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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung von
Datenpaketen, die durch eine Datenendgerätestation eines Benutzers,
der einem lokalen Netzwerk (Local Area Network, LAN) zugeordnet
ist, gesendet und/oder an dieser generiert werden.
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Die
vorliegende Erfindung findet spezielle, aber nicht ausschließliche Anwendung
bei einem lokalen Netzwerk, das mit anderen lokalen oder großflächigeren
Netzwerken verbunden ist, um im Allgemeinen Datenkommunikation (Internet)
mittels eines Kommunikationssystems anzubieten, das Funkzugangstechnologie
einsetzt, wie z.B. ein drahtloses digitales Telekommunikationssystem
(DECT), und das wiederum mit einem Knoten verbunden ist, der Zugang
zum Datenkommunikationsnetz bereitstellt.
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STAND DER TECHNIK
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In
einem lokalen Netzwerk (LAN) ist eine Menge von Client-Geräten wie
Computer, Drucker usw., im Allgemeinen Datenstationen, mit Übertragungsleitungen,
einem physikalischen Medium, verbunden, über die sie Daten zwischen
sich und mit dem Bereich außerhalb
des LAN austauschen können.
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Die
LANs sind dadurch gekennzeichnet, dass sie Systeme mit Burst-intensivem
Verkehr niedriger Ebene sind. Normalerweise richten die Benutzer
des LAN einen Typ von Kommunikation ein, der als asymmetrische Kommunikation
bekannt ist, und behandeln TCP/IP-Verkehr (Transmission Control Protocol/Internet
Protocol-Verkehr).
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Um
die Datentransaktionen zwischen den verschiedenen Stationen möglich zu
machen, die mit dem LAN verbunden sind, sind zu diesem Zweck geeignete
Protokolle sowie physikalische Mittel zur Verbindung verbreitet
worden. Ein spezieller Fall ist jener des Ethernet, sehr ähnlich jenem,
der in der IEEE-Empfehlung
802.3 zu finden ist.
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Wenn
ein Benutzer eines LAN eine IP-Mitteilung zu einem Ziel im Internet
(Netzwerk, das durch die Verbindung tausender Netzwerke miteinander gebildet
ist) zu senden wünscht,
muss das LAN eine Verbindung mittels eines Internet-Diensteanbieters (Internet
Service Provider, ISP) einrichten, der Verbindungsfähigkeit
und Endbenutzerdienste im Internet ermöglicht. Für diese Verbindung wird ein
Router genutzt.
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Der
Router ist auf einer Seite mit dem LAN per beispielsweise Ethernet
und auf der anderen Seite mit einem Netzwerkzugangspunkt (Network
Access Point, NAP) zum Internet-Netz über den ISP verbunden.
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In
einer drahtlosen Zugangsumgebung, einem WLL-Netz (Wireless Local
Loop), ist jede Station, die das LAN ausmacht, (oder Mengen von
Stationen) mit einem Datenport einer Ferneinheit des Funkkommunikationssystems
verbunden. Die so verbundene Menge von Stationen bildet ein erweitertes LAN.
Jede Ferneinheit ist innerhalb des Abdeckungsgebiets einer Festeinheit,
mit der sie durch Funk kommuniziert.
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Die
Festeinheit ist in einem lokalen Knoten oder mittels Datenübertragungsleitungen
(z.B. Frame Relay) mit dem ISP verbunden.
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Der
Prozess, der mit der Übertragung
einer Mitteilung einhergeht, besteht aus mehreren Schritten, von
denen einer die Zuteilung eines Funkkanals (Verkehrskanals) an die
Kommunikation ist. Um dies zu erreichen, sucht die Ferneinheit nach
einem freien Funkkanal zum Einrichten einer Verbindung mit der Festeinheit,
um Zugang zum Telekommunikationsnetz zu erlangen.
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Die
Datenpakete werden über
die eingerichtete Verbindung gesendet. Die Informationspakete durchlaufen
auf ihrer Route zum Zielbenutzer einen Umwandlungsprozess.
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Das
OSI-Modell nimmt eine Hierarchisierung und Abstraktion der unterschiedlichen
Prozesse vor, wobei sie in sieben verschiedene hierarchische Ebenen
oder Schichten klassifiziert werden und wobei jede Ebene durch eine
Schichtidentität
festgelegt ist, die einen Satz von Funktionen zusammengruppiert, die
bestimmte Dienste zur Ermöglichung
der Kommunikation bereitstellen.
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Gemäß dem OSI-Modell
erfolgt die Zuteilung eines Funkkanals an eine Kommunikation durch
die Medienzugangssteuerungsschicht (Medium Access Control-, MAC-Schicht). Die Datenverbindungssteuerungsschicht
(Data Link Control,- DLC-Schicht) stellt für die Datenpakete eine zuverlässige Transporteinrichtung über den
Funkkanal bereit. Die Netzwerkschicht ist für das Transportieren der Mitteilungen
zwischen Knoten des Telekommunikationsnetzes zuständig und
stellt als Folge davon die Datenrouten bereit.
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Wenn
der Prozess des Übertragens
eines Ethernet-Rahmens mit einer LP-Mitteilung in seinem Informationsfeld
ausgelöst
wird, müssen
die zweckentsprechenden Funkressourcen für seine Übertragung angefordert werden.
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Die
Anforderung zum Einrichten dieser Funkressourcen erreicht die Ferneinheit,
zu der die Verbindung besteht, wo das Erscheinen dieser Mitteilung
in Signalisierung des Funkkommunikationssystems umgesetzt wird,
die zur Festeinheit gesendet wird.
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Diese
Signalisierungsmitteilungen basieren auf den Parametern, die die
Station innerhalb des Funkkommunikationssystems identifizieren (Ferneinheitenidentität und Verbindungsdatenport),
sowie auf der physikalischen Adresse (Schicht-1-MAC-Adresse) des
Ethernet, aber niemals auf der Schicht-3-Netzwerkadresse (IP-Adresse), die das System
nicht analysiert. Sobald die Funkressourcen zugeteilt worden sind,
schreitet die IP-Mitteilung
zum Router und von hier zum Internet-Ziel fort.
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Wenn
die Festeinheit eine Bestätigungsmitteilung
vom Zielbenutzer empfängt,
bezieht diese Bestätigungsmitteilung
die Netzwerkadresse (IP Ebene 3) des Zieles ein, das der Absender
des Anrufs war, aber nicht die MAC-Adresse des Letzteren, die unbekannt
ist. Aus diesem Grunde muss ein allgemeiner Funkanruf an alle Ferneinheiten
gesendet werden, die Ethernet-Ports aufweisen, damit sie alle die LP-Adresse
analysieren und die fragliche Ferneinheit antwortet, wobei sie zur
Ermöglichung
des Restes der Übertragung
ihre MAC-Adresse
angibt.
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Jede
Ferneinheit muss unabhängig
per Funk mit einer Mitteilung, die ihre Identität innerhalb des Funkkommunikationssystems
beinhaltet, für
eine jede gerufen werden. Wenn die adressierten Einheiten die Funkrufmitteilung
empfangen haben, müssen sie
antworten. Diese Antwort impliziert seitens all dieser Ferneinheiten
die Suche nach einem und das Aushandeln eines Funkkanals zum Durchführen der Transaktion.
Diese Phase ist als ARP-Prozess (Address Resolution Protocol, Adressauflösungsprotokoll,
ARP-Protokoll) bekannt.
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Nach
dem oben Erläuterten
impliziert der Prozess eine unnötige
Verschwendung der begrenzten verfügbaren Funkressourcen und die Übertragung
einer großen
Zahl von Signalisierungsmitteilungen über diese, und zusätzlich wird
eine Zunahme der Vorgänge
erzeugt, die durch die Software vorzunehmen sind, die in den unterschiedlichen
Geräten/Knoten
implementiert ist, die das Telekommunikationsnetz bilden. In diesem
Fall leiden alle Einrichtungen des Netzwerks darunter, wobei eine
Beeinträchtigung
der Kommunikation erzeugt wird.
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Infolgedessen
wird es notwendig, ein Verfahren zu entwickeln, um die vorgenannten
Probleme zu überwinden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirksames Verfahren
des Verwaltens der begrenzten Funkressourcen eines Funkkommunikationssystems
zum Bewirken der Verbindung zwischen mindestens einem LAN und einem
Datenkommunikationsnetz wie dem Internet bereitzustellen.
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Um
diese Aufgabe zu erfüllen,
werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein System nach Anspruch
3 bereitgestellt.
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Zu
diesem Zweck umfasst eine Festeinheit Segmentierungsmittel zum Segmentieren
von ARP-Anforderungsmitteilungen in verschiedene Segmente einer
bestimmten Anzahl von Bits, die an eine Menge von Ferneinheiten
zu senden sind, die sich innerhalb ihres Abdeckungsgebiets befinden.
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Die
Segmente, in die die ARP-Anforderungsmitteilung unterteilt worden
ist, werden in aufeinander folgenden Datenübertragungen über einen
Funkkanal (Pilotkanal) gesendet. Dieser Kanal wird von allen Ferneinheiten
in systematischer Art und Weise aufgenommen.
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Der
Pilotkanal transportiert die Funkrufmitteilungen mit der Identität der Festeinheit
sowie mit den Rundsendedaten in regelmäßiger und zyklischer Art und
Weise.
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Die
Segmente, in die die ARP-Anforderungsmitteilung unterteilt ist,
werden über
den Pilotkanal entweder innerhalb der Funkrufmitteilungen oder innerhalb
der Rundsendedaten gesendet. Die Ferneinheiten, die den Pilotkanal
aufnehmen, empfangen die ARP-Anforderungsmitteilung, die die IP-Adresse
enthält,
die einer Endgerätestation
des lokalen Netzwerks LAN entspricht, die die Datentransaktion veranlasste.
Nur die Ferneinheit, die die IP-Adresse als ihre eigene erkennt,
reagiert auf die ARP-Anforderungsmitteilung, wobei ein Verkehrskanal
zum Vervollständigen
der Verbindung neu aktiviert oder eingerichtet wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Eine
ausführlichere
Erläuterung
der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung basierend auf den
beigefügten
Figuren bereitgestellt, wobei:
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1 in
Diagrammform ein lokales Netzwerk zeigt, das mit einem Datenkommunikationsnetz durch
ein Funkkommunikationssystem verbunden ist, gemäß der Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei mindestens eine Festeinheit 12,
die zu einem Funkzugangssystem gehört, über Übertragungsleitungen mit einem Diensteanbieter 11 eines
Kommunikationsnetzwerks, beispielsweise des Internets, verbunden
ist, durch den die Festeinheit 12 Zugang zum Internet erlangt.
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Benutzerseitig
steht die Festeinheit 12 mittels Funktechnologie (beispielsweise
eines drahtlosen digitalen Telekommunikationssystems (DECT)) mit
einer Menge von Ferneinheiten 13-i (i = 1, ..., n) in Kommunikation,
die sich innerhalb ihrer Abdeckungszone befinden, wobei ein Punkt-Mehrpunkt-Kommunikationssystem
gebildet ist mit einer DECT-Last
Mile.
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Im
Allgemeinen umfassen die Ferneinheiten 13-1, ..., 13-n Kommunikationsports,
die unterschiedliche Schnittstellen akzeptieren, wie beispielsweise eine
Ethernet-Schnittstelle.
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Mit
einem Ethernet-Port, der einer Ferneinheit 13-i entspricht,
ist ein lokales Netzwerk (LAN) verbunden, das durch mehrere Endgerätestationen 14-j (j
= 1, ..., m) gebildet ist, die um Zugang zu einem physikalischen
Medium konkurrieren.
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Eine
Ferneinheit 13-i kann einen oder mehrere Ports mit Ethernet-Kategorie
angemeldet haben, d.h. es gibt mehrere LANs, die mit einer Ferneinheit 13-i verbunden
sind.
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Die
LANs sind dadurch gekennzeichnet, dass sie Systeme mit sehr intensivem
Burstverkehr sind. Diese Bursts können asymmetrischen TCP/IP-Verkehr
(Transmission Control Protocol/Internet Protocol-Verkehr) transportieren,
eine Kommunikation sehr hoher Kapazität in einer der Richtungen,
häufig
der Downlink-Richtung.
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Wenn
auf die Initiative eines Benutzers 14-j eines LAN hin ein
Datentransaktions-Einrichtungsprozess gestartet wird, versucht die
Ferneinheit 13-i, mit der er verbunden ist, mittels seiner
Medienzugangssteuerungsschicht (MAC-Schicht) einen Funkkanal (Verkehrskanal)
zu erlangen.
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Zu
diesem Zweck wird eine Zugangsanforderungsmitteilung an das MAC-Medium
der Festeinheit 12 gesendet, auf die diese Einheit 12 mit
der Verkehrskanalbestätigung
antwortet. Die für
Daten eingerichtete Verbindung (Duplexkanal) wird mit einer LCN-Identität (Logic
Connection Number, logische Verbindungsnummer) identifiziert, die
zusammen mit der DECT-Identität (IPUI-Identität) der Ferneinheit 13-i gespeichert
ist, die die Datentransaktion auslöste.
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Sobald
der Verkehrskanal mittels des MAC-Protokolls aufgebaut ist, und
die Charakteristika von Burstverkehr gegeben sind, kann die Datenverbindungssteuerungs-DLC-Schicht
der Festeinheit 12 entscheiden, die MAC-Verbindung (physikalische Schicht)
auszusetzen oder zu unterbrechen, wenn es keinen Datenverkehr gibt
(was die Freigabe der Funkkanäle
impliziert), während
die digitale Verbindung eingerichtet bleibt. Sobald der Verkehr
wiederaufgenommen wird, werden die MAC- bzw. DLC-Verbindungen schnell
reaktiviert.
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Wenn
die Festeinheit 12 die erste Bestätigungsmitteilung zurückgibt,
die im Ziel ihren Ursprung hat, bezieht diese Bestätigungsmitteilung
die LP-Adresse (Netzwerkschicht) des Zieles, das die Transaktion
veranlasste, aber nicht die Ethernet-MAC-Adresse (physikalische
Schicht) der Ferneinheit 13-i ein, die dem Benutzer 14-j des
lokalen Netzwerks LAN entspricht, von dem die Datentransaktion veranlasst
wurde.
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Jedes
Gerät,
das mit einem LAN verbunden ist, weist eine Adresse, um auf Netzwerkebene
zu arbeiten, und eine andere Adresse, um auf physikalischer Ebene
zu arbeiten, LP-Adresse bzw. MAC-Adresse, auf.
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Als
Folge davon sollte die Festeinheit 12 eine Funkrufmitteilung
an alle Ferneinheiten 13-1, ..., 13-n mit Ethernet-Ports
für sie übertragen,
um deren deaktivierte Funkkanäle
zu reaktivieren, zu dem Zweck, eine ARP-Mitteilung (Adressauflösungsprotokoll-Mitteilung)
senden zu können.
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Um
die Übertragung
der ARP-Anforderungsmitteilung, die die IP-Adresse der Datenendgerätestation
beinhaltet, die die Transaktion auslöste, an alle Ferneinheiten 13-1,
..., 13-i die in einer Festeinheit 12 registriert
sind, zum Auslösen
der Suche nach einem freien Funkkanal und zum Reaktivieren der Signalisierung
mit der Festeinheit 12 darüber zu vermeiden, segmentiert
die letztere Einheit 12 die ARP-Anforderungsmitteilung in verschiedene
Segmente einer vorgegebenen Anzahl von Bits, beispielsweise 36 Bits.
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Ein
jedes dieser ordnungsgemäß nummerierten
Segmente wird in die Rundsende- oder Funkrufdaten eingesetzt und
durch die Festeinheit 12 über den Pilotkanal beispielsweise
innerhalb des Signalisierungsfeldes A gesendet.
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Die
unterschiedlichen Segmente der ARP-Anforderungsmitteilung werden
in aufeinander folgenden Rahmen des Pilotkanals, beispielsweise
in Rahmen Nummer 8 des Mehrfachrahmens, der durch 16 Rahmen gebildet
ist, oder alternativ in den Funkrufkanälen mit einem speziellen Diskriminator gesendet.
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Die
Segmente, in die die ARP-Anforderung unterteilt worden ist, werden
der Anfangskennung der ESCAPE-Markierung hinzugefügt (wenn
sie im Rundsendefeld B gesendet werden), um dem MAC-Medium der Ferneinheit 13-i anzugeben,
dass es eine ARP-Anforderungsmitteilung ist. Werden sie als Funkrufmitteilungen
gesendet, werden sie mit einem speziellen Diskriminator unterschieden.
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Der
Pilotkanal wird von allen Ferneinheiten 13-1, ..., 13-n aufgenommen,
und nur die Ferneinheit 13-i, die die IP- Adresse, die in der
ARP-Anforderungsmitteilung enthalten ist, als ihre eigene identifiziert,
darf den vorher unterbrochenen Verkehrskanal, wobei die Datentransaktion über diesen
Verkehrskanal fortgesetzt wird, mit der Bestätigungsmitteilung reaktivieren,
die jetzt die MAC-Adresse
der fraglichen Ferneinheit 13-i beinhaltet.
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Der
Rest der Mitteilungen, die die Transaktion ausmachen, ist einzig
an diese Ferneinheit 13-i adressiert und enthält ihre
individuelle MAC-Adresse.
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Der
Zweck der Erfindung ist somit, die ARP-Anforderungsmitteilung in den Pilotkanal
zu laden, sei dies innerhalb einer Funkrufmitteilung oder innerhalb
der Rundsendedaten, wodurch das Erfassen von Funkkanälen zum
Empfangen dieser ARP-Anforderungsmitteilungen durch die Ferneinheiten 13-1,
..., 13-n vermieden wird, die ihre IP-Adresse nicht erkennen werden und für die der Einsatz
von Funkressourcen unnötig
gewesen sein wird.