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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Datennetzzugangsservern,
und insbesondere, obwohl nicht notwendigerweise, auf die Steuerung
von Netzzugangservern, die Teilnehmer eines Telekommunikationsnetzes
mit einem Datennetz verbinden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Zugang
zu dem Internet, und insbesondere zu dem World Wide Web (WWW) wird
gewöhnlich über ein
Telekommunikationsnetz erhalten, das ein Teilnehmer abonniert, wobei
die Benutzerschnittstelle einen Personalcomputer (PC) oder dergleichen
ist. Das Telekommunikationsnetz versieht den Benutzer mit einer
reservierten Telefonleitung (oder vielmehr Kanal) zu einem Netzzugangserver
(NAS, Network Access Server), der durch einen Internetdienstanbieter
(ISP) betrieben wird, und es wird eine sogenannte Punkt-zu-Punkt-Protokoll-(PPP)
Verbindung zwischen dem Benutzer und dem NAS hergestellt. Der NAS
versieht den Benutzer mit einer Internetprotokoll- (IP) Adresse
und agiert als ein Protokollkonverter zwischen dem leitungsvermittelten Übertragungsprotokoll
des Telekommunikationsnetzes (typischerweise E.1 oder T.1) und dem
paketvermittelten Internetprotokoll (gewöhnlich TCP/IP).
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Es
sind nun auch sogenannte Internetzugangserver (IAS, Internet Access
Servers) verfügbar,
die dem Betreiber eines Telekommunikationsnetzes ermöglichen,
seine Teilnehmer direkt mit dem WWW ohne die Notwendigkeit eines
externen ISP zu verbinden. Typischerweise sind mehrere IAS mit einer
Vermittlung des Telekommunikationsnetzes verbunden und sehen Funktionalität ähnlich zu
der vor, die durch einen konventionellen NAS vorgesehen wird. Der
Vorteil des IAS-Ansatzes ist, dass Teilnehmer für Telefonverbindungen und WWW-Zugang
in einer einzelnen Rechnung belastet werden können, die durch das Telekommunikationsnetz ausgegeben
wird. Es folgt, dass einem Teilnehmer relativ kleine Beträge für WWW-Zugang
berechnet werden können,
was anderenfalls nicht auf eine ökonomische
Art und Weise berechnet werden könnte.
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In
dem Fall des E.1- oder T.1-Telekommunikationsnetz-Übertragungsprotokolls
wird ein Signalisierungsprotokoll, das als Signalisierungssystem
7 (Signalling System 7) bekannt ist, gewöhnlich verwendet, um leitungsvermittelte
Kanäle
zwischen verschiedenen Komponenten eines Telekommunikationsnetzes
herzustellen, zu unterhalten und zu terminieren. Insbesondere wird
SS7 verwendet, um den Kanal zwischen der lokalen Vermittlung eines
Teilnehmers, beliebigen zwischenliegenden oder Transit-Vermittlungen
und einem IAS, der dem Teilnehmer zugeordnet ist, zu steuern. SS7
belegt einen Zeitschlitz pro Rahmen der E.1- oder T.1-Übertragungsprotokolle
mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA, Time Division Multiple
Access) (wobei die anderen Schlitze für Benutzerdaten zur Verfügung stehen).
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SS7
macht von Adressen Gebrauch, die als Punktcodes (Point Codes) bekannt
sind, um Signalisierungsdaten durch den "Sichtbarkeitsbereich" eines Telekommunikationsnetzes weiterzuleiten,
wobei der Sichtbarkeitsbereich typischerweise das Netz selbst zusammen
mit den Schnittstellen zwischen dem Netz und "fremden" Netzen unter der Steuerung anderer
Betreiber ist. Ein Punktcode wird in dem Header eines Signalisierungspakets
platziert und wird durch eine Vermittlung bei Empfang des Paketes
untersucht, um den nächsten
Sprung (hop) für
das Paket auf dem Weg zu seinem Ziel zu bestimmen.
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SS7
sieht einen 12-Bit-Punktcode vor, d.h. 4096 mögliche eindeutige Adressen.
Dies war für
konventionelle Netze mit einer relativ kleinen Zahl von Vermittlungen
ausreichend. Mit der Einführung
von IAS, von denen jeder seinen eigenen Punktcode innerhalb eines
Sichtbarkeitsbereichs eines Netzes erfordert, ist es jedoch wahrscheinlich,
dass 4096 Punktcodes nicht ausreichend sein werden.
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Es
wird noch auf Veröffentlichung
WO 97/42774 verwiesen, die auf ein Telekommunikationsmanagementnetz
verweist, das mit einem Signalisierungsnetz eines gemeinsamen Kanals
verbunden ist. Gemäß dieser
Veröffentlichung
sind die Nachrichten innerhalb einer Signalisierungsverbindungssteuerteil-
(SCCP, Signaling Connection Control Part) Nachricht gekapselt.
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Zusammenfassung
der vorliegenden Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Kommunikationsnetz
vorzusehen, in dem der oben vermerkte Nachteil überwunden oder mindestens gemildert
wird.
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Es
ist ein zweites Ziel der Erfindung, ein Kommunikationsnetz vorzusehen,
umfassend Datennetzzugangsserver, und worin jeder Zugangsserver
nicht notwendigerweise seine eigene Signalisierungsadresse innerhalb
des Kommunikationsnetzes erfordert.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Signalisieren in einem Telekommunikationsnetz vorgesehen, um eine
Menge von leitungsvermittelten Kanälen zwischen einer Netzvermittlung
und einem Datennetzzugangsserver (NAS) zu steuern, das Verfahren
umfassend:
Übertragen
von Signalisierungsdaten zwischen der Vermittlung und einem Gateway-Knoten
unter Verwendung eines leitungsvermittelten Übertragungsprotokolls, wobei
der Vermittlung und dem Gateway-Knoten jeweilige Punktcodeadressen
unter dem leitungsvermittelten Protokoll zugewiesen sind;
Übertragen
von Signalisierungsdaten zwischen dem Daten-NAS und dem Gateway-Knoten
unter Verwendung eines paketvermittelten Übertragungsprotokolls, wobei
dem Gateway-Knoten und dem NAS jeweilige Adressen unter dem paketvermittelten
Protokoll zugewiesen sind;
Vorsehen einer Nachschlagtabelle
in dem Gateway-Knoten, die die NAS-Paketvermittlungsübertragungsprotokolladresse
auf die Vermittlungspunktcodeadresse und eine Menge von Identifikatoren
entsprechend der Menge von Kanälen
abbildet; und
Empfangen von Signalisierungsdaten in dem Gateway-Knoten
von der Vermittlung, und Weiterleiten der Daten zu dem NAS unter
Verwendung der Paketvermittlungsübertragungsprotokolladresse
für den
NAS, erhalten aus der Nachschlagtabelle unter Verwendung der Punktcodeadresse
der Quellenvermittlung und eines Kanalidentifikators, der mit den
Signalisierungsdaten übersendet
wird.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, dass Signalisierungsdaten
zu dem Datennetzzugangsserver unter Verwendung einer Datennetzadresse
an Stelle einer Telekommunikationsnetz-Signalisierungsprotokolladresse
weitergeleitet werden. Somit wird die Zahl von Netzzugangservern,
die innerhalb des Sichtbarkeitsbereichs des Telekommunikationsnetzes
verwendet werden können,
beträchtlich erhöht. Des
weiteren ist es möglich,
eine Datennetzschnittstelle des Netzzugangservers für sowohl
Signalisierungszwecke als auch zum Zugriff auf das Datennetz selbst
gemeinsam zu nutzen, d.h. es gibt keine Notwendigkeit, eine getrennte
dedizierte Signalisierungsschnittstelle in dem Netzzugangserver
vorzusehen.
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Es
wird vorausgesehen, dass die Hauptanwendung der vorliegenden Erfindung
die Verbindung von Teilnehmerendgeräten mit dem Internet sein wird
(und genauer, um von dem World Wide Web (WWW) Gebrauch zu machen),
wo das Paketvermittlungssignalisierungsprotokoll das Internetprotokoll
(IP) ist, und die Datennetzadressen, die dem Gateway-Knoten und
dem Datennetzzugangsserver zugewiesen sind, IP-Adressen sind. Signalisierungsdaten
können
zwischen dem Gateway-Knoten und dem Netzzugangserver über das WWW
oder über
eine geschlossene Verbindung, wie etwa einen Datenbus, der die Vermittlung
mit dem Netzzugangserver verbindet, übertragen werden.
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Es
wird auch vorausgesehen, dass die Erfindung verwendet werden kann,
um Verbindungen zu Datennetzen außer dem WWW vorzusehen, z.B.
Lokalbereichsnetzen (LANs, Local Area Networks) und Weitbereichsnetzen
(WANs, Wide Adrea Networks), in denen das Signalisierungsdaten IP
oder ein beliebiges anderes Protokoll sein kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das leitungsvermittelte Signalisierungsprotokoll
des Telekommunikationsnetzes das Signalisierungssystem 7 (SS7).
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Vorzugsweise
ist der Gateway-Knoten mit einer Vielzahl von Vermittlungen gekoppelt,
wobei jede Vermittlung wiederum mit einer Menge von NAS gekoppelt
ist. Die Nachschlagtabelle enthält
dann eine Liste der NAS-Paketvermittlungsübertragungsprotokolladressen,
und für
jede derartige Adresse, die Punktcodeadresse der zugehörigen Vermittlung
und die Kanalidentifikatoren der Kanäle zwischen dem NAS und der
Vermittlung.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Steuern einer Menge von leitungsvermittelten Kanälen zwischen
einer Netzvermittlung und einem Datennetzzugangsserver (NAS) vorgesehen,
die Vorrichtung umfassend:
einen Gateway-Knoten, gekoppelt
zwischen dem NAS und der Vermittlung;
ein erstes Übertragungsmittel
zum Übertragen
von Signalisierungsdaten zwischen der Vermittlung und dem Gateway-Knoten
unter Verwendung eines leitungsvermittelten Übertragungsprotokolls, wobei
der Vermittlung und dem Gateway-Knoten jeweilige Punktcodeadressen
unter dem leitungsvermittelten Protokoll zugewiesen sind;
ein
zweites Übertragungsmittel
zum Übertragen
von Signalisierungsdaten zwischen dem Daten-NAS und dem Gateway-Knoten
unter Verwendung eines paketvermittelten Übertragungsprotokolls, wobei
dem Gateway-Knoten und dem NAS jeweilige Adressen unter dem paketvermittelten
Protokoll zugewiesen sind; und
Datenspeichermittel in oder
gekoppelt mit dem Gateway-Knoten und vorsehend eine Nachschlagtabelle,
die die NAS-Paketvermittlungsprotokolladresse abbildet auf die Vermittlungspunktcodeadresse
und eine Menge von Identifikatoren entsprechend der Menge von Kanälen;
wobei
der Gateway-Knoten in einer Verwendung angeordnet ist, Signalisierungsdaten
von der Vermittlung zu empfangen, und die Daten zu dem NAS unter
Verwendung der Paketvermittlungsübertragungsprotokolladresse
für den
NAS weiterzuleiten, erhalten von der Nachschlagtabelle unter Verwendung
der Punkt codeadresse der Quellenvermittlung und eines Kanalidentifikators,
der mit den Signalisierungsdaten übersendet wird.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gateway-Knoten
eines Telekommunikationsnetzes vorgesehen, wobei der Gateway-Knoten
angeordnet ist, Signalisierungsdaten weiterzuleiten, um eine Menge
von leitungsvermittelten Kanälen
zwischen einer Netzvermittlung und einem Datennetzzugangsserver
(NAS) zu steuern, der Gateway-Knoten umfassend:
ein erstes
Eingabe-/Ausgabemittel zum Kommunizieren von Signalisierungsdaten
zwischen dem Gateway-Knoten und der Vermittlung unter Verwendung
eines leitungsvermittelten Übertragungsprotokolls,
wobei der Vermittlung und dem Gateway-Knoten jeweilige Punktcodeadressen
unter dem leitungsvermittelten Übertragungsprotokoll
zugewiesen sind;
ein zweites Eingabe-/Ausgabemittel zum Übertragen
von Signalisierungsdaten zwischen dem Gateway-Knoten und dem NAS
unter Verwendung eines paketvermittelten Übertragungsprotokolls, wobei
dem Gateway-Knoten und dem NAS jeweilige Adressen unter dem paketvermittelten Übertragungsprotokoll
zugewiesen sind;
ein Datenspeichermittel, das eine Nachschlagtabelle,
die die NAS-Paketvermittlungsübertragungsprotokolladresse
zu der Vermittlungspunktcodeadresse abbildet, und eine Menge von
Identifikatoren entsprechend der Menge von Kanälen vorsieht; und
Weiterleitungsmittel
zum Weiterleiten von Signalisierungsdaten, die von der Vermittlung
empfangen werden, zu dem NAS unter Verwendung der Paketvermittlungsübertragungsprotokolladresse
für den
NAS, die aus der Nachschlagtabelle erhalten wird unter Verwendung
der Punktcodeadresse der Quellenvermittlung und eines Kanalidentifikators,
der mit den Signalisierungsdaten übermittelt wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie die selbige zur
Wirkung gebracht werden kann, wird nun auf dem Weg eines Beispiels
auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen, in denen:
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1 schematisch
ein Telekommunikationsnetz zeigt, das Signalisierungsverbindungen
enthält;
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2 ein
Flussdiagramm ist, das das Verfahren zum Betrieb des Netzes von 1 veranschaulicht; und
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3 eine
Modifikation an dem Netz von 1 veranschaulicht.
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Detaillierte
Beschreibung gewisser Ausführungsformen
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Wie
bereits oben beschrieben wurde, kann ein Teilnehmerendgerät mit dem
World Wide Web (WWW) über
ein Telekommunikationsnetz mit einem Internetzugangserver (IAS)
verbunden sein. In 1 wird ein Paar von Teilnehmerendgeräten 1, 2 gezeigt,
die mit jeweiligen lokalen Vermittlungen 3, 4 über Leitungen
eines dienstintegrierenden digitalen Netzes (ISDN, Integrated Service
Digital Network) 5, 6 verbunden sind. Verbindungen
werden durch Modems intern zu den Teilnehmerendgeräten 1, 2 ermöglicht.
Die ISDN-Leitungen 5, 6 können sich auch mit Zwischenkonzentratoren,
d.h. Multiplexern/Demultiplexern verbinden, obwohl diese in 1 nicht
gezeigt werden.
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In
gewissen Fällen
kann die lokale Vermittlung eines Teilnehmerendgerätes mit
einer Menge von Internetzugangservern (IAS) 7a bis 7c versehen
sein, durch die das Teilnehmerendgerät auf das WWW 8 zugreifen
kann. Dies ist für
die lokale Vermittlung 3 des Teilnehmerendgerätes 1 der
Fall. In anderen Fällen,
wie für
das Teilnehmerendgerät 2 veranschaulicht
wird, leitet die lokale Vermittlung 4 eine Verbindung zu
einer zweiten Vermittlung 9 weiter, in der die notwendigen
IAS 7d bis 7f vorgesehen sind. Es wird erkannt,
dass eine Verbindung über
eine oder mehr zusätzliche
Transitvermittlungen vorgenommen werden kann. Die IAS 7 sind mit
dem WWW 8 über
einen oder mehr Router 10 gekoppelt, die Multiplexen/Demultiplexen
zwischen den IAS 7 und den WWW-Leitungen hoher Kapazität vorsehen.
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Wenn
eine WWW-Zugangsanforderung durch ein Teilnehmerendgerät 1, 2 durchgeführt wird,
z.B. durch Wählen
einer vordefinierten Zugangstelefonnummer von dem Teilnehmerendgerät und die
durch ein "intelligentes
Netz" erkannt wird,
das mit einer der Vermittlungen in Verbindung steht, muss eine leitungsvermittelte
Verbindung zwischen dem Teilnehmerendgerät 1, 2 und
einem IAS 7 der "terminierenden" Vermittlung 3, 9 hergestellt
werden. Dieser leitungsvermittelte Kanal wird durch die entsprechende
ISDN-Leitung 5, 6 und durch eine Leitung 11,
die die Vermittlung 3, 9 mit dem IAS 7 verbindet, übertragen.
Typischerweise sind in der Größenordnung
von 300 64-Kbit/sek-Kanälen
zwischen einer Vermittlung und einem der zugehörigen IAS 7 verfügbar. Diese
Kanäle
sind in Europa gemäß dem E.1-Übertragungsprotokoll
und in Amerika gemäß dem T.1-Übertragungsprotokoll
vorgesehen. In jedem Fall hat jeder der Kanäle einen Kanalidentifikator,
der als ein Leitungsidentifikationscode (CIC, Circuit Identification
Code) bekannt ist, der für
die zugehörige
Vermittlung eindeutig ist. Mit Verweis auf die Vermittlung 3 in 1 z.B.
können
Kanalidentifikatoren 0-299 IAS 7a, 300-599 IAS 7b und
600-899 IAS 7c zugeordnet sein. Die gleichen Mengen von
Identifikatoren können
IAS 7d bis 7f für die Vermittlung 9 zugeordnet
sein.
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Die
Einrichtung eines leitungsvermittelten Kanals zu einem Teilnehmerendgerät 1, 2 wird
unter Verwendung eines Gateway-Knotens 11 erreicht,
der eine Schnittstelle zwischen den Vermittlungen 3, 9 und
den IAS 7 vorsieht. Genauer werden Signalisierungsnachrichten
zwischen den Vermittlungen und dem Gateway-Knoten gemäß dem Signalisierungssystem-7-
(SS7) Protokoll übermittelt,
das in ITU Standardserie Q.700 definiert wird und oben auf dem E.1-/T.1-Übertragungsprotokoll übertragen
wird (in 1 sind Signalisierungsnachrichten
unter Verwendung unterbrochener Linien veranschaulicht, während der
Fluss von Benutzerdaten mit vollen Linien veranschaulicht wird).
Den Vermittlungen 3, 9 (und 4) und dem
Gateway-Knoten 11 sind Punktcodeadressen in dem SS7-Netz
zugeordnet. Signalisierungsdaten, die über das Telekommunikationsnetz übertragen
werden, werden durch den Punktcode des beabsichtigten Ziels und
den Punktcode der Datenquelle begleitet. Die SS7-Signalisierung
ist in 1 durch Bezugszeichen 12 identifiziert,
während SS7-Nachrichten
durch das Symbol ω identifiziert
sind. Es wird erkannt, dass die Funktion des Signalisierungssystems 12 (einschließlich Übertragen
und Empfangen von SS7-Nachrichten) über das Netz verteilt ist,
das die Vermittlungen 3, 9 und den Gateway-Knoten 11 enthält.
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Jedem
der IAS 7 ist eine Internetprotokoll- (IP) Adresse zugeordnet.
Dem Gateway-Knoten 11 ist auch eine IP-Adresse zugeordnet
um zu ermöglichen,
dass Signalisierungsdaten zwischen dem Gateway-Knoten 11 und
den IAS 7 unter Verwendung eines paketvermittelten Datenübertragungsprotokolls übertragen
werden, wie etwa TCP/IP, angezeigt in 1 durch
das Bezugszeichen 13 (erneut ist die Funktionalität des Merkmals 13,
d.h. Übertragen
und Empfangen von IP/TCP-Nachrichten, über das Netz verteilt, das
die NAS und den Gateway-Knoten 11 enthält). Diese IP-Übertragungen
(in 1 durch das Symbol λ identifiziert) werden über dedizierte
Leitungen übertragen, die
den Gateway-Knoten 11 und die IAS verbinden, obwohl nur
eine derartige Leitung in 1 gezeigt
wird. Der Gateway-Knoten 11 agiert
als eine Schnittstelle zwischen den SS7-Daten auf der Vermittlungsseite der
Schnittstelle und dem paketvermittelten Übertragungsprotokoll auf der
IAS-Seite.
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Der
Gateway-Knoten
11 hat einen zugehörigen Speicher
14,
in dem eine Nachschlagtabelle gespeichert ist. Diese Tabelle enthält eine
Liste von IP-Adressen, die den IAS
7 des Netzes zugeordnet
sind. Die Tabelle enthält
auch, für
jede IP-Adresse, den Punktcode der Vermittlung
3,
8,
mit der der entsprechende IAS verbunden ist, zusammen mit dem Bereich
von leitungsvermittelten Kanalidentifikatoren, die zwischen diesem IAS
und der Vermittlung vorgesehen sind. Die Nachschlagtabelle kann
deshalb das folgende Format haben, wobei Vermittlung
3 in
1 den
Punktcode (PC)
1 hat, Vermittlung
9 den Punktcode
2 hat
(Spalte
4 ist übrigens
nur des Verweises halber auf
1 enthalten):
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Die
Information, die in der Nachschlagtabelle gehalten wird, kann fixiert
sein oder kann dynamisch aktualisiert werden.
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Bei
Empfang einer WWW-Zugangsanforderung von einem Teilnehmerendgerät 1, 2 ordnet
eine Steuervorrichtung der terminierenden Vermittlung 3, 9 dem
Endgerät 1, 2 einen
leitungsvermittelten Kanal zu einem der zugehörigen IAS 7 zu. Der
zuge ordnete IAS 7 wird über
die Zuordnung durch zuerst Senden einer SS7-Signalisierungsnachrichten ω von der
Vermittlung 3, 9 zu dem Gateway-Knoten 11 benachrichtigt.
Enthalten in dieser Nachricht sind der Punktcode des Gateway-Knotens
(mittels dessen die Nachricht zu dem Gateway-Knoten weitergeleitet
wird), der Punktcode (1 oder 2) der Quellenvermittlung 3, 9 und
der Kanalidentifikator (0-899) des zugeordneten Kanals. Auf der
Basis der letzteren zwei Informationselemente ist der Gateway-Knoten 11 in
der Lage, aus seiner Nachschlagtabelle 14 die IP-Adresse
des zugeordneten IAS 7 zu bestimmen. Die Signalisierungsnachricht
wird dann in das TCP-Format λ konvertiert
und wird über
das IP-Netz 13 zu dem IAS 7 übertragen auf der Basis der
bestimmten IP-Adresse.
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Es
wird bereits offensichtlich sein, dass jeder von dem IAS 7 eine
IP-Schnittstelle erfordert, um mit dem Router 10 und dem
WWW 8 zu kommunizieren. Diese Schnittstelle wird auch verwendet,
um mit dem IP-Netz 13 und dem Gateway-Knoten 11 zu
kommunizieren. Somit erfordern die IAS 7 keine zusätzliche
SS7-Schnittstelle, um Signalisierungsdaten von dem Telekommunikationsnetz
zu empfangen. Da Signalisierungsdaten zu den IAS 7 auf
der Basis einer IP-Adresse weitergeleitet werden, gibt es des weiteren
keine Notwendigkeit, jedem IAS seinen eigenen Punktcode zuzuordnen.
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In 2 wird
ein Flussdiagramm gezeigt, das die Hauptschritte (100 bis 106)
in dem Betrieb des Netzes von 1 gegenüber Netzsignalisierung
zeigt.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform
ist das IP-Netz 13, über
das Netzsignalisierungsdaten λ übertragen
werden, von dem WWW 8 isoliert. Vorausgesetzt, dass Sicherheit
kein Problem ist oder sichergestellt werden kann (z.B. durch Verschlüsselung),
können
jedoch die Signalisierungsdaten λ über das
WWW 8 weitergeleitet werden. Dies wird in 3 veran schaulicht,
wo Merkmale entsprechend jenen von 1 durch gleiche
Bezugszeichen identifiziert sind.
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Durch
einen Fachmann wird erkannt, dass verschiedene Modifikationen an
den oben beschriebenen Ausführungsformen
durchgeführt
werden können,
ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Z.B.
kann die Funktionalität
des Gateway-Knotens in eine beliebige andere Komponente des Systems integriert
werden, z.B. eine Vermittlung des Systems.
