77 mit
Anschluss an dieses Kommunikationssystem.
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Das
NGN-Kommunikationssystem basiert auf einem verteilten IP-Netzwerk (IP = Internet
Protocol). Die Architektur dieses Kommunikationssystems ist auf
zwei Hauptabschnitte verteilt, eine Steuerebene, die für die Steuerung
der Kommunikationsverbindungen zwischen Benutzern des NGN-Kommunikationssystems
zuständig
ist, und einer Transportebene 1, die für den Transport der zugeordneten
Media-Streams zuständig
ist. 1 zeigt in exemplarischer Darstellung einen Anrufsteuerungs-Server 8, der
Teil der Steuerebene des NGN-Kommunikationssystems ist. Er bietet
eine Anrufsteuerfunktion für Netzwerkelemente
der Transportebene 1 des NGN-Kommunikationssystems.
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Der
Anrufsteuerungs-Server 8 liegt beispielsweise in einer
NGN-Architektur einer Instanz einer zentralisierten Intelligenz
zur Bereitstellung neuer VoIP- oder Multimedia-Services (VoIP = Voice over IP). Als
Teil des Anrufsteuerungs-Servers
steuert der Media-Gateway-Controller verschiedene Media-Gateways über spezifische
Schnittstellen (z. B. H.248), um einen Zugangspunkt für Teilnehmer
der Telekommunikationsnetze zu schaffen. Darüber hinaus bietet der Anrufsteuerungs-Server
unabhängige Anruffunktionen
zusammen mit Vermittlungsfunktionen für Basis- und Ergänzungsservices
zusätzlich
zu weiteren Funktionen wie z. B. Abrechnung, Routing und Messung
für Anbieter
von Netzwerkgeräten
und Telekommunikationsdiensten. So bietet beispielsweise der Steuerungs-Server 8 die
Funktionen eines SIP-Servers (SIP = Session Initiation Protocol).
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Die
Transportebene 1 kann von physischen Netzwerken verschiedener
Typen realisiert werden, z. B. von ATM-Netzen oder MPLS-Netzen (ATM
= Asynchronous Transfer Mode; MPLS = Multi Protocol Label Switching),
die über
eine gemeinsame Protokollschicht der Ebene 3 RT miteinander
verbunden sind. Darüber
hinaus kann die Transportebene 1 ein oder mehrere Telefonnetze
umfassen, beispielsweise PSTN- oder ISDN-Netze (PSTN = Public Switched Telecommunications
Network; ISDN = Integrated Services Digital Network). Darüber hinaus
kann die Transportebene 1 Fest- und Mobil-Telekommunikationsnetze
umfassen, z. B. GSM, UMTS oder CTMA 2000 Mobilnetze (GSM = Global
System for Mobile Communication; UMTS = Universal Mobile Telecommunication
System).
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Die
Transportebene 1 des NGN-Kommunikationssystems umfasst
verschiedene Media-Gateways, die in einer solchen IP-Umgebung die
Verbindung zu leitungsvermittelten Netzen sowie Vermittlungs- und
Weiterleitungsfunktionen für
eine streamähnliche
Kommunikation wie Sprach-, Fax- oder Videokommunikation zwischen
zwei oder mehr mit der Transportebene 1 verbundenen Endgeräten schafft. 1 zeigt
in exemplarischer Form vier solcher Media-Gateways 2, 4, 5 und 6,
die für
ein reibungsloses Zusammenspiel einer streamähnlichen Kommunikation zwischen
den Endgeräten 71 bis 77 sorgen.
Darüber
hinaus ermöglichen
diese Media-Gateways eine reibungslose Zusammenarbeit zwischen Sprach-
und Faxverbindungen zwischen öffentlichen
Telefonnetzen (PSTN-Netzen)
und IP-Netzen.
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Die
Endgeräte 71 bis 77 sind
IP-Telefonendgeräte
oder klassische Telefonendgeräte
wie PSTN-Endgeräte,
ISDN-Endgeräte
oder Mobiltelefone nach GSM- oder UMTS-Standard. IP-Endgeräte sind
beispielsweise IP-Telefone oder Computer, auf denen ein IP-Telefon-Client
ausgeführt
wird. Beispiele für
solche Endgeräte
sind SIP-Telefone oder Computer, auf denen ein SIP-Client ausgeführt wird.
Solche Endgeräte
können über private
Gateways, IAD-Einheiten oder eMD-Einheiten (IAD = Integrated Access
Device, eMD = embedded media termination devices) mit einem der
Media-Gateways 2, 4, 5 und 6 verbunden
werden.
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Im
Folgenden werden die Media-Gateways 2, 4, 5 und 6 exemplarisch
anhand des Media-Gateways 2 dargestellt.
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Der
Media-Gateway 2 umfasst eine Steuereinheit 20,
eine Vielzahl von Packet Interface Modulkarten, interne Medien-Konvertierungsmodul-Serverkarten
und Vermittlungs-Schnittstellenmodule 21 bis 28 sowie
eine Vielzahl von Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35.
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Die
Packet Interface Modulkarten (Teil 21 bis 28)
bilden die Schnittstelle zu den vom Media-Gateway 2 verarbeiteten
Media-Streams. Jede
der Packet Interface Modulkarten verarbeitet beispielsweise bis zu
8k RTP-Sessions (RTP = Real Time Protocol, Echtzeit-Protokoll).
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Die
Packet Interface Modulkarten sowie die internen Medien-Konvertierungsmodul-Serverkarten 21 bis 28 sind über die
Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35 miteinander
verbunden. Zwischen den Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten 21 bis 28 ist
eine Vielzahl von Ethernet-Trunks definiert. Jeder Ethernet-Trunk
steht für
einen Fluss von Ethernet-Frames mit der gleichen MAC-Zieladresse. Die
Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35 bieten die
Vermittlungsfunktionen für
die Ethernet-Frames der zwischen den Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten 21 bis 28 definierten Ethernet-Trunks. Vorzugsweise
werden die Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten 21 bis 28 über mindestens
eine physische Verbindung mit jeder der Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35 verbunden.
Die Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35 vermitteln
die empfangenen Ethernet-Frames an die jeweiligen Ausgangs-Ports,
die dem Ethernet-Trunk zugeordnet sind, dem der empfangene Ethernet-Frame
zugeordnet ist. Darüber
hinaus ist es möglich,
dass zwei oder mehr der Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten 21 bis 28 physisch über ein
gemeinsames Medium mit ein oder mehreren Packet-Switching-Netzen 31 bis 32 verbunden
sind.
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Gemäß der in 1 dargestellten
Ausführungsform übernehmen
die Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten 21 bis 24 die
Rolle der Quellenkarten, die die Quelle der von den Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35 vermittelten Ethernet-Frames darstellen,
und ein oder mehrere Packet Interface/ Medien-Konvertierungsmodulkarten 25 bis 28 übernehmen
die Rolle der Zielkarten, die die Ziele der von den Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35 vermittelten
Ethernet-Frames darstellen. Darüber
hinaus ist es auch möglich,
dass ein oder mehrere der Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten 21 bis 28 physisch
die Rolle der Quellenkarten und die Rolle der Zielkarten übernehmen,
beispielsweise beim Bedienen einer bidirektionalen Echtzeitverbindung.
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Ein
Packet Interface Modul, das die Rolle einer Quellenkarte übernimmt,
bedient beispielsweise 8k eingehende Media-Streams, die einer RTP-Session
zugeordnet sind. Es ordnet die eingehenden Media-Streams Ethernet-Trunks
zu, die die Quellenkarte mit den dedizierten Zielkarten verbinden.
Es sorgt für das
Multiplexing von bis zu Tausenden solcher Media-Streams, d. h. Tausenden von RTP-Sessions
an jedem dieser Ethernet-Trunks. Anschließend führt die Quellenkarte einen
Vermittlungsprozess durch und leitet die ausgehenden Ethernet-Frames entsprechend
ihren MAC-Zieladressen an eine der ausgehenden physischen Verbindungen,
die die Quellenkarte mit den Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35 verbinden.
Anschließend
führt die
Packet-Switching-Netzebene einen Vermittlungsprozess durch und leitet
die ausgehenden Ethernet-Frames
entsprechend ihren MAC-Zieladressen an eine der ausgehenden physischen
Verbindungen, die die Packet-Switching-Netzebene mit der Zielkarte verbinden.
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Die
Zielkarte demultiplext die Media-Streams, die über die von der Zielkarte abgeschlossenen
Ethernet-Trunks empfangen wurden. Anschließend verarbeitet sie die weitere Übertragung dieser
Media-Streams über
einen der Ausgangs-Ports der Zielkarte.
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Die
Steuereinheit 20 verwaltet und steuert den Ethernet-Vermittlungsprozess.
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In
einer Initialisierungsphase definiert sie die Ethernet-Trunks zwischen Quellen-
und Zieladresse und richtet sie ein, und sie erstellt die entsprechenden
Adresstabellen für
die Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35 sowie
die Quellenkarten, die den oben beschriebenen Ethernet-Vermittlungsprozess durchführen.
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In
dieser Initialisierungsphase legt die Steuereinheit 20 ein
internes Ethernet-Adressierungsschema an die Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten 21 bis 28 an.
Dieses interne Adressierungsschema verwendet zwei oder mehr verschiedene
interne MAC-Adresstypen. Es verwendet innerhalb dieses Adressierungsschemas
beispielsweise die drei folgenden verschiedene Arten von Ethernet-MAC-Adresstypen:
Als
Erstes verwendet es einen dynamischen MAC-Adresstyp mit der Angabe
eines dynamischen Pfads als Packet-Switching-Netzebene und der Zielkarte. Ein solcher
Adresstyp wird für
die für
Datenverkehrsanwendungen genutzten Ethernet-Trunks verwendet, insbesondere
für Ethernet-Trunks,
die Media-Streams von RTP-Sessions transportieren.
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Als
Zweites verwendet es einen statisch/dynamischen MAC-Adresstyp mit der
Angabe eines Pfads, der statisch ist hinsichtlich der Zielkarte
und dynamisch hinsichtlich der Packet-Switching-Netzebene. Es ordnet
einen solchen statisch/dynamischen MAC-Adresstyp beispielsweise
den Ethernet-Trunks zu, die interne aktive oder Bereitschaftsverbindungen von
Karte zu Karte darstellen, die beispielsweise zur Kontext-Synchronisierung
von Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten verwendet
werden.
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Als
Drittes verwendet es einen MAC-Adresstyp mit der Angabe eines Pfads,
der statisch ist hinsichtlich Packet-Switching-Netz und -Verbindung und hinsichtlich
der Zielkarte. Es ordnet einen solchen statischen MAC-Adresstyp
beispielsweise dem systeminternen Test-Datenverkehr zu.
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In
dieser Initialisierungsphase definiert die Steuereinheit 20 ein
Netzwerk aus Ethernet-Trunks mit verschiedenen Arten von MAC-Zieladresstypen. Diese
MAC-Adresstypen werden im Kontext des Media-Gateways an die entsprechende
Funktion des Ethernet-Trunks
angepasst.
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In
der Betriebsphase überwacht
die Steuereinheit 20 die Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten 21 bis 28 und
die Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35, um
Ausfälle
der Packet-Switching-Netzebenen 31 bis 35 und
der Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten 21 bis 28 zu
erkennen. Falls solche Fehler erkannt werden, ermittelt sie, welche
Ethernet-Trunks
von den fehlerhaften Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarten bzw. den fehlerhaften
Packet-Switching-Netzebenen
betroffen sind. Anschließend überprüft sie,
welcher Typ von MAC-Zieladressen den betroffenen Ethernet-Trunks
zugeordnet wurde.
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Wenn
diese MAC-Adresse einen dynamischen MAC-Adresstyp aufweist und der
Ethernet-Trunk von einem Ausfall einer Zielkarte betroffen ist,
ordnet sie die ermittelte Ethernet-MAC-Adresse einer Ersatz Packet Interface/Medien-Konvertierungsmodulkarte
zu, beispielsweise einer Packet Interface Modulkarte, deren Kapazität die Auslastung der
fehlerhaften Packet Interface Modulkarten übersteigt. Falls der Ethernet-Trunk
von einem Ausfall einer Packet-Switching-Netzebene betroffen ist, konfiguriert
sie den Ethernet-Trunk neu und führt
eine Rekonfiguration der Route dieses Ethernet-Trunks über eine Ersatz Packet-Switching-Netzebene
durch, d. h. über
eine Packet-Switching-Netzebene, deren Kapazität die Auslastung dieses Ethernet-Trunks übersteigt.
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Wenn
die ermittelte Ethernet-MAC-Adresse einen statisch/dynamischen Adresstyp
aufweist und der Ethernet-Trunk von einem Ausfall eines Packet-Switching-Netzes
betroffen ist, konfiguriert sie die Route dieses Ethernet-Trunks
neu und führt
den Ethernet-Trunk über
ein Ersatz Packet-Switching-Netz an die Zielkarte. Falls der Ethernet-Trunk von
einem Ausfall einer Zielkarte betroffen ist, führt sie keine Neuzuordnung
der MAC-Adresse durch und auch keine Rekonfiguration der dem Ethernet-Trunk
zugeordneten Route.
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Wenn
die ermittelte Ethernet-MAC-Adresse einen statischen MAC-Adresstyp aufweist,
führt sie keine
Neuzuordnung der Ethernet-MAC-Adresse durch.
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Im
Folgenden wird die Verarbeitung der drei verschiedenen Ethernet-MAC-Adresstypen
exemplarisch anhand der 2a bis 2c dargestellt.
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2a zeigt
ein Szenario mit einem zwischen einer Quellenkarte, nämlich der
Interface Modulkarte 21, und einer Zielkarte, nämlich der
Packet Interface Modulkarte 25, über die Packet-Switching-Netzebene 31 definierten
Ethernet-Trunk 81. Der
Ethernet-Trunk 81 hat eine MAC-Zieladresse des statischen
MAC-Adresstyps. Wegen des zugeordneten MAC-Adresstyps wird der Ethernet-Trunk 81 als ein
Pfad behandelt, der unabhängig
vom Status des Packet-Switching-Netzes 31 und unabhängig vom Status
der Zielkarte ist. Dieser Ethernet-Trunk unterliegt bei einem Wechsel
einer systeminternen Statusänderung
nicht der Rekonfiguration. Bei einem Ausfall einer Zielkarte oder
einer Packet-Switching-Netzebene werden keine Änderungen an der Konfiguration
durchgeführt.
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2b zeigt
einen zwischen einer Quellenkarte, nämlich der Packet Interface
Modulkarte 21, und einer Zielkarte, nämlich der Packet Interface
Modulkarte 25, definierten Ethernet-Trunk 82. Der Ethernet-Trunk 82 hat
eine MAC-Zieladresse des statisch/dynamischen MAC-Adresstyps.
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Der
Ethernet-Trunk 82 ist statisch hinsichtlich seiner Zielkarte,
d. h. er unterliegt bei einem Ausfall einer Zielkarte nicht der
Rekonfiguration. Hinsichtlich eines Ausfalls der Packet-Switching-Netzebene
stellt der Ethernet-Trunk 82 jedoch
einen dynamischen Pfad dar, d. h. bei einem Ausfall der Packet-Switching-Netzebene
unterliegt er einer Rekonfiguration. Bei einem Ausfall der Packet-Switching-Netzebene 31 führt die
Steuereinheit 20 Änderungen
an den Adresstabellen der Quellenkarte, nämlich der Packet Interface
Modulkarte 21, durch; dies bewirkt, dass die Quellenkarte
die dem Ethernet-Trunk 82 zugeordneten Pakete an die Packet-Switching-Netzebene 32 vermittelt.
Dies bewirkt die Änderung
der in 2b dargestellten Ethernet-Trunk-Route.
Diese Änderung
der Ethernet-Trunk-Route ist für
die oberen Protokollschichten transparent, daher braucht in diesen
Schichten kein Rerouting der Media-Streams an Ersatz-Ethernet-Trunks durchgeführt zu werden.
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2c zeigt
die Packet Interface Modulkarten 21, 25 und 26,
die Packet-Switching-Netzebenen 31 und 32 und
einen Ethernet-Trunk 83.
Die MAC-Zieladresse des Ethernet-Trunks 83 weist den dynamischen
MAC-Adresstyp auf. Der Ethernet-Trunk 83 ist ein dynamischer
Pfad hinsichtlich der Packet-Switching-Netzebene und der Zielkarte,
d. h. er unterliegt: bei einem Ausfall der Packet-Switching-Netzebene
und bei einem Ausfall der Zielkarte einer Rekonfiguration.
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Im
normalen Betriebsmodus verbindet der Ethernet-Trunk 83 die
Packet Interface Modulkarten 21 und 25 über die
Packet-Switching-Netzebene 31.
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Bei
einem Ausfall der Packet-Switching-Netzebene 31 führt die
Steuereinheit 20 eine Rekonfiguration der Ethernet-Trunk-Route
durch, der Ethernet-Trunk 83 wird also beispielsweise über die
Packet-Switching-Netzebene 32 weitergeleitet. Zur Implementierung
dieser Rekonfiguration führt
die Steuereinheit 20 Änderungen
an der Adresstabelle der Packet Interface Modul-Quellenkarte 21 durch, was
ein Vermitteln der Ethernet-Frames mit der MAC-Zieladresse des Ethernet-Trunks 83 an
die Packet-Switching-Netzebene 32 zur
Folge hat.
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Bei
einem Ausfall der Packet Interface Modulkarte 25 führt die
Steuereinheit 20 Änderungen
an den Adresstabellen aller Packet-Switching-Netzebenen durch, dies
bewirkt ein Vermitteln der Ethernet-Frames mit der MAC-Zieladresse
des Ethernet-Trunks 83 an
die Packet Interface Modulkarte 26.
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Selbst
in diesem Fall ist die Rekonfiguration des Ethernet-Trunks für die oberen
Protokollschichten transparent, daher ist es nicht erforderlich, RTP-Sessions
anderen Ethernet-Trunks
zuzuordnen.