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Das
Patent bezieht sich im Allgemeinen auf die Übertragung von Daten von einem
Quellgerät
auf ein Zielgerät.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und ein
Gerät zur Übertragung von
Daten von einem Quellgerät
unter Zuhilfenahme lokaler Einrichtungen auf ein Zielgerät ohne das
Vermittlungsnetz eines Vermittlungsamts eines Telefondiensteanbieters
zu überlasten.
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Das
US-Patent A5.521.914 und die Abhandlung von Tao J et. al. im Bericht "Internet Access via Baseband
and Broadband ISDN Gatewarp" der
Annual Lat. Phoenix Conference on Computers and Communications,
USA, New York, IEEE, Tagungsband 13, 1994, Seiten 485-490 beschreiben
ein Verfahren zur Verarbeitung von Telekommunikationsdatenverkehr.
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Die
Endgeräte
und Übertragungseinrichtungen
der regionalen Bell-Betreibergesellschaften (oder "RBOCs" – Regional Bell Operating Companies)
und anderer Telefondiensteanbieter sind hinlänglich bekannt. 6 ist
ein Blockschaltbild, das die Nutzung von Übertragungseinrichtungen durch verschiedene
Arten von Telekommunikationsdiensten darstellt. Wie 6 zeigt,
wird eine Anzahl geografisch abgesetzter Zentralvermittlungsstellen 620a, 620b über "Verbindungsleitungen" 614 und
Amtsübertragungseinrichtungen 618 gekoppelt.
Verschiedene Instanzen wie Wohnungen 602a, 602b,
Geschäfte 604a, 604b und
Nebenstellenanlagen (oder "NStAnl") 606a, 606b werden über "Leitungen" 610, 612 und "Schleifen-Übertragungseinrichtungen" 608 mit
einer Zentralvermittlungsstelle 620a, 620b gekoppelt.
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Eine
Schleifen-Übertragungseinrichtung (oder "Teilnehmerschleife") 608 verbindet
folglich Telekommunikationsgeräte
am Standort eines Kunden (z.B. einer Wohnung, einem Geschäft usw.)
mit einer zugeordneten Zentralvermittlungsstelle 620a, 620b. Die
Schleifen-Übertragungseinrichtung 608 hat
liegt normalerweise in einer Größenordnung
von einigen Meilen und enthält
für gewöhnlich Kupferdoppeladern
(auch als "verdrillte
Doppelleitung" bezeichnet). Die
Amtsübertragungseinrichtungen 618 oder
Verbindungsleitungen verbinden verschiedene Zentralvermittlungsstellen 620a, 620b.
Amtsübertragungseinrichtungen 618 liegen
in einer Größenordnung von
unter einer Meile bis zu Tausenden von Meilen.
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1a ist
ein Blockschaltbild auf hoher Ebene der Geräte, die normalerweise in einer
Vermittlungsstelle (oder einem "Vermittlungsamt") 620 genutzt:
werden. Leitungen 4 (wie zum Beispiel verdrillte Doppelleitungen
der Schleifen-Übertragungseinrichtung 608),
die analoge Signale (wie zum Beispiel Signale von Telefonen oder
Modems) transportieren, schließen
in einem Teilnehmeranschluss-Schnittstellenbaustein (oder "SLIC" – Subscriber Line Interface
Circuit) (nicht dargestellt) eines analogen Teilnehmerleitungsmoduls
(nicht dargestellt) einer digitalen Leitungseinheit 2, 6 ab.
Digitale Signale (wie Signale eines ISDN-Endgeräts) schließen in analogen und digitalen
Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltungen
(nicht dargestellt) in den digitalen Leitungseinheiten 2, 6 ab.
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Die
Leitungen 14 und 16 (z.B. T1-Leitungen, die bis
zu 1.544 Mbps transportieren und 24-64 Kbps Sprachkanäle verarbeiten
können)
von den digitalen Leitungseinheiten 2, 6 werden
einem Vermittlungsschnittstellenmodul 12 zugeführt. Zusätzlich kann/können (eine)
digitale Verbindungsleitung(en) 10 einem Vermittlungsschnittstellenmodul 12 zugeführt werden.
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Das
Vermittlungsschnittstellenmodul 12 verbindet die kommenden
Leitungen (z.B. 14, 16 und 10) mit einem
Vermittlungsnetz 20. Zum Beispiel enthält in einer 5ESSTM-Vermittlungsstelle
(verkauft von Lucent Technologies – früher Teil von AT&T) jedes Vermittlungsschnittstellenmodul
einen Zeitschlitzwechsler, der die Zeitschlitze von kommenden Zeitmultiplexkanälen auf
der Basis der Transferlogik neu ordnet. Jedes Schnittstellenmodul
stellt einem Zeitmultiplex-Schalter 512 Zeitmultiplexkanäle über zwei Lichtwellenleiter
bereit.
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Das
Vermittlungsnetz 20 stellt eine Verbindung zwischen Anrufer
und gerufener Leitung bereit. In der 5ESSTM-Vermittlungsstelle
enthält
das Vermittlungsnetz einen Zeitmultiplexschalter, der als Kreuzschienenschalter
gedacht werden kann, welcher Crossconnect-Zustände aufweist, die sich mit
den sich ändernden
Zeitschlitzen ändern.
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1b ist
ein Blockschaltbild einer EWSD®-Vermittlungsstelle von Siemens Stromberg-Carlson
in der Wähl- und Verbindungsvorgänge gezeigt
werden. Jede der Anschlussgruppen 108 und 158 (die
als Vermittlungsschnittstellenmodul gedacht werden können) beinhaltet
(i) eine digitale Schnittstelleneinheit 110 oder 160,
(ii) einen Gruppenkoppler (oder peripheres Koppelfeld) 128 oder 178,
(iii) eine Verbindungsschnittstelleneinheit 130 oder 180, (iv)
einen Gruppenprozessor 112 oder 162, (v) einen Tongenerator 126 oder 176 und
(vi) einen Codeempfänger 116 oder 166.
Die digitalen Schnittstelleneinheiten 110 und 160 passen
kommende T1-Träger von
den digitalen Leitungseinheiten 106 beziehungsweise 156 den
internen Sprach- und Signalwegen ihrer Anschlussgruppen 108 beziehungsweise 158 an. Die
Gruppenkoppler 128 und 178 sind nicht blockierende
Koppelstufen, welche die funktionalen Einheiten ihrer Anschlussgruppen 108 beziehungsweise 158 über Sprachwege
verbinden. Die Verbindungsschnittstelleneinheiten 130 und 180 übertragen
Sprache und Daten von den Gruppenkopplern 128 beziehungsweise 178 über einen
128-Kanal-Träger
von und zu dem/den Vermittlungsnetz(en) 122. Die Gruppenprozessoren 112 und 162 sind
Mikroprozessor-basierte Einheiten, die sämtliche Aktivitäten ihrer Anschlussgruppen 108 beziehungsweise 158 steuern.
Tongeneratoren 126 und 176 erzeugen Zweiton-Mehrfrequenz- (oder "DTMF-" – Dual Tone Multi-Frequency)
und MF-R1-Töne
zur Leitungs- und Verbindungsleitungssignalisierung. Die Codeempfänger 116 und 166 erfassen
die Multifrequenz-DTMF- und
MF-R1-Töne,
die zur Leitungs- und Verbindungsleitungssignalisierung genutzt
werden.
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In
folgendem Beispiel wird angenommen, dass eine Leitung bereits durch
Telefon A 102 belegt ist und ein Wählton über den Weg 190a für Telefon
A 102 bereitgestellt worden ist. Bei Telefon A 102 gibt der
Teilnehmer Ziffern ein, indem er Tasten der Tastatur des Telefons
drückt.
Die digitale Leitungseinheit 106 erkennt die erste Ziffer
und sendet zwei Meldungen an den Gruppenprozessor 112.
Die erste Meldung, die der Steuereinheit der Zeichengabeleitung 114 über den
Signalweg 192 zugestellt worden ist, bestätigt, dass
eine Ziffer erkannt worden ist. Die zweite Meldung enthält Signale
(oder Bits), welche die erste Ziffer definieren. Genauer gesagt
erzeugt ein DTMF-Generator am Telefon A 102 einen Zweiton
als Reaktion auf die Taste, die vom Teilnehmer gedrückt worden
ist. Dieser Zweiton wird im Band über die digitale E/A-Einheit 110 und
den Gruppenkoppler 128 an den Codeempfänger 116 gesendet. Der
Codeempfänger 116 decodiert
das Zweiton-im-Band-Signal und stellt der Prozessormoduleinheit 118 den
decodierten Wert über
den Signalweg 194 bereit.
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Nachfolgende
Ziffern werden der Prozessormoduleinheit 118 in ähnlicher
Weise bereitgestellt. Sobald die Prozessormoduleinheit 118 feststellt, dass
die Ziffern für
eine Interpretation ausreichen, sendet sie die Ziffern über den
Signalweg 196 an den Zentralprozessor 120. Der
Zentralprozessor 120 fragt eine geeignete Datenbank ab,
um Portzuweisungen für
die Anschlussgruppe 158 und die digitale Leitungseinheit 156 von
Telefon B 104 zu ermitteln. Die Portzuweisungen werden
dann als belegt markiert, und der Zentralprozessor weist das Vermittlungsnetz 122 an,
einen Weg zwischen den zugewiesenen Sprachkanälen in den Anschlussgruppen 108 und 158 aufzubauen.
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Sollte
das Telefon B den Beginnzustand als Reaktion auf die Rufzeichen
von Tongenerator 176 annehmen, wird ein Sprachkanal zwischen
den Telefonen A und B 102 beziehungsweise 104 über die Wege 190b, 199a, 198 und 199b aufgebaut.
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Die
digitalen Leitungseinheiten 2, 6 sowie das/die
Vermittlungsschnittstellenmodul(e) 12 können, unter anderem, betrieben
werden, um den Verkehr zu konzentrieren. Um sicherzustellen, dass
jede Leitung (siehe z. B. Leitungen 4 und 8) jederzeit
auf einen freien Weg im Vermittlungsnetz 20 zugreifen kann,
kann das Vermittlungsnetz 20 so ausgelegt werden, dass
die Anzahl der bereitgestellten Wege mit der Anzahl der Leitungen übereinstimmt.
Eine derartige Anordnung ist jedoch in der realen Welt nicht kosteneffektiv.
Insbesondere das Verkehrsaufkommen, das von einem Vermittlungsnetz 20 verarbeitet
wird, kann gemessen und/oder geschätzt werden. Die Einheit Hundert
Rufsekunden (oder "CCS") wird verwendet,
wenn Netzverkehr während
der Spitzenbetriebsstunden beschrieben wird. Zum Beispiel bedeutet "36 CCS", dass eine Leitung
während
eines vorgegebenen Zeitraums ständig
benutzt wird (d. h. 3600 Sekunden pro Stunde).
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Das
Vermittlungsnetz 20 ist basierend auf dem voraussichtlichen
Verkehr konstruiert und ausgelegt. Ist die erwartete Verkehrsmenge
relativ niedrig, können
mehr Schleifen durch weniger Wege über die Vermittlungsstelle
versorgt werden. Ist die erwartete Verkehrsmenge andererseits relativ
hoch, sind mehr Koppelwege erforderlich, um die Schleifen zu versorgen.
In den meisten Wohngebieten ist die Amtsvermittlungsanlage für 2 CCS
ausgelegt, in den meisten Gewerbegebieten ist die Amtsvermittlungsanlage
für 3 CCS ausgelegt,
und in städtischen
Gebieten ist die Amtsvermittlungsanlage häufig für 4 bis 6 CCS ausgelegt. Das
Vermittlungsnetz 20 kann folglich in Wohngebieten höher konzentriert
sein als zum Beispiel in städtischen
Gewerbegebieten. Die Konzentration kann auch in den Vermittlungsschnittstellenmodulen 12 und
digitalen Leitungseinheiten 2, 6 stattfinden.
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Internetdiensteanbieter
(oder "ISPs" – Internet Service Providers)
oder erweiterte Diensteanbieter (oder "ESPs" – Enhanced
Service Providers) haben Mitte der 1990er Jahre, als Benutzer auf
das Internet und andere private oder öffentliche Netze zugreifen
wollten, ein explosives Wachstum erfahren. Durch dieses explosive
Wachstum, gekoppelt mit dem typischen Nutzungsmuster des Internet,
entstanden spezifische Diensteprobleme für RBOCs und andere Telefondiensteanbieter.
In vielen Fällen können Benutzer,
die auf das Internet über
einen lokalen Internetanbieter zugreifen, eine Leitung belegen,
die vom Vermittlungsnetz eines Vermittlungsamts während bestimmter
Stunden beinahe durchgehend aufrechterhalten wird. Des Weiteren
haben Internetdiensteanbieter normalerweise eine geringe Anzahl
an 1MB-Leitungen (oder "1-Meldungsgeschäfts-" – 1 Message Business) gekauft,
wobei es sich bei 1MB um einen mit einem Tarif belegten Dienst handelt,
der zur Verarbeitung von Sprachverkehr von etwa 3 CCS (oder drei
Hundert-Rufsekunden)
entwickelt worden ist. Ein Vermittlungsamt, das ein Vermittlungsnetz
hat, welches auf einen erwarteten Verkehr von 3 CCS oder sogar 6
CCS ausgelegt ist, muss infolgedessen Verkehr verarbeiten, der in vielen
Fällen
36 CCS erreicht. Zuerst wurde davon ausgegangen, dass die meiste
Internet- oder Online-Aktivität
in den frühen
Morgenstunden stattfinden werde. Wäre dies der Fall, wäre es besser
gewesen, wenn für
eine derart starke Nutzung für
den Datenverkehr während
Perioden schwachen Verkehrsaufkommens Anlagen, die in Vermittlungs-
und Übertragungseinrichtungen
integriert sind, genutzt worden wären, was zur Umsatzgenerierung
der RBOCs und anderer Telefondiensteanbieter zu Zeiten, an denen wenige
Anrufe getätigt
werden, beigetragen hätte. Leider
wird das Internet jedoch tagsüber
stark genutzt. Dieser unvorhergesehen starke Verkehr, der durch
Kunden mit hohem Nutzungsbedarf verursacht wird, zum Beispiel von
Internetdiensteanbieter, führt zu
einer Überlastung
der Vermittlungsnetze und zugeordneten digitalen Leitungseinheiten
der Vermittlungsämter
der RBOCs und anderer Telefondiensteanbieter.
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RBOCs
und andere Telefondiensteanbieter werden von der Public Service
Commission überwacht
und müssen
bestimmte Mindestanforderungen bezüglich des Betriebspegels erfüllen. Zum
Beispiel erwarten gewöhnliche
Telefonkunden und fordert die Public Service Commission, dass der
Wählton
bereitgestellt wird, wenn ein Kunde den Hörer seines Telefons abnimmt.
In Fällen
jedoch, wo Kunden mit hohem Nutzungsbedarf, wie zum Beispiel Internetdiensteanbieter,
dafür sorgen,
dass ein Netz einer Amtsvermittlungsanlage weit über der Kapazität, für welche
es ausgelegt ist, genutzt wird, können Probleme mit dem Betriebspegel
entstehen (z. B. kein Wählton).
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In
der Vergangenheit dauerte ein durchschnittliches Gespräch etwa
drei Minuten. Es wurde jedoch berichtet, dass eine durchschnittliche
Internetsitzung etwa 20 Minuten dauert. Wie oben erörtert, waren
Vermittlungsämter
einfach nicht für
die Verarbeitung der erhöhten
Verkehrspegel konzipiert und ausgelegt, die von Nutzern des Internets
(und anderer Datenzugänge)
verursacht werden. Zusätzliche
Mittel sind erforderlich, um die Kapazität des Vermittlungsamts so zu
erhöhen,
dass es einen derartigen Verkehr verarbeiten kann.
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Übereinstimmend
mit dem explosiven Wachstum des mit dem Internet verbundenen Verkehrs,
rüsten
viele Telefondiensteanbieter ihre Systeme rasch für einen volldigitalen
Betrieb auf. Solche volldigitalen Systeme werden eine schnelle und
stabile Datenübertragung
und -vermittlung gestatten. Es ist beabsichtigt, dass die Teilnehmerschnittstelle
mit diesem volldigitalen System eine ausreichende Kapazität aufweist,
um Sprachkommunikation und Datenkommunikation gleichzeitig zu verarbeiten.
Solche Netze werden als diensteintegrierende digitale Fernmeldenetze
(oder "ISDNs" – Integrated Services Digital
Network) bezeichnet und sind hinreichend bekannt.
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Der
ISDN-Basisdienst kann über
zwei verdrillte Doppelleitungen etwa 1 Km von einem Vermittlungsamt
(oder Verstärker)
entfernt transportiert werden. Der ISDN-Basisdienst (auch als "2B+D-Dienst" bezeichnet) beinhaltet
zwei 64 Kbps Träger-
(oder "B-" – Bearer) Kanäle und einen
16 Kbps Daten- (oder "D-" – Data) Kanal. Einer oder beide
Trägerkanäle können Sprache
und/oder Daten transportieren. Der Datenkanal transportiert Kontrollsignale,
die z. B. zum Auf- und Abbau von Verbindungen benutzt werden. Das
Leitungszugangsverfahren-D- (oder "LAPD-" – Linked
Access Procedure D) Protokoll kann auf der Sicherungsschicht (d.
h. der Schicht des Sieben-Schichten-Referenzmodells der Internationalen
Organisation für
Normung (oder "ISO" – International Standards Organisation),
die für
die Datenübertragungssteuerung
benutzt wird) genutzt werden, und das Q.931-Protokoll kann für Meldungen
benutzt werden. Die Codierung 2 Binär 1 Quaternär (oder "2B1Q")
kann für
die physikalische Schicht (d. h. die Schicht des ISO-Referenzmodells,
die zur Definition der mechanischen und elektrischen Netzschnittstellen
benutzt wird) benutzt werden. 2 ist ein Blockschaltbild,
das verschiedene Geräte- und Verbindungspunkte
in einem ISDN-System zeigt. Ein Netzabschlussgerät vom Typ 1 (oder "NT1" – Network Termination Type
1) 202 schließt
eine physikalische Verbindung (z. B. über zwei verdrillte Doppelleitungen)
zwischen einem Kundenstandort und einer Ortsvermittlungsstelle (oder "LE" – Local Exchange) in einem
ISDN-Netz ab. Ein Zugangspunkt "T" 204 bietet
Zugang für
Basis-Trägerdienste
und Primärmultiplexdienste.
Ein Netzabschlussgerät
vom Typ 2 oder (oder "NT2" – Network Termination Type
2) 206 wie zum Beispiel eine PBX oder ein LAN kann eingesetzt
werden, um Vermitteln, Multiplexen und Konzentrieren auf Kundenseite
zu bieten. Ein Zugangspunkt "S" 208 bietet
Zugang für
zusätzliche
Trägerdienste
(z. B. eine erweiterte Verbindung, in welche die Schichten 1-3 des
ISO-Referenzmodells
eingebunden sind). Das Endgerät
Typ 1 (oder "TE1") 210 unterstützt ISDN-Dienste
und nutzt das ISDN-Protokoll.
Andererseits ist das Endgerät
Typ 2 (oder "TE2") 218 nicht
ISDN-kompatibel; ein Endgeräteadapter (oder "TA" – Teminal Adapter) 214 ist
erforderlich, damit solche, nicht ISDN-kompatible Einrichtungen
(z. B. analoge Telefone, X.25 Datenendgerät, PCs usw.) mit dem Netz kommunizieren
können.
Ein Zugangspunkt "R" 216 bietet
Zugang durch bestehende Schnittstellenstandards. Bis zu acht (8)
unabhängige NT1
oder TAs können
an einen Zugangspunkt "S" angeschlossen werden.
Ein Konfliktsteuerungsschema gestattet den verschiedenen Einheiten
die gerechte Zeitteilung der Nutzung der zwei Träger- (oder B-) Kanäle und des
einen Daten- (oder D-) Kanals.
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In
einer Ortsvermittlungsstelle können ISDN-Daten über (a)
durchschaltevermittelte, (b) in Rahmen weitergeleitete oder in Rahmen
vermittelte oder (c) paketvermittelte Schnittstellenprotokolle kommuniziert
werden. Unabhängig
von der Art des benutzten Schnittstellenprotokolls muss zunächst ein Schaltkreis
oder virtueller Weg durch das Vermittlungsnetz aufgebaut werden
(es sei z. B. an das Vermittlungsnetz 20 in 2 erinnert),
bevor irgendwelche Benutzerdaten übertragen werden. Zum Beispiel stellt
das Blockschaltbild von 3a ein
durchschaltevermitteltes Schnittstellenprotokoll für eine Verbindung
zwischen Endgerät/Endgeräteadapter 302 und 304 dar.
Das Endgerät/der
Endgeräteadapter 302 tauscht
Signalisierungsmeldungen mit seiner Ortsvermittlungsstelle 316 über den
Datenkanal 310 mittels des Netzabschlussgeräts 332 aus,
wofür ein Dreischichten-Steuerstapel
(ISO) 308 genutzt wird. In ähnlicher Weise tauscht das
Endgerät/der
Endgeräteadapter 304 Signalisierungsmeldungen
mit seiner Ortsvermittlungsstelle 318 über den Datenkanal 322 mittels
des Netzabschlussgeräts 330 aus,
wofür ein
Dreischichten-Steuerstapel (ISO) 326 genutzt wird. Innerhalb
des Netzes wird ein gesondertes Signalisierungsnetz 312,
welches die vollständigen
Siebenschichten-Protokollstapel (ISO) 314, 328 einbezieht,
genutzt, um die notwendigen Schaltkreise oder virtuellen Wege durch
das Netz aufzubauen. Der Schaltkreis wird in derselben Weise aufgebaut
wie ein Schaltkreis des öffentlichen
Telefonwählnetzes. Sobald
er aufgebaut ist, bietet der Schaltkreis einen transparenten 64-Kbps-Übertragungsweg.
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Das
Blockschaltbild von 3b stellt ein über Rahmen
weitergeleitetes oder über
Rahmen vermitteltes Schnittstellenprotokoll für eine Verbindung zwischen
Endgerät/Endgeräteadapter 302' und 304' dar. Wie in 3b gezeigt
wird, werden zusätzliche
Leitweginformationen 350, 352 (d. h. Schicht 2 (ISO)
der Steuerstapel 308', 326') in jeder Zwischenvermittlungsstelle
zurückbehalten,
wodurch nachfolgende Rahmen von Benutzerdaten durch einen aufgebauten
virtuellen Weg gelenkt (oder weitergeleitet) werden können.
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Das
Blockschaltbild von 3c stellt ein paketvermitteltes
Schnittstellenprotokoll für
eine Verbindung zwischen Endgerät/Endgeräteadapter 302'' und 304'' dar.
Wie in 3c gezeigt wird, werden zusätzliche
Leitweginformationen 360, 362 (d. h. Schicht 3
(ISO) der Steuerstapel 308'', 326'') zum Mehrfachverbindungsaufbau,
zur Leitweglenkung und Flusssteuerung genutzt.
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Es
sei wiederholt, dass jedes der ISDN-Schnittstellenprotokolle für die Übertragung von
Daten durch das Vermittlungsnetz sorgt. Dementsprechend wird das
ISDN- Protokoll den
Verkehr nicht erheblich vermindern oder Sperren an vorhandenen Vermittlungseinrichtungen
oder Leitungseinheiten abbauen – tatsächlich war
nie beabsichtigt, ISDN für
diesen Zweck zu nutzen. Folglich besteht die Notwendigkeit nach
einem Verfahren und System zur Verringerung des Verkehrs, der vom
Vermittlungsnetz und/oder den Vermittlungsschnittstellenmodulen
verarbeitet wird (siehe z. B. die Anschlussgruppen 108 und 158 aus 1b).
Ein derartiges Verfahren und System sollte, soweit möglich, bestehende
Einrichtungen nutzen. Zum Beispiel sollten Operationen zur Aufrechterhaltung
von Leitungen von bestehenden Einrichtungen ausgeführt werden. Das
Verfahren sollte in einem Vermittlungsamt oder am Standort des Kunden
implementiert werden können.
Schließlich
sollten es Verfahren und System den Fernsprechgesellschaften gestatten,
Daten an Internetdiensteanbieter zu übermitteln – wieder ohne das Vermittlungsnetz
oder die Vermittlungsschnittstellenmodule im Vermittlungsamt zu
belasten.
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Die
Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Übertragung von Daten an einen
Router, bestehend aus den Schritten (a) der Erzeugung eines Datenstroms
mit konstanter Rate aus Daten, (b) der Zuführung des Datenstroms mit konstanter
Rate an einen Router über
eine Anschlusseinheit und (c) der Zuweisung einer Adresse an die
Anschlusseinheit sowie gekennzeichnet dadurch, dass (d) festgestellt
wird, ob sich die Anschlusseinheit an einem Teilnehmerleitungsmodul
einer digitalen Leitungseinheit eines Vermittlungsamts, welches
ein Vermittlungsschnittstellenmodul und/oder ein Vermittlungsnetz
enthält,
befindet und dass, wenn dies so ist, der Datenstrom mit konstanter
Rate dem Router zugeführt
wird, so dass der Datenstrom mit konstanter Rate das Vermittlungsschnittstellenmodul
und/oder das Vermittlungsnetz umgeht.
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Die
Erfindung beinhaltet zudem ein Verfahren um (a) einen Datenstrom
mit konstanter Rate aus Daten zu erzeugen, (b) den Datenstrom mit
konstanter Rate über
eine Anschlusseinheit einem Router zuzuführen und (c) der Anschlusseinheit
eine Adresse zuzuweisen, gekennzeichnet durch (d) die Bestimmung,
ob sich die Leitungsanschlusseinheit an einem entfernten Leitungsanschluss
befindet, der eine Verbindung zu einem Vermittlungsamt besitzt und,
im Falle dass dies so ist, die Zuführung des Datenstroms mit konstanter
Rate an den Router, so dass der Datenstrom mit konstanter Rate das
Vermittlungsamt umgeht.
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Sind
die Daten verkapselt (z. B. in Paketen oder Rahmen zusammengefasst),
kann der Datenstrom mit konstanter Rate erzeugt werden, indem die Daten
gepuffert und die gepufferten Daten ausgetaktet werden, um den Datenstrom
mit konstanter Rate zu erhalten. Werden die Daten andererseits nicht
verkapselt, kann der Datenstrom mit konstanter Rate erzeugt werden,
indem die Daten verkapselt werden, um Datenkapseln zu erzeugen,
die Datenkapseln gepuffert und die gepufferten Datenkapseln ausgetaktet werden,
um den Datenstrom mit konstanter Rate zu erhalten. Die konstante
Rate des Datenstroms kann 64 Kbps oder 128 Kbps betragen.
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Bei
der Adresse, die der Anschlusseinheit zugewiesen worden ist, kann
es sich um eine temporäre
Adresse handeln. Die Adresse kann der Anschlusseinheit zugewiesen
werden, indem eine Tabelle erzeugt wird, in der die temporäre Adresse
der Anschlusseinheit zugeordnet ist und indem die Tabelle gespeichert
wird. Ist die Anschlusseinheit mit einer zugeordneten Leitungseinheitenschnittstelle
in einer Adresszuweisungseinheit gekoppelt, wird die Leitungseinheitenschnittstelle
der Adresse zugewiesen.
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Bei
der Leitungsanschlusseinheit kann es sich um eine Basisratenschnittstelle
handeln. Die Adresszuweisungseinheit kann eine Schnittstelle der Leitungsanschlusseinheit,
ein Speichergerät,
einen Prozessor, eine Routerschnittstelle und ein Bussystem enthalten.
Die Schnittstelle der Leitungsanschlusseinheit schließt die zweite
Verbindung ab. Das Speichergerät
speichert ein Programm für
die Ausführung
des Prozessors. Die Routerschnittstelle schließt eine Verbindung zum Router
ab. Schließlich teilen
sich die Schnittstelle der Leitungsanschlusseinheit, der Prozessor
und die Routerschnittstelle (und möglicherweise das/die Speichergerät(e)) das Bussystem,
das die Kommunikation zwischen diesen Einheiten ermöglicht.
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Das
Speichergerät
kann eine Nachschlagtabelle speichern, in welcher die Leitungsanschlusseinheit
der ihr zugewiesenen Adresse zugeordnet ist. Alternativ dazu kann
das Speichergerät
eine Nachschlagtabelle speichern, in welcher die Schnittstelle der
Leitungsanschlusseinheit derjenigen Adresse zugeordnet ist, die
der Leitungsanschlusseinheit zugewiesen ist, die wiederum über die
zweite Verbindung mit der Schnittstelle der Leitungsanschlusseinheit gekoppelt
ist.
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Desweiteren
kann die Adresszuweisungseinheit eine Schnittstelle des Leitungsanschlussknotens,
ein Speichergerät,
einen Prozessor, eine Routerschnittstelle und ein Bussystem enthalten.
Die Schnittstelle des Leitungsanschlussknotens schließt die zweite
Verbindung ab. Das Speichergerät
speichert ein Programm für
die Ausführung
durch den Prozessor. Die Routerschnittstelle schließt eine
Verbindung zum Router ab. Schließlich teilen sich die Schnittstelle
des Leitungsanschlussknotens, der Prozessor und die Routerschnittstelle
(und möglicherweise
das/die Speichergerät(e))
das Bussystem, das die Kommunikation zwischen diesen Einheiten ermöglicht.
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Das
Speichergerät
kann eine Nachschlagtabelle speichern, in welcher der Leitungsanschlussknoten
der ihm zugewiesenen Adresse zugeordnet ist. Alternativ dazu kann
das Speichergerät eine Nachschlagtabelle
speichern, in welcher die Schnittstelle des Leitungsanschlussknotens
derjenigen Adresse zugeordnet ist, die dem Leitungsanschlussknoten
zugewiesen ist, der wiederum über
die zweite Verbindung mit dem Leitungsanschlussknoten gekoppelt
ist.
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Schließlich bietet
die vorliegende Erfindung in einem Vermittlungsamt, das (i) eine
digitale Leitungseinheit mit einem Teilnehmerleitungsmodul, welches
in einer Anzahl lokaler Leitungen abschießt, (ii) ein mit der digitalen
Leitungseinheit gekoppeltes Vermittlungsschnittstellenmodul und
(iii) ein mit dem Vermittlungsschnittstellenmodul gekoppeltes Vermittlungsnetz
besitzt, ein Gerät
für die Übertragung eines
Datenstroms mit konstanter Rate, empfangen von einer der lokalen
Leitungen, an einen Router, so dass der Datenstrom mit konstanter
Rate das Vermittlungsnetz umgeht. Das Gerät beinhaltet eine Leitungsanschlusseinheit,
eine Verbindung und eine Adresszuweisungseinheit. Die Leitungsanschlusseinheit
befindet sich an der digitalen Leitungseinheit und schießt die lokale
Leitung ab. Die Verbindung ist mit der Leitungsanschlusseinheit
gekoppelt und transportiert den Datenstrom mit konstanter Rate. Schließlich schließt die Adresszuweisungseinheit
die Verbindung ab, weist der Leitungsanschlusseinheit eine Adresse
zu und führt
dem Router den Datenstrom mit konstanter Rate zu.
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Bei
der Leitungsanschlusseinheit kann es sich um eine Basisratenschnittstelle
handeln. Die Adresszuweisungseinheit kann eine Schnittstelle der Leitungsanschlusseinheit,
ein Speichergerät,
einen Prozessor, eine Routerschnittstelle und ein Bussystem enthalten.
Die Schnittstelle der Leitungsanschlusseinheit schließt die Verbindung
ab. Das Speichergerät
speichert ein Programm für
die Ausführung durch
den Prozessor. Die Routerschnittstelle schließt eine Verbindung zum Router
ab. Schließlich
teilen sich die Schnittstelle der Leitungsanschlusseinheit (und
möglicherweise das/die
Speichergerät(e)),
der Prozessor und die Routerschnittstelle das Bussystem, das die
Kommunikation zwischen diesen Einheiten ermöglicht.
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Das
Speichergerät
kann eine Nachschlagtabelle speichern, in welcher die Leitungsanschlusseinheit
der ihr zugewiesenen Adresse zugeordnet ist. Alternativ dazu speichert
das Speichergerät
eine Nachschlagtabelle, in welcher die Schnittstelle der Leitungsanschlusseinheit
derjenigen Adresse zugeordnet ist, die der Leitungsanschlusseinheit
zugewiesen ist, die wiederum über
die Verbindung mit der Schnittstelle der Leitungsanschlusseinheit
gekoppelt ist.
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Die
Erfindung bietet einen vorteilhaften preiswerten Zugang zum Internet
(oder einem anderen Netz wie ein privates LAN oder WAN) an einem Vermittlungsamt,
einem abgesetzten digitalen Endgerät oder einem Teilnehmeranschluss-Schnittstellenbaustein
(oder "SLIC"), ohne Vermittlungsschnittstellenmodule
und ein zugeordnetes Vermittlungsnetz zusätzlich zu belasten. Zusammengefasst
erreicht die Erfindung dies, indem sie (i) einen geeigneten Datensender/-empfänger (oder
Protokolladapter) am Standort des Kunden bereitstellt und (ii) solche Netzzugangsleitungen
an einer digitalen Leitungseinheit übernimmt. Die übernommenen
Leitungen werden eher einem Router als dem Vermittlungsnetz zugeführt.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird Bezug auf die folgende Beschreibung einer beispielhaften
Ausführungsform
derselben und auf die dazugehörigen
Zeichnungen genommen, wobei:
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1a ein
Blockschaltbild auf hoher Ebene bekannter Geräte ist, wie sie in Vermittlungsämtern von
Telefondiensteanbietern benutzt werden.
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1b ein
Blockschaltbild einer bekannter Vermittlungsstelle ist, wie sie
in Vermittlungsämtern von
Telefondiensteanbietern benutzt werden.
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2 Einrichtungen
und Zugangspunkte in einem ISDN-Netz darstellt;
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Die 3a bis 3c den
Aufbau von Schaltungen oder Wegen in Übereinstimmung mit verschiedenen
ISDN-Schnittstellenprotokollen
darstellen;
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4 ein
Blockschaltbild auf hoher Ebene eines erfindungsgemäßen Geräts ist;
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5 ein
Blockschaltbild auf hoher Ebene eines zweiten erfindungsgemäßen Geräts ist;
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6 ein
Blockschaltbild ist, das die Nutzung von Übertragungseinrichtungen durch
Dienste verschiedener Art darstellt;
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Die 7a bis 7d bekannte
Datenstrukturen sind, die für
die Adressierung von Daten in Übereinstimmung
mit dem Internetprotokoll (oder "IP") benutzt werden;
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8 ein
Blockschaltbild auf hoher Ebene einer Adresszuweisungseinheit ist,
die mit den erfindungsgemäßen Geräten genutzt
werden kann;
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Die 9a und 9b Blockschaltbilder auf
hoher Ebene einer Sendestufe beziehungsweise einer Empfangsstufe
eines Datensenders/-empfängers
der erfindungsgemäßen Geräte sind;
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10a ein Beispiel eines Ethernet-Verkehrs darstellt;
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10b den Ethernet-Verkehr aus 10a auf einer 64- oder 128-Kpbs-Leitung darstellt;
-
10c die Datenstruktur eines Ethernet-Pakets darstellt
und
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11 ein
Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist;
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4 ist
ein Blockschaltbild eines Geräts 400,
das in Übereinstimmung
mit der Erfindung gebaut worden ist. Am Standort des Kunden wird
ein Datensender/-empfänger 402 bereitgestellt,
der eine asynchrone Verbindung (z. B. RS232) 404 von einem Computer
oder einer Ethernet-Verbindung 406 von einem lokalen Netz
(oder LAN) abschließen
kann. Der Datensender/-empfänger 402 kann
als dumme Datenpumpe gedacht werden, die Daten zum Beispiel von
RS232 oder Ethernet in einen 64-Kbps- oder 124-Kbps-Datenstrom umwandelt.
Die physikalische Schicht (d. h. ISO Ebene eins) der Verbindung 408 kann
die Modulation 2B1Q (d. h. zwei binär – eins quaternär) einsetzen – eine (von
ISDN) genutzte Codierungstechnik, in der sich zwei Bits auf vier
Amplituden- und
Polaritätsvariationen
beziehen. Die Verbindung 408 kann zum Beispiel aus zwei
verdrillten Doppelleitungen bestehen. In der ISDN-Fachsprache kann
ein Datensender/-empfänger 402 als ein
Endgeräteadapter
(siehe Element 214 aus 2) gedacht
werden, der ein zuvor bestehendes Protokoll an das ISDN-Protokoll
anpasst. Das Gerät 400 unterscheidet
sich jedoch vom ISDN-Protokoll dadurch, dass nur die Trägerkanäle benutzt
werden – ein
Datenkanal ist nicht erforderlich.
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In
einem Vermittlungsamt oder einer Ortsvermittlungsstelle schließt die Verbindung 408 in
einer digitalen Leitungseinheit 414 ab (siehe z. B. digitale Leitungseinheiten 106 und 156 der
EWSD® TM-Vermittlungsstelle
in 1b). Insbesondere kann eine Basisratenschnittstellen-Einheit
(oder "BRI-" – Base Rate Interface) 410a einer
(digitalen) Einheit eines Teilnehmerleitungsmoduls 412a der
digitalen Leitungseinheit 414a, die normalerweise für den Abschluss
von ISDN-Leitungen benutzt wird, die Verbindung 408 abschließen. Anstatt
in dem Gerät 400 ein (1)
oder zwei (2) 64-Kbps-Kanäle
durch die digitale Leitungseinheit 414a und durch das Vermittlungsschnittstellenmodul 418 bereitzustellen
(siehe z. B. die Anschlussgruppen 108 und 158 der
EWSD TM-Vermittlungsstelle
in 1b), um auf das Vermittlungsnetz (nicht dargestellt – siehe
Element 20 aus 2) zuzugreifen, stellt die BRI-Einheit
Daten über
eine oder beide 64-kbps-Verbindungen 422 einer BRI-Zuweisungseinheit
für Portadressen 420 bereit.
Jede der zwei (2) Verbindungen 422 kann eine verdrillte
Doppelleitung enthalten.
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Die
BRI-Zuweisungseinheit für
Portadressen 420 stellt eine temporäre Quelladresse für die Daten bereit,
die von der BRI 410a eingegangen sind. Zum Beispiel kann
die Adresse so formatiert sein, dass sie das TCP/IP (Transmission
Control Protocol/Internet Protocol) erfüllt. Es können jedoch auch andere offene
oder herstellerspezifische Adressierungsschemata genutzt werden.
Die BRI-Zuweisungseinheit für Portadressen 420 gleicht
die Adresse auch mit dem BRI-Port 410a ab, von dem die
Daten erhalten worden sind.
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Der
IP-Teil der TCP/IP-Reihe entspricht der Netzwerkschicht (Ebene 3)
des ISO-Modells und liefert die erforderliche Adressierung, damit
Router Pakete über
ein mehrfaches LAN-Internetzwerk übermitteln
können.
IP-Adressen haben eine Länge
von 32 Bits und bestehen aus zwei Teilen – einer Netzkennung und einer
Zentralrechnerkennung. Die Netzkennung spezifiziert für jedes
Netzwerk oder eine zugehörige
Netzwerkgruppe die Adresse, die einzigartig im ganzen Internet ist.
Die Zentralrechnerkennung, die von einem lokalen Netzwerkadministrator
zugewiesen wird, weist einen besonderen Zentralrechner, Rechner
oder Knoten in einem bestimmten Netz aus. Die Zentralrechnerkennung
muss nur innerhalb des besonderen Netzwerks, das von der Netzwerkkennung
ausgewiesen worden ist, einzigartig sein.
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Die 7a bis 7d stellen
insbesondere die Datenstrukturen dar, die für drei verschiedene Adressierungsschemata
und ein Multicasting-Schema in Übereinstimmung
mit dem Internetprotokoll verwendet werden. 7a stellt
die Datenstruktur 702a einer IP-Adresse dar, die für eine relativ
kleine Anzahl an Netzen verwendet werden soll, von denen zumindest
einige eine relativ große
Anzahl an Zentralrechnern aufweisen. Das erste Bit (Bit 1) 704a der
32 Bit IP-Adresse 702a gibt die Art der nachfolgenden Internetadresse
an. In diesem Fall werden eine Sieben- (7-) Bit-Netzkennung (NET
ID) 706a und eine 24-Bit-Zentralrechnerkennung (HOST ID) 708a bereitgestellt.
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7b stellt die Datenstruktur 702b einer IP-Adresse
dar, die für
relativ mittelgroße
Netzwerke verwendet werden soll. Die ersten zwei Bits (Bits 1 und
2) 704b der 32-Bit-IP-Adresse 702b geben
eine Internetadresse an, die eine 14-Bit-NET ID 706b und eine 16-Bit-HOST
ID 708b aufweist.
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7c stellt die Datenstruktur 702c einer IP-Adresse
dar, die für
eine relativ große
Anzahl an Netzen verwendet werden soll, von denen jedes eine relativ
kleine Anzahl an Zentralrechnern aufweist. Die ersten drei Bits
(Bits 1, 2 und 3) 704c geben eine Internetadresse an, die
eine 21-Bit-NET ID 706c und eine Acht- (8-) Bit-HOST ID 708c aufweist.
Schließlich
stellt 7d eine Datenstruktur 702d einer IP-Adresse
dar, die für
Broadcasting-Daten verwendet werden soll. Die ersten vier (4) Bits
(Bits 1, 2, 3 und 4) 704d geben eine 28-Bit-Multicast-Adresse 710 an.
Der TCP-Teil der TCP/IP-Reihe
entspricht der Transportschicht (Ebene 4) des ISO-Modells und stellt
eine durchgehende Konnektivität
(z. B. Verbindungsverwaltung, Fehlerkontrolle, Fragmentierung und
Flusssteuerung) zwischen einer Quelle und einem Ziel dar.
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Es
sei wiederholt, dass das TCP/IP-Adressierungsschema nur als Beispiel
vorgestellt wird. Die BRI-Zuweisungseinheit für Portadressen 420 kann andere
bekannte Adressierungsprotokolle oder, alternativ, ein herstellerspezifisches
Adressierungsschema verwenden, um temporäre Adressen an (einen) BRI-Port(s) 410 oder
an Daten zuzuweisen. Wie in 4 gezeigt,
kann die BRI-Zuweisungseinheit für
Portadressen 420 andere 64-Kbps-Kanalpaare 422b akzeptieren,
z. B. von anderen BRI-Schnittstelleneinheiten 410, die
andere Verbindungen 408' (nicht
dargestellt) von anderen Datensender/-empfängern 402' (nicht dargestellt)
abschließen.
In jedem Fall werden die mit der Quelladresse markierten Daten über Verbindung 426a einem
Router 424 bereitgestellt. Der Router 424, der
eine Zieladresse benutzt, welche in den Originaldaten enthalten
ist, lenkt die Daten an eine passende BRI 410', damit sie über Verbindung 408' an ein adressiertes
Gerät kommuniziert
werden.
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8 ist
ein Blockschaltbild auf hoher Ebene einer Adresszuweisungseinheit 800,
die als die in 4 gezeigte BRI-Zuweisungseinheit
für Portadressen 420 verwendet
werden kann. Die Adresszuweisungseinheit 800 beinhaltet
eine Anzahl (z. B. n, wobei n mindestens 1 beträgt) von Schnittstelleneinheiten
für Leitungseinheiten 802,
eine Anzahl (z. B. m, wobei m mindestens 1 und vorzugsweise weniger als
n beträgt)
von Routerschnittstelleneinheiten 808, einen Prozessor 804 und
ein Speichergerät 806,
die ein Bussystem 810 gemeinsam benutzen. Der Prozessor 804,
der von den Befehlen gesteuert wird, die in einem Programmspeicherbereich
des/der Speichergeräts/Speichergeräte 806 abgespeichert
sind, weist jeder BRI-Einheit 410 eine Adresse zu. Da in dieser
beispielhaften Ausführungsform
jede BRI-Einheit 410 mit einer Schnittstelle einer Leitungseinheit 802 festverdrahtet
ist, kann der Prozessor eine Nachschlagtabelle nutzen, die in (einem)
Speichergerät(en) 806 abgespeichert
ist, um jeder Schnittstelle einer Leitungseinheit 802 und
somit jeder BRI-Einheit 410 eine
logische oder temporäre
Adresse zuzuordnen. Die Daten werden ebenfalls mit der Quelladresse
markiert.
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Der
Prozessor 804 übermittelt
Daten über (eine)
verfügbare
Routerschnittstelle(n) 808 und eine zugehörige Verbindung 426 an
den Router 424. Obwohl, wie in 8 gezeigt,
jede Schnittstelleneinheit für
Leitungseinheiten 802 zwei (2) 64-Kbps-Träger- (oder "B-")
Kanäle
akzeptieren kann, kann das erste Gerät 400 der Erfindung
so konfiguriert werden, dass jede Schnittstelleneinheit für Leitungseinheiten 802 einen
einzelnen 64-Kbps-Träger-
(oder "B-") Kanal akzeptiert. 5 ist
ein Blockschaltbild eines zweiten Geräts 500, das in Übereinstimmung
mit der Erfindung gebaut worden ist. Am Standort des Kunden wird
ein Datensender/-empfänger 502 bereitgestellt, der
eine asynchrone Verbindung (z. B. RS232) 504 von einem
Computer oder einer Ethernet-Verbindung 506 von einem lokalen
Netz (oder LAN) abschließen kann.
Der Datensender/-empfänger 502 kann
als dumme Datenpumpe gedacht werden, die Daten zum Beispiel von
RS232 oder Ethernet in einen 64-Kbps- oder 124-Kbps-Datenstrom umwandelt.
In der ISDN-Fachsprache kann ein Datensender/-empfänger 502 als
ein Netzabschluss vom Typ 2 gedacht werden, der ein zuvor bestehendes
Protokoll an das ISDN-Protokoll anpasst. (Siehe z. B. Element 206 aus 2.)
Das Gerät 500 unterscheidet
sich jedoch vom ISDN-Protokoll dadurch, dass nur die Trägerkanäle benutzt
werden. Am Standort des Kunden wird ein Datensender/-empfänger 504 über Verbindung 510 mit
einer abgesetzten Leitungsanschlusseinheit 508 gekoppelt.
Bei der abgesetzten Leitungsanschlusseinheit 508 kann es
sich um ein abgesetztes Datenendgerät, einen Teilnehmeranschluss-Schnittstellenbaustein
(oder "SLIC") usw. handeln. In
jedem Fall kann die abgesetzte Leitungsanschlusseinheit 508 als
digitale Leitungseinheit (siehe z. B. Elemente 414a und 414b von 4)
oder als digitales Teilnehmerleitungsmodul (siehe z. B. Elemente 414a von 4)
gedacht werden, das sich eher am Standort des Kunden als im Vermittlungsamt
oder der Ortsvermittlungsstelle befindet.
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In
jedem Fall stellt die abgesetzte Leitungsanschlusseinheit einen
(1) oder zwei (2) Träger- (oder "B-") Kanäle 532 einer
Adresszuweisungseinheit 530 bereit, welche die Daten über die
Verbindung 536 einem Router 534 bereitstellt.
Die Adresszuweisungseinheit 530 kann eine ähnliche
Struktur haben wie die Adresszuweisungseinheit 420 des
ersten Geräts 400 der Erfindung.
In diesem Fall jedoch generiert der Prozessor 804 eine
Nachschlagtabelle, gespeichert in dem/den Speichergerät(en) 806,
welche die Schnittstellen der Leitungseinheiten 802 einem Endgerät der abgesetzten
Leitungsanschlusseinheit zuordnet. In ähnlicher Weise kann der Router 534 eine ähnliche
Struktur aufweisen wie der Router 424 des ersten Geräts 400.
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Andere
Leitungen 560 (z. B. mit Telefonen oder Modems verbundene
verdrillte Doppelleitungen), die der abgesetzten Leitungsanschlusseinheit 508 bereitgestellt
werden, werden, über
Verbindung 514, einem Vermittlungsamt bereitgestellt, wo
die Daten in normaler Weise bearbeitet werden. (Siehe z. B. 1b und
die zugehörige
Beschreibung.)
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Die 9a und 9b sind
Blockschaltbilder auf hoher Ebene einer Sendestufe beziehungsweise
einer Empfangsstufe eines Datensenders/-empfängers 402/502 der
erfindungsgemäßen Geräte. Bezugnehmend
auf 9a schließen
auf der Übertragungsstufe
ein RS-232-Bus 404/504 und eine 10-Base-T-Leitung, die Ethernet 406/506 transportieren,
im Datensender/-empfänger 402/502 ab. Die
RS-232 asynchronen Daten werden von dem RS232-an-Ethernet-Prozessor 902 in
Ethernet-Pakete gepackt (siehe z. B. die unten erörterte 10c). Die Vermittlungsstelle 904 wählt, basierend
auf einer Auswahleingabe 906, Ethernet-Datenpakete aus,
die durch den RS.232-an-Ethernet-Prozessor oder auf der 10-Base-T-Leitung 406/506 bereitgestellt
worden sind. Die Ausgabe 908 der Vermittlungsstelle 904 wird
einem Paketpuffer 910 bereitgestellt. Der Paketpuffer 910 kann
ein FIFO-Speichergerät beinhalten, dessen
Inhalt zu 64 Kbps oder 128 Kbps ausgetaktet wird.
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Grundsätzlich hat
der Paketpuffer 910 die Aufgabe, Hochgeschwindigkeitsdatenstöße auszugleichen.
Der Paketpuffer 910 kann insbesondere, wie in 10a gezeigt, Daten 908 in Hochgeschwindigkeitsstößen (z.
B. 10 Mbps) eines (1) oder mehrerer Ethernet-Pakete empfangen. In
dem Beispiel aus 10a enthalten die Daten 908 zum
Beispiel einen aus den Paketen P1-P2-P3 bestehenden ersten
Stoß 1002 einen
aus den Paketen P4-P5 bestehenden
zweiten Stoß 1004,
einen aus den Paketen P6 bis PN bestehenden
dritten Stoß 1006 und
einen vierten Stoß 1008,
der Paket PN+1 enthält. Diese Paketstöße werden
im Durchlauf- (oder "FIFO-") Verfahren gepuffert
und, in Reaktion auf die Taktimpulse 914 von einem Ausgaberatentaktgeber 912,
bei 64 Kbps oder 128 Kbps ausgetaktet.
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10b stellt einen Datenstrom mit konstanter Bitrate 916 dar.
Wie in 10b in einer bevorzugten Ausführungsform
zu sehen ist, wurde kein Kopfteil hinzugefügt. Das heißt, die Pakete sind nicht weiter
verkapselt – sie
werden lediglich bei einer konstanten Rate herausgepumpt. 10c stellt die Datenstruktur eines Ethernet-Pakets
(z. B. 1008) dar. Wie in 10c gezeigt,
enthält
ein Ethernet-Paket (i)
ein Vorspannfeld 1012, (ii) ein Begrenzungsfeld am Rahmenbeginn 1014,
(iii) ein Zieladressfeld 1016, (iv) ein Quelladressfeld 1018,
(v) ein Längenfeld 1020,
(vi) ein Datenfeld 1022, (vii) ein optionales Füllzeichenfeld 1024 und
(viii) ein Rahmenprüfzeichenfeld 1026.
Das Vorspannfeld 1012 beträgt sieben (7) Bytes und wiederholt
das binäre
Muster 10101010, so dass empfangende Elektronik eine Bitsynchronisierung
erreichen kann, bevor irgendwelche tatsächlichen Rahmeninhalte empfangen
werden. Das Begrenzungsfeld am Rahmenbeginn 1014 besteht
aus einem (1) Byte und signalisiert den Start eines gültigen Rahmens
mit dem binären
Muster 10101011. Das Längenfeld 1020 besteht
aus zwei (2) Bytes und gibt die Anzahl der Bytes im Datenfeld 1022 an.
Ist der Wert niedriger als eine für einen gültigen Rahmen erforderliche
Mindestanzahl (d. h. eine Mindestrahmengröße), wird dem Füllzeichenfeld 1024 eine
Bytefolge hinzugefügt.
Das Rahmenprüfzeichenfeld 1026 beinhaltet
einen zyklischen Redundanzprüfwert
aus vier (4) Bytes, der für
die Fehlererkennung genutzt wird.
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Bezugnehmend
auf 9a wird der Datenstrom aus Paketen mit fester
Bitrate 916 einem Zwei-Binär-Eins-Quaternär- (oder "2B1Q-") Codierer 918 bereitgestellt,
der die Daten für
die Übertragung über Verbindung 408/510 codiert.
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Bezugnehmend
auf 9b decodiert auf der Empfangsstufe ein Zwei-Binär-Eins-Quaternär-Decodierer 920 Daten,
die von Verbindung 408/510 kommen. Der decodierte Bitstrom 924 wird dann
an eine Paketbegrenzungskennung 922 geliefert, welche die
Paketbegrenzungen basierend auf bekannten Feldern des Ethernet-Pakets 1008 erkennt.
Diese Pakete werden dann über
Verbindung 928 an ein Lückeneinfügungsgerät zwischen
Rahmen 926 übermittelt,
das Lücken
von 9,6 μs
(oder größer) zwischen
die Pakete einfügt,
gemäß der Forderungen
des Ethernet-Standards.
Die ordnungsgemäß mit Lücken versehenen
Pakete werden dann zum Beispiel über
die Verbindung 404/504 an ein LAN oder über einen Ethernet-an-RS.232-Umsetzer 930 an
ein RS.232-Gerät
geliefert. Der Umsetzer 930 blendet im Wesentlichen Daten
aus den Datenfeldern 1022 der Ethernetpakete 1008 aus.
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11 ist
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, das in Übereinstimmung mit der Erfindung ausgeführt worden
ist. Zuerst, wie in Schritt 1102 gezeigt wird, wird festgestellt,
ob die bereitgestellten Daten verkapselt (z. B. in Paketen oder
Rahmen zusammengefasst) sind. Sind die Daten nicht verkapselt, werden
sie in Rahmen zusammengefasst, wie in den Schritten 1102 und 1104 gezeigt
wird. Rufen Sie sich beispielsweise in Erinnerung, dass RS-232-Daten
vom RS-232-an-Ethernet-Prozessor 902 in
Rahmen zu Ethernetpaketen zusammengefasst werden können. Anschließend, wie
in Schritt 1106 gezeigt, werden die Datenrahmen oder -pakete
gepuffert. Dieser Schritt kann durch einen FIFO-Puffer ausgeführt werden.
(Siehe z. B. Paketpuffer 910 aus 9a.) Anschließend, wie
in Schritt 1108 gezeigt, werden die gepufferten Datenrahmen
oder -pakete bei einer konstanten Datenrate wie zum Beispiel 64 Kbps
oder 128 Kbps ausgetaktet.
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Anschließend, wie
in Schritt 1110 gezeigt, wird eine logische oder temporäre Adresse
einem Port zugewiesen, welcher die Daten erhält. Es sei wiederholt, dass
die Adresse die Form einer TCP/IP-kompatiblen Adresse aufweisen
(siehe z. B. 7a–7d)
und von einem Prozessor in Übereinstimmung
mit einem abgespeicherten Programm (siehe z. B. Prozessor 804 und
Speichergerät(e) 806 aus 8)
zugewiesen werden kann. Im ersten Gerät 400, das in 4 gezeigt
wird, werden die Daten über
eine Basisratenschnittstelle 410 eines (digitalen) Teilnehmerleitungsmoduls 412 einer
digitalen Leitungseinheit 414 und über (eine) Verbindung(en) 422 an
eine Adresszuweisungseinheit 420 geliefert. Im zweiten
Gerät 500,
das in 5 gezeigt wird, werden die Daten über eine
abgesetzte Leitungsanschlusseinheit 508 und über (eine)
Verbindung(en) 532 an eine Adresszuweisungseinheit 530 geliefert. Die
Daten selbst können
auch mit der Adresse markiert werden.
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Schließlich, wie
in Schritt 1112 gezeigt, werden die Daten, beispielsweise
durch einen Router 424, 534, gelenkt. Der Router 424, 534 lenkt
die Daten, basierend auf Zielinformationen, (a) über die Verbindung 428 an
ein anderes Netz, (b) an einen anderen Datensender/-empfänger 502 über die
Adresszuweisungseinheit 420, an (eine) andere Verbindung(en) 422,
eine andere Basisratenschnittstelleneinheit 410 und eine
andere Verbindung 408 und/oder (c) an einen anderen Datensender/-empfänger 502 über die
Adresszuweisungseinheit 530, (eine) andere Verbindung(en) 532,
einen anderen Port einer abgesetzten Leitungsanschlusseinheit 508 und
eine andere Verbindung 510.