DE60225854T2

DE60225854T2 - Telekommunikationsnetz und telefonnetz

Info

Publication number: DE60225854T2
Application number: DE60225854T
Authority: DE
Inventors: Claudio Allegretti
Original assignee: Individual
Current assignee: ALLEGRETTI, CLAUDIO, PAVIA, IT
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2022-08-09
Also published as: DK1527614T3; BR0215832A; US7398085B2; EP1527614B1; US20060089139A1; ES2304447T3; ATE390804T1; WO2004016004A1; AU2002324254A1; EP1527614A1; TNSN05030A1; PT1527614E; DE60225854D1; CY1108157T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein integriertes Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerk und insbesondere auf ein integriertes Videotelefonie-, Telefonie-, Datenübertragungs- und Internet-Netzwerk mittels bidirektionaler Satellitenstationen/Standorte.
Genauer verwendet das Verfahren für den Satellitentransport von einem bidirektionalen Typ gemäß der Erfindung das IP-Protokoll, wobei es auf zwei Typen von Netzwerken anwendbar ist:

1) Ein "volles Maschennetzwerk", mittels dessen jedes Nutzerendgerät mittels eines einzelnen Satellitensprungs (erstes Endgerät – Satellit – zweites Endgerät) mit irgendeinem anderen Endgerät verbunden werden kann und in dem die Nutzerendgeräte, die diesem "vollen Maschennetzwerk" zugeordnet sind, zu einem "virtuellen privaten Netzwerk" gruppiert sind;
2) Ein "Sternnetzwerk", das zum Verbinden von Nutzerendgeräten verwendet wird und das mittels eines geeigneten doppelten Satellitensprungs (erstes Endgerät – Satellit – Zentralisierungs-Satelliten-Hub – Satellit – zweites Endgerät) mit irgendeinem anderen Endgerät verbunden werden kann und in dem die Nutzerendgeräte in dieser Netzwerkkonfiguration ebenfalls zu einem "virtuellen privaten Netzwerk" gruppiert sind.

Somit ist zu sehen, dass es möglich ist, Nutzerendgeräte, die sich in irgendeinem Teil der Welt befinden, mittels Satellitenverbindungen auf bidirektionale Weise zu verbinden, ohne dass länger die als die "letzte Meile" bekannte Landverbindung verwendet werden muss.
Für die Erfindung müssen in der vorliegenden Beschreibung als Nutzerendgeräte, komplett mit einer Satellitenantenne, ebenfalls alle Ausführungsformen betrachtet werden, die an mobilen Mitteln realisiert sind, wie etwa motorisierte oder gezogene mobile Landfahrzeugen, Schiffe und Flugzeuge (wobei in diesen letzten zwei Fällen ebenfalls automatisch gerichtete Antennen verwendet werden, die in drei Achsen stabilisiert sind).
Schließlich gibt es hinsichtlich des Bands einen Bereich von 64 kBit/s bis 34 MBit/s, wobei die Dienste, die unterstützt werden, aus verschiedenen Hauptanwendungen wie etwa Videokonferenzen, Videotelefonie, Telefonie in komprimierter Betriebsart, Datenübertragung und Zugänglichkeit zu dem Internet-Netzwerk bestehen können.
Die normalen Telekommunikations-Systeme, die gegenwärtig für die Festtelefonie in Betrieb sind, enthalten kurz das Folgende: ein physikalisches System zur Sammlung von dem Kunden zu der ersten Vermittlungsstelle, eine Reihe von Systemen zur Verteilung der physikalischen Verbindungen zwischen dem Kunden und der Vermittlung wie etwa z. B., um die prompte Bestimmung fehlerhafter Kabel und die Austauschbarkeit der Äußerungen des Kunden in Bezug zu der Vermittlung sicherzustellen, eine Reihe von Vermittlungssystemen und die Transportsysteme.
Allerdings wird der Verkehr immer mittels physikalischer Verbindungen gesammelt, die üblicherweise Kupferträgerkabel enthalten, die von dem Ort des Kunden zu dem ersten Vermittlungsort (der ersten Vermittlung) führen.
Ähnlich verwenden die Transportsysteme außerdem Träger, die aus Kupfer hergestellt sind, oder verwenden sie Funkbrücken mit einer Trägerfrequenz oder mit optischen Fasern.
Somit ist es in den herkömmlichen Telekommunikationssystemen zur öffentlichen Verwendung, um zu ermöglichen, dass Breitbanddienste den Ort des Kunden erreichen, notwendig, optische Fasern oder physikalische Kabel eines symmetrischen oder koaxialen Typs zu verwenden; darüber hinaus wird der Transport per Funk immer mittels eingeführter Festträgertechnologien ausgeführt.
Außerdem ist die gegenwärtige Situation in Bezug auf das sogenannte internationale Roaming, insofern, als GSM-Telefoniesysteme besonders betroffen sind, insbesondere vom Standpunkt der Betreiber aus besonders kritisch, da zunächst kein Betreiber eine direkte Kontrolle der Kosten haben kann, die durch den Kunden während Roaming-Gesprächen anfallen; dies begrenzt die Eingaben eines jeden Telefoniebetreibers wesentlich.
Außerdem ist es nicht möglich, dass die Betreiber an Kunden, die Roaming-Telefongespräche vornehmen, selbst Guthabenkarten anbieten.
Schließlich sind die Telefonkosten dieser Gespräche für die Kunden immer zu teuer, wobei es außerdem äußerst schwierig ist, auf die verschiedenen durch die Nutzer aktivierten Sprach-Mail-Einrichtungen zuzugreifen.
Ein Beispiel ist in EP-A-1 117 214 zu finden.
In dem Kontext der zuvor beschriebenen Anforderungen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen, indem ein Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerk geschaffen wird, das eine geographische Verbindung, eine bidirektionale Satellitenschleife oder Verbindung der "letzten Meile", Zugangspunkte für dedizierte mobile Dienste, globale Konnektivität zwischen den Nutzern desselben Netzwerks sowie mit Nutzern von Netzwerken, die zu anderen Mobil- oder Festtelefoniedienstgesellschaften gehören, und die integrierte Konnektivität mit Verbindungen vom Satellitentyp sicherstellt.
Die technologische Neuerung der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den vorhandenen Systemen, die Satelliten-Router verwenden, ist, dass sie den transparenten Transport von Datenflüssen (z. B. vom Typ E1 mit 2 MBit/s mit einer G.703/G.704-Schnittstelle), die nicht auf die Verbindung mittels Satelliten-Routern orientiert sind, die notwendig für die Verbindung orientiert sind, zulassen.
Dies ermöglicht es, die sogenannten Übergangsverbindungen, die in dem Datenfluss sowohl die Signale zwischen den Netzwerkknoten als auch die Sprachrahmen zwischen den öffentlichen Telefonvermittlungsstellen auf irgendeiner hierarchischen Netzwerkebene, den Basisfunkstationen und den entsprechende Leitstationen für Mobiltelefoniesysteme und den privaten (PBX) und öffentlichen Vermittlungsstellen umfassen, transparent zu transportieren
Somit kann die Verbindung wegen der nummerierbaren E1-Schnittstellen, die an dem Satelliten-Router vorhanden sind, mit beträchtlichen Vorteilen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Maßstabs eher vom Punkt-zu-Punkt-Typ als vom Punkt-zu-Mehrpunkt-Typ sein.
Spezifische Anwendungen dieser technologischen Neuerung bei der Satellitenkonnektivität sind sowohl der Verwendung für TETRA-Basisstationen (TBS) mit den digitalen Vermittlungssystemen (DXT) des TETRA-Netzwerks als auch den Netzwerken (GSM) zwischen der Funkbasisstation (RBS) und der entsprechenden Basisstationssteuerung (BSC) zugeordnet; weitere Anwendungen enthalten den Datentransport in Standard-UMTS- und -MMS-Netzwerken.
In diesen Anwendungen werden die Flüsse mit 2 MBit/s von dem E1-Typ mit einer strukturierten G.703/G.704-Schnittstelle in einer bidirektionalen Betriebsart transportiert.
In der Praxis beruht die technologische Neuerung auf einem Satelliten-Router, von dem sowohl die Software als auch die Hardware entsprechend geändert worden sind, was ermöglicht, dass der transparente Transport der Datenflüsse zu dem Router selbst bei der Sendung und beim Empfang verbunden werden; die Idee ist, mittels bidirektionaler Satellitenverbindung die Möglichkeit des Transports der Datenflüsse mit Geschwindigkeiten zwischen 2 MBit/s und 34 MBit/s für die Verbindung öffentlicher und privater Vermittlungssysteme zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines integrierten Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerks, das vollständige Sprach-, Daten-, Fax- und Videokonnektivität und Zugangspunkte für den Mobiltelefonie- und Internet-Zugang sicherstellt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerks, das ermöglicht, dass der Telefonbetreiber die vollständige Kontrolle über die Kosten der Anrufe und über den durch die Nutzer im internationalen Roaming erzeugten Telefonieverkehr besitzt, und das außerdem die Möglichkeit des Angebots von Guthabentelefonverkehr und Preisen, die niedriger als die bisher anwendbaren sind, sicherstellt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerks, das es sowohl für die Telefoniebetreiber als auch für die Gesellschaften, die Partner der Roaming-Betreiber sind, ermöglicht, neue finanzielle Eingänge zu erhalten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerks, das Techniken und Komponenten verwendet, die normalerweise in den herkömmlichen Systemen für den Transport von Signalen verwendet werden, und das eine im Wesentlichen einfache Konstruktion aufweist und wegen der erhaltenen Vorteile wirtschaftlich als eine Investition zu realisieren ist.
Diese und weitere Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch die Schaffung eines Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerks erreicht, wie es in Anspruch 1 beschrieben ist, auf den der Kürze halber Bezug genommen wird.
Weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind außerdem in den nachfolgenden Ansprüchen definiert. Vorteilhaft ist das Netzwerk gemäß der Erfindung zur Verwendung im Kontext der Festtelefonie und/oder der Videotelefonie konstruiert, ohne jedoch die Mobil/Fest-Integration auszuschließen.
Insbesondere verwendet sie für die Verbindung der "letzten Meile" eine bidirektionale Satellitenfunkbrücke und eine bidirektionale Satellitenstation/einen Standort, der mittels der Verdrahtung des Gebäudes vertikal mit einem IP-Videotelefon verbunden ist.
Anders als die herkömmlichen Systeme, die gegenwärtig funktional sind, sammelt das Telekommunikations- und Telefonie-System gemäß der Erfindung den Verkehr, indem es fallweise und außerdem im Spezialfall der Festtelefonie nur kleine Längen von Kupferkabel von der Kundenbasis zum Dach selbst der Kundenbasis bereitstellt, wo eine erste Netzwerkvorrichtung mit Sammelfunktionen vorhanden ist; somit kann die Kundenbasis mittels Vorrichtungen, die zwischen der Kundenbasis und dem Dach der Basis kommunizieren, wie im Fall der Mobiltelefonievorrichtungen oder der drahtlosen Telefonvorrichtungen per Funk direkt erreicht werden; der Transport wird durch bidirektionale Satellitenfunkbrücken ausgeführt.
Außerdem transportiert das Netzwerk gemäß der Erfindung integrierte Breitbanddienste digital über Satellit direkt zu der Kundenbasis sowie zu den normalen Festtelefoniediensten.
Außerdem werden niedrige Emissionsleistungspegel (normalerweise für jede einzelne Vorrichtung weniger als 20 W) verwendet; die aber wegen der Orientierung der Antenne, die unter einer Elevation von 30–40° angeordnet ist, in der horizontalen Ebene sehr niedrige Pegel des elektromagnetischen Felds erzeugen.
Dies umfasst die Verwendung einer wesentlichen Anzahl von Stationen, die allerdings mittels der Installation kleiner Solarmodule (wegen der verwendeten niedrigen Leistungspegel) selbstversorgt sind.
Die Tatsache der Verwendung niedriger Leistungspegel hat einen weiteren deutlichen Vorteil, der in dem sehr niedrigen Pegel elektromagnetischer Verschmutzung besteht.
Außerdem stellt das System Sprach-, Daten-, Fax- und Videokonnektivität und Zugangspunkte für die Mobiltelefonie, für den Internet-Zugang und für die Videotelefonie sicher.
Der zentrale Kern des Netzwerks, der die Konnektivität zwischen den verschiedenen lokalen Vermittlungen und den lokalen Bewohnervermittlungen sicherstellt, beruht auf einer IP-Netzwerkstruktur (Internetprotokoll-Netzwerkstruktur), während der Nutzer auf der lokalen Ebene eine Standardtelefonnummerierung verfügbar hat, um auf den Dienst zuzugreifen.
Auf der Ebene der lokalen Vermittlung gibt es eine für den Nutzer transparente Umwandlung des Routing auf der Grundlage der Standardtelefonnummerierung in ein Routing auf der Grundlage des IP-Protokolls und ähnlich eine Umwandlung des digitalen oder analogen Signals (das die Sprach-, die Fax-, die Daten- usw. Informationen enthält) in Datenpakete, die auf dem IP-Protokoll beruhen; außerdem werden Algorithmen zur Kompression der Informationen angewendet, um eine größere Konnektivität zwischen den verschiedenen Betriebsmitteln mit niedrigeren Kosten als in bekannten Lösungen sicherzustellen.
Wie zuvor erwähnt wurde, greift der lokale Nutzer auf die lokalen Telefonvermittlungen mittels bidirektionaler Satellitenfunkbrücken oder -stationen/standorte zu; auf der Ebene der lokalen Vermittlung werden die von verschiedenen lokalen Funkbrücken erhaltenen Telefonieflüsse integriert, komprimiert und digitalisiert, sodass sie in einem Netzwerk, das auf dem IP-Protokoll beruht, übertragen werden können, das mittels Verbindung auf bidirektionalen Satellitenfunkbrücken zur Verbindung auf der Ebene lokaler Bewohner (zwischen Bezirksvermittlungen) und mit einem Satellitenfunkträger oder unter Verwendung anderer Technologien zur Verbindung zwischen verschiedenen Städten erzeugt wird.
Schließlich schafft das System gemäß der Erfindung ein Festtelefonie-Netzwerk, das verschiedene Inhalte mit zusätzlichem Wert umfasst, die vollständig unabhängig von den herkömmlichen Dienstgesellschaften und von den physikalischen Trägern, die von den Letzteren als Standard zur Erzeugung eines vollständigen Telefonie-Netzwerks verwendet werden, sind.
Die Konnektivität zwischen Nutzern desselben Netzwerks in einer lokalen Umgebung, lokalen Bewohnerumgebung, regionaleng nationalen und übernationalen Umgebung sowie zwischen Nutzern von Netzwerken anderer Dienstgesellschaften ist vollständig sichergestellt.
Außerdem kann das System gemäß der Erfindung alle Flüsse von Informationen und Daten, die gegenwärtig in herkömmlichen Telefonie-Netzwerken verfügbar sind (lokale Anrufe, Fax, Daten- und Videoübertragung, Videotelefonie und Videokonferenzen, Internet-Zugang, Zugangspunkte für die Mobiltelefonie), steuern.
Insbesondere werden die Videotelefoniesysteme durch geeignete Vorrichtungen unterstützt, die das IP-Protokoll auf der Verbindungsebene verwenden, sodass die Videotelefonie selbst ein Band zwischen 128 kBit/s und 384 kBit/s belegen kann.
Außerdem transportiert das fragliche System mehrere Dienste in einem einzelnen Kanal und ermöglicht somit, dass der Steuerbetreiber vermeidet, dass mehrere physikalische Mittel verwenden werden müssen, um verschiedene Dienste anzubieten.
Schließlich kann das System schnell und leicht installiert werden, da es keine Schachtarbeit mit allen daraus folgenden potentiellen Problemen (Genehmigung, Durchgang durch historische Stadtzentren, irgendeine Beschädigung usw.) erfordert, ist es wegen der begrenzten Leistungspegel der Vorrichtungen und der verhältnismäßigen Einfachheit der Netzwerkstruktur wirtschaftlicher als die herkömmlichen Systeme und weist es eine beträchtliche Flexibilität und Einfachheit zur Verwendung für den Netzwerkbetreiber auf, der außerdem das gesamte System von mehreren Punkten oder von einem einzelnen nationalen Knoten aus steuern und managen kann.
Weitere Eigenschaften und Vorteile eines Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung gehen eher aus der folgenden Beschreibung hervor, die mittels eines nicht einschränkenden Beispiels anhand der beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen:
1 schematisch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verbindung lokaler Zugänge von Festtelefonievorrichtungen mit einem Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerk veranschaulicht;
2 schematisch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verbindung lokaler Zugänge von Mobiltelefonvorrichtungen mit einem Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerk repräsentiert;
3 einen Blockschaltplan eines Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerks gemäß der Erfindung repräsentiert, das mit Telefonie-Netzwerken für lokale Bewohner verbunden ist; und
4 schematisch ein Beispiel der globalen Verbindung mit den verschiedenen lokalen Zugängen eines Telekommunikation- und Telefonie-Netzwerks für lokale Bewohner gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Besonders anhand von 1 ist zu sehen, dass die Architektur des Netzwerks gemäß der Erfindung auf verschiedenen Ebenen beruht, die hierarchisch unterteilt sind, wobei die untersten Ebenen eine erste Reihe von Verbindungen, die als C0, C1 bezeichnet sind, der lokalen Nutzer UL eines lokalen Zugangs AL mit lokalen Zentralisierungsvorrichtungen MD und der lokalen Zentralisierungsvorrichtungen MD mit der lokalen Vermittlung GV umfassen; wobei diese Verbindungen hauptsächlich mittels Datenflüssen mindestens des Typs E1 mit 2 MBit gebildet sind.
Die höchsten Ebenen in Bezug auf die Verbindungen C2 zwischen den lokalen Vermittlungen GV, den lokalen Bewohnervermittlungen, den regionalen und den nationalen Vermittlungen und den Knoten für den Zugang zu den Netzwerken anderer Dienstgesellschaften AG sind mittels Datenflüssen verbunden, die gemäß dem Protokoll TCP/IP organisiert sind.
Auf den höchsten Ebenen beruht das Festtelefonie-Netzwerk AT gemäß der Erfindung auf einer herkömmlichen IP-Struktur (Internetprotokoll-Struktur), in der die Standardtelefonie in Telefonie vom "Über-IP"-Typ umgewandelt wird.
Einer der Hauptneuerungsaspekte des Netzwerks, das der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist die Verwendung von Verbindungen C1, C2 vom bidirektionalen Satellitentyp, die gemäß der Ebene des Netzwerks, über die das Signal geht, diversifiziert sind, in den meisten oder in allen Verbindungen.
Der einzige Abschnitt der Verbindung, der auf physikalischen Trägern beruht, die nicht vom Funktyp sind, ist die als C0 bezeichnete Verbindung zwischen dem Endnutzer UL (Telefon oder analoges Modem) und der lokalen Zentralisierungsvorrichtung MD, die aus einem Multiplexer/Demultiplexer besteht, der einen Fluss E1 mit 2 MBits, Standard G.703/HDB3 erzeugt; tatsächlich wird diese Verbindung normalerweise durch Verkabelung mittels eines Telefonpaars oder optischer Fasern gebildet.
Die lokale Zentralisierungsvorrichtung MD ist normalerweise immer in derselben stabilen Einheit wie der Endnutzer vorhanden und kann bis zu mindestens 30 Telefongespräche gleichzeitig integrieren.
Bei Bedarf kann der Endnutzer gemäß der in diesem Moment für den Transport des Video-, Audio- oder Datenflusses erforderlichen Kapazität mittels einer oder mehrerer Leitungen mit dem Multiplexer verbunden werden oder eine Verbindung vom ISDN-Typ mit mindestens 64 kB oder eine Datenverbindung mit variablem oder festem Band aktivieren.
Als Alternative zu der herkömmlichen Festtelefonieverbindung ist es gemäß der Erfindung möglich, außerdem eine Reihe von Punkten zur Eingabe (durch AL1 bezeichnete lokale Zugänge) in das Telefonie-Netzwerk AT für Telefonievorrichtungen vom mobilen oder drahtlosen Typ TC zu erzeugen.
Üblicherweise stellt die Abdeckung für drahtlose oder Mobiltelefonvorrichtungen TC eine Umgebung sicher, die auf das Gebäude oder auf den an das Gebäude selbst angrenzenden Bereich beschränkt ist, obgleich eine größere Abdeckung nicht ausgeschlossen ist, wenn der Bereich des Endnutzers gut durch Funkzellen CR abgedeckt ist.
Die von den Funkzellen CR empfangenen Signale C4 sind im digitalen Format und werden von den Mobiltelefonvorrichtungen TC erhalten; siehe diesbezüglich auch das Diagramm in 2.
Am Ausgang der Zellen CR ist ein als C41 bezeichneter digitaler Fluss vom Standardtyp G.703/HDB3 mit 2 MBits vorhanden.
Einer oder mehrere Flüsse mit 2 MBits des Typs, der als C41 bezeichnet ist und von den Zellen CR erhalten wird, werden an eine Kompressions- und Umwandlungsvorrichtung GV (ein Gateway) gesendet, die die Signale C41 komprimiert und in das IP-Protokoll umwandelt.
Am Ausgang der Vorrichtung GV wird das 2 MBit-Signal in IP, das in 2 als C5 bezeichnet ist, an einen Router R gesendet; der Router R adressiert die verschiedenen Signalpakete in Übereinstimmung mit einer Konfiguration, die durch die Netzwerkdienstgesellschaft entschieden wird, in den geforderten Richtungen.
Somit kann das Signal C6 auf der Ausgangsseite von der Vorrichtung R z. B. ebenso gut an eine bidirektionale Satellitenverbindung ST befördert werden oder an einen anderen Punkt in dem Telefonie-Netzwerk AT gesendet werden.
Die Verbindung zwischen den verschiedenen Punkten des Netzwerks AT kann auf einer Ein-Sprung-Basis (Direktverbindung zwischen der lokalen Zentralisierungsvorrichtung MD und der lokalen Vermittlung) oder auf einer Mehr-Sprung-Basis (Verbindung, die mittels Zwischenverstärkern zwischen der lokalen Zentralisierungsvorrichtung MD und der lokalen Vermittlung ausgeführt wird) stattfinden.
Zu der lokalen Vermittlung CL führen einer oder mehrere Datenflüsse E1 mit 2 MBit oder Standard-G.703, die in 2 als C7 bezeichnet sind, die von einer oder von mehreren lokalen Zentralisierungsvorrichtungen MD oder von Zugängen zu den Netzwerken anderer Dienstgesellschaften AG, die auf Datenflüssen des Standards SS7 beruhen (die in 2 als C8 bezeichnet sind), von Einzelverbindungen mit lokalen Nutzern, mittels eines Paars optischer Faser und von Zugangspunkten für die Mobiltelefonie erhalten werden.
Auf der Ebene der lokalen Vermittlung CL wird der Standardtelefoniefluss in einen Fluss gemäß dem IP-Protokoll umgewandelt, wobei die höchsten Ebenen des Netzwerks AT, die die Verbindung zwischen den lokalen Vermittlungen CL, den Vermittlungen für lokale Bewohner, den regionalen und den nationalen Vermittlungen und den Knoten C2 für den Zugang zu den Netzwerken anderer Dienstgesellschaften sicherstellen, als ein Standard-Netzwerk des Typs mit IP-Protokoll organisiert sind.
Um diesen Typ Telefonie zu realisieren, ist es somit notwendig, die Informationen, gleich ob in der Form von Sprache, Fax, Video oder Daten, unabhängig von dem Format, in dem sie die lokale Vermittlung CL erreichen (der Fluss E1 mit 2 MBits, Standard-G.703, ein einzelnes digitales oder analoges Signal, ein SS7-Datenfluss), in einen Fluss homogener Daten umzuwandeln, damit sie in einem Netzwerk mit einem Paket transportiert werden, das auf dem Standardprotokoll TCP/IP (Internetstandardprotokoll) beruht; außerdem ist es notwendig, den Prozess des Routing von Telefongesprächen auf der Grundlage der Telefonnummerierung, der spezifisch für Telefon-Netzwerke ist, durch Ersetzen der Standardtelefonnummerierung auf der Netzwerkebene durch Adressen gemäß dem IP-Protokoll umzuwandeln.
Dieser Prozess ist auf den Ebenen der lokalen Verwendung insgesamt transparent und wird mittels eines Anwendungsprogramms zur Steuerung des Netzwerks realisiert.
Die Vorrichtung, die die Umwandlung steuert, ist die Umwandlungs- und Kompressionsvorrichtung GV, die in der Praxis aus einer Multi-Protokoll-Gateway-Vorrichtung besteht.
Jede lokale Vermittlung CL ist mit mindestens einer Vorrichtung für die Umwandlung und Kompression GV ausgestattet, die somit verschiedene Typen von Eingaben (z. B. einen oder mehrere Flüsse E1, G.703, eines oder mehrere einzelne digitale oder analoge Signale im Multiprotokoll, während sie sich voneinander unterscheiden, oder einer oder mehrere Datenflüsse SS7) verarbeitet und sie in Datenpakete auf der Grundlage des Standardprotokolls TCP/IP umwandelt.
Gleichzeitig wandelt sie die Standardnummerierung in eine Adressierung vom IP-Typ um und steuert die Übertragung richtig adressierter Pakete auf den hochhierarchischen Ebenen des AT-Netzwerks im IP-Protokoll.
Außerdem lässt die Umwandlungsvorrichtung GV den entgegengerichteten Durchlass und somit die Umwandlung der Datenflüsse in dem IP-Standard (hochhierarchische Ebenen des AT-Netzwerks) in die an den lokalen Nutzer oder an Nutzer der Netzwerke anderer Dienstgesellschaften gesendeten Datenflüsse (Umwandlung in den Fluss E1, Standard G.703, in ein einzelnes digitales oder analoges Signal, in SS7-Datenflüsse usw.) zu.
Außerdem ermöglicht die Vorrichtung GV, da sie durch Implementieren von Algorithmen für die Kompression sowohl der Sprachinformationen als auch zum Adressieren in dem IP-Protokoll digitale Daten erhalten kann, eine Verringerung der programmierbaren und variablen Datenflüsse zu erhalten, die bis zu dem 10-fachen des Nennpegels (Kompressionsverhältnis von 10:1) beträgt.
Dies umfasst eine weitere Einsparung an Infrastrukturen, was zu Telefongebühren führt, die weitaus vorteilhafter für den Nutzer sind.
Auf der Ebene der lokalen Vermittlung CL, der lokalen Bewohnervermittlung und der regionalen Vermittlung wird die Kontrolle der Telefongebühren ebenfalls in dem Sinn bereitgestellt, dass jede Vermittlung beim Berechnen der Gebühren für die Nutzer, die direkt mit ihr verbunden sind, autonom ist; daraufhin kann die Rechnung oder kann sie nicht an eine oder an mehrere Abrechnungssammelzentralen gesendet werden, die die Zahlungen nachfolgend kontrollieren und sammeln.
Zusammengefasst ermöglicht die Vorrichtung GV die Umwandlung des Standardtelefonflusses, der in einen Datenfluss eintritt, in das komprimierte IP-Protokoll, ermöglicht sie die Umwandlung des Prozesses des Standard-Telefon-Routings in ein IP-Protokoll-Routing und stellt sie die Kontrolle der Telefongebühren und die Umwandlung des Flusses von Daten im komprimierten IP-Protokoll in eine Standard-Telefonfluss-Ausgabe sicher.
Die Datenflüsse im IP-Protokoll, die von den Umwandlungsvorrichtungen GV ausgegeben werden, müssen in einem Netzwerk geroutet werden, das auf dem IP-Protokoll beruht, sodass jede Vorrichtung GV direkt mittels eines 10/100-Datenflusses BaseT mit einer lokalen Routing-Vorrichtung R im IP-Protokoll verbunden ist.
In der Netzwerktopologie im IP-Protokoll repräsentiert die Vorrichtung GV eine Gateway-Vorrichtung für den lokalen Zugang oder für den Zugang außerhalb des Netzwerks AT.
Das Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerk AT gemäß der Erfindung besteht auf der IP-Protokollebene aus verschiedenen hierarchischen Ebenen, die in ein lokales Netzwerk (Bezirk), in ein lokales Bewohnernetzwerk, in ein regionales Netzwerk, in ein nationales Netzwerk und in ein übernationales Netzwerk unterteilt sind.
Das Routing in dem Netzwerk AT wird direkt durch die als R bezeichneten dedizierten Vorrichtungen im IP-Protokoll gesteuert, die mit den lokalen Kompressionsvorrichtungen GV oder mit Satelliten-Routing-Vorrichtungen RS oder mit Funkbrücken PR, die die Verbindung zwischen Netzwerken RLC auf der Ebene lokaler Bewohner (diesbezüglich siehe das Diagramm in 3) zulassen, verbunden sind; insbesondere wird auf der Ebene lokaler Bewohner der von der Routing-Vorrichtung R ausgegebene Datenfluss hauptsächlich über eine als RLD bezeichnete Verbindung mit bidirektionaler Satellitenfunkbrückentechnologie in Frequenzbändern, die von dem Land abhängen, in dem das Netzwerk AT arbeitet, zu den anderen Routing-Vorrichtungen R gesendet (wobei die Verbindung in diesem Fall ebenfalls direkt oder mittels Zwischenverstärkern stattfinden kann).
Auf der Ebene jenseits lokaler Bewohner (Verbindungen zwischen verschiedenen Städten oder regionalen Orten) kann die Verbindung auch mit herkömmlichen Systemen wie etwa optischen Fasern, Koaxialkabeln, Funkbrücken oder dergleichen stattfinden, wobei sie aber hauptsächlich mittels eines Satellitenverbindungsknotens ST (geostationären Satelliten) stattfindet, wobei die Routing-Vorrichtung R mit einem Datenfluss von 10/100 BaseT mit der Satellitenübertragungsvorrichtung verbunden ist.
Die Satellitenverbindung ST besitzt eine Kapazität, die, ausgehend von einem Minimum von 64 kBits gemäß dem von dem Netzwerk AT in diesem Moment geforderten Verkehr variabel ist; für höhere Verkehrsanforderungen ist es möglich, mehrere Segmente mit einer räumlichen Kapazität zu verwenden, wobei sie parallelgeschaltet werden.
Unter Berücksichtigung dessen, dass das Netzwerk AT ein privates Telefon-Netzwerk bilden muss, ist es in der Praxis möglich, eine hierarchische Ebene zu strukturieren, die in einem nationalen Referenznetzwerkknoten Zugang zu der Außenwelt hat; in diesem Fall stellt der Zugang zu der Außenwelt die Möglichkeit sicher, dass ein Nutzer des Netzwerks AT einen Nutzer, der nicht mit dem Netzwerk AT verbunden ist, und somit einen Kunden eines anderen Telefoniebetreibers erreichen kann.
Beginnend von dem nationalen Referenznetzwerkknoten wird eine Struktur in mehreren hierarchischen Ebenen hergestellt, die die einzelnen Nutzer des Netzwerks AT in jedem geographischen Bereich verschiedener Länder erreichen können.
Außerdem gibt es auf der Ebene des nationalen Referenzknotens eine Steuerung der Verbindungen zwischen den regionalen Knoten des Netzwerks AT sowie eine Kontrolle der Telefongebühren; die Verbindung zwischen dem nationalen Referenzknoten und den regionalen Knoten wird mittels eines Satellitennetzwerks VSAT oder allgemeiner mittels eines Satellitennetzwerks, das digital arbeitet und vorzugsweise vom geostationären Typ ist, bereitgestellt.
Der regionale Knoten des Netzwerks AT stellt die Verbindung zwischen den verschiedenen lokalen Bewohnerknoten sicher, die sich in dem Gebiet befinden; auf dieser Ebene findet ein Transit aller Gespräche zwischen Nutzern des Netzwerks AT, die anders als zu dem lokalen Bewohnerbereich des Ursprungs zu lokalen Bewohnerbereichen in demselben Gebiet gerichtet sind, oder jener, die zu anderen Gebieten oder zu anderen Telefonbetreibern gerichtet sind, statt.
Die Verbindung zwischen dem regionalen Knoten und den lokalen Bewohnerknoten wird immer mittels bidirektionaler Satellitenfunkübertragung oder, falls dies nicht möglich ist, mittels Kommunikation über optische Fasern digital erzeugt.
Ein regionaler Router routet die Übermittlungen zwischen den verschiedenen lokalen Bewohnernetzwerken RLC oder erzeugt die Verbindung mit den anderen regionalen Netzwerken mittels des Satellitennetzwerks VSAT; alle Signale sind vom digitalen Typ.
Das lokale Bewohnernetzwerk, das in 3 als RLC bezeichnet ist, stellt die Telefonverbindungen oder -gespräche zwischen Nutzern des Netzwerks AT in derselben Stadt sicher, die mittels der in 4 schematisch dargestellten Struktur lokal gesteuert werden.
Jede Stadt ist in geographische Bereiche mit variablen Dimensionen mit einem maximalen Radius von näherungsweise 3 km unterteilt, die als "sublokale Bewohnerbereiche" bekannt sind; tatsächlich ist jeder einzelne "sublokale Bewohner"-Bereich ein lokaler Zugangspunkt AL, AL1 zu dem Netzwerk AT im IP-Protokoll, da es tatsächlich auf dieser Ebene ist, dass die Standardtelefoniegespräche in IP-Protokoll-Telefonie umgewandelt werden.
Jeder einzelne Bereich ist mit einer Umwandlungs- und Kompressionsvorrichtung GV versehen, die den Zugang und das Anfangs-Routing in dem Netzwerk AT sicherstellt; unter Berücksichtigung der Kompressionseigenschaften der Gateway-Vorrichtungen GV ist es möglich, mit jedem Zugangsknoten AL, AL1 bis zu 300 gleichzeitige Standard-Sprachtelefonieverbindungen oder Datenverbindungen zu verbinden, von denen jede bis zu 2 MBits beträgt.
Die Verbindung zwischen dem Zugangsknoten AL, AL1 und den Standard-Telefoniesystemen (vom PABX-Typ) wird mittels bidirektionaler Satellitenfunkbrücken oder über optische Faser bereitgestellt.
Um die Verbindung zwischen den Zugangsknoten AL, AL1 sicherzustellen, ist jeder Zugangsknoten AL, All mit einer Routing-Vorrichtung versehen; außerdem stellt ein Zugangsknoten AL, AL1 ebenfalls die Konnektivität mit dem regionalen Knoten bereit, um die Verbindung zwischen den einzelnen lokalen Bewohnernetzwerken zuzulassen.
Die physikalische Verbindung zwischen den verschiedenen Zugangsknoten AL, AL1 wird mit bidirektionalen Satellitendigitalfunkbrücken oder auf optischen Fasern bereitgestellt, während die Netzwerktopologie lokal konstruiert werden muss, um die Kosten zu minimieren, während die Versorgung lokaler Bewohner maximiert wird.
Schließlich stellt die Verwendung der Routing-Vorrichtungen die Redundanz der Netzwerkstrukturen sicher.
Die gegebene Beschreibung macht die Eigenschaften und Vorteile des Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerks, das der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, sichtbar.
Zusammengefasst bestehen diese in:

– Skalierbarkeit, d. h. Vergrößerung des Funkbands, einfach durch Hinzufügen einer oder mehrerer bidirektionaler Satellitenfunkbrücken und des entsprechenden Antennensystems an jedem Standort, wo dies notwendig ist;
– sehr niedriges Leistungsvolumen, das von den Funksystemen ausgesendet wird, die somit ebenfalls mittels Solarmodulen selbstversorgt werden können;
– im Vergleich zu herkömmlichen Telekommunikationssystemen erhöhte Dienste, die auf einem einzelnen physikalischen Träger angeboten werden;
– Leichtigkeit und Geschwindigkeit der Installation und hohes Niveau der wirtschaftlichen Durchführbarkeit in Produktion und Verwendung;
– Möglichkeit des Transports irgendeines digitalen Signals und des Ausführens von A/D- und D/A-Umwandlungen;
– Möglichkeit der Kompression des Telefonsignals mit folglicher Optimierung der Netzwerkbetriebsmittel;
– vollständige Steuerung des Netzwerks von einem einzelnen Ort oder von einem nationalen Knoten aus;
– vollständige Integration zwischen Festtelefonie und Mobiltelefonie;
– Einfachheit der Implementierung der Verbindung zwischen der Funkbasisstation (TBS oder RBS) und der Leitstation (DXT oder BSC), was die Schwierigkeiten beseitigt, die durch das Verlegen von Kabeln zur Implementierung der Flüsse mit 2 MBit/s verursacht werden;
– Möglichkeit der einfachen und schnellen Verwendung von Funkbasisstationen (TBS oder RBS), die zu der geeigneten Zeit an Stellen angeordnet werden sollen, wo es einen unmittelbaren Bedarf zur Abdeckung gibt, wie etwa Indienststellung einer Funkstation, um im Fall von Festivals, Versammlungen usw. die Anzahl der Träger zu erhöhen, und die Möglichkeit der Bereitstellung einer Abdeckung mittels transportabler Funkstationen an Orten, die Katastrophen irgendeiner Art erfahren haben; und
– einfache Schnittstellenverbindungsmöglichkeit des Systems mit den vorher existierenden Systemen.

Schließlich ist offensichtlich, dass an dem fraglichen Telekommunikations- und Telefonie-Netzwerk viele Varianten vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien der Neuheit, die in dem erfindungsgemäßen Konzept inhärent sind, abzuweichen, wobei außerdem sichtbar ist, dass die veranschaulichten Einzelheiten in der praktischen Realisierung der Erfindung gemäß den Anforderungen in irgendeiner Form verwendet werden können und durch andere, die technisch äquivalent sind, ersetzt werden können.

Claims

Telekommunikations- und Telephonie-Netzwerk (AT) zur Steuerung mobiler (TC) oder fester Dienste, von dem Typ, der mindestens ein lokales Netzwerk, mindestens ein lokales Bewohnernetzwerk (RLC), mindestens ein regionales Netzwerk, mindestens ein nationales Netzwerk und ein zentrales Netzwerk aufweist, wobei das Telekommunikations- und Telephonie-Netzwerk (AT) dazu vorgesehen ist, um Signale und Daten zwischen einer Vielzahl von lokalen Zugängen (AL, AL1), wobei die lokalen Zugänge lokale Benutzer (UL) einschließen, und einer Vielzahl von Netzwerkzugängen (AG) durch lokale Vermittlungen (CL, CR) zu liefern, wobei jede der lokalen Vermittlungen (CL, CR) eine Multi-Protokoll-Gateway-Vorrichtung (GV) enthält für Video- und Audio-Signale und zur Datenkompression und -umwandlung in IP-Pakete, die einen IP-Telephoniedatenfluss oder einen Datenfluss aus dem Internet tragen sowie eine lokale Routing-Vorrichtung (R) zum routen des IP-Telephoniedatenflusses oder des Datenflusses aus dem Internet, wobei die lokalen Benutzer (UL) jedes lokalen Zugangs (AL, AL1) über erste Verbindungsmittel (CD) zum Fließen von Daten und Signalen mit lokalen Zentralisierungsvorrichtungen (MD) verbunden sind, und die lokalen Zentralisierungsvorrichtung (MD) wiederum über zweite Verbindungsmittel (C1, C4) zum Fließen von Daten und Signalen mit den lokalen Vermittlungen (CL, CR) verbunden sind, während die lokalen Vermittlungen (CL, CR) über dritte Verbindungsmittel (C2, C41) zum Fließen von Daten und Signalen mit den Netzwerkzugängen (AG) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten (C1, C4) und die dritten Verbindungsmittel (C2, C41) durch bidirektionale Satellitenfunkbrücken (RLD, ST) gebildet werden, die eine Empfangs-/Sende-Vorrichtung aufweisen, die an jedem der lokalen Zugänge (AL, AL1) vorgesehen ist, und dass die ersten Verbindungsmittel (C0) durch physikalische Kabel gebildet werden, wie verdrillte Telefonleitungen oder optische Fasern.
Telekommunikations- und Telephonie-Netzwerk (AT) wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Routing-Vorrichtung (R) mit Satelliten-Routing-Vorrichtungen (RS) oder mit Funkbrücken (PR) verbunden ist, wobei die Funkbrücken (PR) in der Lage sind, eine Verbindung zwischen den lokalen Benutzernetzwerken (RLC) bereitzustellen.
Telekommunikations- und Telephonie-Netzwerk (AT) wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass jedes nationale Netzwerk mittels eines digitalen geostationären Satellitennetzes mit dem jeweiligen regionalen Netzwerk verbunden ist.
Telekommunikations- und Telephonie-Netzwerk (AT) wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass jedes regionale Netzwerk mittels einer digitalen bidirektionalen Satellitenfunkübertragung oder mittels einer Kommunikation über optische Fasern mit dem jeweiligen lokalen Benutzernetz (RLC) verbunden ist.