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Diese Erfindung bezieht sich auf
Verteilnetze und insbesondere auf ein Verfahren und eine Anordnung
zur Erleichterung der Kommunikation in derartigen Netzen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Datennetze, die auf Paketprotokollen
beruhen, wie z. B. dem Internet-Protokoll (IP) verwenden eine Adresseninformation
in dem Paket-Anfangsblock, um das Ziel einzelner Pakete zu bestimmen. Weil
jedes Paket unabhängig
von jedem anderen Paket behandelt wird, sind die Netze verbindungslos. Pakete
laufen einzeln durch das Netz zwischen Router- (Leitweglenkungs-)
Knoten, die bestimmen, zu welchem Routen das Paket als nächstes gesandt werden
sollte. Die Verarbeitungsleistung, die zur Interpretation der Paket-Anfangsblock-Information
und zur Bestimmung der Route zu dem nächsten Netzknoten erforderlich
ist, beschränkt
die Kapazität
des Routers.
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Eine Beschreibung einer Anordnung
und eines Verfahrens zum Transport verbindungslosen Verkehrs findet
sich in der Veröffentlichung
von Grovenstein et al. in IEEE Network, the Magazine of Computer
Communications, Band 8, Nr. 6, 1. November 1994, Seiten 18 bis 22.
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In vielen Fällen umfasst eine Kommunikation zwischen
zwei Endknoten in einem Kommunikationsnetz die Übertragung vieler IP-Pakete
in einer Folge. Dies wird üblicherweise
als ein „Fluss" bezeichnet. Wenn
ein Fluss von einem Routen identifiziert wird, kann eine vorübergehende
Verbindungsstrecken-"Verbindung" durch das Netz aufgebaut
werden, um diesen Fluss zu übertragen.
Alle Pakete mit der gleichen Anfangsblock-Information können dann diese
Verbindung durchlaufen, wobei die Notwendigkeit der Verarbeitung
der Anfangsblöcke
auf einer individuellen Basis vermieden wird. Diese Technik ist als
IP-Vermittlung bekannt.
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Verteilnetze zur Bereitstellung von
Multimedia-Diensten für
Teilnehmer-Endgeräte
werden derzeit eingeführt.
Eine vorgeschlagene Form eines Verteilnetzes verwendet ATM (asynchrone Übertragungsbetriebsart)
als einen Transportmechanismus, und ein derartiges Netz ist in unseren
anhängigen GB-Anmeldungen 9602808.9,
9602807.1 und 9602809.7 beschrieben. Obwohl ATM als ein Transportmechanismus
in dem Kern-Netz geeignet ist, wird die preiswerte Integration von
Diensten derzeit in dem Zugangs- und Kundenstandort-Netzen durch die
Verwendung der Internet-Technologie für die Integration von Sprache
und Daten ermöglicht.
Das Internet ist jedoch aufgrund seines verbindungslosen Paradigmas,
der mehrfachen Routen-Sprünge
und der minimalen Paketlänge
nicht für
Echtzeit-Kommunikationen geeignet. Hierdurch können Verzögerungen von Ende zu Ende eingeführt werden,
wodurch die Dienstequalität
beeinträchtigt
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist ein Ziel der Erfindung, ein
verbessertes Verfahren zur Bereitstellung von Diensten in einem Verteilnetz
zu schaffen.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,
Internet-Echtzeit-Kommunikationsdienste bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt
der Erfindung wird ein Verfahren zum Transport von verbindungslosem
Paketverkehr zusammen mit verbindungsorientiertem Verkehr über ein
asynchrones Breitband- (ATM-) Netz geschaffen, das ein Zugangsnetz
umfasst, das eine Vielzahl von Zugangseinheiten beinhaltet, die
jeweils mit einer Vermittlung oder einem Kern gekoppelt sind, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verfahren die Bereitstellung permanenter
virtueller Kanäle
in dem Kern-Netz zwischen den Zugangseinheiten, die Multiplexierung von
Verkehr von einer Vielzahl von Benutzern in einer einzigen Minizellen-Verbindung,
wobei der Benutzerverkehr in Minizellen übertragen wird, die jeweils
mit einem Anfangsblock versehen sind, der den Kanal dieses Benutzers
identifiziert, die Ausbildung eines Kommunikationspfades über den
permanenten virtuellen Kanal über
eine Anpassungs-Aushandlungsprozedur (ANP) und die Vermittlung des
multiplexierten Verkehrs an einer ATM-Anpassungsschicht einschließt, die
dem ATM-Netz zugeordnet ist.
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Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt
der Erfindung wird ein asynchrones Breitband- (ATM-) Netz zum Transport
von verbindungslosem Paketverkehr zusammen mit verbindungsorientiertem
Verkehr geschaffen, wobei das Netz ein verbindungsloses Zugangsnetz
umfasst, das eine Vielzahl von Zugangseinheiten beinhaltet, die
jeweils mit einer Vermittlung oder einem Kern gekoppelt sind, wobei
das Netz dadurch gekennzeichnet ist, dass es Einrichtungen zur Bereitstellung
von virtuellen Kanälen
zwischen den Zugangseinheiten in dem Kern-Netz, Einrichtungen zur
Multiplexierung von Verkehr von einer Vielzahl von Benutzern in
eine einzige Minizellen-Verbindung, wobei der Verkehr jedes Benutzers
in Minizellen übertragen
wird, die jeweils mit einem Anfangsblock versehen sind, der den
Kanal dieses Benutzers identifiziert, Einrichtungen zur Ausbildung
eines Kommunikationspfades für
den Minizellen-Verbindungspfad von der Minizellen-Verbindung über einen
permanenten virtuellen Kanal über
eine Anpassungs-Aushandlungsprozedur (ANP) und Einrichtungen zum
Vermitteln des multiplexierten Verkehrs an einer ATM-Anpassungsschicht
einschließt,
die dem ATM-Netz zugeordnet ist.
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Wir haben festgestellt, dass die
sich entwickelnde Definition einer Verbund-Benutzer-ATM-Anpassungsschicht (AAL-2)
in ITU SG13 zur Bereitstellung einer effektiven Lösung für die Integration
von Echtzeit-Kommunikationen und Internet-Diensten verwendet werden kann. Wir
befassen uns mit den Fragen der Ende-zu-Ende-Verbindungssteuerung und der Integration
von Internet-Telefon- und überkommenen
Diensten gemäß den betreffenden
Abschnitten von CFP6.
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Ein Merkmal unserer Lösung ist
die Fähigkeit,
Echtzeit-Kommunikationsdienste mit einer Qualität bereitzustellen, die gleich
der vorhandener PSTN's
(öffentlicher
Fernsprech-Wählnetze) über ATM
ist. Diese Dienste können
in den gleichen Verbindungen in den Zugangs- und Kern-Netzen mit
Internetprotokoll-Paketen multiplexiert werden. Das Netzmodell ist
im wesentlichen sowohl ein Vermittlungsnetz für Echtzeit-Kommunikationen
und ein Routen für
Internet-Pakete, wobei beide Dienste-Arten in einer einzigen integrierten
verbindungsorientierten Weise abgewickelt werden. Zusätzlich vermeidet
dies die Notwendigkeit einer Internet-Protokoll-Leitweglenkung in
dem ATM-Netz.
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ATM wird hier ausschließlich als
eine Transport-Technologie unter Verwendung permanenter virtueller
Verbindungen (PVC) in den Kern- und Zugangs-Netzen verwendet. Die
Dienste werden in der Anpassungsschicht (AAL-2) statt in der ATM-Schicht in einer
sogenannten Anpassungsschicht-Vermittlung (ALS) vermittelt, was
der LE (Ortsvermittlung) in dem Kern-Netz in dem DAVIC-Bezugsmodell
entspricht. Die ALS gehorcht Standard-Anpassungs-Verhandlungsprozeduren
(ANP) von 1.363.2 zur Steuerung von Verbindungen und erfordert keine andere
Signalisierungs-Schnittstelle. Ein Netzanpassungsgerät, das dem
Zugangsknoten in dem DAVIC-Bezugsmodell entspricht, liefert Ende-zu-Ende-Verbindungsmöglichkeiten über das
Kern-Netz hinweg durch die Verwendung der ANP zur Steuerung von
AAL-2-Verbindungen in dem Kern, die von der ALS vermittelt werden.
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Das Netzanpassungsgerät gehorcht
der Proxy-Signalisierung und kann eine Konzentrationsfunktion ausführen. Die
Netzanpassungsgeräte
führen eine
Anpassung von Echtzeit-Kommunikationen und Internet zu und von dem
AAL-2-Format durch.
Alternativ kann die Anpassung in der STB dadurch ausgeführt werden,
dass das AAL-2-Format auf das Diensteverbrauchersystem (SCS) zurückgeführt wird.
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Wir haben weiterhin festgestellt,
dass AAL-2 in MPEG-2-Rahmen verteilt werden kann, was es ermöglicht,
dass es direkt mit dem MPEG-2-basierten Transport in dem Zugangs-Netz
multiplexiert wird. Dies erstreckt eine gleichförmige Technologie von dem Kern-Netz
zum Teilnehmer.
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In unserer Anordnung ergibt die AAL-2-Anpassungsschicht
von ATM ein neues Paradigma für Kommunikationen
und die Paketübertragung.
Die Anpassungsschicht wurde optimiert, um die Anforderungen von
eine niedrige Bitrate aufweisenden Kommunikationen zu erfüllen, was
die zunehmende Bewegung in Richtung auf eine größere Kompression darstellt.
Insbesondere ist die Anpassungsschicht ein Multiplex von Benutzern
in einer einzigen ATM-Verbindung, in der die Information jedes Benutzers
in einem kurzen Paket übertragen
wird, wobei ein Anfangsblock den Benutzerkanal mit Hilfssteuerinformationen
identifiziert.
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Es ergeben sich mehrere Vorteile
aus dieser Lösung,
wobei die zwei Hauptvorteile wie folgt sind:
geringe Verzögerung – die ATM-Zellenzusammenfügungsverzögerung ist
ein Problem, das bei der niedrigeren Bitrate mehr und mehr ausgeprägt wird,
weil dies einen großen
Teil des Netz-Ende-zu-Ende-Verzögerungsbudgets
darstellt, das geplant wird, um ein unangenehmes Sprache-Echo und
ein gute Betriebsleistung von interaktiven Diensten zu vermeiden.
Dadurch, dass sich ein Multiplex von kurzen Paketen in der Nutzinformation
einer Zelle befindet, den sogenannten Minizellen, kann die Länge dieser
Minizellen auf die Bitrate des Dienstes zugeschnitten werden und
erleidet allgemein nicht die ATM-Zellenzusammenfügungs-Verzögerung.
hohe
Verbindungsstrecken-Bandbreiten-Nutzung – durch Multiplexieren mehrerer
Benutzer in einer verbindungsorientierten Weise über eine einzige ATM-PVC und unter Berücksichtigung
der Statistiken des Dienstetyps und des Benutzer-Verbindungsmodells wird eine Konzentrationsfunktion
ermöglicht,
die eine hohe Ausnutzung der Verbindungsstrecken-Bandbreite bei
geringem oder ohne Auffüll-Zusatzaufwand sicherstellt.
Die ATM-Verbindung ist effektiv eine asynchrone dynamische Fernleitungsgruppe.
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In unserer Anordnung wickelt AAL-2
alle Mobil- und komprimierten Sprache-Normen mit oder ohne Spracheaktivitäts-Detektion
bis herunter zu Bitraten von nur 4kb/s ab. Die Anordnung ist weiterhin so
ausgelegt, dass sie lange Datenpakete durch Segmentierung und Neuzusammenfügung zu
und von dem kurzen Minizellen-Format
abwickelt, derart, dass Mobil-Pakete zusammen mit der Sprache übertragen
werden können.
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Im wesentlichen ist AAL-2 für den gesamten überkommenen
Telefon- und leitungsvermittelten Drahtleitungs-Verkehr und alle
drahtlosen Dienste geeignet.
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AAL-2-Minizellen können in
gleicher Weise über
eine virtuelle vermittelte Verbindung (SVC) oder im Hinblick auf
das „Fernleitungsgruppen"-Verhalten der Verbindung über einen
permanenten oder semi-permanenten ATM-VCC arbeiten. Um Benutzerkanäle über eine
AAL-2-basierte VCC herzustellen, wird ein geradliniges Quittungsaustauschprotokoll, das
als Anpassungs-Aushandlungsprozedur (ANP) bezeichnet wird, in der
Norm definiert. Die ANP arbeitet Ende-zu-Ende über die VCC und kann auf dem Benutzer-Dienstetyp
zugeschnitten werden. Der Verbindungsaufbau und die Verbindungsunterhaltung und
die Steuerung der Minizellen-Länge
und anderer dienstespezifischer Parameter wird bereitgestellt. Ein F7-OAM-Fluss
ist in der Norm definiert, um die Verbindungsstrecken- und/oder
Ende-zu-Ende-Betriebsleistung über
mehrfache AAL-2-Verbindungen mit dazwischenliegenden Relais-Knoten
zu überwachen.
Die OAM kann auf den Dienstetyp zugeschnitten werden, statt dass
sie ein Teil der Transportschicht ist.
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Um Benutzerkanäle durch einen AAL-2-PVC herzustellen,
wird ein geradliniges Quittungsaustauschprotokoll, das als Anpassungsverhandlungsprozedur
(ANP) bezeichnet wird, in der Netz-Norm definiert. Die ANP arbeitet
Ende-zu-Ende über
eine VCC und kann auf den Benutzer-Dienstetyp zugeschnitten werden.
Der Aufbau, der Abbau und die Modifikation sind verfügbare Operationen
mit einer Steuerung der Minizellen-Länge und anderer dienstespezifischer
Parameter. Ein F7-OAM-Fluss ist in der Norm definiert, um die Ende-zu-Ende-Betriebsleistung über mehrfache
AAL-2-Verbindungen mit zwischenliegenden Vermittlungsknoten zu überwachen.
Die OAM kann auf den Dienstetyp zugeschnitten werden, statt dass
sie einen Teil der Transportschicht bildet.
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Insbesondere nutzen wir die allgemeine
Fähigkeit
von AAL-2 aus, die ein asynchrones verbindungsorientiertes kurzes
Paketprotokoll ist, wobei ATM eine virtuelle Verbindungsmöglichkeit
in der Transportschicht ergibt. Dies ermöglicht es, dass Echtzeit-Verkehr
einfach auf den gleichen Verbindungsstrecken mit Daten integriert
und vermittelt wird. Beispielsweise kann der Echtzeit-Verkehr eine freie
statistische Mischung von Sprache und Video mit irgendeinem Kompressionsverhältnis sein,
was es sehr einfach ermöglicht,
eine vollständige
Rundsende-Videokonferenzschaltung
zu realisieren.
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Ein weiterer Nutzen der Verwendung
von AAL-2 in der vorliegenden Anordnung und in dem vorliegenden
Verfahren besteht darin, dass aufgrund ihrer multiplexierten Paket-Fähigkeit
Minizellen zwischen ATM-Verbindungen vermittelt werden können. Somit
ist lediglich eine PVC-Fähigkeit
in dem ATM-Kern-Netz erforderlich, weil die gesamte Vermittlung
und Konzentration eines Dienstes an der Anpassungsschicht ausgeführt werden
kann. Die Anpassungsschicht-Vermittlung ermöglicht eine Skalierung eines
Netzwerkes und dessen Verwaltung auf einer Dienste-Basis. Ein ATM-basiertes
Netz mit einer Anpassungsschicht-Vermittlung bedeutet, dass ATM
als eine Transporttechnologie oder als eine Vermittlungstechnologie
für Dienste
beibehalten wird, die nicht in dieser Weise berücksichtigt werden.
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Die Technik ist auf Verteil-Netze
wie z. B. das Netzprotokoll anwendbar, das durch die DAVIC-Norm definiert
ist, sie ist jedoch in keiner Weise auf diese Anwendung beschränkt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ausführungsformen der Erfindung
werden nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzes gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 die
Art und Weise erläutert,
in der das Netz nach 1 angeordnet
ist, um Dienste an Kunden zu verteilen;
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3 die
AAL-2-Multiplexierung von Minizellen in ATM erläutert;
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4 einen
Ende-zu-Ende-Verbindungspfad durch das Netz nach 1 zeigt;
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5 die
Anwendung von AAL-2 auf das Netz nach 1 zeigt;
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6 die
Netzwerk-Adapter- und Steuerebenen zeigt;
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7 eine
AAL-2-Ende-zu-Ende-Verbindung für
Echtzeit- und Durchgangs-Internet-Dienste zeigt; und
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8 die
Art und Weise zeigt, wie AAL-2 über
einen MPEG2-Transportstrom
multiplexiert wird.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Das Netz nach 1, das eine Anzahl von (nicht gezeigten)
Endgerätestationen
versorgt, umfasst zwei Teile. Eine Anzahl von Netz-Zugangseinheiten 11 bildet
ein passives Zugangs-Verteilnetz, und ein Kern 12 führt eine
Vermittlungsfunktion zur Übertragung
von Verkehr über
das Netz zwischen den Zugangseinheiten aus. Die allgemeine Verbindung
des Netzes mit einem Dienste-Verbrauchersystem ist schematisch in 2 gezeigt.
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3 zeigt
die Art und Weise, wie die AAL-2-Anpassungsschicht die Kommunikationen und
die Paketübertragung
bereitstellt. Diese Anpassungsschicht wurde optimiert, um die Anforderungen von
Kommunikationen mit niedriger Bitrate zu erfüllen. Die Anpassungsschicht
ist ein Multiplex von Benutzern in einer einzigen ATM-Verbindung,
wobei die Information jedes Benutzers in einem kurzen Paket mit
einem Anfangsblock übertragen
wird, der den Benutzerkanal mit Hilfssteuerinformationen identifiziert.
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4,
die eine Ende-zu-Ende-Minikanal-Verbindung in dem Netz nach 1 darstellt, zeigt zwei
Arten von AAL-2-Netzknoten. Diese sind eine Relaisfunktion oder
eine Anpassungsschicht-Vermittlung (ALS), die keine Segmentierung und
Neuzusammenfügung
(SAR) ausführt,
sondern lediglich an der Anpassungsschicht vermittelt, und ein Netzadapter
(NA), der den AAL-2-Abschluss bildet und eine Anpassung, SAR und
Konzentration ausführt.
Die Knoten sind über
permanente virtuelle ATM-Kanäle
(PVC) miteinander verbunden, und der Verkehr wird an der Anpassungsschicht
vermittelt. Eine ATM-Aushandlungsprozedur (ANP) wird zum Aufbau
der Verbindungskanäle
verwendet. Weil jede VCC-Verbindungsstrecke von dem ANP verwaltet wird,
um Benutzerkanäle
in einer robusten Weise zu steuern, kann das ANP kaskadiert werden,
um Minikanäle
Ende-zu-Ende über
das Netz zu bilden. Wir nennen eine derartige Kaskade ein Wurmloch.
Sobald eine Wurmloch-Verbindung
durch ANP allein hergestellt wurde, können AAL-2-Minizellen in transparenter
Weise in einer verbindungsorientierten Weise auf der Grundlage der
Kanalidentifikation und der zugehörigen Priorität oder Verkehrsklasse
leitweggelenkt oder geroutet werden. Eine ausführlichere Beschreibung dieser
Routing-Technik findet sich in unserer anhängigen GB-Patentanmeldung 9614138.7. In
dieser Technik wird die Leitweglenkung von der Netzperipherie aus
bestimmt, indem eine Folge von Knoten und virtuellen Kanälen (VC's) definiert wird, die
zum Erreichen ders Ziels verwendet werden soll.
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Ein wichtiger Teil dieser Ende-zu-Ende-Verbindungsfähigkeit
ist der Dienstgüte
(GoS). Durch die Bereitstellung permanenter virtueller Kanäle, die
ein Multiplex von Benutzern enthalten, kann der ATM-Verkehrsvertrag
für den
PVC als ein diskontinuierlicher Bitraten- (DBR-) Dienst spezifiziert
werden, und die Bandbreite kann über
ein Zeitintervall reserviert und neu ausgehandelt werden, wobei
dies den sich ändernden
Gesamtbedarf auf irgendeiner vorgegebenen Verbindungsstrecke wiedergibt.
Dies ergibt im Wesentlichen eine geringe Blockierungswahrscheinlichkeit
für das
AAL-2-Netz. Ein Netzadapter kann daher eine einzelne Verbindung
durch eine ANP allein mit minimaler Wechselwirkung mit der ATM-Schicht
mit einem hohen Erfolgsgrad routen oder leitweglenken. Die geringe
Verzögerung
und die hohe Verbindungserfolgsrate ergeben eine hohe GoS. Weiterhin
kann das Netz durch die Verwendung von „weichen" PVC's
(SPVC) so ausgelegt werden, dass es sich an Ausfallbedingungen elastisch
anpassen kann.
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Bei dieser Netztopologie sind ALS's vollständig mit
PVC's vernetzt;
diese PVC's sind
in PVP's enthalten,
um Verkehr zu sammeln und zu glätten,
in dem es im Inneren eines größeren Umschlages
enthalten ist. Die PVP's
verbinden die ALS's
mit ATM-VC-Kreuzverbindungen; dies vereinfacht die Verbindungsmöglichkeiten,
wenn das Netz vergrößert wird,
und dadurch, dass mehr als eine Kreuzverbindung vorhanden ist, ergibt
sich eine physikalisch unterschiedliche Pfad-Leitweglenkung. Die
Kapazität der
VP's kann auf einer
sich langsam ändernden
Basis neu ausgehandelt werden, und zwar entsprechend von zeitlichen Änderungen
für Netz-Last. Durch Anwendung
eines Lastausgleichs und weicher PVC's (SPVC) kann das Netz so ausgelegt
werden, dass es auf Ausfallbedingungen elastisch reagiert.
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Jede ALS hat ein vollständiges Bild
der Nutzung der VP's,
so dass sie ein vollständiges
Bild der internen Netzüberiastung
zwischen sich haben. Eine ALS-Verbindungssteuerung
kann Zellen-baserte Ankündigungen
in wirtschaftlicher Weise über
das gesamte Netz an die Vetzadapter liefern, wenn eine Überlast
bestimmte Schwellenwerte übersteigt.
Der Netzadapter verwendet diese Überlastanzeigen, wenn
er eine Wurmloch-Verbindung aufbaut, um eine hohe Dienstgüte (GoS)
zu erzielen.
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Ein Netzadapter plant eine Minizellen-Kanalverbindung
oder einen Wurmloch-Pfad von den Endpunkten der Verbindung, die
von einem Leitweglenkungs- oder Routing-Agenten bereitgestellt wird.
Die Ende-zu-Ende-ANP-Verbindungsmöglichkeit ermöglicht weiterhin
den Aufbau von Sammelsende-Verbindungen. Das Netz ist ein generisches
Modell, das die Ausführung
von Leitweglenkungsentscheidungen an dem Netz-Rand ermöglicht.
Somit ist die Verbindungszulassungskontrolle (CAC) ein Merkmal des Netzadapters,
das eire hohe GoS dadurch ergibt, dass eine Bandbreite entsprechend
den Verkehrsanforderungen reserviert wird. Der Wurmloch-Pfad berücksichtigt
ein dynamisches Bild der Netz-Überlastung
und zielt auf einen Lastausgleich des Verkehrs, um das Auftreten
von Überlastbedingungen
zu vermeiden. Die gleichen Überlastanzeigen
können
zur zuverlässigen
Voraussage des wahrscheinlichen Erfolges der Verbindung eines Pfades
durch das Netz verwendet werden, was es ermöglicht, blockierten Verkehr
an der Quelle zurückzuweisen,
so dass die Netzstabilität
sichergestellt wird.
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Die Wurmloch-Verbindungsmöglichkeit
ermöglicht
es weiterhin, dass Sammelsende-Verbindungen aufgebaut werden. Ein
Netzadapter kann in optimaler Weise die Verzweigungspunkte im Hinblick auf
eine Wirtschaftlichkeit und aufgrund von Überlastanzeigen auswählen, derart,
dass der Verzweigungspunkt so ausgewählt wird, dass er am nächsten an
dem Empfänger
liegt, wodurch der Bandbreitenbedarf für die Rundsendung zu einem
Minimum gemacht wird, jedoch gleichzeitig auch das dynamische Bild
des Netzverhaltens berücksichtigt
wird.
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Das Zustellsystem
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In dem Netz nach 1 umfasst das Zustellsystem Kern- und
Zugangs-Netze, d. h. den Vermittlungskern 12 und die Netzadapter 11.
Das Zugangs-Netz führt
keine Vermittlung aus, kann jedoch, wie dies in 5 gezeigt ist, eine Konzentration und Multiplexierung
in einem Zugangsknoten (AN), der eine Schnittstellenverbindung bei
A4 mit dem Kern-Netz aufweist, und über einen Netzabschluss bei
A1 zum Dienste-Verbrauchersystem (SCS) ausführen. Das Kern-Netz liegt ausserhalb
des Bereichs der DAVIC-Spezifikation, doch wird angenommen, dass
es eine Vermittlung und eine Ende-zu-Ende-Verbindungsfähigkeit
ergibt. Diese Verbindungsfähigkeit
wird über
die netzbezogene Steuerung über eine
A7-Schnittstelle zu dem Zugangsknoten und die A5-Schnittstelle zu
dem Kern-Netz gesteuert.
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5 zeigt
weiterhin die Anordnung der zwei AAL-2-Knotentypen in dem DAVIC-Bezugmodell. Die ALS
(oder das Relais) würde
sich in dem Kern-Netz befinden, so dass deren exakte Betriebsweise
außerhalb
des Bereiches der DAVIC liegt. Die Prinzipien, nach denen sie arbeitet,
nämlich
die Bereitstellung einer Ende-zu-Ende-Verbindungsfähigkeit über die ATM-basierte A4-Schnittstelle
mit einer garantierten GoS zeigt, dass AAL-2 für diesen Zweck geeignet und
ausreichend ist. Wir zeigen hier, dass der Netzadapter eine 1 :
1-Entsprechung mit dem DAVIC-Zugangsknoten hat.
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DAVIC definiert einen Zugangsknoten
(AN) zur Durchführung
einer Anpassung an die Zugangsnetz-Technologie, die Konzentration
und die Proxy-Signalisierung. In der Benutzerebene kann ein Netzadapter
eine Anpassung an AAL-2 ausführen, oder
er kann einfach AAL-2-Verkehrsverbindungen konzentrieren (Relais),
wodurch AAL-2 über
das Zugangs-Netz zum SCS zurückerstreckt
wird. Im letzteren Fall würde
die Anpassungsfunktion dann von der STB ausgeführt. Dies ermöglicht es,
dass ATM PVC's zwischen
dem AN und SCS konfiguriert werden, wodurch irgendeine Forderung
für die
Möglichkeit
einer vermittelten virtuellen Verbindung (SVC) in dem Zugangs-Netz
verringert und eine Einfachheit erzielt wird. Es ist das Verteil-Netz
zwischen den A2- und A3-Schnittstellen, in dem AAL-2 den größten Nutzen aus
seiner geringen Verzögerung
und der hohen Bandbreitennutzung erzielt.
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In der Steuerebene kann der Netzadapter Proxy-Q.2931-Signalisierung
von der netzbezogenen Steuerung (NRC) als Verbindungsanforderungen über die
R7-Schnittstelle
akzeptieren und sie zur Ausbildung von Minizellen-Kanalverbindungen
durch ANP verwenden, sowohl rückwärts durch
das Zugangs-Netz (A3-Schnittstelle)
als auch Ende-zu-Ende über
das Kern-Netz (A4-Schnittstelle). Ein derartiger Mechanismus kann
eine Verbindungsmöglichkeit von
STB zu STB über
ein globales Netz oder zu dem herkömmlichen Schmalband-Netz über die
Anpassungseinheiten (IWU) in dem Kern-Netz erzielen. Die A5-Schnittstelle
zwischen der NRC und dem Kern-Netz muss nicht verwendet werden.
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Es wird nunmehr auf 6 Bezug genommen, die die Protokoll-Stapel
der Netzadapter-Nutzer- und Steuerebenen zeigt. Die Verbindungssteuerung
(CC) schließt
die Q.2931-Signalisierung ab und leitet die ATM-Aushandlungs-Prozedur
(ANP) ein. Parameter, wie z. B. NSAP-Adressen, können aus der Q.2931-Signalisierungsmitteilung
bestimmt werden. Die ANP befindet sich in der Entwicklungsstufe und
wird zur Abwicklung von GoS- und Verkehrsklassen-Fragen entwickelt,
kann jedoch derzeit Q.2931 ausnutzen, um den Bandbreitenbedarf neu
auszuhandeln, wenn dies erforderlich ist. Bei einer weiteren Ausführungsform
kann die ANP diese Verbindungsparameter aus der Signalisierung bestimmen
und sie direkt verarbeiten.
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ANP befindet sich im Entwicklungszustand und
wird zur Behandlung von GoS- und Verkehrsklassen-Fragen entwickelt,
doch gibt es eine Lösung in
der Netzkonfiguration der ALS, wie sie weiter oben beschrieben wurde,
und in der Verwendung von Q.2931 zur Neu-Aushandlung des Bandbreitenbedarfs
in der erforderlichen Weise. In Zukunft kann die ANP diese Verbindungsparameter
aus der Signalisierung erben.
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Verteilung
der Kommunikationsdienste
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Hier beschreiben wir, wie die AAL-2-Technologie
verwendet werden kann, um Kommunikationsdienste in dem Bezugsmodell
des vorhergehenden Abschnittes zu verteilen. Wir erläutern das
Verfahren mit einem Beispiel einer Verbindungsanalyse.
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Die Verbindungsanforderung kann an
der STB unter Verwendung des vorhandenen DSMCC UN-Signalisierungsstapels
eingeleitet werden, der jedoch in jedem Fall erweitert werden muss,
um eine Spezifikation für
den Kommunikationsdienst als einen neuen S1-Fluss bereitzustellen.
Um die Verbindungsanforderung zu erfüllen, kann der DSMCC-Proxy
den S3-Fluss zu der dienstebezogenen Steuerung (SRC) des Zustellsystems
verwenden, die die erforderliche Endpunkt-Adressenauflösung für die Leitweglenkung
ausführt
und die die Verbindungsanforderung an die netzbezogene Steuerung (NRC)
unter Verwendung des vorhandenen Q.2931-Protokoll über den SAAL-Signalisierungsstapels
weiterleitet. Die NRC stellt die Verbindung durch eine Signalisierung
an den Zugangsknoten (Netzadapter) über die A7-Schnittstelle her.
Die Verbindung wird so hergestellt, wie dies in dem vorstehenden
Abschnitt beschrieben wurde. Der Endpunkt-Zugangsknoten kann unter
Verwendung geeigneter Einrichtungen zur Durchgangsverbindung zu
der STB des angerufenen Teilnehmers und/oder zu der Endpunkt-IWU
mit vorhandenen Schmalband-Netzen zusammenwirken. Auf diese Weise
ist es möglich,
ein vollständiges
Zusammenwirken oder eine Anpassung herkömmlicher Netze zu erzielen.
Irgendein vorhandener Telefondienst kann auf dieses Modell angewandt
werden und immer noch mit herkömmlichen
Netzen arbeiten. Die Sprache-Qualität wird aufrechterhalten, weil
die AAL-2 so bemessen ist, dass sich eine Zwischenverbindung mit
geringer Verzögerung
ergibt, und dies ist eine vollständig
effektive Technologie zur Einhaltung der festgelegten Netz-Verzögerungsbudgets.
Die Verbindungszulassungspolitik des Zugangsknotens und das verbindungsorientierte
Verhalten von AAL-2 stellen die GoS für 64 kb/s, P × 64 kb/s
und selbst dann sicher, wenn hochentwickelte Kompressionsalgorithmen verwendet
werden, die eine Spracheaktivitätsdetektion
(SAD) einschließen.
Weiterhin wickelt die AAL-2-Norm automatisch die Anhalteverzögerung der
ATM-Zellen ab, wenn weniger als die erforderliche Anzahl von Zellen
zum Füllen
der Zellen-Nutzinformation
fortschreitend ankommt. Dieser Effekt dürfte möglicherweise in dem Zugangs-Netz
ausgeprägter
sein, als die Nachkonzentration in dem Kern, doch verschwindet die
geringfügige
Verschwendung von Bandbreite, wenn mehr Verbindungen zu der Verbindung
hinzugefügt
werden, die allgemein N × Bitraten-Verbindungen ohne
weiteren Zusatzaufwand unterhalten kann.
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Diese Lösung kann auch auf Konferenzschaltungsfähigkeiten
erweitert werden. Der vorstehende Abschnitt beschrieb, wie das Wurmloch
Verbindungen in dem Netz verzweigen kann, die inkremental über den
Verlauf einer Verbindung oder zu Beginn gesteuert werden können. Diese
Sammelsendung wird in den ANP- und Anpassungsschichten abgewickelt
und erfordert lediglich die Punkt-zu-Punkt-Verbindungsfähigkeit von Q.2931. Die DSMCC-Definition
müsste
selbstverständlich
in jedem Fall erweitert werden, um eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Signalisierung
zu unterstützen.
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Verteilung
von Internet-Diensten
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Obwohl ATM als ein Transport in dem
Zugangs- und Kern-Netz geeignet sein kann, wird eine preisgünstige Integration
von Diensten in dem Kundenstandort-Netz durch die Verwendung der
Internet-Technologie als ein übergeordnetes
System für die
Integration von Sprache und Daten ermöglicht. Das Internet eignet
sich jedoch nicht als solches für Echtzeit-Kommunikationen,
und zwar aufgrund seines verbindungslosen Paradigmas bester Bemühungen,
mehrfacher Leitwegsprünge
und einer ziemlich langen minimalen Paketlänge. Einige dieser Fragen werden
durch die Entwicklung des RSVP-Bandbreitenreservierungsprotokolls
behandelt, doch wandelt die Reservierung der Bandbreite das Internet
im Wesentlichen in ein verbindungsorientiertes Netz um, weil dies
an Leitweglenkungsknoten angewandt wird.
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Wir haben festgestellt, dass AAL-2
zur Übertragung
von Internet-Echtzeit-Kommunikationsdiensten
geeignet ist und transparent für
diese Dienste arbeitet, und dennoch die erforderliche geringe Verzögerung und
Synchronisation ergibt. Wir erläutern
dies durch die folgende Beschreibung eines Internet-basierten Verbindungs-Durchlaufs.
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Die STB kann das RSVP verwenden,
um effektiv eine Verbindung in der Anpassungsschicht herzustellen.
DSMCC müsste
in jedem Fall auf eine Proxy-Signalisierung
oder zum Lenken des RSVP als einen S2-Fluss an die dienstebezogene
Steuerung (SRC) erweitert werden. Die SRC hat einen Zugang an das
Adressenauflösungsprotokoll
(ARP) um die Internet-Leitweglenkung zu bestimmen und um eine Umsetzung
auf den Zugangsknoten und den STB-Endpunkt bereitzustellen. Die SRC kann
dann eine Signalisierung unter Verwendung des Q.2931-Signalisierungsprotokolls
wie für
die Kommunikationsdienste ausführen,
um eine Verbindung über
das Netz herzustellen. Weiterhin kann das RSVP im Verlauf der Verbindung
initialisiert werden, um die Bandbreite zu steuern, und die SRC
kann wählen,
dass sie diese als Q.2931-Signalisierungsmeldungen
weiterleitet.
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Die Internet-Leitweglenkung wird
außerhalb des
Bereiches des ATM-Netzes ausgeführt.
ATM und AAL-2 sind für
das Internet transparent, und umgekehrt, das Netz wirkt als ein
Super-Router. Der Vorteil besteht jedoch darin, dass die GoS für die Echtzeit-Internet-Dienste
in einer Weise garantiert werden kann, die identisch zu der der
allgemeinen Kommunikationsverteilung ist.
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Internet-Dienste können am
Netzabschluss (NT) oder der STB mit LAN's an den Kundenstandorten in Schnittstellenverbindung
gebracht werden. Es ergibt sich keine Änderung der Behandlung des
Internet-Verkehrs durch LAN-basierte Ausrüstungen, obwohl diese in angemessener
Zeit auf die ATM-basierte Technologie erweitert werden könnten.
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Das Konzept kann weiter erweitert
werden, um bestimmte verbindungslose Internet-Datenpakete abzuwickeln, wie dies in 7 gezeigt ist. Bei bestimmten
Transaktionen können
die Pakete, obwohl sie verbindungslos sind, dauernde Verbindungen darstellen,
wie z. B. eine Dateiübertragung.
Diese Pakete, die einen Fluss darstellen, ergeben eine unmäßige Last
auf Routen, und sie würden
Nutzen aus einem verbindungsorientierten Paradigma ziehen. Wenn
der Verkehr zu einer IP-Vermittlung gerichtet ist, so kann diese
Vermittlung einen Proxy-Signalisierungs-Agenten für die netzbezogene Steuerung (NRC)
bilden und wählen,
einen „Durchgang" der Verbindung zu
dem AAL-2-Bezugsmodell auszubilden, indem eine Verbindung Ende-zu-Ende
durch den Zugang und den Kern ausgebildet wird und die dienstespezifische
Konvergenz-Teilschicht von 1.363.2 für die Segmentierung und Neuzusammenfügung von
langen Paketen verwendet wird. Eine IP-Vermittlung kann einen Befehl
an die STB liefern, um als Proxy-Agent zu wirken, um die Verbindung abzubauen,
wenn der Fluss aufhört.
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Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung
von JAVA-Applets zur Erweiterung der Verwendung von Browser-Software
beispielsweise in der STB. Wenn das Applet grafisch ein Menü von Dienstebereitstellungspositionen
oder Kommunikationszielen darstellt, dann kann es vorgeladen werden, um
die erforderlichen Signalisierungsmitteilungen abzugeben, um als
ein Proxy für
den Zugangsknoten zu wirken, um Ende-zu-Ende AAL-2-Verbindungen herzustellen.
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Vollständige Diensteintegration
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AAL-2 kann alle die DAVIC-Teil-8-Zugangs-Verteilungs-Transportschichten
in wirkungsvoller Weise nutzen. DAVIC hat einen Bereich von Zugangstechnologien
vorgeschlagen, und insbesondere Hybrid-Lichtleitfaser-Koax (HFC)
und verschiedene Funkzugangssysteme, die so spezifiziert sind, dass
sie MPEG-2 TS- oder
ATM-basiert sind. In diesem Abschnitt zeigen wir, wie AAL-2 direkt
in MPEG-2 TS-Rahmen multiplexiert werdenkann, so dass es mit der
Zustellung von MPEG-2 in dem Zugangs-Netz multiplexiert werden kann,
wenn kein ATM-Transport vorgesehen ist.
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Weil eine AAL-2-VCC von Natur aus
eine Mehrbenutzer-Verbindung ist, sind beim Betrieb an einer Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecke
ohne ATM-Vermittlung (es gibt keine Vermittlung bei dem DAVIC-Zugangs-Bezugsmodell)
die ATM-Anfangsblock-VP
und VC effektiv redundant. Wir stellen fest, dass zur weiteren Maximierung
der Bandbreitennutzung die ATM-Anfangsblöcke unterdrückt werden könnten. Der
wesentliche Punkt besteht jedoch darin, dass der AAL-2-Fluss eine
sich selbst abgrenzende Anpassungsschicht bildet, weil er bereits
asynchron zu der ATM-Zellenbegrenzung
ist.
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8 zeigt
den Zusammenfügungsprozess von
MPEG-TS-Rahmen mit AAL-2-Minizellen.
Weil eine Minizelle in ihrer Länge
durch die Norm auf ein Maximum von 64 Oktetten beschränkt ist,
kann die erste Minizellen-Begrenzung niemals weiter als 64 Oktette
vom Anfang des Rahmens entfernt sein. Entsprechend kann die vorhandene
Definition für
das Startfeld (STF) von AAL-2, das einen Offset-Wert für die Begrenzung
enthält,
als das erste Oktett in dem Rahmen verwendet werden, um diese Begrenzung
in einer Weise abzugrenzen, die hinsichtlich des Mechanismus und
der Robustheit äquivalent
zu der derzeitigen AAL-2-Norm ist.