Telekommunikationsnetzwerk mit Parallelsitzungsfunktion
Die Erfindung betrifft ein Telekommunikationsnetzwerk zur Schmalband-Datenkommunikation zwischen mindestens einem Benutzer und mindestens einem Netzwerkserver eines Service Providers, insbesondere eines Internet Service Providers, wobei das Telekommunikationsnetzwerk eine Vermittlungseinheit aufweist zum Aufbau einer WählVerbindung zwischen Benutzer und Netzwerkserver sowie zur Durchführung einer Sitzung zum Punkt-zu-Punkt- Datenaustausch zwischen Benutzer und Netzwerkserver innerhalb der Dauer der Wählverbindung, sowie ein Verfahren hierzu.
Bei bekannten Telekommunikationsnetzwerken erfolgt im Schmalbandbereich der Verbindungsaufbau (Wählverbindung) nach den Standards PSTN (Public Switched
Telecommunication Network) oder ISDN (Integrated Services Digital Network) .
Neben der Verwendung von Telekommunikationsnetzwerken für Gesprächsverbindungen können diese auch zur Datenko munikation zwischen einem oder mehreren Endbenutzern (Usern) und einem Service Provider dienen, z.B. einem Internet Service Provider. Üblicherweise arbeiten Internet Service Provider (ISP) an bestimmten örtlichen Präsenzstellen (Points of Presence, POP) mit Netzwerk-Zugangsservern (Network Access Server, NAS), über die der Zugang zum Internet Service mit der
gewünschten Internet-Protokolladresse (IP address) erfolgt. Eine ähnliche Konstellation ergibt sich für Firmen, welche als Intranet Service Provider für externe Mitarbeiter wirken. Im Sinne der vorliegenden Erfindung geht es allgemein darum, einen IP orientierten Zugang zu einem Service Provider für einen Benutzer zu erhalten, wobei der Service Provider beispielsweise ein Internet Service Provider sein kann oder ein anderer Dienst, beispielsweise ein Nachrichtendienst.
Der Internet/Intranet Wahlverbmdungs-Zugang erfolgt herkömmlich über ein Punkt-zu-Punkt-Protokoll (Pomt-to- Pomt Protocol, PPP) . Da der Netzwerk-Zugangsserver dem jeweiligen Service Provider zugeordnet (und ubrlicherweise auch dort lokalisiert) ist, kann auf diese Weise nur eine Verbindung zu einem einzigen Service Provider aufgebaut werden.
Der Zugang von einem Benutzernetzwerk (Local Area Network, LAN) aus bringt zusätzliche Probleme mit sich. Der Grund dafür liegt unter anderem darin, daß einerseits die Internet- Protokolladressen (IP address) weltweit eindeutig definiert sind, andererseits aber die Adressen m einem Benutzernetzwerk, üblicherweise IP-Adressen, mit einer Vielzahl von Benutzern (Private IP) unabhängig davon beliebig vergeben sind, so daß es zu Kollisionen mit den weltweit eindeutigen Internet IP Adressen kommen kann. Es ist zur Vermeidung dieses Problems bekannt, auf dem Wege einer dynamischen Adressenvergabe mittels bestimmter Protokolle (DHCP und NAT, Network Address Translation) wahrend der Dauer einer Verbindung eine entsprechende Anpassung der IP Adressen vorzunehmen. Die zur wirtschaftlichen Verwendung von IP-Adressen erforderliche dynamische Zuordnung dieser Art setzt
jedoch eine komplizierte Router-Technologie voraus, die vom Benutzer schwierig zu handhaben ist.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß über eine einzige physikalische Wählverbindung gleichzeitig verschiedene parallele Datensitzungen unterschiedlicher Punkt-zu-Punkt-Verbindungen aufgebaut werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vermittlungseinheit Mittel aufweist zum Aufbau der Wählverbindung zwischen einem auf den mindestens einen Benutzer orientierten Anschlußpunkt und einem Zugangspunkt für den gewünschten Netzwerkserver, wobei während der Sitzung zwischen dem benutzerorientierten Anschlußpunkt und dem Zugangspunkt der Datenaustausch über ein eine Adressenkennung für die jeweils gewünschte Punkt-zu-Punkt Datenverbindung enthaltendes Datenprotokoll erfolgt.
Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Datenkommunikationsverbindung, bei dem mehrere Benutzer zu einem Local Area Network zusammengeschlossen sind, zwischen einem als zentraler Verbindungspunkt wirkenden LAN/WAN-Adapter und dem einem oder mehreren Netzwerkservern, betrieben von einem oder mehreren Service Providern, zugeordneten Zugangspunkt erfolgt.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß für die Herstellung der Datenverbindung zwischen dem benutzerorientierten -Anschlußpunkt einerseits und dem genannten Anschlußpunkt andererseits ein Datenaustauschprotokoll verwendet wird, welches einen Adressiermechanismus beinhaltet. Hierdurch können eine
Vielzahl von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zur selben Zeit über dieselbe Wahlverbindung hergestellt werden. Dabei ist die erfmdungsgemäße Losung unabhängig davon, ob es sich um einen einzelnen Benutzer oder um einen Verbund von Benutzern, beispielsweise m einem Local Area Network angeordneten PC's, handelt. Es werden auf der Wahlverbindung eine Vielzahl von Datensessions abgewickelt, wobei die -Abrechnung von Seiten des Service Providers zu jeder einzelnen Session zugehörig erfolgen kann. Die Abrechung von Seiten des ISDN/PSTN Netzwerkbetreibers erfolgt vorzugsweise auf Basis der Wahlverbindung, wodurch alle Datensessions von einem Nutzer oder einer Nutzergruppe (LAN) eingeschlossen werden.
Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, daß eine vergleichsweise einfache Konfiguration der erforderlichen Adapter (LAN/WAN-Adapter) ermöglicht wird. Darüber hinaus ist ein Vorteil der Erfindung darin zu sehen, daß sich eine Kompatibilität m bezug auf bestehende Systeme, welche Modems und/oder die ISDN-Technologie verwenden, besteht .
Weitere Vorteile der erfmdungsgemaßen Losung sind darin zu sehen, daß das Konzept sehr gut zu allen Architekturen paßt, bei denen die Datenverbindungen an der Vermittlungseinheit „vorbeigeleitet* werden (Bypass- Funktion) .
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteranspruchen hervor.
Die Erfindung wird um folgenden anhand einer Zeichnung naher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes
Telekommunikationsnetzwerk Fig. 2 ein weiteres, aus dem Stand der Technik bekanntes Telekommunikationsnetzwerk
Fig. 3 ein drittes, aus dem Stand der Technik bekanntes Telekommunikationsnetzwerk
Fig. 4 ein Telekommunikationsnetzwerk nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Fig. 5 ein Telekommunikationsnetzwerk nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Fig. 6 ein Telekommunikationsnetzwerk nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Das in Fig. 1 dargestellte Telekommunikationsnetzwerk, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, besteht benutzerseitig aus dem Public Switched Telecommunications Netzwork (PSTN) Standard zugeordneten Benutzern (User) einerseits und/oder dem Integrated Services Digital Network (ISDN) Standard zugeordneten Benutzern andererseits. Es können jeweils eine Vielzahl von solchen Benutzern vorgesehen sein. Der Übersichtlichkeit halber ist nur jeweils einer dargestellt. Die Netzwerkarchitektur beinhaltet ferner ein PSDN/ISDN Netzwerk (nur eine Vermittlungsstelle dargestellt) . Im Bild ist außerdem eine optional vorhandene Remote Concentrator Unit (RCU) gezeigt. Diese beinhaltet Schnittstellen, beispielsweise V5.1, V5.2 zu einer lokalen Vermittlungsstelle (Local Exchange, LE) .
Die lokale Vermittlungsstelle arbeitet mit einer Vielzahl von Netzwerk Access Servern (NAS) zusammen, über die der
Zugang zum jeweiligen Service (Internet, Corporate Network) ermöglicht wird. Die hier dargestellten Netzwerk Access Server (NAS) befinden sich an bestimmten lokalen Prasenzstellen (Points of Presents, POP) bestimmter Service Provider.
Der obere Teil der Fig. 1 zeigt die unterschiedlichen Schichten der Protokollarchitektur, wobei exemplarisch nur der PSTN bezogene Teil dargestellt ist. Die unterste Schicht wird durch die physikalische Bezeichnung des Netzwerkes (z.B. analog) gekennzeichnet. Die nächst höhere Schicht bezeichnet die verwendeten Schnittstellen (z.B. V.34). Die daruberliegende Schicht bezeichnet das Datenaustauschprotokoll. Dieses ist beim bekannten Stand der Technik das übliche PPP Protokoll, über welches der IP Datenverkehr erfolgt. Dieses Protokoll weist die erforderliche Sicherheit und die Managementeigenschaften für die Verwaltung der IP Adressen auf. Dieses bekannte „IP über PPP Protokoll1" ist ein verbmdungsoπentiertes und datensitzungsbasierendes Datenaustauschprotokoll.
Das bekannte Netzwerk arbeitet wie folgt:
Zunächst wird vom Benutzer ausgehend ein Verbindungsaufbau bewirkt, indem PSTN/ISDN-Nummer des Netzwerks-Zugangsservers NAS des ausgewählten Service Providers gewählt wird. Daraufhin stellt das Vermittlungsnetzwerk eine Wahlverbindung (PSDN/ISDN Call) zwischen dem Benutzer und dem Netzwerk Access Server NAS her und unmittelbar nach ihrem Aufbau beginnt die Gebuhrenberechnung der Wahlverbmdung. Anschließend wird die Punkt-zu-Punkt Datenubertragungssitzung (PPP Session) aufgebaut zwischen dem Benutzer und dem ausgewählten Netzwerkserver und die entsprechende Gebuhrenberechung für diese Sitzung ebenfalls begonnen. Gleichzeitig mit
dem Aufbau der PPP Datenkommunikationsverbindung kann auch die an sich bekannte Benutzerauthentifizierung, die dynamische Adressenzuordnung und/oder die Verschlüsselung der Daten erfolgen.
Bei diesem bekannten Netzwerk ist je Wählverbindung immer nur eine Punkt-zu-Punkt Datenkommunikationsverbindung zwischen Benutzer und dem ausgewählten Netzwerkserver möglich.
Fig. 2 zeigt ein weiteres bekanntes
Telekommunikationsnetzwerk. Dieses unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten dadurch, daß mehrere Netzwerkserver NS über ein Datennetzwerk (Data Network) an einen gemeinsamen Zugangsserver AS angeschlossen sind. Die Datenkommunikation innerhalb des Datennetzwerkes zwischen den Netzwerkservern NS und dem Zugangsserver AS kann nach bekannten Breitbandverfahren, beispielsweise ATM, erfolgen.
Auf der Basis der dargestellten Protokollstruktur (PPP) kann auch bei diesem bekannten Telekommunikationsnetzwerk je Wählverbindung immmer nur eine einzige Punkt-zu-Punkt Datenkommunikationsverbindung aufgebaut werden.
Ein drittes bekanntes Kommunikationsnetzwerk ist in Fig. 3 dargestellt. Dies unterscheidet sich von demjenigen, welches in Fig. 1 dargestellt wurde, dadurch, daß mehrere Benutzer zu einem Local Area Network (LAN) zusammengeschlossen sind. In diesem Beispiel ist nur der Zugang über ISDN gezeigt. Sämtliche Benutzer-PCs sind über einen Router mit der ISDN-Leitung verbunden, wobei der Ausgang des Routers über einen ISDN-Übergabepunkt NT an das bereits beschriebene Netzwerk angekoppelt ist. Bei dieser bekannten Anordnung besteht das Problem möglicher
IP Adressenuberschneidungen. Diese versucht man herkommlicherweise dadurch zu losen, daß IP Routertechnologien, beispielsweise nach den Standards DHCP und NAT, verwendet werden, die jedoch für den Benutzer schwer zu handhaben sind.
Fig. 4 zeigt ein Telekommunikationsnetzwerk gemäß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung.
Der Aufbau des Netzwerkes ist dabei grundsatzlich entsprechend demjenigen, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Es arbeiten also mehrere analoge Benutzer (PSTN User) oder mehrere digitale Benutzer (ISDN User) auf ein PSTN oder ISDN Netzwerk, welches über einen Zugangsserver AS mit einem Datennetzwerk (Data Network) verbunden ist, dem die unterschiedlichen Netzwerkserver NS zugeordnet sind.
Die obere Hälfte von Fig. 4 zeigt den Aufbau der Protokollarchitektur im Falle eines analogen Netzwerkes (PSTN User) . Die Besonderheit der Losung gemäß diesem Ausfuhrungsbeispiel besteht darin, daß eine Wahlverbmdung zwischen dem Benutzer (PSTN User) , einerseits und dem Access Server andererseits hergestellt wird, wobei eine Datenaustauschverbindung (Session) nach einem Schιcht-2 Tunnel-Protokoll, vorzugsweise L2TP, erfolgt. Dieses Protokoll ermöglicht, eine Adressenkennung zu übertragen, so daß Daten, die zu unterschiedlichen Zielorten gehen sollen bzw. von unterschiedlichen Quellorten stammen, entsprechend zugeordnet übertragen werden können. Hierdurch ergibt sich also die Möglichkeit, innerhalb einer aufgebauten Wahlverbmdung einen Parallelsitzungsbetrieb (Multi- Session) durchzufuhren. Das bedeutet, daß zur gleichen
Zeit über eine einzige Wahlverbindung mehrere Datenubertragungssitzungen stattfinden können. Für den Benutzer erschließt sich hierdurch die Möglichkeit, gleichzeitig einen -Anschluß an verschiedene Netzwerkserver unterschiedlicher Service Provider zu erreichen.
Die Aufbauphase für die Datenverbindung lauft demnach wie folgt ab:
1. Der Benutzer beginnt mit dem Aufbau einer Wahlverbmdung .
2. Der Benutzer wählt die Nummer des gewünschten Access Servers (AS), und zwar, ohne daß er die Adressennummer des von ihm gewünschten Service Providers angeben muß.
3. Die Vermittlungse heit baut eine Wahlverbindung, beispielsweise gemäß der PSTN oder der ISDN Technik, zwischen dem Benutzer und dem Access Server AS, auf.
4. Die Gebuhrenberechnung für die PSTN/ISDN Wahlverbmdung beginnt.
5. Der Benutzer beginnt mit der L2TP Sitzung mit dem Access Server. Dabei schließt der Verbmdungswunsch über das L2TP Datenprotokoll die Adresse des gewünschten Service Providers mit ein. Diese Adresse wird verwendet, um eine Verbindung zwischen dem Access Server und dem gewünschten Netzwerkserver aufzubauen, wobei die letztgenannte Verbindung vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise auch nach dem L2TP Protokoll errichtet wird.
6. Die Punkt-zu-Punkt Datenkommunikationssitzung zwischen dem Benutzer und dem gewünschten Netzwerkserver wird aufgebaut. Dabei können die Authentifizierungen des Benutzers, die dynamische Zuordnung von IP Adressen und die Verschlusselungsalgorithmen ebenfalls über dieses Protokoll ausgeführt werden.
7. Die auf die Datensitzung bezogene Gebuhrenermittlung beginnt.
Insgesamt ist es also möglich, daß wahrend der Dauer der Wahlverbindung parallele Punkt-zu-Punkt Datenkommunikationssitzungen eines oder verschiedener User(s) mit einem oder mehreren anderen Service Provider (n) aufgebaut werden können. Dies wird dadurch ermöglicht, daß das L2TP Protokoll quasi einen Tunnel bietet, durch welchen mehrere parallele Datensessions unabhängig voneinander hindurchlaufen können.
Fig. 5 zeigt als zweites Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung den Fig. 4 dargestellten Aufbau, wobei alternativ anstelle von im PSTN- bzw. ISDN-Modus angeschlossenen Emzel-PC-Usern ein Local Area Network LAN verschiedener PCs gebildet ist, welche an einen gemeinsamen Verbindungspunkt, den sog. LAN/WAN-Adapter, angeschlossen sind. Von diesem Adapter aus erfolgt die Verbindung zum Telekommunikationsnetzwerk über die herkömmliche ISDN Technologie (S-Bus, Schnittstelle NT) .
Innerhalb des LAN Netzwerkes ist jedem User eine private IP Adresse zugeordnet.
Als Datenkommunikationsprotokoll zwischen den einzelnen Usern des LAN Netzwerkes und dem LAN/WAN-Adapter wird vorzugsweise wiederum das L2TP Protokoll verwendet,
weswegen der LAN/WAN Adapter auch als „L2TP-Relayw bezeichnet wird. Weitere, auf L2TP basierende Datenkommunikationen erfolgen vom LAN/WAN Adapter zum Access Server AS des Data Netzwerkes sowie zwischen dem Access Server AS und den verschiedenen Netwerkservern NS der Service Provider.
Der Verbindungsaufbau gemäß dem m Fig. 5 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel lauft wie folgt ab :
1. Der Nutzer innerhalb des LAN Netzwerkes (LAN-PC) baut eine L2TP-Sιtzung mit dem LAN/WAN Adapter auf, wobei das bestehende LAN Protokoll unter Verwendung der privaten IP innerhalb des LAN verwendet wird. Die Verwendung des L2TP Protokolls ermöglicht, daß der LAN-PC innerhalb seiner Verbindungsanfrage bereits die gewünschte Provider Adresse mitliefert.
2. Falls dies noch nicht erfolgt ist, beginnt der LAN/WAN Adapter den Aufbau einer Wahlverbmdung auf.
3. Dazu wählt der LAN/WAN Adapter die Nummer des gewünschten Access Servers AS.
4. Die Vermittlungseinrichtung baut eine Wahlverbindung (z.B. ISDN-Verbindung) zwischen dem LAN/WAN-Adapter und dem Access Server AS auf.
5. Die Gebuhrenberechnung für die Wahlverbmdung wird begonnen.
6. Der LAN/WAN Adapter beginnt mit dem Access Server AS eine L2TP-Sιtzung, wobei die Adresse des gewünschten Service Providers weitergeleitet wird.
7. Nachdem sämtliche L2TP-Verbindungen (Tunnel) aufgebaut sind, wird die gewünschte Punkt-zu-Punkt
Kommunikationsverbindung zwischen dem End-User PC und dem gewünschten Netzwerkserver NS aufgebaut. Auch hierbei erfolgt wieder die Authentifizierung, die dynamische Adressenzuordnung und die Verschlüsselung über diese Schicht .
8. Die auf die Sitzung bezogene Gebührenberechnung erfolgt.
Von Bedeutung ist hierbei, daß nur eine einzige L2TP Verbindung zwischen dem LAN/WAN Adapter und dem Access Server AS aufgebaut wird. Wenn der Benutzer eine externe Verbindungsanfrage hat, wird dies in Form einer Punkt-zuPunkt Datensitzung von jedem angeschlossenen PC aufgebaut. Die Berechnung der Gebühren erfolgt in bezug auf diese einzelne Wählverbindung, die demzufolge durch eine Vielzahl von einzelnen Punkt-zu-Punkt Datenkommunikationssitzungen geteilt wird. Erst wenn die letzte Sitzung beendet ist, wird die Wählverbindung beendet .
Ein drittes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei wird anstelle des in Fig. 5 dargestellten Local Area Network (LAN) ein Wide Area Network (WAN) aufgebaut, wobei die Funktion des LAN/WAN Adapters durch einen als WAN Server ausgebildeten PC übernommen wird. Prinzipiell ist die Funktionsweise dieses in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispieles entsprechend derjenigen, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 5 aufgebaut ist. Auch der Schichtenaufbau ist dementsprechend, wie aus dem oberen Teil von Fig. 6 hervorgeht .
Auch bei dieser Variante erfolgt zunächst eine L2TP orientierte Verbindung zwischen den einzelnen Benutzern (Client PC) und dem WAN Server PC unter Verwendung der privaten IP innerhalb des Wide Area Networks. Anschließend erfolgt der Aufbau der
Datenkommunikationssession zwischen dem WAN Server PC und dem Access Server AS sowie fernerhin zwischen dem Access Server AS und den gewünschten Netzwerkservern NS .
Auch hierbei ist die gewünschte Adresse des Netzwerkservers bereits im Verbindungswunsch des End- Users enthalten und wird schrittweise durch die einzelnen „Tunnel* hindurchgeleitet, bis die Punkt-zu-Punkt Datenkommunikationsubertragung zwischen dem Client PC und dem gewünschten Netzwerkserver NS aufgebaut ist.
Zusammenfassend gesagt ist also das wesentliche Konzept der Erfindung mit dem Vorteil verbunden, daß eine Vielzahl von Punkt-zu-Punkt Datenkommunikationssitzungen zur gleichen Zeit ermöglicht werden, und zwar sowohl für einen Emzel-PC-Betrieb als auch im Falle eines Local Area Networks.
Mehrere Benutzer PCs, die zu einem LAN zusammengefaßt sind, können also eine einzelne Wahlverbmdung (PSTN/ ISDN) für die IP -Anwendung verwenden. Die Gebuhrenberechnung erfolgt bezogen auf die einzelne Wahlverbmdung. Dies ist sehr viel einfacher als die übliche Technologie unter Verwendung eines schwer zu managenden Routers .
Darüber hinaus ist der Aufbau des LAN/WAN Adapters, das sog. L2TP Relay, und dessen Konfiguration, z.B. die Auslegung der benotigten LAN Ports und der AS Nummer, einfach .
Abgesehen von dem für die Übertragungsmedien speziell ausgestalteten Teil (Modem, ISDN, LAN) ist der Aufbau (Layer) der Protokollarchitektur des Benutzer PCs identisch. Darüber hinaus ist keine besondere Behandlung des LAN-Zugangs erforderlich, und zwar weder von Seiten des Service Providers noch von Seiten des Operators. Vielmehr ist jeder LAN PC als ein individueller Nutzer zu betrachten, mit dem eine Punkt-zu-Punkt Datenwählverbindung aufgebaut wird.