DE69930014T2

DE69930014T2 - Wirksame verarbeitung von mehrfachverbindungsverkehr

Info

Publication number: DE69930014T2
Application number: DE69930014T
Authority: DE
Inventors: Jaakko Rautiainen; Petri Saarela; Pentti Toivanen; Arto MÄÄTTÄ; Pekka Multanen
Original assignee: Nokia Inc
Current assignee: Nokia Inc
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2019-12-31
Also published as: EP1249119B1; CA2395549A1; JP3823055B2; AU2104100A; EP1249119A1; DE69930014D1; WO2001050707A1; CA2395549C; JP2003523657A; ES2255770T3; US7292584B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vermittlungsverfahren und eine Vermittlungseinrichtung zum Bereitstellen einer Mehrfachverbindung zwischen einem Teilnehmer und einem Netz, wobei die Mehrfachverbindung aus einer Vielzahl physikalischer Verbindungen besteht, die von dem Teilnehmer eingegangen werden.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung, die Teilnehmer eines Telefonnetzes, beispielsweise PSTN (Public Switched Telephone Network), ISDN (Integrated Service Digital Network), GSM (Global System for Mobile Commmunications) und WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), mit dem Internet verbindet.
Hintergrund der Erfindung
Im Allgemeinen unterstützen AS-(Access Server-) Einrichtungen Mehrfachverbindungen von Teilnehmern eines Telefonnetzes mit einem paketvermittelten Netz wie dem Internet. Eine Mehrfachverbindung stellt Verbindungen dar, in denen ein Teilnehmer mehrere physikalische Verbindungen innerhalb einer logischen Verbindung mit dem Internet verwendet. Bei der Bildung von Mehrfachverbindungen besteht das Hauptproblem darin, dass die physikalischen Verbindungen zwischen dem Teilnehmer und der AS-Einrichtung typischerweise in unterschiedlichen Hardwaregrößen an der AS-Einrichtung enden.
Aufgrund der Paketbildung von Benutzerdaten für eine einzelne logische Internetverbindung müssen die für die einzelne logische Verbindung verwendeten mehreren physikalischen Verbindungen tatsächlich an einer Hardwaregröße an der AS-Einrichtung enden. Daher kann die Bildung einer logischen Verbindung, die aus verschiedenen physikalischen Verbindungen besteht, lediglich unter Verwendung von Tunnel-Protokollen gehandhabt werden. Beispielsweise im Fall einer Mehrfachverbindung mit zwei physikalischen Verbindungen wird die erste physikalische Verbindung von der Hardwaregröße der AS-Einrichtung, an der sie endet, zu der Hardwaregröße der AS-Einrichtung getunnelt, an der die zweite physikalische Verbindung endet. Dieses Tunneln kann entweder interne Übertragungswege der AS-Einrichtung oder das Internet selbst verwenden.
Allerdings sind mit dem vorstehend beschriebenen Tunnelverfahren mehrere Probleme verbunden. Das Tunneln von Benutzerdaten von einer Hardwaregröße der AS-Einrichtung zu einer anderen erhöht die Belastung dieser Elemente. Des Weiteren können bei der Verwendung des Internet zum Tunneln der Benutzerdaten unlösbare Probleme aufgrund eines unvorhersehbaren Verhaltens des Internet auftreten.
In der WO 99 66690 A ist ein Verfahren zum Verbinden eines Teilnehmerendgeräts mit dem Internet beschrieben, wobei die Verbindung über eine Vermittlung eines öffentlichen Telefonnetzes durchgeführt wird und die Vermittlung eine Vielzahl von Internetzugangsservern (IAS) aufweist. Im Ansprechen auf eine vom Teilnehmerendgerät empfangene Anforderung wird bestimmt, ob aktuell eine aktive Verbindung für dieses Endgerät über einen der IAS-Server vorhanden ist oder nicht. Ist gegenwärtig keine aktive Verbindung vorhanden, wird dem Teilnehmerendgerät Übertragungsbandbreite auf einem der IAS-Server zugeordnet. Ist eine aktive Verbindung vorhanden, wird der IAS identifiziert, auf dem Übertragungsbandbreite zugeordnet ist, und zusätzliche Bandbreite wird dem Endgerät auf diesem IAS zugeordnet, wenn sie verfügbar ist. Ist keine ausreichende zusätzliche Bandbreite verfügbar, wird die aktive Verbindung auf einen zweiten IAS übertragen, auf dem ausreichend Bandbreite verfügbar ist.
Des Weiteren ist in der WO 98 45993 A ein bidirektionales Datenkommunikationssystem beschrieben, das inverse Multiplexer zum Senden und Empfangen von Daten mit hohen Geschwindigkeiten unter Verwendung regulärer analoger Kanäle verwendet. Der inverse Multiplexer teilt ein digitales Hochgeschwindigkeitssignal in digitale Signale geringer Geschwindigkeit, die in analoge Modems eingegeben werden. Die analogen Modems modulieren die digitalen Signale geringer Geschwindigkeit in analoge Signale geringer Geschwindigkeit zum Senden über die analogen Kanäle zu dem öffentlichen Telefonnetz. Am entfernten Ende werden die von den analogen Kanälen geführten Daten zurück in ein digitales Hochgeschwindigkeitssignal durch einen inversen Multiplexer invers-multiplext, der in einem Umkehr-Invers-Multiplexmodus arbeitet.
Kurzzusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Unterstützen einer Mehrfachverbindung mit einem Netz auszugestalten, wobei in der Einrichtung kein Tunneln zwischen Hardwaregrößen durchgeführt werden muss.
Diese Aufgabe wird durch eine Vermittlungseinrichtung durch Anspruch 1 und ein Vermittlungsverfahren nach Anspruch 3 gelöst.
Erfindungsgemäß kann die QoS ("Quality of Service", Dienstgüte) von Mehrfachverbindungen aufgrund der Tatsache gesteigert werden, dass Tunnelverzögerungen beseitigt sind. Des Weiteren kann die Last hinsichtlich der Steuerung von Mehrfachverbindungen und der Verbrauch von Ressourcen verringert werden.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Systems und von Kommunikationen, die in dem System durchgeführt werden, das eine Vermittlungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm der Arbeitsweise der Vermittlungseinrichtung von 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems mit einer Vermittlungseinrichtung 3 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Merkmale der Vermittlungseinrichtung 3 können beispielsweise in einer Access Server-Einrichtung (AS-Einrichtung) implementiert sein.
Gemäß 1 ist ein Teilnehmer 1 eines Telefonnetzes wie PSTN, ISDN, GSM und WCDMA mit einem paketvermittelten Netz 2 wie dem Internet über die Vermittlungseinrichtung 3 verbunden.
Die Vermittlungseinrichtung 3 umfasst eine Verbindungsgröße 31, die Verbindungen zwischen dem Teilnehmer 1 und der Vermittlungseinrichtung 3 sowie interne Verbindungen der Vermittlungseinrichtung 3 verarbeitet. Die Vermittlungseinrichtung umfasst ferner eine PPP-Instanz PPP-X 32, die eine freie PPP-Instanz darstellt, mit der sich die Verbindungsgröße 31 zuerst verbindet. PPP bedeutet Punkt-Zu-Punkt-Protokoll, wobei es sich um ein Verfahren zum Senden von Datagrammen über serielle Punkt-Zu-Punkt Verbindungen handelt. Somit ist eine PPP-Instanz ein Knoten in der Vermittlungseinrichtung 3, der das Punkt-Zu-Punkt-Protokoll adaptiert.
Wie in 1 gezeigt enthält die Vermittlungseinrichtung 3 auch einen Bündelmanager 33, der Mehrfachverbindungen der Vermittlungseinrichtung 3 verarbeitet. Der Bündelmanager 33 hat Kenntnis von Mehrfachverbindungen des Systems in 1 und entsprechender Zustände. Außerdem steuert der Bündelmanager 33 einen Mehrfachverbindungspool 35.
Der Mehrfachverbindungspool 35 in der Vermittlungseinrichtung 3 umfasst eine Vielzahl von PPP-Instanzen PPP-1, PPP-2, ..., PPP-N, die für eine Mehrfachverbindungsverwendung reservierte Hardwaregrößen bilden. In 1 sind zwei PPP-Instanzen PPP-1 und PPP-2 für eine Mehrfachverbindung aus zwei physikalischen Verbindungen gezeigt, die eine logische Verbindung mit dem Netz 2 bilden. Insbesondere bilden PPP-1 und PPP-2 eine Hardwaregröße, die mit einer entsprechenden Mehrfachverbindungsgröße 34 verbunden ist.
Die Mehrfachverbindungsgröße 34 wickelt den Mehrfachverbindungsdienst des Teilnehmers ab. Die Mehrfachverbindungsgröße 34 sammelt die physikalischen Übertragungsverbindungen des Teilnehmers derselben Hardwaregröße (PPP-1 und PPP-2 in 1) in einer logischen Verbindung zum Netz 2 und umgekehrt.
Im Folgenden werden die im System in 1 durchgeführten Kommunikationen beschrieben.
Unternimmt der Teilnehmer 1 eine erste physikalische Verbindung mit der Vermittlungseinrichtung 3 mittels der Verbindungsgröße 31 (C1), bildet die Verbindungsgröße 31 eine Verbindung mit einer freien PPP-Instanz, die sich in der Vermittlungseinrichtung 3 befindet (C2). Hier wird die freie Instanz PPP-X genannt. PPP-X befindet sich nicht im Mehrfachverbindungspool 35. Entsprechend der Voreinstellung ist die vom Teilnehmer 1 unternommene Verbindung keine Mehrfachverbindung. PPP-X erfasst, dass der Teilnehmer einen Mehrfachverbindungsdienst fordert, und informiert daher den Bündelmanager 33 über die Mehrfachverbindungsanforderung (C3). Der Bündelmanager 33 hat Informationen über alle Mehrfachverbindungen des gesamten Systems. Er kann beispielsweise auf der Grundlage von Benutzerinformationen (beispielsweise Benutzername des Teilnehmers) herausfinden, dass der fragliche Teilnehmer keine vorhergehenden Ressourcen reserviert hat, das heißt, dass die Verbindungsanforderung des Teilnehmers 1 die erste physikalische Verbindung einer Mehrfachverbindung zu der Vermittlungseinrichtung 3 ist.
Nach Überprüfung der Ressourcen des Teilnehmers 1 informiert der Bündelmanager 33 die PPP-Instanz PPP-X zum Weiterleiten der Informationen zu der Verbindungsgröße 31, wobei die Informationen für eine Ressourcenreservierung aus dem Mehrfachverbindungspool 35 erforderlich sind (C4). Da die mit Mehrfachverbindungsinformationen des Teilnehmers 1 ausgestattete erste physikalische Verbindung gefragt ist, muss der Bündelmanager 33 ein Objekt starten, das heißt, die entsprechende Mehrfachverbindungsgröße 34, die das Bündeln von Mehrfachverbindungen handhaben muss (C5).
PPP-X sendet die vom Bündelmanager 33 empfangenen Mehrfachverbindungspoolinformationen und zuvor ausgemachte PPP-Parameter zur Verbindungsgröße 1 (C6). Danach kann die Verbindungsgröße 31 eine Verbindung zu einer aus dem Mehrfachverbindungspool 35 reservierten PPP-Instanz bilden. In diesem Fall bildet die Verbindungsgröße 31 eine Verbindung zu PPP-1 und sendet die von PPP-X empfangenen Parameter zu PPP-1 (C7). Dies ermöglicht PPP-1 das Aufbauen desselben Zustands, der der Zustand von PPP-X war. Nun ist PPP-1 zum Senden von Verkehr zu der Mehrfachverbindungsgröße 37 bereit (C8), wobei der Verkehr zum Netz 2 durch die Mehrfachverbindungsgröße 34 gesendet wird (C9), so dass Verkehr zwischen dem Teilnehmer 1 und dem Netz 2 übertragen werden kann.
Als nächstes unternimmt der Teilnehmer 1 eine weitere physikalische Verbindung derselben Mehrfachverbindung zur Vermittlungseinrichtung 3 über die Verbindungsgröße 31 (C10). Wiederum bildet die Verbindungsgröße 31 eine Verbindung zwischen dem Teilnehmer 1 und einer freien PPP-Instanz (PPP-X) der Vermittlungseinrichtung 3 (C11). Wiederum wird eine Mehrfachverbindungsanforderung herausgefunden.
PPP-X informiert den Bündelmanager 33 über die Verbindungsanforderung (C12). Der Bündelmanager überprüft auf der Grundlage von Informationen über alle Mehrfachverbindungen des Systems, ob der Teilnehmer 1 vorhergehende Ressourcen reserviert hat. Dann kann der Bündelmanager 33 auf der Grundlage von Identifizierungsinformationen (beispielsweise Benutzername des Teilnehmers) herausfinden, dass der fragliche Teilnehmer 1 bereits Ressourcen reserviert hat, nämlich aus dem Mehrfachverbindungspool 35 und der aus PPP-1 gebildeten bestimmten physikalischen Hardwaregröße. Somit reserviert der Bündelmanager 33 eine Ressource für die weitere physikalische Verbindung, wobei sich die Ressource an derselben Hardwaregröße wie die Ressource PPP-1 der ersten physikalischen Verbindung befindet. Nach der Reservierung informiert der Bündelmanager 33 die PPP-Instanz PPP-X, dass die Reservierung durchgeführt wurde (C13).
PPP-X sendet die vom Bündelmanager 33 empfangenen Mehrfachverbindungsinformationen zusammen mit durch PPP-X ausgehandelten Parametern zu der Verbindungsgröße 31 (C14). Dies ermöglicht der Verbindungsgröße 31 die Bildung einer Verbindung zu einer aus dem Mehrfachverbindungspool 35 reservierten PPP-Instanz. Gemäß 1 bildet die Verbindungsgröße 31 eine Verbindung zu PPP-2 und sendet die von PPP-X empfangenen Parameter zu PPP-2 (C15), so das PPP-2 einen ähnlichen Zustand aufbaut, den PPP-X hatte.
Somit ist PPP-2, die sich an derselben Hardwaregröße wie PPP-1 befindet, bereit zum Senden von Verkehr zu derselben Mehrfachverbindungsgröße 34 wie PPP-1 (C16). Die Mehrfachverbindungsgröße 34 sendet den Verkehr der zweiten physikalischen Verbindung zum Netz 2 (C17). Daher kann die Mehrfachverbindungsgröße 34 Verkehr zwischen dem Teilnehmer 1 und dem Netz 2 unter Verwendung einer einzigen Netzadresse übertragen, obwohl zwei physikalische Verbindungen verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben können unter Verwendung des Mehrfachverbindungspools 35 Mehrfachverbindungen einer Vielzahl von Teilnehmern zu der jeweils selben Hardwaregröße gerichtet werden, die wiederum mit einer entsprechenden Mehrfachverbindungsgröße 34 verbunden ist.
Der Umfang der physikalischen Verbindung vom Teilnehmer 1 zu der Mehrfachverbindungsgröße ist nicht auf zwei beschränkt, jedoch müssen im Fall einer Verwendungsaufnahme weiterer physikalischer Verbindungen die Kommunikationsabschnitte C10 bis C17 wiederholt werden. Im in 1 gezeigten Beispiel befinden sich die PPP-Instanzen PPP-1 und PPP-2 des Mehrfachverbindungspools 35 an derselben Hardwaregröße. Dies ist wichtig, wenn Verbindungen, die tatsächlich über verschiedene PPP-Instanzen laufen, an einer einzelnen Mehrfachverbindungsgröße enden.
Unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte Ablaufdiagramm wird die Arbeitsweise der Vermittlungseinrichtung 3 allgemeiner beschrieben.
Empfängt die Vermittlungseinrichtung 3 in 1 eine (physikalische) Verbindungsanforderung vom Teilnehmer 1 (Schritt S1), überprüft sie, ob die angeforderte Verbindung zu einer Mehrfachverbindung gehört, die bereits zwischen dem Teilnehmer 1 und dem Netz 2 mittels der Vermittlungseinrichtung 3 errichtet ist.
Wird in Schritt S2 erfasst, dass die Verbindung eine zwischen dem Teilnehmer 1 und dem Netz 2 zu errichtende neue Mehrfachverbindung ist, startet die Vermittlungseinrichtung 3 eine neue oder freie Mehrfachverbindungsgröße 34 für die neue Mehrfachverbindung (Schritt S3). Dann wird eine neue oder freie PPP-Instanz (PPP-1 in 1) für die angeforderte physikalische Verbindung an einer neuen Hardwaregröße reserviert (Schritt S4). Infolgedessen wird die Verbindung zwischen dem Teilnehmer 1 und dem Netz 2 über die Hardwaregröße und die Mehrfachverbindungsgröße für diese Hardwaregröße errichtet, so dass Verkehr zwischen dem Teilnehmer 1 und dem Netz 2 übertragen werden kann (Schritt S5).
Wird in Schritt S2 erfasst, dass die angeforderte Verbindung zu einer bereits errichteten Mehrfachverbindung gehört, wird diese Mehrfachverbindung wie in Verbindung mit 1 beschrieben bestimmt (Schritt S6). Dann wird eine freie PPP-Instanz an der bereits vorhandenen Hardwaregröße für die errichtete Mehrfachverbindung reserviert (Schritt S7). Gemäß 1 wird PPP-2 für die Verbindung C10 an derselben Hardwaregröße reserviert, zu der PPP-1 gehört. Infolgedessen wird die Verbindung zwischen dem Teilnehmer 1 und dem Netz 2 über die vorhandene Hardwaregröße und die entsprechende Mehrfachverbindungsgröße 34 errichtet (S5), die bereits für die Mehrfachverbindung gestartet wurde, zu der die physikalische Verbindung gehört.
Erfindungsgemäß kann die Verwendung von Tunnelprotokollen zum Tunneln physikalischer Verbindungen von einer Hardwaregröße der Vermittlungseinrichtung zu einer anderen Hardwaregröße vermieden werden.
In Anbetracht dieser Tatsache kann die QoS (Dienstgüte) von Mehrfachverbindungen gesteigert und die Belastung hinsichtlich der Steuerung von Mehrfachverbindungen und der Verbrauch von Ressourcen verringert werden.
Obwohl die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, soll die Beschreibung die Erfindung lediglich veranschaulichen und die Erfindung nicht darauf beschränken. Der Fachmann erkennt verschiedene Abwandlungen und Anwendungen der Erfindung, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Vermittlungseinrichtung (3) zur Bereitstellung einer Mehrfachverbindung zwischen einem Teilnehmer (1) und einem Netz (2), wobei die Mehrfachverbindung aus einer Vielzahl physikalischer Verbindungen besteht, die von dem Teilnehmer (1) eingegangen werden, mit einer Vielzahl von Umwandlungseinrichtungen (34, 35), die jeweils bei Aktivierung physikalische Verbindungen in eine logische Verbindung mit dem Netz (2) umwandeln und eine logische Verbindung von dem Netz (2) in physikalische Verbindungen umwandeln, wobei jede Umwandlungseinrichtung (34, 35) eine Vielzahl von Verbindungseinheiten (PPP-1 bis PPP-N) umfasst, und einer Steuereinrichtung (31, 32, 33) zum Akzeptieren einer Verbindung von dem Teilnehmer (1), zur Erfassung, dass die Verbindung eine zu einer Mehrfachverbindung gehörende physikalische Verbindung ist, zum Aktivieren einer ersten Verbindungseinheit aus der Vielzahl der Verbindungseinheiten (PPP-1 bis PPP-N) für die erfasste Mehrfachverbindung, zum Aktivieren weiterer Verbindungseinheiten, die zu derselben Umwandlungseinrichtung wie die erste Verbindungseinheit gehören, für nachfolgend akzeptierte physikalische Verbindungen, die zu der erfassten Mehrfachverbindung gehören, und zum Richten der akzeptierten Verbindung und nachfolgend akzeptierten physikalischen Verbindungen, die zu der erfassten Mehrfachverbindung gehören, zu der ersten und den weiteren Verbindungseinheiten der Umwandlungseinrichtung (34, 35), die für diese Mehrfachverbindung aktiviert ist.
Vermittlungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung auf der Grundlage von in einer physikalischen Verbindung enthaltenen Identifizierungsinformationen erfasst, dass die physikalische Verbindung zu der Mehrfachverbindung gehört.
Vermittlungsverfahren zum Bereitstellen einer Mehrfachverbindung zwischen einem Teilnehmer (1) und einem Netz (2), wobei die Mehrfachverbindung aus einer Vielzahl physikalischer Verbindungen besteht, die von dem Teilnehmer (1) eingegangen werden, mit den Schritten: Akzeptieren (S1) einer Verbindung von dem Teilnehmer (1), Erfassen (S2), dass die Verbindung eine zu einer Mehrfachverbindung gehörende physikalische Verbindung ist, Aktivieren (S3, S4) einer ersten Verbindungseinheit aus einer Vielzahl von Verbindungseinheiten (PPP-1 bis PPP-N) einer Vielzahl von Umwandlungseinrichtungen (34, 35) für die erfasste Mehrfachverbindung, wobei jede Umwandlungseinrichtung bei Aktivierung physikalische Verbindungen in eine logische Verbindung mit dem Netz (2) umwandelt und eine logische Verbindung von dem Netz (2) in physikalische Verbindungen umwandelt, Aktivieren (S7) weiterer, zu derselben Umwandlungseinrichtung wie die erste Verbindungseinheit gehörende Verbindungseinheiten für nachfolgend akzeptierte physikalische Verbindungen, die zu der erfassten Mehrfachverbindung gehören, und Richten (S4, S7) der akzeptierten Verbindung und nachfolgend akzeptierten physikalischen Verbindungen, die zu der erfassten Mehrfachverbindung gehören, zu der ersten und den weiteren Verbindungseinheiten der Umwandlungseinrichtung (34, 35), die für diese Mehrfachverbindung aktiviert ist.
Vermittlungsverfahren nach Anspruch 3, wobei in dem Erfassungsschritt auf der Grundlage von in einer physikalischen Verbindung enthaltenen Identifizierungsinformationen erfasst wird, dass die physikalische Verbindung zu der Mehrfachverbindung gehört.