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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung mindestens eines Endpunktes in einem Netzwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein dafür eingerichtetes Netzwerk und einen Zugangsknoten nach dem Oberbegriff eines der nebengeordneten Ansprüche. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Endpunkt-Adressierung in einem Netzwerk, das einen Zugangsknoten und einen damit verbindbaren Diensteknoten aufweist, wobei über mindestens eine Schnittstelle des Zugangsknotens der Netzwerkzugang für den mindestens einen Endpunkt hergestellt wird und der Zugangsknoten die Netzwerk-Adressen der angeschlossenen Endpunkte verwaltet.
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Die Erfindung soll besonders für Anwendungen in breitbandigen Zugangsnetzen geeignet sein, die den Internetzugang für Teilnehmer-Endgeräte über Netzelemente, wie z. B. DSL-Modem, DSL-Zugangsmultiplexer und Breitband-IP-Zugangsknoten, bereit stellen und das Durchführen von Betriebs- und Wartungsaufgaben (Operation and Maintenance, kurz OAM) effektiv ermöglichen.
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Aus dem Stand der Technik sind breitbandige auf Ethernet basierende Zugangsnetze bekannt, bei denen im Rahmen von Betriebs- und Wartungsaufgaben sog. Ethernet-OAM-Nachrichten zwischen Endpunkten (Maintenance Entity Points) und definierten Zwischenpunkten (Maintenance Intermediate Points) übertragen werden.
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Die 1 zeigt schematisch den Aufbau eines solchen herkömmlichen Netzwerkes NW, das einen Zugangsknoten AN und einen damit verbindbaren Diensteknoten SN aufweist, wobei über mindestens eine Schnittstelle bzw. einen Port PRT des Zugangsknotens AN der Netzwerkzugang für den mindestens einen Endpunkt, hier für mehrere Endpunkte (MEP: Maintenance Entity Point) MEPa bis MEPz, hergestellt wird. Diese Endpunkte können z. B. Teilnehmer-Endgeräte TEa bis TEz oder Zugangsgeräte, wie z. B. DSL-Modems, sein. Der Zugangsknoten AN ist üblicherweise DSL-Multiplexer-Demultiplexer, der die Netzwerk-Adressen MACa bis MACz der angeschlossenen Endpunkte TEa bis TEz verwaltet. Die Netzwerk-Adressen sind in der Regel sog. MAC-Adressen (MAC: Media Access Control). Auch die der Zugangspunkt AN selbst wie auch der Dienstknoten SN haben jeweils eine eigene Netzwerk-Adresse, nämlich MAC# bzw. MAC0.
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Denn ohne Kenntnis der jeweiligen Netzwerk-Adressen wäre keine Verbindung und Übertragung von Nachrichten unter den beteiligten Knoten möglich. Zwischen dem Zugangsknoten AN und dem Diensteknoten SN, können noch weitere Knoten xN dazwischen geschaltet sein. Üblicherweise wird aber die jeweilige Source MAC-Adresse der Endpunkte TEa bis TEz nicht an die anderen Knoten weitergegeben, sondern deren Kenntnis verbleibt in dem Zugangsknoten AN. Der Zugangsknoten AN wiederum ordnet den ihm bekannten echten Source MAC-Adressen MACa bis MACz dann virtuelle Source MAC-Adressen vMACa bis vMACz zu und gibt nur diese an die anderen Netzelemente weiter. Sofern zumindest die virtuellen Adressen bekannt sind und einer real existierenden Endpunkt-Adresse zugeordnet sind, können auch von der Netzseite her, insbesondere vom Diensteknoten SN, Nachrichten an die einzelnen Endpunkte TEa bis TEz gerichtet werden. Die Form und Kodierung solcher Nachrichten ist in den Standards der ITU-T (Y.1731) und IEEE (802.1ag, 802.1ah) definiert. Allerdings befassen sich diese Standards nur mit der Festlegung der PDU Formate (PDU: Protocol Data Unit) und Mechanismen. Es wird insbesondere dort nicht angegeben, wie in einem Ethernet-Netz die Adresse des jeweiligen Endpunkts (sog. OAM Senke) zum Dienstpunkt bzw. Anfangspunkt (sog. OAM Quelle) gelangen könnte. Jedoch kann nur durch die Kenntnis der Netzwerk-Adresse eines Endpunktes (MEP: Maintenance Entity Point) ein entsprechender Nachrichtenfluss, sog. OAM Flow, aufgebaut werden. Zudem ist zu beachten, dass die Netzwerk-Adressen der Endpunkte oftmals nur eine vorbestimmte Gültigkeitsdauer haben, und es somit passieren kann, dass eine Nachricht, die an einen Endpunkt gerichtet ist, mit einer bereits verfallenen Adresse versehen wird.
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Die
US 2008/0 270 673 A1 beschreibt ein Verfahren zur Adressierung von Endpunkten in einem Netzwerk, bei dem der Diensteknoten (BRAS in
3) selbst mittles eines Lerverfahrens („learning method
350 in
5) eine virtuelle MAC-Adresse bilden kann, welche die Schnittstelle („bridge port”) in einem Zugangsknoten (DSLAM in
3) repräsentiert, an welchem mindestens ein Endgerät (CPE in
3) angeschlossen ist. Entweder ist der Diensteknoten vorkonfiguriert und hat bereits virtuelle MAC-Adressen gespeichert. Oder der Diensteknoten nutzt die bekannte Hierachie (z. B. die physikalische Position der Schnittstelle bzw. sog. „rack-shelf-slot-port indetification”) innerhalb des Zugangs-netzwerks, um die virtuelle MAC-Adressen zu berechnen. Mit Hilfe dieser virtuellen MAC-Adresse wird eine erste Nachricht („unicast loopback message”) vom Diensteknoten (BRAS) in Richtung Zugangsknoten (DSLAM) gesendet. Diejenigen Zugangsknoten, die die virtuelle MAC-Adresse nicht erkennen, verwerfen diese Nachricht. Nur derjenige Zugangsknoten, der auch die MAC-Adresse erkennt, sendet eine zweite Nachricht („multicast loopback message”) aus, so dass alle an der Schnittstelle angeschlossenen Endgeräte diese Nachricht erhalten. Das adressierte Endgerät antwortet mit einer dritten Nachricht („unicast loopback reply message”), so dass der Diensteknoten nun die echte MAC-Adresse des Endgerätes kennt und ein Nachrichtenfluss (OAM flow) aufgebaut werden kann. Jedoch ist dieses bekannte Verfahren aufwendig, da drei Nachrichten im Netzwerk übermittelt werden müssen, wobei zunächst immer alle an der Schnittstelle angeschlossenen Endgeräte angesprochen werden.
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Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie ein danach arbeitendes Netzwerk und einen entsprechenden Zugangsknoten so zu verbessern, dass die oben genannten Nachteile vorteilhaft überwunden werden. Insbesondere soll eine sichere und stets durchführbare Nachrichtenübermittlung im Rahmen von Betriebs- und Wartungsaufgaben möglich sein.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Netzwerk und einen Zugangsknoten mit den Merkmalen des entsprechenden nebengeordneten Anspruchs.
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Demnach wird vorgeschlagen, dass von dem Zugangsknoten gemäß eines vorgebbaren Algorithmus virtuelle Netzwerk-Adressen gebildet werden, die den Netzwerkadressen der Endknoten zugeordnet werden, dass von dem Diensteknoten gemäß demselben Algorithmus bei Bedarf zumindest eine der virtuellen Netzwerk-Adressen gebildet wird, um eine an einen gewünschten Endpunkt gerichtete Nachricht zunächst an den Zugangsknoten zu senden, der dann mittels einer Umsetzungs-Funktion die virtuelle Netzwerk-Adresse in die entsprechende Netzwerk-Adresse umgesetzt wird, um die Nachricht an den Endpunkt weiter zu senden.
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Somit wird sowohl am Zugangsknoten wie auch am Diensteknoten gleichermaßen und insbesondere synchron die Bildung von virtuellen Adressen durchgeführt, wobei durch Verwendung desselben Algorithmus sichergestellt wird, das der Diensteknoten ausschließlich solche virtuellen Adressen bildet, die auch im Zugangsknoten bekannt sind und zumindest der Schnittstelle zu dem gewünschten Endpunkt, insbesondere aber der echten Endpunkt-Adresse gewünschten Endpunkt zugeordnet werden kann, so dass die Nachricht den Endpunkt erreichen kann. Die Erfindung hat auch den Vorteil, dass der Zugangsknoten nicht allein virtuelle Adressen generieren und dann dem Diensteknoten, z. B. über einen Steuerkanal, mitteilen muss. Im Zusammenhang mit OAM-Funktionen (OAM: Operations and Maintenance) ergibt sich der Vorteil, dass die zwingend benötigten Endpunktadressen nicht in einer administrativen Weise bereit gestellt werden müssen, sondern durch das erfindungsgemäße Verfahren an den beteiligten Knoten gleichermaßen ermittelt bzw. berechnet werden. Ein Erlernen der Adressen ist ebenfalls nicht erforderlich, wodurch Speicherplatzanforderungen insbesondere im Zugangsknoten deutlich reduziert werden kann. Die Ermittlung bzw. Berechnung der Endpunkt-Adresse erfolgt erst im Augenblick der Nutzung der OAM-Funktionalität durch den Betreiber. Eine vorausgehende Berechnung, Speicherung oder Konfiguration ist nicht erforderlich.
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Die Erfindung stellt insbesondere eine Lösung vor, die es ermöglicht, die Endpunkt-Adresse in einem „Carrier Class” Ethernet zu ermitteln, ohne das diese über einen bestimmten Mechanismus bzw. Kanal von der OAM-Senke, insbesondere dem Zugangsknoten, zur OAM-Quelle, insbesondere dem Diensteknoten bzw. BRAS (Broadband Remote Access Server) übertragen werden müssen.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorzugsweise wird mittels des Algorithmus für die Schnittstelle eine vorgebbare Anzahl an virtuellen Netzwerk-Adressen gebildet wird. Dadurch wird für jede Schnittstelle bzw. jeden Port eine definierter Vorrat (Pool) von virtuellen Adressen gebildet und somit sichergestellt, dass der Diensteknoten immer valide virtuelle Adressen bildet.
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Von Vorteil ist es auch, wenn mittels des Algorithmus in Abhängigkeit von mindestens einer Eigenschaft der Schnittstelle die virtuellen Netzwerk-Adressen gebildet werden. Solche Eigenschaften können z. B. den Aufbau, insbesondere die Gliederung bzw. Hierachie von Hard- und/oder Software-Einheiten, des Zugangsknoten betreffen. In diesem Zusammenhang kann bevorzugt die Abhängigkeit für die Bildung der virtuellen Netzwerk-Adressen in einem mit dem Diensteknoten verbindbaren Netzknoten hinterlegt sein. Der Netzknoten kann außerhalb des Bezugskreises des hier vorgestellten Netzwerkes liegen und insbesondere eine Datenbank enthalten, in die Zuordnung zwischen Ports und virtuellen Adressen hinterlegt ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt die Umsetzungs-Funktion durchgeführt, indem bei jeder von dem Diensteknoten kommenden und an einen der Endpunkte gerichteten Nachricht geprüft wird, ob für den jeweiligen Endpunkt die Netzwerk-Adresse in dem Zugangsknoten bekannt ist, und falls dies nicht der Fall ist, die Nachricht mittels einer Sammeladresse über die Schnittstelle weitergeleitet wird. Somit wird eine intelligente Funktion zur Umsetzung der Adressierung, nämlich die erfindungsgemäße Interworking-Funktion, eingesetzt, welche für den Fall, dass keine gültige Adresse des jeweiligen Endknotens bekannt ist, eine Sammel-Adresse (sog. broadcast address) verwendet. Dabei liegt der Erfindung auch die Erkenntnis zu Grunde, dass auch mittels einer solchen allgemeinen Adresse die Nachricht exakt an den Endpunkt weitergeleitet werden kann, da ja der jeweilige Endpunkt über die ihm zugewiesene Schnittstelle (Port) angeschlossen ist. Deshalb kann auch trotz der Verwendung einer solchen Sammel- oder Gruppenadresse die Weiterleitung gezielt an den gewünschten Endpunkt erfolgen.
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Bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren können von dem Zugangsknoten die Netzwerk-Adressen der angeschlossenen Endpunkte verwaltet werden, indem die Netzwerk-Adressen der angeschlossenen Endpunkte ermittelt und gespeichert werden, insbesondere solche Netzwerk-Adressen ermittelt und fortlaufend erneuert werden, die nur eine vorbestimmbare Gültigkeitsdauer aufweisen. Auch können von dem Zugangsknoten und dem Diensteknoten die virtuellen Netzwerk-Adressen gebildet werden, um weiteren Knoten des Netzwerkes nicht die Netzwerkadressen der Endgeräte, sondern nur die virtuellen Netzwerk-Adressen mitzuteilen.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise mindestens einer der folgenden Schritte ausgeführt:
- – von dem Zugangsknoten werden mittels des Algorithmus die virtuelle Netzwerk-Adressen gebildet;
- – von dem Zugangsknoten werden die virtuellen Netzwerk-Adressen der mindestens einen Schnittstelle und/oder den Netzwerk-Adressen der angeschlossenen Endpunkten zugeordnet;
- – von dem Diensteknoten wird mittels desselben Algorithmus zumindest eine der virtuelle Netzwerk-Adressen gebildet;
- – von einer mit dem Netzwerk verbindbaren Instanz wird der Dienstknoten angestoßen, um die an den jeweiligen Endpunkt gerichtete Nachricht an den Zugangsknoten zu senden;
- – von dem Dienstknoten wird eine der virtuellen Netzwerk-Adressen verwendet, um die an den jeweiligen Endpunkt gerichtete Nachricht (OAM-MSG; LBM; LTM) an den Zugangsknoten zu senden;
- – in dem Zugangsknoten wird die Umsetzungs-Funktion durchführt, indem geprüft wird, ob für diesen Endpunkt die Netzwerk-Adresse in dem Zugangsknoten bekannt ist, wobei:
- – die Nachricht mittels der Netzwerk-Adresse des Endknotens über die Schnittstelle weitergeleitet wird, falls diese Netzwerk-Adresse bekannt ist; oder
- – die eingehende Nachricht mittels der Sammeladresse über die Schnittstelle weitergeleitet wird, falls die Netzwerk-Adresse des Endknotens nicht bekannt ist, oder die Gültigkeitsdauer der Netzwerk-Adresse abgelaufen ist;
- – von dem Endknoten, an den die Nachricht gerichtet ist, wird eine Antwort-Nachricht für den Diensteknoten zunächst an den Zugangsknoten gesendet;
- – in dem Zugangsknoten wird die Umsetzungs-Funktion durchführt, um die Antwort-Nachricht mittels einer dem Dienstknoten zugeordneten Netzwerk-Adresse an den Diensteknoten weiterzuleiten.
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Nachfolgend wird die Erfindung im Detail anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird, die folgendes darstellen:
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1 zeigt eine herkömmliche Netzwerk-Struktur;
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Struktur, bei der virtuelle Adressen sowohl im Zugangsknoten wie auch im Diensteknoten erzeugt werden;
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3 veranschaulicht das Übertragen von Nachrichten, insbesondere von Nachrichten für OAM-Funktionen, die vom Diensteknoten ausgehend an bestimmte Endgeräte gerichtet sind;
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4 zeigt im näheren Detail die funktionale Struktur einer im Zugangsknoten implementierten Interworking Funktion; und
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5 zeigt den schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau des eingangs genannten Netzwerkes NW, das einen breitbandigen Internetzugang für mehrere Endpunkte TEa bis TEz bereit stellt. Dazu wurden bereits eingangs die im wesentlichen beteiligten Netzelemente und deren Funktionen beschrieben. Ein sich ergebendes Problem besteht darin, dass Netzwerk-Adresse für die Endknoten TEa bis TEz oftmals nur sehr kurze Gültigkeitsdauer aufweisen. Dies kann dazu führen, dass insbesondere der Diensteknoten SN keine Nachrichten mehr an die angeschlossenen Endpunkte bzw. Endgeräte senden kann.
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In 2 ist im Vergleich zur Grundstruktur nach 1 dargestellt, wie gemäß der Erfindung sowohl im Zugangsknoten AN als auch im Diensteknoten Sn derselbe Algorithmus vMAlg bzw. vMAlg' als Kopie davon zur Bildung von virtuellen Adressen vMACa bis vMACz gebildet werden. Damit ist der Diensteknoten SN, der hier ein Breitband-Zugangsknoten bzw. Zugangsserver (sog. BRAS: Broadband Remote Access Server) ist, selbst in der Lage, valide virtuelle Adressen vMACa, vMACb usw. zu erzeugen, die der Zugangsknoten AN bzw. die darin implementierte Umsetzungsfunktion IWF kennt. Somit kann der Diensteknoten SN bei Bedarf die insbesondere für Betrieb und Wartung benötigten Nachrichten OAM-MSG, welche an die Endknoten TEa bis TEz gerichtet sind, zumindest bis zum Zugangsknoten AN zu adressieren, der dann die Adressierung auf echte Adressen MACa, MACb usw. umsetzt, um die Nachrichten an das jeweils gewünschte Endgerät weiterzuleiten.
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Als Beispiel wird hier die Situation beim Initiieren einer OAM-Funktion durch den Betreiber eines Ethernet basierenden Zugangs-Netzwerkes betrachtet. Hier ist eine gültige Endpunkt-Adresse erforderlich. Diese müsste herkömmlicher Weise administrativ bereitgestellt bzw. provisioniert werden. Aus Gründen der Eindeutigkeit von Adressen von Endpunkt-Adressen sowie aus Sicherheitsgründen werden virtuelle Adressen (z. B. vMACa) verwendet, welche in Richtung Netzwerk anstelle von echten Adressen (MACa) verwendet werden. Erfindungsgemäß nutzt man die Verwendung der virtuellen Adressen im Zugangsknoten AN und das Wissen, dass dort die virtuellen Adressen nach einem vorgebaren bzw. festgelegten Algorithmus vMAlg gebildet werden, nun dazu, auch im Diensteknoten SN gleichermaßen mit vMAlg' die virtuellen Adressen zu bilden, die ja für die OAM-Funktion schließlich in der Umsetzung IWF zu der gewünschten Endpunkt-Adresse führt. Für die Berechnung der Endpunkt-Adresse ist es dabei unerheblich, ob das Kundenendgerät (z. B. TEa) gerade aktiv und DSL-Strecke damit aufgebaut ist oder nicht.
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Eine Umsetzungsfunktion IWF im Zugangsknoten AN nimmt die OAM-Nachricht an die gewünschte Endpunkt-Adresse entgegen. Aus dieser Adresse kann eineindeutig der adressierte DSL-Port PRT des Zugangsknoten AN ermittelt werden. Die IWF ersetzt die ursprüngliche Endpunkt-Adresse durch Gruppen-Adresse und sendet die OAM-Nachricht weiter auf den DSL-Port PRT und damit an alle dort angeschlossenen Endgeräte TEa bis TEz. Somit sind die kundenseitigen Endgeräte für die OAM-Funktionalität erreichbar und adressierbar, ohne dass zuvor eine Provisionierung oder ein Erlernen der Endpunkt-Adressen erforderlich wäre. Weiterhin ist der gesamte Übertragungsweg der OAM-Nachricht „inband”, d. h. die Übertragung läuft über genau dieselben Wege bzw. Kanäle, wie die Kundendaten auch. Dies ist besonders hilfreich für eine Aussage der korrekten Konfiguration in der Aggregationsebene.
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Es ist somit ein besonderes Merkmal der Erfindung, dass die jeweilige Endpunkt-Adresse des Kundenendgeräts, welche für die Nutzung von Ethernet-OAM-Funktionen vom Dienstknoten SN bzw. BRAS aus zwingend benötigt wird, nicht administrativ (z. B. über ein Managementsystem) bereit gestellt werden muss, sondern durch die hier beschriebenen Mechanismen vom Netzwerk selbst gelernt wird. Wie die 2 im Detail darstellt, verfügt der Zugangsknoten AN dazu über eine Interworking-Funktion IWF, die den Austausch der Nachrichten OAM-MSG zwischen dem Diensteknoten SN und jeweiligem Endpunkt TEa ermöglicht.
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Im weiteren wird auch auf die 3 und 4 Bezug genommen, um das erfindungsgemäße Verfahren 100 hier näher zu beschreiben:
Als Ausgangssituation dient die Erkenntnis, dass in dem breitbandigen Zugangsknoten AN je DSL-Port PRT bestimmte MAC-Adressen hinterlegt werden, hier z. B. MACa bis MACz. Die dazu korrespondierenden virtuellen Adressen, also vMACa bis vMACz werden mittels eines Algorithmus gebildet, der einer festgelegten Bildungsregel folgt, die eineindeutig für die Bezugsdomäne sind. Einem einzelnen DSL-Port PRT können dabei mehrere vMAC-Adressen zugeordnet werden.
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Nach Synchronisierung der DSL-Linien lernt der Zugangsknoten AN die Endpunkt-Adressen der Kundengeräte TEa bis TEz bzw. der Verbindung zwischen Knoten AN und jeweiligem Endgerät. Zu dieser Zeit erfolgt im AN auch die Zuweisung einer virtuellen Endpunkt-Adresse, wie z. B. vMACa. Der Knoten AN kennt jetzt sowohl echte wie auch virtuelle Adresse des Kunden-Endgerätes, also TEa. Da der Algorithmus der Zuordnung im Knoten AN einen festen Pool von vMAC-Adressen je DSL-Port PRT aufweist, kann die zugeordnete vMAC-Adresse sich zwar ändern, stammt aber immer aus demselben Pool, der dem Port PRT zugeordnet ist. Folglich kann der Knoten SN bzw. BRAS bei Anwendung desselben Algorithmus jederzeit eine valide vMAC-Adresse bilden bzw. zu einem beliebigen DSL-Port eines AN-Knotens berechnen. Dabei ist es unerheblich, ob diese Adresse vMAC momentan einer echten Adresse MAC zugeordnet ist oder nicht. Die vMAC-Adresse ist für diesen speziellen DSL-Port gültig.
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Zur Durchführung von Ethernet OAM-Loopback- und OAM-Linktrace-Prüfungen ist die Kenntnis der Endpunkt-Adressen am gegenüberliegenden Endpunkt MEP (Maintenance Entity Point) wesentlich. Die Kenntnis dieser MAC Adressen kann bei herkömmlichen Technologien zurzeit nur per Konfiguration dem MEP mitgeteilt werden. Um jedoch in einem massenmarktfähigen breitbandigen Telekommunikationsnetz diese Funktion nutzen zu können, ist eine automatische Ermittlung dieser MAC Adressen am MEP notwendig. Dies löst die vorliegende Erfindung durch ein Verfahren zur Ermittlung bzw. Berechnung dieser virtuellen Endpunktadresse sowie durch eine spezielle Umsetzungsfunktion (OAM-IWF) auf dem AN als Bindeglied (siehe auch 3). Dabei erfolgt auf dem Knoten BRAS die Berechnung einer virtuellen Endpunktadresse eines DSL-Ports (vMAC) für die Adressierung einer OAM-Nachricht nach genau dem gleichen Algorithmus vMAlg', wie der Algorithmus vMAlg im Zugangsknoten AN, welcher dort die vMAC bildet und zuordnet.
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Eine OAM Nachricht wird durch die berechnete Endpunkt-Adresse den Zugangsknoten AN auf jeden Fall erreichen. Der AN kennt den Zustand des angesprochenen DSL-Ports und kann die eintreffende OAM Nachricht selbst dann beantworten, wenn der adressierte DSL Port nicht aktiv ist, weil z. B. der Kunde seine Endgeräte abgeschaltet hat. Ist der DSL-Port jedoch aktiv, so nimmt eine spezielle Umsetzfunktion auf dem AN (OAM-Interworking-Funktion, OAM-IWF) diese OAM-Nachricht entgegen. Denn durch die Adressierung der virtuellen MAC Adresse im AN kann der MEP3 im Endgerät noch nicht erreicht werden. Hierzu wird eine spezielle Umsetzungsfunktion IWF vorgeschlagen, da eine solche Funktion in herkömmlichen Lösungen nicht zur Verfügung steht.
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Wie auch die 4 als Funktionsprinzip zeigt, besteht die Funktion IWF aus zwei virtuellen MEP (MEP' und MEP'') und ersetzt die Endpunkt-Adresse der OAM-Nachricht, bei der es sich ja noch um die berechnete Endpunktadresse handelt, durch eine Gruppenadresse, welche von allen aktiven Endgeräte am DSL-Port erkannt und beantwortet wird.
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Mit Verweis auf den in 5 dargestellten Verfahrensablauf stellen sich die Merkmale und Funktionsablauf wie folgt dar:
- – Nutzen des AN-Algorithmus zur Zuordnung der vMAC, um die Endpunktadresse auf dem AN im SN berechnen zu können.
- – Umsetung der Eth LBM bzw. LTM in einer OAM-IWF zum MEP3
- – Umsetzung der Eth LBR bzw. LTR in einer OAM-IWF zum MEP1
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In einem ersten Schritt 110 erlernt der Zugangsknoten AN die aktuellen Netzwerk-Adressen der angeschlossenen Endgeräte. Der Vorgang des Lernens der jeweiligen Endpunkt-Adresse wird durch den Kunden bzw. Benutzer selbst ausgelöst, indem dieser sein Endgerät an das Netzwerk NW bzw. den Zugangsknoten AN anschließt. Er wird nicht vom Netzbetreiber durch Konfiguration o. ä. ausgelöst.
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Es handelt sich also um einen automatisch ablaufenden Prozess, der es ermöglicht, die Endpunkt-Adressen in einem „Carrier Class” Ethernet Netzwerk zu lernen, und damit Ethernet OAM Funktionen nutzbar zu machen.
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Im breitbandigen Zugangsknoten AN sind je DSL Port MAC Adressen hinterlegt. Diese MAC Adressen werden nach einer festgelegten Regel gebildet, die eineindeutig für die Bezugsdomäne sind. Es können je DSL Port n vMAC Adressen (z. B. 1 ≤ n ≤ 64) gebildet werden. Das ist aber abhängig von der Anzahl der anzuschließenden Endgeräte TE. Die Anzahl der Adressen kann per Konfiguration bestimmt werden. Zur Bildung der virtuellen Adressen vMAC wird ein festgelegter Algorithmus vMAlg verwendet (s. auch 2). Auch der Diensteknoten SN bildet nach demselben Algorithmus vMAlg virtuelle Adressen.
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Nach Synchronisierung der DSL Linien lernt der breitbandige Zugangsknoten AN die Endpunkt-Adressen der Kundengeräte der Verbindung zwischen Zugangsknoten AN und dem jeweiligen Kundenendgerät, z. B. TEa. Somit kennt der Zugangsknoten AN die jeweils echte Endpunkt-Adresse, also z. B. die MACa, wie auch die zugehörige virtuelle Endpunkt-Adresse vMACa des Kundenendgerätes TEa.
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Der zu Beginn durchgeführte Schritt 110 wird durch den Kunden initiiert, indem dieser sein Endgerät einschaltet bzw. aktiviert. Diese Aktivierung hat den Aufbau der DSL-Strecke zum Zugangsknoten AN zur Folge.
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Durch die Adressierung der virtuellen Netzwerk-Adressen vMACa bis vMACz im Zugangsknoten AN kann der Endpunkt im jeweiligen Endgerät allerdings nicht erreicht werden. Um den Endpunkt im Endgerät erreichen zu können, wird im Schritt 130 die erfindungsgemäße Umsetzungsfunktion bzw. Interworking-Funktion IWF durchgeführt.
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Diese Funktion IWF prüft im Schritt 131, ob eine echte Adresse für den Endpunkt bekannt ist, z. B. die MACa, und ordnet diese in einem Schritt 132 der jeweiligen dem Dienstknoten SN bekannten Adresse, hier z. B. der virtuellen vMACa, zu. Ist keine echte Adresse bekannt oder ist eine bekannte Adresse bereits verfallen, so ordnet die Interworking-Funktion IWF der bekannten Adresse vMACa eine Sammel-Adresse MAC* zu, wodurch sicher gestellt wird, dass die Nachricht, z. B. LBM, sicher an dem gewünschten Endpunkt TEa ankommt.
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Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt in der automatischen Integration einer evtl. vorhandenen Virtualisierung von Endpunktadressen (z. B. vMAC). Netzbetreiber werden aus Gründen der Eineindeutigkeit von Endpunktadressen sowie aus Sicherheitsüberlegungen heraus eine Funktion im AN einsetzen, welche die „echte” Endpunktadresse des Kundenendgeräts (z. B. MAC-Adresse) im AN durch virtuelle Endpunktadressen in Richtung Netz ersetzt. Bei einer manuellen Administration müsste diese Umsetzung mit berücksichtigt werden. Beim hier beschriebenen Verfahren erfolgt die Berücksichtigung dieses Umstandes automatisch durch den AN. Es sind keine weiteren Eingriffe erforderlich.
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Zusammenfassend stellt sich die Erfindung als ein Verfahren dar, dass eine synchrone automatische Endpunktadresserkennung für Ethernet OAM ohne Übermittlung der Endpunktadressen erlaubt. Als Bezugskreis der Erfindung gilt beispielsweise ein breitbandiges Zugangsnetz, wie es in 1 dargestellt ist. Üblicherweise werden in einem solchen breitbandigen, vorzugsweise Ethernet-basierenden, Zugangsnetz die Ethernet OAM Nachrichten zwischen Endpunkten MEP und definierten Zwischenpunkten MIP gesendet. Die Form und Kodierung dieser Nachrichten ist in den Standards wie z. B. nach ITU-T und IEEE definiert. Diese bekannten Standards beschäftigen sich mit der Festlegung der Formate und Mechanismen. Es wird jedoch nicht festgelegt, wie in einem Netz die Adressen der Endpunkte (OAM Senke) zu den OAM Quellpunkten gelangt. Allerdings kann nur durch die Kenntnis der Endpunktadresse kann ein OAM Flow aufgebaut werden.
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An dieser Stelle setzt die beschriebene Erfindung an, die einen Mechanismus vorschlägt, der es ermöglicht, die Endpunktadresse in einem „Carrier Class” Ethernet zu ermitteln, ohne das diese über einen bestimmten Mechanismus von der OAM Senke, wie dem Zugangsknoten AN, zur OAM Quelle, wie dem Diensteknoten SN bzw. BRAS übertragen werden müssten. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Endpunktadressen, welche für die Ethernet OAM Funktionen zwingend benötigt werden, nicht in irgend einer Weise administrativ bereitgestellt werden müssen, sondern durch die hier beschriebenen Mechanismen ermittelt bzw. berechnet werden können. Ein Lernen der Adressen ist ebenfalls nicht erforderlich, was die Speicherplatzanforderungen im AN deutlich reduziert. Die Ermittlung bzw. Berechnung der Endpunktadresse erfolgt erst im Augenblick der Nutzung der OAM-Funktionalität durch den Betreiber. Eine vorausgehende Berechnung, Speicherung oder Konfiguration ist nicht erforderlich.
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Es ist bekannt, dass beim Initiieren einer OAM Funktion durch den Betreiber eines Ethernet basierenden Zugangsnetzes eine Endpunktadresse (MAC-Adresse) erforderlich ist. Die Endpunktadresse (des Kundenendgerätes) müsste administrativ bereitgestellt bzw. provisioniert werden. Netzbetreiber werden aus Gründen der Eineindeutigkeit von Endpunktadressen sowie aus Sicherheitsüberlegungen heraus jedoch eine Funktion im AN einsetzen, welche die „echten” Endpunktadressen der Kundenendgeräte (z. B. MAC-Adressen) im AN durch virtuelle Endpunktadressen (vMAC) in Richtung Netz ersetzt, wie dies 2 veranschaulicht.
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Erfindungsgemäß werden nun die Verwendung dieser vMAC im Zugangsknoten AN und die Tatsache genutzt, das deren Bildung nach einem festgelegten Algorithmus erfolgt, um im Diensteknoten SN bzw. BRAS (OAM Quelle) die für die OAM Funktion erforderliche Endpunktadresse zu berechnen. Für die Berechnung der Endpunktadresse ist es dabei unerheblich, ob das Kundenendgerät gerade aktiv und die DSL Strecke damit aufgebaut ist oder nicht.
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Vorzugsweise nimmt eine spezielle Umsetzfunktion IWF (OAM-Interworking-Funktion) im Zugangsknoten AN die OAM-Nachricht an diese spezielle Endpunktadresse entgegen. Aus der Endpunktadresse kann eineindeutig der adressierte DSL-Port PRT des Zugangsknoten AN ermittelt werden. Die Umsetzungsfunktion IWF ersetzt die ursprüngliche Endpunktadresse durch eine Gruppenadresse und sendet die OAM-Nachricht weiter auf den DSL-Port und damit an alle dort angeschlossenen Endgeräte. Mit dieser Methode werden die kundenseitigen Endgeräte für die OAM-Funktionalität erreich- und adressierbar, ohne dass zuvor eine Provisionierung oder ein Lernen der Endpunktadressen hätte stattfinden müssen. Weiterhin ist der gesamte Übertragungsweg der OAM-Nachricht „inband”, läuft also mithin über genau die gleichen Wege wie die Kundendaten auch, was speziell für eine Aussage der korrekten Konfiguration in der Aggregationsebene hilfreich ist.
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Der Funktionsablauf ist wie folgt:
In dem breitbandigen Zugangsknoten AN sind je DSL Port MAC Adressen hinterlegt. Diese MAC Adressen werden nach einer festgelegten Regel gebildet, die eineindeutig für die Bezugsdomäne sind. Einem einzelnen DSL-Port können dabei mehrere vMAC Adressen zugeordnet werden.
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Nach Synchronisierung der DSL Linien lernt der breitbandige Zugangsknoten AN die Endpunktadressen der Kundengeräte der Verbindung zwischen AN und Kundenendgerät. Zu dieser Zeit erfolgt im AN auch die Zuweisung einer virtuellen Endpunktadresse vMAC. Der Zugangsknoten AN kennt jetzt sowohl echte als auch virtuelle Endpunktadresse des Kundenendgerätes. Da der Algorithmus vMAlg der Zuordnung im Zugangsknoten AN einen festen Pool von vMAC-Adressen je DSL-Port vorsieht, kann die zugeordnete virtuelle Adresse vMAC sich zwar ändern, stammt aber immer aus dem Pool, der diesem DSL-Port zugeordnet wurde. Infolgedessen kann der Diensteknoten SN bzw. BRAS bei Anwendung ebendieses Algorithmus vMAlg' jederzeit eine valide vMAC zu einem beliebigen DSL-Ports eines AN berechnen. Dabei ist es unerheblich, ob dieser speziellen vMAC momentan eine „echte” Endpunktadresse zugeordnet ist oder nicht. Die vMAC ist für diesen speziellen DSL-Port gültig.
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Zur Durchführung von Ethernet OAM Loopback und Linktrace Prüfungen ist die Kenntnis der Endpunktadressen am gegenüberliegenden MEP wesentlich, damit die Funktion überhaupt gestartet werden kann. Die Kenntnis dieser MAC Adressen kann zurzeit nur per Konfiguration dem MEP mitgeteilt werden. Um jedoch in einem massenmarktfähigen breitbandigen Telekommunikationsnetz diese Funktion nutzen zu können, ist eine automatische Ermittlung dieser MAC Adressen am MEP notwendig. Die vorliegende Erfindung setzt auch hier an und beschreibt eine Methode zur Ermittlung bzw. Berechnung dieser virtuellen Endpunktadresse sowie eine spezielle Umsetzungsfunktion (OAM-IWF) auf dem Zugangsknoten AN als Bindeglied (siehe 3).
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Hervorzuheben ist die Berechnung einer virtuellen Endpunktadresse vMAC eines DSL-Ports für die Adressierung einer OAM-Nachricht auf dem Diensteknoten SN bzw. BRAS nach genau dem gleichen Algorithmus vMAlg', wie der Algorithmus vMAlg im Zugangsknoten AN, der die virtuellen Adressen vMAC bildet und zuordnet.
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Eine OAM Nachricht wird durch die berechnete Endpunktadresse den Zugangsknoten AN auf jeden Fall erreichen. Der Zugangsknoten AN kennt den Zustand des angesprochenen DSL-Ports und kann die eintreffende OAM Nachricht selbst beantworten, falls der adressierte DSL Port nicht aktiv ist, d. h. wenn z. B. der Kunde seine Endgeräte abgeschaltet hat. Ist der DSL-Port jedoch aktiv, so nimmt die spezielle Umsetzfunktion IWF auf dem Zugangsknoten AN diese OAM-Nachricht entgegen. Denn allein durch die Adressierung der virtuellen Adresse im Zugangsknoten AN kann der MEP3 im Endgerät noch nicht erreicht werden. Die Umsetzungsfunktion IWF kann dies jedoch leisten und besteht vorzugsweise aus zwei virtuellen MEP (MEP' und MEP'') und ersetzt die Endpunktadresse der OAM-Nachricht, bei der es sich ja noch um die berechnete Endpunktadresse handelt, durch eine Gruppenadresse, welche von allen aktiven Endgeräte am DSL-Port erkannt und beantwortet wird. Ein Nicht-Beantworten infolge nicht aktivem Endgerätes wird entweder durch time out oder durch eine zu definierende Fehlermeldung dem SN vom AN signalisiert.
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Bezugszeichenliste
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- TEi
- Endpunkt(e) bzw. Teilnehmer-Endgerät(e), ausgeführt als MEP (Maintenance Entity) bzgl. OAM-Funktion
- AN
- Zugangsknoten (Access Node), ausgeführt als Zwischenpunkt bzw. MIP (Maintenance Intermediate Point) bzgl. OAM-Funktion
- SN
- Diensteknoten (Service Node), ausgeführt als BRAS Breitband-Zugangs-Knoten bzw. -Server (Broadband Remote Access Server
- NET
- Netzwerk, ggf., mit weitere Netzknoten
- MACi
- echte Netzwerk-Adresse(n) (Media Access Control)
- vMACi
- virtuelle Netzwerk-Adressen
- IWF
- Umsetzungs-Funktion bzw. Interworking Funktion
- vMAlg
- virtueller MAC Algorithmus (BRAS)
- vMAlg'
- virtueller MAC Algorithmus (AN)
- OAM-MSG
- Nachricht (OAM: Operation and Maintenance)
- LBM, LBR
- Nachrichten bzgl. OAM-Funktionen (Loop Back Message bzw. Loop Back Report Message)