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Die
Erfindung betrifft eine Netzwerkvorrichtung zur Verwendung in einem
Ad-hoc-Netzwerk, eine
Netzwerkvorrichtung sowie ein Verfahren zur Datenverkehrsübertragung über eine
Netzwerkvorrichtung.
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Für eine Vielzahl
von Multimedia-Heimanwendungen und Geschäftsanwendungen ist es von Bedeutung,
Netzwerke zu errichten, vorzugsweise drahtlose Netzwerke, um Daten
und Meldungen zwischen verschiedenen Vorrichtungen zu verteilen,
die Teil des Netzwerks sind. Bei einem typischen Geschäftsanwendungsszenarium
erhält
ein Mobilterminal Dienste über
eine feste Firmen- oder öffentliche Infrastruktur.
Bei einem typischen Heimanwendungsszenarium wird eine billige und
flexible Netzwerkgestaltung unterstützt, um drahtlose, digitale
Verbrauchergeräte
miteinander zu verbinden.
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Im
ETSI-Project BRAN (Broadband Radio Access Networks) ist das standardmäßige HiperLAN (High
Performance Radio Local Area Network) definiert, das für Hochgeschwindigkeits-Multimedia-Kommunikationsvorgänge zwischen
verschiedenen breitbandigen Netzwerken und Mobilterminals sorgt.
HiperLAN/2 sorgt für
eine flexible Plattform für eine
Anzahl von Geschäfts-
und Heimanwendungen, die eine Gruppe von Bitraten bis zu 54 MBit/s
unterstützen
kann. Der HiperLAN/2-Standard
ist ein Beispiel dafür,
wie Daten zwischen verschiedenen Vorrichtungen in einem drahtlosen
Netzwerk übertragen werden
können.
Das Verfahren ist jedoch nicht auf drahtlose Netzwerke gemäß dem HiperLAN/2-Standard
beschränkt.
Die Erfindung ist nicht auf drahtlose Netzwerke beschränkt. Sie
kann auch in leitungsgebundenen Netzwerken angewandt werden.
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Ein
typisches Vorrichtungsnetzwerk verfügt über mehrere Vorrichtungen,
wobei eine derselben als Controller wirkt, der die anderen Vorrichtungen, die
als Mobilterminals wirken, kontrolliert. Wenn verschiedene Vorrichtungen
in Reichweite zueinander gebracht sind, starten sie den Austausch
von Meldungen, und sie errichten ein sogenanntes Ad-hoc-Netzwerk,
wobei eine der Vorrichtungen die Kontrollfunktion einnimmt.
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Im
Abschnitt 6.2 der Spezifikation zum Standard ETSI BRAN HiperLAN2:
DLC home extension (ETSI TS 101 761-4 V1.3.2 (2002-01) ist es beschrieben,
wie mehrere Konvergenzschichten, die verschiedene externe Netzwerkstandards
unterstützen, gleichzeitig
innerhalb eines drahtlosen Lokalbereichsnetzes aktiv sein können.
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Das
US-Patent 6,028,842 für Chapman
et al. betrifft eine dynamische Verkehrsaufbereitung. Das Netzwerk
klassifiziert, um die Art des Diensts für jeden Verkehrsfluss herauszufinden,
denselben dynamisch, und es führt
eine Verkehrsaufbereitung durch Techniken wie eine Zulassungskontrolle
und eine Zeitplanung aus, wenn der Verkehrsstrom abwärts geliefert
wird, um den Dienst geeignet zu unterstützen.
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In
der Internationalen Anmeldung
WO 00/13436 "A method and system
for supporting the quality of service in wireless networks" ist ein Mechanismus
zum Unterstützen
differenzierter Dienste (Quality of Service = Dienstequalität) in einem
Funknetzwerk angegeben. Es ist ein Funkzugriffsystem vorhanden,
das die Dienstequalität
bei Datenpaketübertragung über seine
Luftschnittstelle unterstützt. Das
System verfügt über eine
Auswahl vordefinierter Vorgabefunkflüsse mit verschiedenen Dienstqualitätseigenschaften
und verschiedenen Maßnahmen
zum Auswählen
eines Funkflusses mit geeigneten Dienstequalitätseigenschaften für das über die
Luftschnittstelle zu sendende Paket entsprechend der Auswahl.
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In
der Europäischen
Patentanmeldung
EP 1148687 für H. Hameleers
und F. Hundscheidt sind eine Kommunikationsvorrichtung und ein Verfahren zum
Verteilen von Daten über
mehrere Kanäle
beschrieben, wobei eine erste Protokollimplementierung, die in einer
ersten Schicht bereitgestellt ist, über mehrere Mediendatenströme verfügt, von
denen jedem ein Medientyp zugeordnet ist, und die die Ströme zu einer
unteren Schicht weiterleitet. Die untere Schicht verfügt über eine
zweite Protokollimplementierung, die so betreibbar ist, dass sie
die Mediendatenströme
identifiziert. In einer dritten Schicht sind Kanäle vorhanden, denen verschiedene Dienstequalitäten zugeordnet
sein können.
Die zweite Protokollimplementierung ist auch so betreibbar, dass
die Platzierung eines vorgegebenen Medienstromes in einem vorgegebenen
Kanal auf Grundlage des Medientyps im vorgegebenen Medienstrom und der
dem vorgegebenen Kanal zugeordneten Dienstequalität erfolgt.
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Im
US-Patent 6,122,263 "Internet Access for Cellular
Networks" sind ein
Verfahren und ein System zur Verwendung bei einem Mobilfunknetz
offenbart, das Pakete von einem paketvermittelten, festen Netzwerk,
wie dem Internet, empfängt
und analysiert und abhängig
vom Typ der empfangenen Information (beispielsweise Sprache, Daten
niedriger Geschwindigkeit oder WWW-Daten hoher Geschwindigkeit)
die Information über
eine geeignete Funk-Luftschnittstelle zu einem mobilen Funkterminal
weiterleitet. Die Sprachinformation kann über eine herkömmliche
leitungsvermittelte Mobilfunk-Übertragungsstrecke (beispielsweise
einem GSM-Verkehrskanal) an mobile Funkterminals weitergeleitet
werden, die Daten niedriger Geschwindigkeit können über eine paketvermittelte Mobilfunk-Übertragungsstrecke
(beispielsweise einen Datenkanal für GPRS-Verkehr) weitergeleitet
werden, und die Daten mit hoher Geschwindigkeit können über eine
breitbandige Rundübertragungs-Funkübertragungsstrecke
(beispielsweise eine Funkübertragungsstrecke
in einem DAB-Netzwerk) weitergeleitet werden. Im Ergebnis können mobile
Funkterminals in vorteilhafter Weise vollen Zugriff auf das Internet
genießen
und dadurch auf effektive Weise über
das Internet mit anderen mobilen und leitungsgebundenen Terminals
kommunizieren.
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Das
US-Patent 5,737,495 für Adams
et al. betrifft die Verwaltung von Dateien von Multimediadaten in
einem Computernetzwerk durch Empfangen einer Anforderung von einer
ersten Einheit am Netzwerk, Verarbeiten der Anforderung zum Bestimmen von
Dateiattributen in derselben, und Umleiten der Anforderung auf Grundlage
der Dateiattribute in ihr an eine zweite Einheit am Netzwerk. Die
Erfindung empfängt
ferner eine Antwort, die Datendateien beinhaltet, die auf Grundlage
der Dateiattribute in der Antwort einem Streamingvorgang in separate
Datenstroms unterzogen wurden. Die Erfindung wählt auch auf Grundlage der
Dateiattribute in den Datendateien in den separaten Datenstroms
geeignete Pufferungsprotokolleinheiten und Datentransporteinheiten
zur Verwendung aus.
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Das
US-Patent US 2002/0085567 offenbart das
Wandeln verschiedener externer Netzwerkstandards im Netzwerkverkehr
entsprechend einem internen Protokoll.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Netzwerkvorrichtung und ein
Verfahren zum Weiterleiten von Datenverkehr entsprechend einem externen Netzwerkprotokoll über ein
Lokalbereichsnetzwerk zu schaffen, bei denen die wechselseitige Betreibbarkeit
zwischen verschiedenen externen Netzwerktechnologien unterstützt ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist durch eine Netzwerkvorrichtung gemäß dem Anspruch
1, durch ein Vorrichtungsnetzwerk gemäß dem Anspruch 13 und ein Verfahren
zur Datenverkehrsübertragung über ein
Vorrichtungsnetzwerk gemäß dem Anspruch 21
gelöst.
Ein Computerprogrammerzeugnis gemäß der Erfindung ist im Anspruch
24 definiert, und ein durch einen Computer lesbarer Speicherträger ist
im Anspruch 25 definiert.
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Gemäß der Erfindung
verfügt
die Netzwerkvorrichtung für
ein Vorrichtungsnetzwerk über
eine Inhaltserkennungsschicht zum Erkennen des Inhaltstyps des externen
Verkehrs, wie er durch die Netzwerkvorrichtung empfangen wird. Abhängig vom
erkannten Inhaltstyp wird der externe Verkehr an eine inhaltsspezifische
Konvergenzschicht weitergeleitet, die dazu bestimmt ist, den jeweiligen
Inhaltstyp zu handhaben. Ferner verfügt die Netzwerkvorrichtung über eine
Gruppe inhaltsspezifischer Konvergenzschichten, die Netzwerkverkehr
mit anderen Netzwerkvorrichtungen des Vorrichtungsnetzwerks über inhaltsspezifische
Verbindungen austauschen. Diese inhaltsspezifischen Verbindungen
sind für
die Anforderungen des jeweiligen Inhaltstyps geeignet.
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Bei
bekannten Lösungen
wurde über
eine Netzwerkvorrichtung empfangener externer Verkehr entsprechend
dem Protokoll desselben an eine protokollspezifische Konvergenzschicht
weitergeleitet. Beispielsweise wurde Datenverkehr gemäß IEEE 1394
immer durch eine für
IEEE 1394 spezifische Konvergenzschicht gehandhabt, und Ethernetverkehr
wurde durch eine ethernet-spezifische Konvergenzschickt gehandhabt.
Die jeweilige Konvergenzschicht war dafür zuständig, den externen Verkehr
an die jeweilige Ziel-Netzwerkvorrichtung zu übertragen, wodurch die Verbindung
zum Übertragen
des externen Verkehrs innerhalb des Vorrichtungsnetzwerks entsprechend
dem externen Netzwerk aufgebaut wurde.
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Gemäß der Erfindung
wird, wenn durch eine Netzwerkvorrichtung externer Verkehr empfangen wird,
der Inhaltstyp desselben durch eine Inhaltserkennungsschicht erkannt.
Beispielsweise kann erkannt werden, dass der externe Verkehr "Datenverkehr auf
Paketbasis" ist.
Alternativ kann der externe Verkehr "Verkehr kritischer Echtzeitdaten", beispielsweise
ein Audio- oder Videodatenstrom sein. Wenn der Inhaltstyp erkannt
wurde, wird der empfangene Datenverkehr an eine Konvergenzschicht
weitergeleitet die für
diesen Inhaltstyp spe zifisch ist. So werden anstelle protokollspezifischer
Konvergenzschichten inhaltsspezifische Konvergenzschichten dazu
verwendet, Verbindungen zu anderen Netzwerkvorrichtungen innerhalb
des Netzwerks aufzubauen und freizugeben und um Datenverkehr innerhalb
des Vorrichtungsnetzwerks zu übertragen.
Die inhaltsspezifischen Verbindungen, wie sie durch die inhaltsspezifischen
Konvergenzschichten aufgebaut werden, sind für die Erfordernisse des jeweiligen
Inhaltstyps geeignet.
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Die
Erfindung beruht auf der Tatsache, dass die Erfordernisse zur Datenübertragung
innerhalb eines Vorrichtungsnetzwerks nicht in erster Linie vom Protokoll
des externen Verkehrs abhängen.
Es ist möglich,
Datenverkehr auf Paketbasis über
eine IEEE-1394-Schnittstelle (Ipover 1394) zu übertragen, obwohl der Standard
IEEE 1394 hauptsächlich
zur Übertragung
von Videodatenströmen
verwendet wird. Umgekehrt ist es auch möglich, kritische Echtzeitdaten über ein
IP-Netzwerk zu übertragen,
das typischerweise zur Datenübertragung
auf Paketbasis verwendet wird. Die Erfordernisse betreffend einen Datenübertragungsvorgang
innerhalb des Vorrichtungsnetzwerks hängen in erster Linie vom Inhaltstyp des
externen Verkehrs ab. Die durch den Inhaltstyp auferlegten Erfordernisse
bestimmen die Parameter der Datenverbindung, die zwischen der Quellnetzwerk-Vorrichtung
und der Zielnetzwerk-Vorrichtung aufgebaut wird. Beispielsweise
ist es für
einen kritischen Echtzeit-Videodatenstrom erforderlich, dass die Übertragungsverzögerung nie
einen vorbestimmen Schwellenwert überschreitet und dass für diese Datenübertragung
dauernd eine feste Bandbreite verfügbar ist. Allgemein existieren
für Datenübertragung
auf Paketbasis keine derartigen einschränkenden Erfordernisse.
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Gemäß der Erfindung
ist für
jeden Inhaltstyp eine spezielle Konvergenzschicht vorhanden, die
Datenströme
des Inhaltstyps entsprechend den inhaltsspezifischen Erfordernissen
handhabt. Die inhaltsspezifischen Konvergenzschichten sind dafür zuständig, inhaltsspezifische
Verbindungen innerhalb des Vorrichtungsnetzwerks aufzubauen und
freizugeben und den jeweiligen externen Datenverkehr innerhalb des
Vorrichtungsnetzwerks zu übertragen.
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Innerhalb
des Netzwerks wird der externe Verkehr von der Quellnetzwerk-Vorrichtung,
die den Verkehr von einem externen Netzwerk empfangen hat, an eine
Zielnetzwerk-Vorrichtung übertragen. Seitens
der Zielnetzwerk-Vorrichtung kümmert
sich eine entsprechende Konvergenzschicht, die für den jeweiligen Inhaltstyp
zuständig
ist, um den eintreffenden Datenstrom. Mit dieser Zielnetz werk-Vorrichtung kann
jedes beliebige externe Netzwerk verbunden sein. Die Konvergenzschicht
seitens der Zielnetzwerk-Vorrichtung muss den Verkehr nicht gemäß dem externen
Protokoll weiterleiten, von dem er herrührte. Stattdessen kann der
empfangene Datenverkehr auf jedes beliebige externe Protokoll abgebildet werden,
das den entsprechenden Inhaltstyp akzeptieren kann. Beispielsweise
kann ein Videodatenstrom, der von einer IEEE-1394-Schnittstelle
herrührt,
nachdem er im Vorrichtungsnetzwerk übertragen wurde, wieder in
eine IEEE-1394-Schnittstelle abgebildet werden. Alternativ kann
der Videodatenstrom auch, seitens der Zielnetzwerk-Vorrichtung, auf
eine IP-Schnittstelle abgebildet werden. Diese Art von Datenaustausch
zwischen verschiedenen externen Netzwerktechnologien war im Stand
der Technik nicht möglich.
Das erfindungsgemäße Konzept
inhaltsspezifischer Konvergenzschichten erlaubt eine wechselseitige
Betreibbarkeit zwischen verschiedenen externen Netzwerkbetreibungsstandards.
Wenn zwei völlig
verschiedene externe Netzwerkprotokolle denselben Inhaltstyp handhaben
können,
ist es möglich,
externen Verkehr eines ersten externen Protokolls zu empfangen,
diesen Verkehr über
das Vorrichtungsnetzwerk weiterzuleiten, wobei ein internes Protokoll
verwendet wird, und den Verkehr, seitens der empfangenden Netzwerkvorrichtung,
auf ein zweites externes Protokoll abzubilden. Das Vorrichtungsnetzwerk
kann als adaptierende Einrichtung angesehen werden, um eine erste
Art externen Verkehrs an eine zweite Art externen Verkehrs anzupassen.
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Ein
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, dass die verfügbare
Bandbreite des Vorrichtungsnetzwerks dadurch effektiver genutzt wird,
dass Zugriff auf verschiedene Verkehrstypen zugelassen wird. Ein
anderer Vorteil besteht darin, dass neue Netzwerkbetreibungstechnologien
und Verkehrstypen leicht in die existierende Konvergenzschichtarchitektur
integriert werden können.
Aufgrund des gattungsgemäßen Designs
der relevanten Module können
große
Umfänge
existierender Codes beim Integrationsprozess wiederverwendet werden.
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Vorzugsweise
besteht einer der Inhaltstypen in kritischen Echtzeitdaten, wobei
die Gruppe inhaltsspezifischer Konvergenzschichten über eine
Konvergenzschicht speziell zum Handhaben kritischer Echtzeitdaten
verfügt.
Wenn kritische Echtzeitdaten, beispielsweise ein Audio- oder Videodatenstrom,
von einer ersten Netzwerkvorrichtung an eine andere Netzwerkvorrichtung
des Vorrichtungsnetzwerks übertragen
wird, müssen
die folgenden Bedingungen erfüllt sein:
Zu allererst sind Übertragungsverzögerungen nicht
akzeptierbar, die ei nen bestimmen Wert überschreiten. Ferner muss,
zur Übertragung
eines kritischen Echtzeitdatenstroms, dauernd eine bestimmte Bandbreite
verfügbar
sein, um eine kontinuierliche Übertragung
des Datenstroms zu ermöglichen.
Eine speziell zum Handhaben kritischer Echtzeitdaten vorhandene
Konvergenzschicht kann inhaltsspezifische Verbindungen innerhalb
des Vorrichtungsnetzwerks aufbauen, die es erlauben, die o.g. Bedingungen
zu erfüllen.
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Ferner
besteht vorzugsweise einer der Inhaltstypen aus Daten auf Paketbasis,
wobei die Gruppe inhaltsspezifischer Konvergenzschichten über eine
speziell zum Handhaben von Daten auf Paketbasis vorhandene Konvergenzschicht
verfügt. Wenn
normaler Datenverkehr auf Paketbasis im Vorrichtungsnetzwerk zu übertragen
ist, existieren keine speziellen Erfordernisse betreffend die Übertragungsverzögerung und
die verfügbare
Bandbreite, wie dies bei kritischen Echtzeitdaten gilt. Eine speziell
zum Handhaben von Daten auf Paketbasis vorhandene Konvergenzschicht
errichtet daher eine inhaltsspezifische Verbindung zur Übertragung
dieser Daten, wobei die verfügbaren
Netzwerkressourcen auf flexiblere Weise genutzt werden. Insbesondere ist
es nicht erforderlich, zur Übertragung
der Daten auf Paketbasis eine vordefinierte Bandbreite zu reservieren.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist der externe Verkehr mindestens einer der Folgenden:
Ethernetverkehr, IEEE-1394-Verkehr, UMTS-Verkehr oder PPP-Verkehr. Das Ethernetprotokoll
ist das Hauptprotokoll für
den Zugang zum Internet. IEEE-1394 ist der üblichste Standard für den Datenaustausch
zwischen Audio- und Videovorrichtungen, und er erlaubt große Übertragungsbitraten.
UMTS ist ein Beispiel für
Mobilkommunikationsprotokolle der dritten Generation, und PPP (Point-To-Point
Protocol) erlaubt das Aufbauen von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen
zwei Vorrichtungen. So kann die Netzwerkvorrichtung mit einer großen Anzahl
aktueller Netzwerktechnologien gleichzeitig verbunden werden.
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Vorzugsweise
verfügt
die Netzwerkvorrichtung über
Hardwareanschließbarkeit
hinsichtlich mindestens eines der folgenden Verkehrsstandards: Ethernetverkehr,
IEEE-1394-Verkehr, UMTS-Verkehr oder PPP-Verkehr. Datenpakete, wie
sie über
die Hardwareverbindungen empfangen werden, werden in das interne
Netzwerkprotokoll des Vorrichtungsnetzwerks gewandelt. Umgekehrt
werden Datenpakete des internen Netzwerkprotokolls, wie sie von
anderen Netzwerkvorrichtungen empfangen werden, in Datenpakete der
externen Netzwerktechnologie gewan delt. Dann werden diese Datenpakete über die Hardwareverbindung
an das externe Netzwerk geschickt.
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Vorzugsweise
ist die Netzwerkvorrichtung ein Zugangspunkt des Vorrichtungsnetzwerks.
Die Aufgabe eines Zugangspunkts besteht darin, für Zugang auf verschiedene externe
Netzwerktechnologien und Netzwerkdienste, beispielsweise das Internet, zu
sorgen. Daher sollten Zugangspunkte in erster Linie mit mehreren
inhaltsspezifischen Konvergenzschichten versehen sein, da sie verschiedene
Arten von Datenverkehr handhaben müssten, wie er über verschiedene
externe Netzwerke empfangen wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung analysiert die inhaltsspezifische, ob der Ethernetverkehr
ein kritischer Echtzeitverkehr ist, beispielsweise in Verbindung
mit RTP-, RTCP-, RSVP- oder RTSP-Verkehr, wobei dann, wenn der Ethernetverkehr
echtzeitkritisch ist, an eine Konvergenzschicht weitergeleitet wird,
die speziell zum Handhaben kritischer Echtzeitdaten vorhanden ist. Jedes
Datenpaket des Ethernetdatenverkehrs verfügt über Typfeldinformation, die
den Inhalt des jeweiligen Ethernetdatenpakets anzeigt. So kann die
Inhaltserkennungsschicht leicht ermitteln, ob der Ethernetverkehr
echtzeitkritisch ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Analyse der
Typfeldinformation darin besteht, dass der Ethernetverkehr echtzeitkritisch
ist, wird er an die kritische Echtzeitdaten handhabende Konvergenzschicht
weitergeleitet. Daher kann, bei Ethernetpaketen, die Erkennung des
jeweiligen Inhaltstyps auf sehr einfache Weise implementiert werden.
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Ferner
analysiert die Inhaltserkennungsschicht vorzugsweise, ob der Ethernetverkehr
kein echtzeitkritischer Verkehr ist, d.h., ob er von einem anderen
Protokolltyp ist und demgemäß Verkehr
auf Paketbasis ist, wobei dann, wenn der Ethernetverkehr nicht echtzeitkritisch
ist, derselbe an eine Konvergenzschicht weitergeleitet wird, die
speziell zum Handhaben von Daten auf Paketbasis vorhanden ist. Die
Typfeldinformation eines Ethernetpakets zeigt den Inhalt dieses
Datenpakets an. Die Inhaltserkennungsschicht kann leicht erkennen,
ob der empfangene Ethernetverkehr Datenverkehr auf Paketbasis ist
oder nicht. Datenverkehr auf Paketbasis wird an eine Konvergenzschicht
weitergeleitet, die speziell zum Handbhaben dieses Inhaltstyps vorhanden
ist.
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Vorzugsweise
analysiert die Inhaltserkennungsschicht, ob der IEEE-1394-Verkehr Datenverkehr
auf Paketbasis ist, wobei dann, wenn dies der Fall ist, derselbe
an eine Konvergenzschicht weitergeleitet wird, die speziell zum
Handhaben von Daten auf Paketbasis vorhanden ist. Ferner analysiert
diese Inhaltserkennungsschicht vorzugsweise, ob der IEEE-1394-Verkehr
kritischer Echtzeitdatenverkehr ist, wobei dann, wenn dies der Fall
ist, derselbe an eine Konvergenzschicht weitergeleitet wird, die
speziell zum Handhaben kritischer Echtzeitdaten vorhanden ist. Über eine
IEEE-1394-Schnittstelle kann entweder echtzeitkritischer IEEE-1394-Datenverkehr oder
Datenverkehr auf Paketbasis (Ipover 1394) übertragen werden. Auch ist
es betreffend 1394-Verkehr möglich,
den jeweiligen Inhaltstyp mit kleinem Aufwand zu analysieren. Entsprechend
dem Inhaltstyp wird der IEEE-1394-Verkehr entweder an eine Konvergenzschicht
zum Handhaben kritischer Echtzeitdaten oder eine Konvergenzschicht
zum Handhaben von Datenverkehr auf Paketbasis weitergeleitet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung verfügen
die inhaltsspezifischen Konvergenzschichten über einen gemeinsamen Teil,
der Datenpakete des externen Verkehrs in mehrere entsprechende Datenpakete
des internen Protokolls des Vorrichtungsnetzwerks segmentiert und
Datenpakete dieses internen Protokolls des Vorrichtungsnetzwerks
wieder zu entsprechenden Datenpaketen des entsprechenden externen
Verkehrs zusammensetzt. Alle bisher genannten externen Netzwerktechnologien
haben eines gemeinsam: sie verwenden Datenpakete variabler Größe, die
mehr Bytes als die eher kleinen LCH(Long Transport Channel)-Datenpakete enthalten,
die innerhalb des HiperLAN/2-Netzwerks verwendet werden und nur über 48 Bytes
verfügen. Daher
müssen
Datenpakete des externen Protokolls in mehrere HiperLAN/2-Datenpakete
unterteilt werden. Datenpakete, wie sie vom HiperLAN/2-Netzwerk
empfangen werden, müssen
wieder in Datenpakete des jeweiligen externen Protokolls zusammengesetzt
werden. Anstatt dass jede der Konvergenzschichten mit einer Einheit
zum Unterteilen und Wiederzusammensetzen von Datenpaketen versehen
wird, erfolgt diese Aufgabe für
alle Konvergenzschichten durch den gemeinsamen Teil derselben. Der
gemeinsame Teil unterteilt vom jeweiligen externen Netzwerk eintreffende
Datenpakete in mehrere Datenpakete des internen Netzwerkprotokolls,
und er setzt Datenpakete des internen Protokolls wieder zu Datenpaketen
variabler Größe des jeweiligen
externen Protokolls zusammen. Durch Implementieren dieses gemeinsamen
Teils kann die Struktur der inhaltsspezifischen Konvergenzschichten
vereinfacht werden. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass dann, wenn
eine neue Konvergenzschicht für
einen anderen Inhaltstyp zu implementieren ist, das Programmieren
dieser neuen Konvergenzschicht vereinfacht ist, da die Funktionalität des gemeinsamen
Teils verwendet werden kann.
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Vorzugsweise
sind diese inhaltsspezifischen Konvergenzschichten so betreibbar,
dass sie gleichzeitig innerhalb desselben Vorrichtungsnetzwerks verwendet
werden. Daher kann eine Netzwerkvorrichtung gleichzeitig Datenströme verschiedener
Inhaltstypen handhaben.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Vorrichtungsnetzwerk aufgebaut, das über mindestens eine Netzwerkvorrichtung
mit einer Inhaltserkennungsschicht verfügt, und wobei eine Gruppe inhaltsspezifischer Konvergenzschichten,
wie oben beschrieben, vorhanden ist.
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Vorzugsweise
werden inhaltsspezifischen Verbindungen zwischen den Netzwerkvorrichtungen des
Vorrichtungsnetzwerks aufgebaut und freigegeben, wobei eine inhaltsspezifische
Verbindung zwischen einer inhaltsspezifischen Konvergenzschicht einer
ersten Netzwerkvorrichtung, die einen bestimmten Inhaltstyp unterstützt, und
einer entsprechenden inhaltsspezifischen Konvergenzschicht einer
zweiten Netzwerkvorrichtung, die denselben Inhaltstyp unterstützt, aufgebaut
wird. Zwischen Konvergenzschichten, die denselben Inhaltstyp unterstützen, kann
eine Verbindung aufgebaut werden. Sobald die Verbindung aufgebaut
ist, kann jede beliebige Menge an Inhaltstypen zwischen den zwei
inhaltsspezifischen Konvergenzschichten übertragen werden. Durch Definieren
inhaltsspezifischer Verbindungen zum Handhaben von Datenübertragungsvorgängen innerhalb
des Ad-hoc-Netzwerks ist es möglich,
die Parameter der Datenübertragung
entsprechend dem Inhaltstyp zu definieren und diese Parameter entsprechend
der gewünschten
Bandbreite, der Fehlerhandhabung usw. zu wählen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung kann der externe Verkehr, wie er mit der inhaltsspezifischen
Konvergenzschicht der ersten Netzwerkvorrichtung ausgetauscht wird,
von anderer Art als derjenige externe Verkehr sein, der mit der
inhaltsspezifischen Konvergenzschicht der zweiten Netzwerkvorrichtung
ausgetauscht wird. Seitens der Zielnetzwerk-Vorrichtung kann der
empfangene Datenstrom an ein beliebiges externes Protokoll weitergeleitet
werden, das dazu willens und fähig
ist, den jeweiligen Inhaltstyp zu empfangen. Der Datenstrom, der über das
Ad-hoc-Netzwerk übertragen
wurde, kann so an ein externes Netzwerk verteilt werden, das vom
externen Netzwerk verschieden ist, von dem der Datenstrom herrührte. Datenverkehr
von einer ersten externen Netzwerktechnologie kann an eine zweite
externe Netzwerktechnologie weitergeleitet werden. Das Vorrichtungsnetzwerk
dient als Adaptions einrichtung für
alle Arten von Netzwerkverkehr. Dies macht das Vorrichtungsnetzwerk,
vorzugsweise die drahtlose LAN-Technologie, viel leistungsfähiger und
flexibler.
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Vorzugsweise
wird, wenn die inhaltsspezifische Verbindung für einen Inhaltstyp dient, der
ein Dienstequalitätsmerkmal
benötigt,
für dieselbe
eine feste Bandbreite reserviert. Das Merkmal "Quality of Service = Dienstequalität" ist ein gut bekanntes
Merkmal zur Übertragung
von Videodaten. Es wird eine bestimmte Bandbreite zur Übertragung
des Videodatenstroms reserviert, und so ist eine bestimmte Dienstequalität (QoS =
Quality of Service) garantiert. Wenn Videodatenströme oder
beliebiger anderer Datenverkehr, der das Dienstequalitätsmerkmal
unterstützt, über ein
Vorrichtungsnetzwerk übertragen wird,
ist es möglich,
die Verbindung auf solche Weise aufzubauen, dass das Dienstequalitätsmerkmal
unterstützt
wird.
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Ferner
wird vorzugsweise für
jede inhaltsspezifische Verbindung der durch dieselbe unterstützte Inhaltstyp
registriert. jeglicher Verkehr, der über die inhaltsspezifische
Verbindung übertragen wird,
kann, seitens der Zielnetzwerk-Vorrichtung, an die entsprechende
inhaltsspezifische Konvergenzschicht weitergeleitet werden, die
speziell zum Handhaben des jeweiligen Inhaltstyps vorhanden ist.
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Ferner
ist das Vorrichtungsnetzwerk vorzugsweise ein drahtloses Lokalbereichsnetz (WLAN),
insbesondere ein HiperLAN/2-Netzwerk. HiperLAN/2 ist ein Europäischer Standard
für drahtlose Lokalbereichsnetze.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung erfolgt der Austausch von Steuerungsmeldungen und Datenpaketen
zwischen verschiedenen Netzwerkvorrichtungen des Vorrichtungsnetzwerks
gemäß einem
TDMA-Übertragungsschema. Vorzugsweise
kann eine Gruppe von Zeitschlitzen des TDMA-Übertragungsschemas für eine bestimmte
inhaltsspezifische Verbindung reserviert werden. Durch diese Vorgehensweise
kann einer bestimmten Verbindung eine vorbestimmte Übertragungskapazität zugewiesen
werden. Dies ist eine Art zum Realisieren des o.g. Dienstequalitätsmerkmals.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden
nachfolgend in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt,
wie verschiedene Netzwerktechnologien Wechselwirken, um eine Netzwerkumgebung
zu schaffen;
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2 zeigt
ein drahtloses Lokalbereichsnetz mit zwei Netzwerkvorrichtungen
gemäß dem Stand der
Technik;
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3 zeigt
ein drahtloses Lokalbereichsnetz, wobei sowohl kritische Echtzeit-
als auch normale Datenströme
auf Paketbasis über
das drahtlose LAN übertragen
werden;
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4 zeigt
die Struktur des Protokolldecks für den HiperLAN/2-Standard;
und
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5 zeigt,
wie Pakete einer höheren Schicht,
beispielsweise Ethernetpakete, auf Schichten gemäß dem HiperLAN/2-Standard abgebildet werden.
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1 zeigt
das Zusammenspiel verschiedener Netzwerkprotokolle in einer Netzwerkumgebung. Das
Internet 1 bildet das Rückgrat
für alle
Arten von Datenaustauschdiensten. In einer Büroumgebung 2 sind
Server 3 und Zugangspunkte 4 für Funkdatenübertragung durch das Ethernetprotokoll
verbunden. Um drahtlose Lokalbereichsnetze zum Verbinden von Mobilterminals 5 mit
den Zugangspunkten 4 aufzubauen, kann das Ethernetprotokoll
in ein geeignetes Protokoll zur Funkdatenübertragung, beispielsweise
das HiperLAN/2-Protokoll gewandelt werden. Auch wird in einer Heimumgebung 6 das
HiperLAN/2-Protokoll dazu verwendet, ein Ad-hoc-Netzwerk zum Austauschen
von Daten zwischen Audio- und Videogeräten 7, PCs 8,
Organizern 9 usw. aufzubauen. Auf dem Gebiet der Mobilkommunikation 10 werden
GPRS und UMTS gemäß Standards
zum Austauschen von Datenpaketen zwischen Mobilgeräten 11 und
Basisstationen 12 sowie für den Zugriff auf das Internet 1 verwendet.
Für kleine
Entfernungen wird das Bluetooth-Protokoll
verwendet. Für
alle diese Anwendungen stellt der Internetdiensteprovider 13 einen
Backbone 14 hoher Bandbreite und alle Arten von Datenaustauschdiensten
(E-Mail, World Wide Web, WAP, FTP usw.) zur Verfügung.
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In
der 2 ist ein drahtloses Lokalbereichsnetz gemäß dem Stand
der Technik dargestellt. Dieses drahtlose Lokalbereichsnetz verfügt über einen Zugangspunkt 15,
der als zentraler Controller für
das Netzwerk dient, und ein Mobilterminal 16. Das Mobilterminal 16 tauscht über das
HiperLAN/2-Protokoll Datenpakete mit dem Zugangspunkt 15 aus.
Der Zugangspunkt 15 verfügt über Hardwareverbindungsmöglichkeiten
hinsichtlich eines externen Netzwerkprotokolls vom Netzwerktyp 1
(18), beispielsweise für das
Ethernet. Ferner verfügt
der Zugangspunkt 15 über
eine Konvergenzschicht 17 vom Netzwerktyp 1 zum Wandeln
von über
den Netzwerktyp 1 (18) empfangenen Datenpaketen in den
Hiper-LAN/2-Standard
(19) und zum Wandeln von über HiperLAN/2 (19)
empfangenen Datenpaketen in den Netzwerktyp-1-Standard (18).
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In
der 3 ist ein Vorrichtungsnetzwerk mit vier Netzwerkvorrichtungen
mit inhaltsspezifischen Konvergenzschichten dargestellt. Eine Ethernetvorrichtung 20,
die über
das IP (Internet Protocol) mit dem Ethernet verbunden ist, ist Teil
des Vorrichtungsnetzwerks 21. Vorzugsweise ist das Vorrichtungsnetzwerk
ein drahtloses Lokalbereichsnetz (LAN), insbesondere gemäß dem HiperLAN/2-Standard. Die Ethernetvorrichtung 20 kann
normalen IP-Verkehr 22 aus dem Internet empfangen. Normaler
IP-Verkehr auf Paketbasis wird entsprechend Protokollen übertragen,
neben solchen, wie sie explizit für kritische Echtzeitdaten verwendet
werden (beispielsweise RTP, RTCP, RSVP oder RTSP). Die Ethernetvorrichtung 20 kann
auch echtzeitkritischen Datenverkehr 23 über die
Ethernetschnittstelle empfangen, beispielsweise einen Videodatenstrom.
Zur Übertragung
von echtzeitkritischem Datenverkehr über ein IP-Netzwerk werden
aktuelle die Protokolle RTP (Real-Time Protocol), RTCP (Real-Time
Control Protocol), RSVP (resource ReSerVation Protocol) und RTSP
(Real-Time Streaming Protocol) verwendet.
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Es
sei angenommen, dass ein aus der Ethernetvorrichtung 20 herrührender
echtzeitkritischer Videodatenstrom 23 über das Vorrichtungsnetzwerk 21 an
andere Netzwerkvorrichtungen übertragen
werden soll. Der Videodatenstrom 23 wird als Erstes an eine
Inhaltserkennungs- und Weiterleitungsschicht 24 weitergeleitet,
und diese Inhaltserkennungs- und Weiterleitungsschicht 24 erkennt,
dass der eintreffende Datenstrom einen der echtzeitkritischen Protokolltypen
verwendet. Daher wird der Inhaltstyp als "Verkehr mit echtzeitkritischen Daten" identifiziert. Demgemäß wird der
echtzeitkritische Datenstrom an eine Konvergenzschicht 25 weitergeleitet,
die zum Handhaben von "echtzeitkritischem
Datenverkehr" speziell vorhanden
ist. Außer
der Konvergenzschicht 25 existieren andere inhaltsspezifische
Konvergenzschichten, beispielsweise die Konvergenzschicht 26,
die speziell zum Handhaben von "Datenverkehr
auf Paketbasis" vorhanden
ist.
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Die
inhaltsspezifische Konvergenzschicht 25 baut eine inhaltsspezifische
Verbindung zu einer entsprechenden Konvergenzschicht seitens der
Zielnetzwerk-Vorrichtung
auf. Wenn echtzeitkritischer Datenverkehr zu übertragen ist, reserviert die
Konvergenzschicht 25 eine bestimmte vordefinierte Bandbreite,
wenn sie die Verbindung zu den jeweiligen Zielnetzwerk-Vorrichtungen
aufbaut. Dann werden die IP-Datenpakete des echtzeitkritischen Datenverkehrs
in eine Gruppe entsprechender Datenpakete des internen Protokolls
des Vorrichtungsnetzwerks 21 unterteilt. Diese Aufgabe
kann durch ein separates Modul ausgeführt werden, das einen gemeinsamen
Teil der inhaltsspezifischen Konvergenzschichten 25 und 26 bildet.
Wenn das Vorrichtungsnetzwerk 21 ein HiperLAN/2-Netzwerk ist, werden
im Vorrichtungsnetzwerk 21 Pakete von 48 Bytes des Typs
LCH (Long Transport Channel) verwendet.
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Nun
wird der Videodatenstrom 23 des vorliegenden Beispiels über das
Vorrichtungsnetzwerk 21 an die jeweiligen Zielnetzwerk-Vorrichtungen übertragen.
Dabei werden die eintreffenden Datenpakete an eine Inhaltserkennungs-
und Weiterleitungsschicht 27 weitergeleitet. Wenn eine
Zielnetzwerk-Vorrichtung, beispielsweise eine IEEE-1394-Vorrichtung 28 oder
eine Ethernetvorrichtung 29, angezeigt hat, dass sie willens
ist, einen jeweiligen Verkehrstyp zu akzeptieren, leitet die Inhaltserkennungs-
und Weiterleitungsschicht 27 den empfangenen Datenstrom
an die jeweilige Zielvorrichtung weiter. Wenn die Ethernetvorrichtung 29 angezeigt
hat, dass sie willens ist, den Videodatenstrom zu akzeptieren, wird
der empfangene Videodatenstrom an sie weitergeleitet (30).
Dabei werden die kurzen LCH-Datenpakete wieder zusammengesetzt, um
IP-Pakete zu bilden, und der echtzeitkritische Videodatenstrom wird
erneut in ein geeignetes Protokoll für echtzeitkritische Daten gewandelt.
Dann kann der Videodatenstrom an das IP-Netzwerk weitergeleitet
werden, mit dem die Ethernetvorrichtung 29 verbunden ist.
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Bisher
wurde beschrieben, wie der Videodatenstrom 23, der ein
IP-Datenstrom ist, in das interne Protokoll des Vorrichtungsnetzwerks
gewandelt wird und über
dieses Vorrichtungsnetzwerk an eine andere Ethernetvorrichtung 29 übertragen
wird. Der Videodatenstrom 23, der von einem IP-Netzwerk
herrührt, muss
jedoch nicht an eine Ethernetvorrichtung weitergeleitet werden.
Die Inhaltserkennungs- und Weiterleitungsschicht 27 kann
den empfangenen echtzeitkritischen Datenstrom auch an die IEEE-1394-vorrichtung 28 weiterleiten,
wenn diese ihn anfordert. Seitens der IEEE-1394-Vorrichtung 28 werden
die LCH-Datenpakete
des internen Protokolls wieder zu einem Videodatenstrom 31 gemäß dem IEEE-1394-Protokoll
zusammengesetzt. Der echtzeitkritische Videodatenstrom kann dann
an das IEEE-1394-Netzwerk weitergeleitet werden, mit dem die IEEE-1394-Vorrichtung 28 verbunden
ist. Das erfindungsgemäß Konzept
der inhaltsspezifischen Konvergenzschichten und des inhaltsspezifischen Weiterleitens
erlaubt es, einen echtzeitkritischen IP-Datenstrom in einen IEEE-1394-Datenstrom zu wandeln.
Außerdem
ist es auch möglich,
den echtzeitkritischen Videodatenstrom 23, der vom Ethernet herrührt, sowohl
an eine Ethernetvorrichtung 29 als auch eine IEEE-1394-vorrichtung 28 zu übertragen.
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Nachfolgend
wird ein zweites Beispiel erörtert.
Seitens der Ethernetvorrichtung 20 wird normaler IP-Verkehr 22 vom
Internet empfangen. Der normale IP-Verkehr wird an die Inhaltserkennungs-
und Weiterleitungsschicht 24 weitergeleitet, die erkennt, dass
der Inhaltstyp "Datenverkehr
auf Paketbasis", der
nicht echtzeitkritisch ist, entspricht. Dann wird der normale IP-Verkehr 22 an
die Konvergenzschicht 26 weitergeleitet, die speziell zum
Handhaben von "Datenverkehr
auf Paketbasis" vorhanden
ist. Die IP-Pakete werden in LCH-Datenpakete
unterteilt, wie sie innerhalb des HiperLAN/2-Netzwerks verwendet werden.
Innerhalb des Vorrichtungsnetzwerks 21 wird eine Verbindung
aufgebaut, und der Datenverkehr wird an die Inhaltserkennungs- und
Weiterleitungsschicht 27 übertragen. Von dort kann der
Verkehr an die Ethernetvorrichtung 29 weitergeleitet werden.
Die empfangenen Pakete gemäß dem internen
Protokoll werden wieder zu IP-Paketen zusammengesetzt, und es wird
der IP-Datenstrom 32 erhalten.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann der Datenverkehr von der Inhaltserkennungs- und Weiterleitungsschicht 27 an
die IEEE-1394-Vorrichtung 28 weitergeleitet werden. Dabei
werden die empfangenen Pakete gemäß dem internen Protokoll wieder
zu Datenpaketen gemäß dem IEEE-1394-Standard
zusammengesetzt. Obwohl der IEEE-1394-Standard in erster Linie zur Übertragung
von Audio- und Videodatenströmen
vorgesehen ist, ist es auch möglich,
IP-Datenpakete über
eine IEEE-1394-Schnittstelle
zu übertragen.
Diese wird als "IPover
1394" bezeichnet. Ein
derartiger "Ipover
1394"-Datenstrom 33 wird
seitens der IEEE-1394-Vorrichtung 28 erhalten.
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Von
der IEEE-1394-Vorrichtung 34, die mit einem externen IEEE-1394-Netzwerk
verbunden ist, können
auch sowohl echtzeitkritische Datenströme als auch normaler Datenverkehr
auf Paketbasis herrühren.
Der Videodatenstrom 35 kann von der IEEE-1394-Vorrichtung 34 über die
Konvergenzschicht 25 und das Vorrich tungsnetzwerk 21 an
die IEEE-1394-Vorrichtung 28 oder die Ethernetvorrichtung 29 oder
beide übertragen
werden. Der Ipover 1394-Datenverkehr 36 wird an die Konvergenzschicht 26 weitergeleitet,
die Datenverkehr auf Paketbasis handhabt. Über das Vorrichtungsnetzwerk 21 wird
der Datenverkehr an die IEEE-1394-Vorrichtung 28 oder
die Ethernetvorrichtung 29 oder beide weitergeleitet.
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In
der 4 ist der sogenannte Protokollzweck für den HiperLAN/2-Standard
dargestellt. Die untere Schicht ist die physikalische Schicht (Bitweiterleitungsschicht) 37,
die den Modulationstyp und die tatsächliche Datenübertragung
handhabt. Die nächste
Schicht ist die Medium-Access-Control (MAC) 38, die Teil
der Data-Link-Control-Layer (DLC) 39 ist. Die MAC 38 erstellt
den Zeitplan für
die zu übertragenden
Daten. Es wird ein TDMA(Time Division Multiple Access)-Rahmen mit
Zeitschlitzen von 2 ms verwendet, und die MAC 38 ordnet
Zeitschlitze des TDMA-Rahmens den verschiedenen Verbindungen innerhalb
des HiperLAN/2-Netzwerks zu. Der durch die MAC 38 erzeugte
TDMA-Rahmen bildet den typischen Übertragungsstandard im HiperLAN/2-Protokoll.
Die Data-Link-Control-Layer 35 verfügt ferner über eine
Fehlerkontrollfunktion 40. Ferner verfügt die Data-Link-Control-Layer 39 über eine Radio-Link-Control-Sublayer
(RLC) 41.
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Die
höchsten
Schichten des HiperLAN/2-Standards sind die Konvergenzschichten 42, die über eine
Inhaltstyperkennungs- und Weiterleitungsschicht 43, eine
Gruppe inhaltsspezifischer Konvergenzschichten 44, 45 und
einen gemeinsamen Teil 46 der Konvergenzschichten verfügen. Die Inhaltstyperkennungs-
und Weiterleitungsschicht 43 erkennt den Inhaltstyp eintreffenden
Datenverkehrs, und sie leitet diesen Verkehr an eine entsprechende inhaltsspezifische
Konvergenzschicht weiter. Die Konvergenzschicht 44 handhabt
Datenverkehr auf Paketbasis, wohingegen die Konvergenzschicht 45 echtzeitkritischen
Datenverkehr handhabt.
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Der
gemeinsame Teil 46 unterteilt die Datenpakete variabler
Größe des jeweiligen
externen Protokolls in mehrere Datenpakete gemäß dem HiperLAN/2-Standard. Außerdem wandelt
der gemeinsame Teil 46 HiperLAN/2-Pakete durch Wiederzusammenbauen
derselben in Datenpakete gemäß einem externen
Protokoll.
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Die
jeweilige Hardwareverbindungsmöglichkeit
wird durch Treiber 47, 48 und 49 berücksichtigt. Die
Konvergenzschicht 47 ist dazu zuständig, das PPP(point- to-point)-Protokoll
zu handhaben, das ein für
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen verwendetes externes Protokoll ist.
Der Treiber 48 unterstützt
das IEEE-1394-Protokoll,
und der Treiber 49 unterstützt das Ethernetprotokoll.
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In
der 5 ist dargestellt, wie Pakete einer höheren Schicht,
beispielsweise Ethernetpakete, auf Schichten gemäß dem HiperLAN/2-Standard abgebildet
werden. Wiederum ist die physikalische Schicht PHY die unterste
Schicht, und es ist ein PHY-Burst 52 mit mehreren Long-Transport-Channel(LCH)-Paketen 53 dargestellt,
die in einen Kopf 54, eine DLC-SDU-55 und einen
Cyclic-Redundancy-Check
(CRC) 56 unterteilt sind. In der Konvergenzschicht (CL)
wird die DLC-SDU 55 in 12 Bits von Flags (57)
und 384 Bits oder 48 Bytes an Nutzlast (58) unterteilt.
Ein Paket einer höheren
Schicht, beispielsweise ein Ethernetpaket 59, wird in mehrere dieser
Pakete 58, 60 von 48 Bytes unterteilt, die als LCH-Pakete
gemäß dem HiperLAN/2-Standard übertragen
werden.