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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Festlegung von Prozeduren zur
Erzielung eines per Blatt initiierten Beitritts zu Broadcast/Multicast-Verbindungen
und insbesondere zur Bereitstellung von Multicast-Video über ein
ATM-Kernnetz mittels dynamischer Verbindungen, die durch IGMP-Anfragen
ausgelöst
werden.
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Damit in Zusammenhang stehende
Informationen
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Zugriffsschnittstellen
wie Kabelfernsehgeräte
und Satelliten stellen dem Benutzer Inhalt bereit. Dagegen stellen
Verbindungstechnologien wie der asymmetrische, digitale Teilnehmeranschluss
(ADSL, Asymmetric Digital Subscriber Line), der digitale Teilnehmeranschluss
mit sehr hoher Übertragungsrate
(VDSL, Very High Speed Digital Subscriber Line), Ethernet, drahtlose
Techniken, usw. die Anschlussfähigkeit
bereit, die der Benutzeroberfläche
den Inhalt liefert. Doch derzeitige Verbindungstechnologien sind
nicht in der Lage, das gesamte Spektrum des Analog- und Digitalfernsehens
der Benutzerschnittstelle zur Verfügung zu stellen.
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Was
die Anschlussfähigkeit
betrifft, hat der Industriesektor das Internet-Protokoll (IP) für die Zeichengabe
gewählt.
Diese Wahl setzt das die Verwaltung der Gruppenmitgliedschaften
unterstützende
Protokoll (IGMP, Internet Group Management Protocol) bei Broadcast-Anfragen
voraus. Das Problem, das nachher beschrieben wird, besteht darin,
dass es keine zufriedenstellende Prozedur für den Aufbau der Broadcast/Multicast-Verbindung
gibt.
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Die
Verteilung von Verbrauchervideo lässt sich in zwei Architekturen
segmentieren. In der ersten Architektur wird das gesamte Videospektrum,
sowohl die analog als auch die digital codierten Videokanäle, direkt zum
Verbraucher nach Hause gesendet. Dieses Spektrum umfasst typischerweise
60 analoge und 50+ digitale Videokanäle. Diese Architektur wird
durch das Kabelfernsehen und Satelliten in Richtung des Heimbenutzers unterstützt. Bei
der zweiten Architektur kann die Schnittstelle zum Verbraucher nicht
das gesamte Spektrum analog und digital codierter Videokanäle unterstützen. Schnittstellen
wie ADSL, ADSL+, VDSL und 10/100baseT Ethernet können eine Handvoll digitaler
MPEG-2/4-Videoströme
gleichzeitig bereitstellen.
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In
der zweiten Architektur hat der Markt IP als Transport- und Kontrollinfrastruktur
angenommen. Eine End-to-End IP-Netzwerklösung bietet keine Quality of
Service (QoS)- bzw. Dienstgütegarantien.
Eine End-to-End- und ATM-Lösung
würde,
obgleich sie QoS bereitstellt, kundeneigene bzw. Customer Premises Equipment(CPE)-Endgeräte mit ATM-Signalisierungsfähigkeit
erfordern. Dies ist ein kostspieliges Angebot. Ferner hat der Markt
IP in die CPE-Arena für
die zweite Netzwerkarchitektur angenommen. Eine IP-Benutzerschnittstelle
und eine ATM-Kernnetzarchitektur stellen eine Lösung zur Verfügung, die
den QoS-Anforderungen mit dem Wunsch nach billigen kundeneigenen
Endgeräten
Rechnung trägt.
Der Rest dieses Abschnitts ist auf diese Architektur konzentriert.
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VDSL
basiert auf der Digital Subscriber Line(DSL)-Technologie. Eine Standardtelefonanlage
in den USA besteht aus einem Kupferleitungspaar, das von der Telefongesellschaft
in Ihrem Heim installiert wird. Sprachsignale benutzen nur einen
Bruchteil der verfügbaren
Kapazität
eines Leitungspaars. DSL nutzt diese verbleibende Kapazität, um Information
auf der Leitung zu befördern,
ohne die Fähigkeit
der Leitung, Gespräche
zu übertragen,
zu stören.
Der Standardtelefondienst begrenzt die Frequenzen, die von den Switches,
Telefonen und sonstigen Geräten übertragen
werden. Menschliche Stimmen, das Sprechen mit normalen Gesprächstönen, können in
einem Frequenzbereich von 400 bis 3400 Hertz (Schwingungen je Sekunde) übertragen
werden. In den meisten Fällen
haben die Leitungen selber das Leistungsvermögen zur Verarbeitung von Frequenzen
bis zu mehreren Millionen Hertz. Moderne Geräte, die digitale Daten (statt
analoge Daten) senden, können
auf sichere Weise die Telefonleitungskapazität weitaus mehr nutzen, und
gerade das tut DSL. VDSL (Very High Bitrate Digital Subscriber Line),
der digitale Teilnehmeranschluss mit sehr hoher Übertragungsrate, ist in der
Lage, einen Downstream bis zu 52 Mbps (zum Hausanschluss) und einen
Upstream von 16 Mbps (vom Hausanschluss) zu übertragen. Das ist ein viel
schnellerer Datenstrom als bei seiner verwandten Asymmetric Digital
Subscriber(ADSL)-Leitung, die einen Downstream bis zu 8 Mbps und
einen Upstream von 800 Kbps (Kilobits pro Sekunde) bereitstellt.
Der VDSL benutzt im Wesentlichen zwei Geräte, einen Transceiver und einen
Zugangsmultiplexer für
digitale Teilnehmeranschlüsse,
den Digital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAM). Der Transceiver
befindet sich auf der Kundenseite und ist der Punkt, wo die Daten
vom Computer oder dem Netzwerk des Benutzers mit der DSL-Leitung
verbunden werden. Der Transceiver kann auf verschiedene Arten und
Weisen mit einem Kundengerät
verbunden werden, obwohl für
die meisten Heiminstallationen die seriellen Busverbindungen Universal
Serial Bus (USB)- oder 10BaseT Ethernet-Verbindungen verwendet werden.
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Der
DSLAM-Anschluss befindet sich beim Dienstanbieter und ist das Gerät, das der
VDSL-Leitung ihre Leistung verleiht. Ein DSLAM übernimmt die Verbindungen vieler
Kunden und vereinigt sie auf einer einzigen Verbindung zum Internet
von hoher Kapazität.
DSLAMs sind im Allgemeinen flexibel und können mehrere Arten von DSL
unterstützen
sowie zusätzliche
Funktionen wie Routing und die dynamische Zuweisung von IP-Adressen
für Kunden
bereitstellen. Jetzt, wo die Telefongesellschaften viele ihrer Hauptzuleitungen durch
Glasfaserkabel ersetzen, wird aus VDSL mehr Wirklichkeit.
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Das
bedeutet spannende Aussichten für
Punkt-zu-Mehrpunkt-Ver bindungen, die so genannten Multicast-Verbindungen.
Multicast ist eine Kommunikation zwischen einem Einzelsender und
mehreren Empfängern
auf einem Netzwerk und ist einer der durch das Internet-Protokoll
definierten Pakettypen. Mit Multicast kann ein Computer auf dem
Internet Inhalt zu mehreren anderen Computern senden, die sich selber
als am Empfang des Inhalts des Ursprungscomputers interessiert identifiziert
haben. In dieser Erfindung wird Multicast im Sinne des „Sendens" von Streaming-Media-Programmen
mit hoher Bandbreite zu Empfängern,
die durch den Aufbau einer Mitgliedschaft in einer Multicast-Gruppe „eingeschaltet" sind, verstanden.
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Die
Endverbindung einer Multicast-Verbindung endet in einem Beistellgerät STB (Set
Top Box). Mittels des Beistellgeräts STB kann der Benutzer aus
einer beliebigen Anzahl von Kanälen
der Kanalpalette seine Auswahl treffen. Sie ermöglicht einem Fernsehgerät digitale
TV-Ströme
zu empfangen und zu decodieren.
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STBs
nutzen eine Netzwerktechnologie des Internet-Protokolls (IP), üblicherweise
das die Verwaltung der Gruppenmitgliedschaften unterstützende Protokoll
(IGMP, Internet Group Management Protocol), das einen Internet-Computer
in die Lage versetzt, seine Mitgliedschaft in einer Multicast-Gruppe
benachbarter Router mitzuteilen. Mittels des Offenen Systems für Kommunikationsverbindungen
(OSI, Open Systems Interconnection) ist das Internet Group Management
Protocol (IGMP) Bestandteil der Netzwerkschicht und ist in den Request
for Comments (Forderung nach Kommentaren) der mit der technischen
Weiterentwicklung des Internets beauftragten Organisation ,Internet
Engineering Task Force' (IETF)
formal beschrieben.
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Wie
bereits angesprochen, besteht das Problem von IP-Protokollen darin,
dass sie keine Dienstgüte (QoS,
Quality of Service) gewährleisten.
QoS entspricht der Vorstellung, dass Übertragungsraten, Fehlerraten und
sonstige Merkmale gemessen, verbessert und bis zu einem gewissen
Grad im Voraus garantiert werden können. QoS ist insbesondere
bei der kontinuierlichen Übertragung
von Video- und Multimedia-Information mit hoher Bandbreite wichtig.
Eine zuverlässige Übertragung
dieser Art von Inhalt ist in öffentlichen
Netzwerken, die gewöhnlich
Protokolle mit „bestmöglichem
Versuch" einsetzen,
schwierig.
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Über das
asynchrone Datenübertragungsverfahren
(ATM, Asynchronous Transfer Mode) kann dagegen ein Unternehmen oder
ein Benutzer eine sich auf den Dienst beziehende Qualitätsstufe
vorwählen.
ATM ist eine verbindungsorientierte Vermittlungstechnologie, die
digitale Daten in 53-Byte-Zelleneinheiten organisiert und sie über ein
physikalisches Medium mittels der Digitalsignaltechnologie überträgt. Einzeln
betrachtet wird eine Zelle in Bezug auf andere zugehörige Zellen
asynchron verarbeitet, und ist in einer Warteschlange, bevor sie über den Übertragungspfad
gebündelt
wird. Mit ATM kann die QoS in Bezug auf die durchschnittliche Verzögerung am
Gateway, die Verzögerungsänderung
in einer Zellgruppe, Zellverluste und die Übertragungsfehlerrate gemessen
und garantiert werden.
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Es
wäre folglich
von Vorteil, eine Art und Weise zur Durchführung von ATM mit einem Beistellgerät STB vorzusehen.
Daneben lässt
sich ATM leicht durch Hardware (statt Software) implementieren und
kann für schnellere
Verarbeitung und Switch-Geschwindigkeiten
sorgen.
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Die
Signalisierungsstandards unter UNI (User-Network Interface, Benutzernetzwerk-Schnittstelle) stellen
Prozeduren zur Ruf/Verbindungskontrolle für Punkt-zu-Mehrpunkt(P2MP)-Rufe
bereit. Die Signalisierungsspezifikation unterstützt Punkt-zu-Mehrpunkt-Rufe, wobei
die Information in einer Richtung von einem rufenden Benutzer zu
einer Menge gerufener Benutzer gruppenadressiert wird. Der rufende
Benutzer wird auch als Root (Wurzel) bezeichnet; die gerufenen Benutzer
werden auch als Leaves (Blätter)
bezeichnet. Davor schlug der UNI 4.0-Standard, ein ATM-Signalisierungsstandard,
die Bereitstellung eines per Blatt intiierten Beitritts (LIJ, Leaf
Initiated Joint) vor, um die Broadcast-Verbindung zu initiieren.
Die UNI 4.0 LIJ-Lösung
wurde jedoch nie breit eingesetzt und ist im UNI 4.1 ausgelassen.
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Hinzu
kommt, dass die Nachricht 'Leaf
Setup Request' (Blatt-Setup-Anfrage) unter
UNI 4.0 nicht von der Privaten Netzwerk-Netzwerk-Schnittstelle (PNNI, Private
Network-Network Interface) von ATM unterstützt wird (Dokument Nr. af-pnni-0055.002,
April 2002), welche die Protokolle zwischen den Switches definiert.
Das PNNI-Routingprotokoll verteilt Netzwerktopologieinformation
derart, dass die Pfade zu jedem adressierten Ziel berechnet werden
können.
Während
das PNNI-Signalisierungsprotokoll den Aufbau und Einsatz von Punkt-zu-Punkt-
und Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen
ohne Unterstützung
der Anfrage ,Leaf Setup Request' bereitstellt,
ist eine per Blatt initiierte Broadcast-Verbindung unmöglich.
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Darüber hinaus
sieht UNI den Einsatz dauerhafter virtueller Verbindungen (PVCs,
Permanent Virtual Circuits) vor, eine festgelegte dauerhafte logische
Verbindung in einem Netzwerk, die dazu benutzt werden kann, um durchgehend
Broadcast-Inhalt bereitzustellen. PVCs sind hinsichtlich eines Konfigurationsmanagements
nicht skalierbar.
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PVCs
erlauben auch keine effiziente Bandbreitenzuteilung. Sie sind ziemlich
statische Vorrichtungen in dieser Hinsicht und können nicht neu konfiguriert
werden. Ein ATM-Netzwerk, das PVCs zur Bereitstellung von Broadcast-Inhalt
benutzt, erschöpft
schnell die Kapazität
der Schnittstellenbandbreite zwischen den Knoten. Dadurch wird der
Anzahl der einem Blatt oder Benutzer gebotenen Broadcasts eingeschränkt.
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AUFGABEN UND KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine per Blatt initiierte
Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung zu schaffen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine per Blatt initiierte
Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung, insbesondere in einem ATM-Netzwerk,
durch ATM-Signalisierung zu schaffen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein IGMP zur UNI-Übersetzung und eine UNI-Rufsequenz zur
Angabe, wann ein Multicast-Strom bereitgestellt werden sollte, zu
schaffen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Dienstgüte (QoS) zu einer Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung zu
schaffen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Skalierbarkeit zu einer Punkt-zu-Multipunkt-Verbindung
zu schaffen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Weise zur Übertragung
der Broadcaste-Ströme
zu schaffen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, IP-Protokoll-Signalisierung
in einem ATM-Netzwerk für Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen
zu schaffen.
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Gemäß diesen
und anderen Zielen schafft die Erfindung ein Verfahren für eine per
Blatt initiierte Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung insbesondere in einem ATM-Netzwerk
durch ATM-Signalisierung.
Eine Setup-Nachricht wird vom Blatt zu einem Endpunkt gesendet,
um den Beitritt zu einem bekannten Multicast/Broadcast anzufordern.
Routinginformation wird in die Setup-Nachricht für das Rückrouting zum Blatt eingefügt. Der
Endpunkt oder die Wurzel erzeugt einen Punkt-zu-Mehrpunkt-Ruf zum
Blatt mittels der in der Setup-Nachricht eingefügten Routinginformation. Die
durch das Blatt initiierte Setup-Nachricht wird durch den Wurzel-Endpunkt
abgelehnt.
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Des
Weiteren wird eine Vorrichtung zum Aufbau einer per Blatt initiierten
Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung in einem ATM-Netzwerk durch ATM-Signalisierung
bereitgestellt. Ein Blatt generiert eine Setup-Nachricht, um den
Beitritt zu einem bekannten Multicast/Broadcast anzufordern, wobei
das Blatt in die Setup-Nachricht
Routinginformation für
das Rückrouting
zum Blatt einfügt.
Ein Endpunkt oder eine Wurzel empfängt die Setup-Nachricht und erzeugt
einen Punkt-zu-Mehrpunkt-Ruf in Richtung des Blatts mittels der
in die Setup-Nachricht eingefügten
Routinginformation, wobei der Wurzel-Endpunkt die vom Blatt initiierte
Setup-Nachricht ablehnt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen
beschrieben, in denen mindestens ein Beispiel der Erfindung dargestellt
ist. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm der Erfindung;
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2 ein
Signalflussdiagramm der Erfindung;
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3 ein
Signalflussdiagramm der Erfindung; und
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4 ein
maßstabsgerechtes
Blockdiagramm der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
den Einsatz von ATM vor, um den per Blatt initiierten Beitritt zu Broadcast-Verbindungen,
insbesondere für
ein ATM-Netzwerk durch ATM-Signalisierung, bereitzustellen. In einem
Aspekt wird die Erfindung für
Video-Broadcasts
angewandt. Ein hierin vorgeschlagener Ansatz zur Durchführung der
Erfindung für
Video-Broadcasts besteht darin, IGMP-Anfragen für Multicast-Video über ein ATM-Kernnetz
mit dynamischen Verbindungen bereitzustellen. Die Sofortlösung behebt
die zuvor angesprochenen Probleme. Die Erfindung be richtigt insbesondere
das Versäumnis
von UNI 4.0, indem sie einen per Blatt initiierten Beitritt bereitstellt,
der funktioniert.
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Der
UNI 4.0-Standard wurde für
,leaf initiated join to broadcast connections' (per Blatt initiierter Beitritt zu
Broadcast-Verbindungen)
vorgeschlagen, aber der Standard ist unzulänglich, da er es versäumt hat,
Prozeduren zur Vorgehensweise zu definieren und wurde anschließend in
der nächsten
Version UNI 4.1 entfernt. Die Erfindung schlägt solche Prozeduren vor. Selbstverständlich ist
sie nicht auf den UNI-Standard beschränkt. Mehr allgemein betrifft
die Erfindung die Bereitstellung von Signalisierung zu Multicast-Video.
Insbesondere stellt die Erfindung Multicast-Video in einem ATM-Kernnetz
bereit.
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Die
Erfindung zieht ferner zufriedenstellende Mittel oder Verfahren
in Betracht, durch welche ein DSLAM die IGMP-Multicast-Anfragen von STBs in einem
ATM-Kernnetz erleichtern kann, d. h., um QoS-Verwaltung in solch
einem Netzwerk zu ermöglichen.
Es ist hierin eine Lösung
vorgesehen, die sowohl effizient, um durch das Netzwerk unterstützt werden
zu können,
als auch skalierbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird
unter Bezugnahme auf 1 erläutert. In dieser wird ein Netzwerk 100 für Punkt-zu-Mehrpunkt-Broadcast
gezeigt. Man wird zu schätzen
wissen, dass die Erfindung im Großen und Ganzen das Initiieren
eines Blatt-Beitritts
betrifft, obwohl die spezifischere Durchführung für ein Video-Broadcast in der
Figur dargestellt ist.
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Zusammenfassend
werden ein oder mehr Beistellgeräte
(STB) 102 über
eine Datentransfervorrichtung 104 wie einen Zugangsmultiplexer
für digitale
Teilnehmeranschlüsse
(DSLAM) an den Switch-Router (S/R) 106 einer
Vermittlungsstelle (C/0) gekoppelt. Ein STB ist ein Bestandteil
eines Blatts, das den Beitritt zur Broadcast-Verbindung initiieren
wird. Ein Kopfstellen-Server (HE, Head End Server), der an das Netzwerk 100 durch
einen Kanten-Router 110 gekoppelt ist, ist als Media-Server 112 mit
Videoabruf (VOD, Video an Demand) oder eine Broadcast-Auswahlfarm 114 vorgesehen,
um die Videoströme
von einer Broadcast-Quelle
zu routen. Der Media-Server mit VOD 112 und die Broadcast-Zufuhrfarm 114 sind
jeweils über
einen Switch-Router per Satellit (SAT S/R) und einen Switch-Router
an der Kopfstelle (HE S/R) an das Netzwerk 100 gekoppelt.
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In
einem Aspekt ist das Netzwerk 100 ein ATM-Netzwerk. Die
STBs 102, die mit dem Netzwerk 100 verbunden sind,
gehören
verschiedenen Protokollen, beispielsweise einem IP-Protokoll, an.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, an einem Blatt, d. h. einer der
STBs 102, einen Beitritt zu einer Broadcast-Verbindung
zu initiieren.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein STB jede Vorrichtung
sein, die den Benutzer in die Lage versetzt, aus einer Anzahl von
Kanälen
auszuwählen.
Ein STB kann einen spezialisierten Computer aufweisen, der mit dem
Internet „sprechen" und deshalb einen
Web-Browser (ein Client-Hypertext-Übertragungsprotokoll) und das
Hauptprogramm für
Internet TCPP/IP aufweisen kann. Im Bereich des digitalen Fernsehens enthält ein typisches
digitales Beistellgerät
einen oder mehr Mikroprozessoren für die Bedienung des Betriebssystems,
eventuell Linux oder Windows CE, und für die Syntaxanalyse des MPEG-Transportstroms.
Ein Beistellgerät
kann auch Direktzugriffsspeicher, einen MPEG-Decoderchip oder mehrere Chips für die Audiodecodierung
und -verarbeitung aufweisen. Technisch ausgefeiltere Beistellgeräte enthalten
eine Festplatte für
die Speicherung der aufgezeichneten Fernseh-Broadcasts, für heruntergeladene
Software und für
sonstige Anwendungen, die von Ihrem Anbieter digitaler Fernsehdienste
bereitgestellt werden.
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In
Bezug auf diese Anwendung ist die Kopfstelle die Einrichtung am
Broadcast-Punkt, welche die Broadcasts erzeugt und überträgt. Hierzu
kann die lokale TV-Kabel-Dienststelle, die Teilnehmern TV-Kabeldienste
und Kabelmodemdienste bietet, gehören. Im Rahmen der Verteilung
von TV-Kabeldiensten kann die Kopfstelle auch eine Satellitenparabolantenne
für den
Empfang ankommender Programmgestaltung aufweisen. Diese Programmgestaltung
wechselt dann zum Teilnehmer über.
Normalerweise sind alle Signale jene, die dem Teilnehmer im Downstream
gesendet werden, aber einige werden im Upstream derartig empfangen, als
ob ein Kunde ein Programm per Videoabruf anfordert. Der Kopfstellen-Server 108 stellt
durch den Betrieb des HE S/R 118 eine Kontrolle, d. h.
Auswahl und Routing, über
die Videoströme
bereit.
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Die
Datentransfervorrichtung 104 der vorliegenden Erfindung
kann ein DSLAM sein. Ein derartiger DSLAM kann durch die Beitrittsvorrichtung
TM von Siemens realisiert sein. Ein DSLAM ist eine Netzwerkvorrichtung, üblicherweise
an einer Vermittlungsstelle einer Firma, die Signale von mehreren
Kunden der digitalen Teilnehmeranschlussverbindungen bzw. der DSL-Verbindungen
erhält
und die Signale einer Hochgeschwindigkeits-Hauptleitung mit Hilfe
von Multiplextechniken übergibt.
DSLAM-Multiplexer verbinden DSL-Leitungen mit einer Kombination
aus asynchroner Übertragungstechnik
(ATM), datenpaketorientierter Übertragungstechnik
(Frame Relay) oder Internet-Protokollnetzwerken.
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Im Übersichtsbild
ist die Datentransfervorrichtung 104 geändert, damit STB IGMP-Anfragen
Multicast-Videoströmen
beitreten oder sie verlassen können,
und die Datentransfervorrichtung 104 ist geändert, damit
das empfangene IGMP in geeignete ATM-Signalisierungssequenzen, so
wie hierin angegeben, übersetzt werden
kann. Die Datentransfervorrichtung 104 ist geändert, um
eine Nachricht zum Wurzel-Endpunkt oder Broadcast-Ende zu senden,
damit der Zugriff auf einen besonderen Broadcast angefordert werden
kann. Im spezifischen Beispiel gemäß 1 bedeutet
dies, dass die Datentransfervorrichtung 104 Routing-Information einfügen wird,
die für
das Routing des Broadcast-Stroms zurück zur anfordernden Datentransfervorrichtung, d.
h. dem Blatt, erforderlich ist. In einem anderen Aspekt der Erfindung
ist die Vorwahl, sofern erforderlich, für das Routing der Datentransfervorrichtung 104 bekannt.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Aspekts,
wobei die Datentransfervorrichtung 104 ein IP-Protokoll
verwendet, fügt
solch ein IGMP, die Datentransfervorrichtung 104 der Erfindung,
eine HE-S/R-Adresse in ein ATM-Signal
ein, welche über
das ATM-Netzwerk übermittelt wird.
Dies soll näher
in Bezug auf die Nachrichtenströme
beschrieben werden.
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Die
Erfindung sieht folglich spezielle Festlegungen für die Datentransfervorrichtung 104 vor.
Im Fall eines IGMP speichert die Erfindung in der Datentransfervorrichtung 104 die
HE-S/R-Netzwerkvorwahl
(zum Beispiel 39-1111-223344556677889900-01) für die Broadcast-Videoanwendung.
In einem anderen Aspekt der Erfindung wird die Adressierinformation
zur Datentransfervorrichtung 104 von der Kopfstelle, in
ein ATM-Signal eingebettet, gesendet.
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In
Bezug auf den Zugang schreibt die vorliegende Erfindung auf die
Zugangstechnologie zugeschnittene Festlegungen vor. Man wird jedoch
zu schätzen
wissen, dass die hier beschriebene Zugangsfestlegung nur zum Zweck
einer vollständigen
Erläuterung
erwähnt
wird und dass jede der folgenden Festlegungen anwendbar ist oder
nicht oder dass eine andere Festlegung gänzlich im Rahmen dieser Erfindung
ist. Die VDSL-Leitung auf dem Zugang wird eine IGMP VBRnrt PVC benötigen, die
von der Leitung zur Leitungskarte SAR festgelegt wird. Die VDSL-Leitung
auf dem Zugang wird 3 „reservierte" Videostrom-PVCs
(1/10, 1/11, 1/12) (Default-Wert) benötigen. Der Zugriff sollte einen
konfigurierbaren Timer T-channellong, der beispielsweise auf 4 Sekunden
eingestellt ist, bereitstellen.
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Die
Erfindung schlägt
ferner vor, die HE S/R 118 zu ändern, um Anfragen zum Beitritt
einer Broadcast-Verbindung durch ein UBR-Setup zu empfangen und mit einer Nachricht „Add Party" (Teilnehmer hinzufügen) oder
Punkt-zu-Mehrpunkt-Nachricht zu antworten. In einem Aspekt der Erfindung,
insbesondere in Bezug auf ATM, lehnt HE S/R 118 die UBR-Setup-Anfrage
ab. HE S/R 118 löst
dennoch die Routinginformation von der Anfrage ab und baut damit
den „Add
Party"- oder Punkt-zu-Mehrpunkt-Setup
auf.
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Bei
dem in 1 gezeigten Aspekt legt die Erfindung den HE S/R 118 fest.
Der HE S/R sollte PVCs (nicht gezeigt) aufweisen, die an die Kopfstelle
gekoppelt sind und Broadcast-Inhalt enthalten und liefern. Hierbei
kann es sich um Video, Audio oder Daten handeln. Die Inhalts-PVCs
sind einem ATM-Adressformat (AESA, ATM End System Address) zugewiesen.
Das AESA des PVC-Inhalts sollte alle ATM-Adressformattypen (z. B.
DCC, ICD, E.164) unterstützen.
Einer Inhalts-PVC sollten ferner Verkehrsdeskriptoren zugewiesen
sein, um die Spitzenzellenrate aufzubauen. Der HE S/R sollte auch
einen konfigurierbaren Timer T_channel_short bereitstellen, der
zum Beispiel auf 3 Sekunden eingestellt sein kann.
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So
wie in Bezug auf die Nachrichtenströme erläutert, können die Zugänge diese
Inhalts-PVCs durch Einfügen
der angeforderten Klasse D der IGMP-Adresse in eine IE AESA des
gerufenen Teilnehmers einer UNI eingefügt werden.
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Des
Weiteren oder als Alternative können
die Fähigkeiten
der HE-S/R-118-Broadcast-Prozedur auch in der Vermittlungsstelle
CO und SAT S/Rs 106, 116 verfügbar sein.
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Nun
soll die Erfindung in Betrieb unter Bezugnahme auf 1 hinsichtlich
eines IGMP-kontrollierten Broadcast-Videos in einem ATM-Netzwerk
beschrieben werden. Die Kontrolle autorisierter Broadcast-Videos wird
durch das Beistellgerät
STB 102 über
das IGMP angefragt. Ein Authentifizierungsablauf per Middleware kann
das STB mit einem Benutzerprofil, das die autorisierten Broadcast-Kanäle (Adressen
der Klasse D) enthält,
bereitstellen. Das STB 102 wird einen logischen Multicast
durchführen.
Das STB 102 nutzt eine Authentifizierungs-PVC (nicht gezeigt)
zur Übertragung
von IGMP-Berichten und Blättern.
Genau beschrieben ist die Authentifizierungs-PVC eine PPPoE-Verbindung
zwischen dem STB und der Zugangs-VDSL-Leitungskarte.
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Die
Datentransfervorrichtung 104 koordiniert empfangene Berichte
und Blätter
in der Ablage und kommuniziert mit dem HE S/R 118, wenn
ein neuer Broadcast-Videostrom erforderlich ist. Die Datentransfervorrichtung 104 startet
die UBR-Setup-Nachricht in Richtung des HE S/R 118, um
einen neuen Broadcast-Videostrom
anzufordern. Wie nachstehend erläutert,
sollte die UBR-Setup-Nachricht einen ATM-Verkehrsdeskriptor mit
unspezifizierter Bitrate (UBR) anfragen, wobei die Parameter zur
Optimierung der Rufzulassungskontrolle bei der Ressourcenreservierung
im ATM-Kernnetz eingestellt sein sollen. Für jede empfangene UBR-Setup-Nachricht,
startet der HE S/R 118 die geeignete Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung.
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Die
HE S/R-Leitungskarte versucht jede Anfrage zu akzeptieren und kann
danach den Versuch aufgeben. Der Zugang kann gegebenenfalls einen
neuen Versuch vornehmen. Wenn ein besonderer Broadcast-Videostrom
nicht mehr länger
auf der Ablage benötigt
wird, entfernt die Datentransfervorrichtung 104 den Punkt-zu-Mehrpunkt-Ruf mit
einer Release-Nachricht (Freigeben). Die Datentransfervorrichtung 104 speichert die
Anfragen vorzugsweise mit den unerledigten HE S/R 118 und
kann dann eine Verteilung mit P2MP vornehmen, wenn kein Benutzer
den Kanal benötigt.
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Der
Ablauf, mit welchem der per Blatt initiierte Beitritt zur Broadcast-Verbindung
aufgebaut wird, lässt sich
besser unter Bezugnahme auf das Signalflussdiagramm 200 von 2 be greifen. 2 zeigt
den Nachrichtenfluss zur Bereitstellung eines Broadcast-Kanals,
der lokal noch nicht auf der Datentransfervorrichtung 102 verfügbar ist.
Hier sind zwei STBs 202 sowie die Datentransfervorrichtung 204,
die CO S/R 206 und der HE S/R 208 anschaulich
dargestellt. Die Prozedur wird durch den Signalfluss ausgedrückt, den
man sich auch als Schritte vorstellen kann.
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In
diesem Beispiel sei angenommen, dass der Benutzer auf den Kanal 7 eines
besonderen Videostroms zugreifen möchte. Ein STB 202 eines
besonderen Blatts empfängt
eine Benutzeranfrage in Schritt 210 beispielsweise durch
die Fernbedienung RF Remote, einem autorisierten Broadcast-Kanal.
Als Antwort sendet das STB 202 in Schritt 212 einen
IGMP-Bericht. Der Bericht kann zum Beispiel eine IP-Quelladresse
wie eine ID der PVC-IP-Adresse des Videostroms (z. B. 10.10.1.1)
umfassen und/oder eine IP-Zieladresse
wie eine Klasse-D-Adresse des Kanals (z. B. 225.0.0.7, Kanal 7).
Es kann auch eine Gruppenadresse, z. B. 225.0.0.7, definiert werden,
die in diesem Beispiel dieselbe wie die Klasse D-Adresse ist. Die
Beitrittsanfrage ist damit initiiert.
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In
Schritt 214 übersetzt
die VDSL-Leitungskarte der Datentransfervorrichtung den empfangenen
Beitritt und informiert den integrierten Zugriffscontroller (IAC,
Integrated Access Controller) (die Hauptkarte des redundanten Prozessors
auf der Datentransfervorrichtung mit einer Uplink-Schnittstelle) über die
Kanalanfrage. In diesem Beispiel kann die IP-Quelladresse in die
Leitungskarte card/gort/vpi/vci übersetzt
werden.
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Der
IAC kumuliert Kanalanfragen von VDSL-Leitungskarten in Listen. Jede
Kanalanfrage hat eine Setup-Nachricht zur Folge, die wie in Schritt 216 in
Richtung HE S/R 208 gesendet wird (wenn der angeforderte Kanal
nicht bereits von der Datentransfervorrichtung empfangen wurde).
Wie zuvor angesprochen, weist die Setup-Nachricht in einem Aspekt
einen UBR-Verkehrstyp auf, um die Reservierung von Kernnetzressourcen zu
optimieren. So wie nachstehend erläutert, wird die Setup-Nachricht
CAC-Ressourcen,
die im ATM-Netzwerk verbraucht werden, entfernen. Daneben sollte
die Setup-Nachricht dem HE die rufende und/oder gerufene Nummer
bereitstellen.
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Mit
der Routinginformation in der Setup-Nachricht wird der HE wissen,
welche Datentransfervorrichtung 204 den Broadcast-Videostrom von beispielsweise
der empfangenen rufenden Nummer bereitstellen soll. Der HE wird
wissen, welcher Kanal von der gerufenen Nummer (insbesondere der
ESI der gerufenen Nummer) angefordert wird.
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Beim
in der Figur gezeigten Beispiel, wird die Nachricht zur CO S/R 206 gesendet,
obwohl dies im Rahmen der Erfindung optional ist. In Schritt 218 antwortet
die CO S/R 206 der Datentransfervorrichtung mit einer UNI-Ruf-Verarbeitungsnachricht.
In Schritt 220 wird die UBR-Setup-Beitrittsnachricht dem
HE S/R 208 übermittelt,
selbstverständlich
erst nach der Signalverarbeitung durch die CO S/R.
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Daraufhin
lehnt die Erfindung den Ruf ab, insbesondere denselben, welcher
die Setup-Nachricht aufweist. In der Erfindung lehnt der HE die
empfangene UBR-Setup-Nachricht durch eine Release-Complete-Nachricht
(Freigeben quittiert) ab. Genauer gesagt sendet der HE S/R 208 in
Schritt 222 eine Release-Complete-Nachricht zur CO S/R 206.
Die CO S/R 206 sendet wiederum in Schritt 224 eine
Release-Nachricht (Freigeben) zur Datentransfervorrichtung 204.
In Schritt 226 informiert die Datentransfervorrichtung 204 die
CO S/R 206, dass das Freigeben, d. h. die Ablehnung des
Rufs, quittiert ist.
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In
den nächsten
Schrittfolgen baut die Erfindung die Verbindung rückwärts in Richtung
des Blatts, das die Beitrittsanfrage initiierte, auf. Der HE S/R 208 generiert
in Schritt 228 eine Add-Party-Nachricht (Teilnehmer hinzufügen) (oder
eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Setup-Nachricht,
wenn dies die erste Instanz dieses zwischen den Vorrichtungen 208 und 206 aufzubauenden
Broadcasts ist). So wie zuvor angesprochen, wird die Add-Party-Nachricht mittels
der Routinginformation aufgebaut, die in der initiierten UBR-Setup-Nachricht
eingebettet ist, so wie es durch die gestrichelten Linie mit der
Kennzeichnung 230 dargestellt ist. Dann sendet die CO S/R 206 in
Schritt 232 eine eigene Setup-Nachricht zur Datentransfervorrichtung 204,
indem sie den Setup eines neuen Rufs anfordert.
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In
Schritt 234 sendet die Datentransfervorrichtung 204 eine
Call-Proceeding-Nachricht
(Ruf fortsetzen), die angibt, dass die Rufanfrage fortgesetzt wird.
In Schritt 236 sendet die Datentransfervorrichtung 204 ferner
ein Rufverbindungssignal zur CO S/R 206, wenn der Ruf am
Blattende empfangen wurde. In Schritt 238 sendet die CO
S/R 206 ein Add-Partner-Acknowledge-Signal (Teilnehmer
hinzufügen
bestätigt)
zum HE S/R 208, das angibt, dass die Add-Party-Anfrage
erfolgreich war, und ferner sendet die CO S/R 206 ein die
Verbindung bestätigendes
Signal an die Datentransfervorrichtung 204, um die Datentransfervorrichtung 204 zu
informieren, dass die Verbindung aufgebaut ist. Damit ist der Vorgang
zum Hinzufügen
des Teilnehmers quittiert.
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Wie
bereits angesprochen, fügt
die Erfindung die Routinginformation in ein ATM-Signal wie ein IE
sein. Dies soll nun im Folgenden näher erläutert werden. Vorausgesetzt,
dass die Datentransfervorrichtung die Vorwahl des HE-S/R-Adressennetzwerks
kennt – der
verwendete Wert ist zum Beispiel NETWORK PREFIX = 39-1111-223344556677889900-01
und die Vorwahl des CO S/R-Adressennetzwerks z. B. 39-1111-223344556677889900-02 – baut die
Datentransfervorrichtung das Adressformat AESA (ATM-End System Adress)
derart auf, dass es beispielsweise der Netzwerkvorwahl, gefolgt
vom Kanal und danach dem unbelegten Wähler, entspricht. Der Kanal
kann zum Beispiel in Bezug auf die Gruppenadressenzuweisungen der
Klasse D wie folgt sein:
Broadcast-Kanal 7 = 225.0.0.7
Broadcast-Kanal
8 = 225.0.0.8
Broadcast-Kanal 9 = 225.0.0.9
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Somit
kann jeder Zugang die HE-S/R-Adressenvorwahl und die Klasse-D-Gruppenadresse
des Broadcast-Kanals kombinieren, um einen gerufenen Teilnehmer
IE zu erstellen
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Sobald
die Erfindung eine per Blatt initiierte Broadcast-Verbindung aufbaut,
können
zusätzliche
Partner den laufenden Broadcast-Videostrom herunterladen. Dies geschieht
durch Ausführung
des zuvor beschriebenen Add-Party-Befehls. Selbstverständlich wird
die Routinginformation verschiedenartig sein, obwohl der Kanal derselbe
sein kann.
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3 veranschaulicht
das Entfernen oder Abwerfen eines Kanals. Nehmen wir nun an, dass
ein Benutzer entscheidet, den Empfang eines Videostroms, d. h. eines
Kanals, zu beenden, wie zum Beispiel wenn Kanäle gewechselt oder das Fernsehgerät ausgeschaltet
wird. In diesem Fall sendet das STB in Schritt 302 eine
Blattnachricht zur Datentransfervorrichtung. Die Datentransfervorrichtung
fordert in Schritt 304 wiederum ein Freigeben zur CO S/R
an, welche eine Drop-Party-Nachricht zum HE S/R sendet. Als Antwort
entfernt der HE S/R den Teilnehmer in Schritt 308 und sendet
ein Drop-Party-Acknowledge-Signal (Teilnehmerentfernen bestätigt) zur
CO S/R zurück.
In Schritt 310 bestätigt
die CO S/R, dass das Freigeben quittiert ist, indem sie der Datentransfervorrichtung
ein Release-Complete- Signal
(Freigeben quittiert) zurücksendet.
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Wir
zuvor erwähnt,
waren die früheren
Lösungen,
da nicht skalierbar, unzureichend, was problematisch für Punkt-zu-Mehr-Verbindungen ist,
da Teilnehmer leicht hinzugefügt
werden können
und das System überhäufen. Sie
waren außerdem
nicht in der Lage, eine effiziente Bandbreite zu konfigurieren,
was problematisch ist, da das hier betrachtete System nicht die
typische PVC-Bandbreitenkonfiguration verarbeiten kann. Die vorliegende
Erfindung verschafft eine skalierbare Lösung sowie eine Lösung, die
Bandbreiten konfiguriert und effizient nutzt.
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Die
Erfindung schlägt
den Einsatz von gewählten
virtuellen Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen (P2MP SVCs) vor. Die
Erfindung konfiguriert die SVCs derart, dass die Bandbreitenzuteilung
des Netzwerks effizient ist. In einem Netzwerk ist eine gewählte virtuelle
Verbindung (SVC, Switched Virtual Circuit) eine temporäre virtuelle
Verbindung, die nur für
die Dauer einer Datentransfersitzung aufgebaut und beibehalten wird.
Im Gegensatz zu einer dauerhaften virtuellen Verbindung (PVC, Permanent
Virtual Circuit) ist die SVC nicht dauerhaft zugeordnet. Die SVC
kann folglich gemäß der Erfindung
neu konfiguriert werden, um effizienter zu sein, damit das eigentliche
System die Videoströme
unterstützen
kann. Darüber
hinaus sind SVCs temporär
und können
gemäß den Anforderungen
des Netzwerks hinzugefügt
oder entfernt werden.
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Um
effiziente Videoströme
aufzubauen, wählt
die Erfindung bestimmte Parameter aus, die eine Ressourcereservierung
im ATM-Netzwerk
beeinflussen.
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Für das behandelte
besondere Netzwerk-Beispiel sind in der nachstehenden Tabelle I
die Vorwärts-Spitzenrate
und die Rückwärts-Spitzenrate
festgelegt. Auf diese Weise werden Broadcast-Anfragen keine Bandbreitenressourcen
reservieren. Die optimalen Einstellungen für das vorliegende Netzwerk
sind in der Tabelle angegeben. Tabelle I
| OKTETT | IE-FELD | FELDWERT |
| 7 | Vorwärts-Spitzenzellrate
Erkenner (CLP = 0 + 1) | 1000
0100 |
| 7.1 | Vorwärts-Spitzenzellrate
Erkenner (CLP = 0 + 1) | 0000
0000 |
| 7.2 | 0000
0000 |
| 7.3 | 0000
0000 (0 Zellen/s) |
| 8 | Rückwärts-Spitzenzellrate
(CLP = 0 + 1) | 1000
0101 |
| 8.1 | Rückwärts-Spitzenzellrate
(CLP = 0 + 1) | 0000
0000 |
| 8.2 | 0000
0000 |
| 8.3 | 0000
0000 (0 Zellen/s) |
| 18 | Anzeiger
des bestmöglichen
Versuchs | 1011
1110 |
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Daneben
oder als Alternative definiert die Erfindung die rufende Teilnehmernummer.
In einem Aspekt ist die rufende Teilnehmernummer gemäß dem UNI
4.0-Standard dargestellt. Wie angesprochen, ist die rufende Teilnehmernummer
codiert, um die Datentransfervorrichtung AESA, z. B. 39-1111-223344556677889900-02-012.345.678.911-11,
anzugeben. Dies ist in der Erfindung vorgesehen, um zu verhindern,
dass das System die Datentransfervorrichtung AESA selber lokalisieren
muss, was viel mehr Systemressourcen verbrauchen und das System
noch weiter belasten würde.
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Daneben
oder als Alternative definiert die Erfindung die ge rufene Teilnehmernummer.
In einem Aspekt wird die gerufene Teilnehmernummer gemäß dem UNI
4.0 Standard gebildet. Wie angesprochen, ist die gerufene Teilnehmernummer
codiert, um den HE-S/R-Kanal AESA, z. B. 39-1111-223344556677889900-01-225.000.000.007-11
= Kanal 7 anzugeben. Dies ist in der Erfindung vorgesehen, um zu
verhindern, dass das System die Datentransfervorrichtung AESA selber
lokalisieren muss, was viel mehr Systemressourcen verbrauchen und
das System noch weiter belasten würde.
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Es
wurde erwähnt,
dass die Erfindung auf Grund des ATM-Protokolls Dienstgüte (QoS)
definieren kann. In der nachstehenden Tabelle II ist ein Beispiel
der QoS-Parameterfelder, die eingestellt werden können, dargestellt. Tabelle II
| OKTETT | IE-FELD | FELDWERT |
| 5 | QoS-Klasse
vorwärts | 0000
0000 (unspezifizierte QoS-Klasse) |
| 6 | QoS-Klasse
rückwärts | 0000
0000 (unspezifizierte QoS-Klasse) |
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Die
vorliegende Erfindung löst
ferner das Skalierbarkeitsproblem. Eine entsprechende Verteilung
der Trägernetzwerkarchitektur 400 in
großem
Maßstab
ist in 4 dargestellt. Es können Hunderte oder Tausende
von Inhalts-PVCs 402 auf mehreren Schnittstellen 404 des
HE S/R 406 bestehen. Inhalts-PVCs können auch anderen S/R 408 im
Netzwerk bereitgestellt werden. Dies legt den Maßstab auf 2.072 Zugänge und 464.576
STB-Benutzer fest, was selbstverständlich weder die maximale noch
die minimale Größe des Netzwerks
ist. Wahlweise lässt
sich dasselbe Netzwerk durch einen einzigen S/R am HE 406 bedienen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist das Multicasting eines der Inhalts-PVCs
durch Punkt-zu-Mehrpunkt-(P2MP)-SVCs vollkommen skalierbar. Wenn
die obere Datentransfervorrichtung 410 zuerst den Inhalt anfragen
würde und
dann die untere Datentransfervorrichtung 412, wäre die Verbindung
vom HE zur oberen Vorrichtung 410 hergestellt, wenn der
HE S/R 406 die erste Anfrage erhält. Die Verbindung von der
CO S/R zur unteren Vorrichtung 412 wäre hergestellt, wenn die untere
Vorrichtung den Inhalt vom HE S/R 406 anfragen würde, usw. Da jede zusätzliche
CO S/R 414 hinzugefügt
wird, gilt dies ebenfalls für
die SVCs. Bei einer Zugriffsanfrage einer besonderen CO S/R stellt
die Erfindung die obigen Prozeduren für einen per Blatt initiierten Beitritt
zu einer Broadcast-Verbindung bereit.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Beispiel,
Standards und Werte beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt und
umfasst weitere Konzepte von per Blatt initiiertem Beitritt zur
Broadcast-Verbindung.
