DE10260453A1

DE10260453A1 - Generischer Nachrichtenkopf-Parser für die Unterstützung von Paketsprachlösungen, die vom Datentransportprotokoll unabhängig sind

Info

Publication number: DE10260453A1
Application number: DE10260453A
Authority: DE
Inventors: John Ta; Rong-Feng Chang
Original assignee: Zarlink Semiconductor VN Inc
Current assignee: Zarlink Semiconductor VN Inc
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-21
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2022-12-22
Also published as: US20030126188A1; GB2383920B; KR20030057453A; DE10260453B4; GB0228331D0; GB2383920A; FR2834412A1; CN1440174A; JP2003218933A

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Paketen, die einen Sprach-Nutzanteil tragen, werden vorgestellt. Die Vorrichtung sorgt für die Verringerung von Pakettransport-Gemeinanteilen durch Einbetten eines Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes in bereits existierende Datentransportprotokoll-Nachrichtenköpfe, wobei soweit wie möglich freie Bits verwendet werden. Die Lösung liefert eine konfigurierbare Unterstützung für Vielverkäufer-Ausrüstung. Vorkehrungen sind für die Hardware-Extraktion des Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes aus den Paketen ebenso wie das Herausziehen von Paketen, die einen Sprach-Nutzanteil tragen, aus einem Strom von Paketen, die einen gemischten Datenverkehr tragen, getroffen. Das Herausziehen durch Hardware wird unterstützt, indem Bitmasken verwendet werden.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Datentelekommunikation und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Transportieren von Sprachdaten, wobei Paketvermittlungstechnologien verwendet werden.

Hintergrund der Erfindung

Die zur Verfügung stehenden Telekommunikationsdienste können grob in zwei Hauptkategorien unterteilt; werden.
Die erste Kategorie umfaßt gebührenbehaftete Sprachkommunikationsdienste, die Qualität im Dienst bereitstellen, gekennzeichnet durch: eine minimale Übertragungsverzögerung, eine minimale Synchronisationsstörung bei der Übertragung, eine feste, zuvor zugewiesene Bandbreite, geringe Verlusttoleranz, Verwenden von bestimmten und redundaten Verbindungen. Synchronisationsstörungen beziehen sich auf die Variation der Übertragungsverzögerung von aufeinanderfolgenden Signalübertragungen zwischen Stationen. Derartige Telekommunikationsdienste umfassen den Plain Old Telephone Service (POTS), Telefaxdienste, ebenso wie Videokonferenzdienste. Die Ausstattung, die notwendig ist, um gebührenbehaftete Sprachdienste zu unterstützen, hat eine feste hierarchische Topologie der Verbindungen und ist teuer einzusetzen, zu warten und zu erweitern.
Die zweite Kategorie umfaßt "best effort"-Datendienste, die weichere Datentransportanforderungen bei reduziertem Einsatz, Wartung und Erweiterungskosten haben. Der Datentransport zieht seinen Nutzen aus einer variablen Bandbreite. Eine flexible Topologie der Verbindungen ermöglicht einen verbindungslosen Datentransport, der um ausgefallenes Gerät umgeleitet werden kann. Der sprichwörtliche Preis wird gezahlt durch eine unbegrenzte Übertragungsverzögerung, eine unbegrenzte Synchronisationsstörung bei der Übertragung ohne jegliche Garantien, die die erfolgreiche Weiterleitung von Daten zu dem beabsichtigten Ziel betreffen. "Best effort"-Datendienste werden beim Implementieren dessen benutzt, was heutzutage als das Internet bekannt ist. Das Datentransportgerät, das notwendig ist, um Datendienste zu unterstützen, ist relativ preiswert einzusetzen, zu warten und zu erweitern, wenn mit dem Gerät verglichen wird, das notwendig ist, um die oben vorgestellten Sprachdienste zur Verfügung zu stellen.
Anbieter für Telekommunikationsdienste stellen typischerweise den Sprachdienst (Telefondienst) ebenso wie den Datendienst (Internetzugang) parallel zur Verfügung. Die parallele Bereitstellung leidet an erhöhten Gemeinkosten für die Verwaltung. Gleichzeitig stellt das parallele Bereitstellen eine Notwendigkeit dar, da die Anschlußmöglichkeit auf dem "letzten Kilometer" für den Internetzugang typischerweise über physikalische Verbindungen mit verdrillten Paaren zur Verfügung gestellt wird, die der Bereitstellung von Telefondiensten zugeordnet sind.
In jüngster Zeit jedoch ist ein beträchtlicher Fortschritt in Bezug auf die Datentransportausrüstung gemacht worden, zum Unterstützen eines Bereitstellens eines schnelleren zuverlässigeren Datendienstes. Die jüngsten technologischen Fortschritte zur Unterstützung von Datendiensten setzen diese in Konkurrenz zu Sprachdiensten, so daß der Gradmesser "best effort"- den Datentransport nicht mehr beschreibt. Ein Gradmesser "Servicequalität", der Datendiensten zugeschrieben wird, ist immer häufiger anzutreffen.
Da das meiste des jüngsten Kapitaleinsatzes und der Einrichtung von Telekommunikationsdiensten dem. Bereitstellen von Datendiensten zugewiesen war, während das Sprachnetzwerk relativ unverändert geblieben ist, gibt es eine Nachfrage im Markt, die neu aufgebaute Infrastruktur verstärkt zu benutzen, um Sprachdienste zu liefern. Insbesondere sind Datentransportprotokolle und Datentransportausrüstung ins Auge gefaßt worden, um Sprachdienste über das Internet zu liefern. Der vielversprechendste Ansatz umfaßt Voice over Internet Protocol (VoIP)-Technologien.
Wie der Name schon sagt, heben VoIP-Technologien Internet-Protokoll- Datentransporttechnologien zum Vorteil aus, um Datenverkehr zu transportieren, der Sprachdiensten zugewiesen ist. Die Kombination ist auch frei gesagt bekannt als: Paketsprachdienst, Paketvermittlungssprachdienst usw. Obwohl anfangs Sprachkommunikation um die analoge Übertragung von Sprachsignalen zentriert war, ist die Digitalisierung von Sprachsignalen nicht neu.
Sprachsignalübertragung im digitalen Format wurde mit dem Aufkommen der digitalen Telefonvermittlung (digitales Austauschamt) eingeführt. Beim Digitalisieren analoger Sprachsignale werden alle 125 µs Meßwerte genommen, und jeder Amplitudenmeßwert des Sprachsignals wird digital dargestellt, wobei 8 Bits verwendet werden. Dort, wo verdrillte Kupferdrahtpaare benutzt wurden, um ausschließlich analoge Sprachsignale zu übertragen, machte es das Aufkommen der digitalen Telefonvermittlung möglich, digitale Sprachsignale zu multiplexieren, indem mehrere digitale Sprachsignale über derselben Leitung kombiniert wurden, wobei Time Division Multiplexing (TDM) benutzt wurde. TDM-Technologien ermöglichen es, daß mehrere Signale die Kupferdrahtübertragungsmedien zeitlich teilen, was auch frei gesagt als digitale Anschlußleitungen bekannt ist. Vorkehrungen werden auch getroffen, damit Steuer- und Synchronisationsinformation übertragen wird.
Ein TDM-Übertragungsprotokoll definiert Zeitrahmen, die ein Format haben und die alle 125 µs übertragen werden, um mehrere 8 Bit-Meßwerte zu transportieren, so wie sie erzeugt werden. Eine Vielfalt von Möglichkeiten digitaler Anschlußleitungen sind definiert, wobei Beispiele umfassen: eine nordamerikanische T1-Spezifikation, die Sprachdaten-Meßwerte trägt, welche 24 Sprachsignalkanälen pro Rahmen entsprechen, zusammen mit Steuer- und Synchronisationsinformation, und eine europäische E1-Spezifikation, welche Sprachdaten- Meßwerte trägt, die 32 Sprachsignalkanälen pro Rahmen entspricht, zusammen mit Steuer- und Synchronisationsinformation. Die übertragene Synchronisations- und Steuerinformation stellt nur einen kleinen Bruchteil der Bandbreite des TDM-Datentransportes dar.
Das Telefonnetzwerk ist grob gesprochen ein schaltungsverwaltetes Netzwerk, bei dem bestimmte Verbindungen zwischen Telefonstationen vor der Sprachsignalübertragung eingerichtet werden. Gepaarte physikalische Kupferdrahtverbindungen zwischen analogen Telefonvermittlungsgeräten wurden miteinander verbunden, um eine bestimmte Vollduplex- Verbindung zwischen Telefonstationen zur Verfügung zu stellen. In dem digitalen Telefonnetzwerk werden Zeitschlitze, welche Sprachmeßwerten entsprechen, die in den Rahmen transportiert werden, welche über die digitalen Anschlußleitungen zwischen digitalen Telefonvermittlungsstellen ausgetauscht werden, für jede Telefonverbindung zwischen Telefonstationen reserviert. Stabilität wird über redundate Ausstattung auf einer Basis des "sofort einsetzbaren Ersatzes zur Verfügung gestellt. Ein paralleles Netzwerk bietet eine Signalgebungsfunktion, um Telefonverbindungen einzurichten, zu überwachen und abzubrechen.
VoIP-Technologie befaßt sich, neben anderen Themen, mit dem Transport von Sprachdaten, wobei Datenpakete verwendet werden. Fig. 1 ist ein schematisches Schaubild, das eine beispielhafte Paketkonfiguration zeigt. Datenpakete 100 sind unabhängige Datenstrukturen, welche Signalgebungs- und Steuerinformation zusammen mit einem Daten-Nutzanteil 120 umfassen. Die Signalgebungs- und Steuerinformation ist in einem Nachrichtenkopf 110 kombiniert, der ein Format hat, welches durch Datentransportprotokolle festgelegt ist, die benutzt werden, um das Paket 100 zu transportieren. Datentransportprotokolle könnten die Verwendung eines Nachspanns 130 spezifizieren.
Jedes Datenpaket 100 wird in dem Datentransportnetzwerk unabhängig von anderen Datenpaketen 100 übertragen, umgeleitet und transportiert. Eine Entscheidung, daß geschickt wird, wird beim Verarbeiten jedes Paketes 100 an jedem Datentransportknoten eines Datentransportnetzwerkes getroffen. Dieser Prozeß ist als Paketverwaltung bekannt.
Einerseits, wenn mit der TDM-Datenübertragung verglichen wird, stellt der Paket- Nachrichtenkopf 110 einen großen Gemeinanteil dar, der die verfügbare Kapazität für den Datentransport reduziert. Andererseits ermöglicht das Treffen von Entscheidungen an jedem Knoten des Datennetzwerkes auf dem Weg, den das Paket 100 durch das Datentransportnetzwerk nimmt, das Umleiten von Paketen 100 um ausgefallenes Gerät, was somit das redundante Einsetzen von Datentransportausstattung unnötig macht. Die Einrichtung und Synchronisation redundanter Ausstattung ist sehr teuer, was noch einen weiteren Grund für den Druck hinter paketvermittelten Sprachdiensten darstellt.
Wie oben erwähnt erfordern Sprachdienste geringe Übertragungsverzögerungen und eine begrenzte Synchronisationsstörung. Internetprotokoll (IP)-Paketübertragung spricht Themen der Übertragungsverzögerung nicht an, noch spricht es an, Synchronisationsstörungen zu kontrollieren. Tatsächlich ist die IP-Protokolldatenübertragung nicht zuverlässig. IP-Pakete können bei der Übertragung verloren gehen oder können sogar mit gestörter Reihenfolge ankommen. Nach alledem ist nur eine obere Grenze beim IP-Paketverlust notwendig, wenn Sprach-Meßwerte transportiert werden, da das menschliche Ohr in gewissem Maße tolerant ist.
Das IP-Protokoll ist repräsentativ für eine Datenübertragungstechnologie der Open System Interconnection (OSI) Layer-3. Protokolle höherer Schichten werden benutzt, um unterschiedliche Paketübertragungsparameter anzusprechen. Ein OSI Layer-4- Übertragungssteuerprotokoll (Transmission Control Protocol; TCP) wird in Verbindung mit dem IP-Protokoll; oll benutzt, um eine zuverlässige Übertragung zur Verfügung zu stellen, ohne daß Übertragungsverzögerung oder Synchronisationsstörungen angesprochen würden. Ein Protokoll für ein virtuelles lokales Netzwerk (VLAN; Virtual Local Area Networking) sorgt für das Schicken von Prioritäten, welche eine bevorzugte Verarbeitung von VLAN-markierten Paketen spezifizieren, was bestenfalls eine verringerte, jedoch nicht begrenzte Verarbeitungsverzögerung sicherstellt.
Die jüngste explosive Entwicklung der Telekommunikationstechnologien hat eine große Anzahl von Verkäufern für Ausrüstung auf den Markt gebracht. Alle diese Verkäufer haben unterschiedliche Ansätze, um die oben dargestellten Probleme zu lösen, wobei noch ein anderer komplizierender Faktor eingeführt wird, welcher zu der Kompatibilität der VoIP-Ausrüstung zwischen den Verkäufern in bezug steht. Die Kompatibilität zwischen Verkäufern wird selten als die Gestaltungsstufe betrachtet, die zu proprietären Lösungen führt.
Ein Versuch, einige der oben dargestellten Punkte zu mildern, wurde von World Telecom Labs, einem belgischen Unternehmen, durchgeführt und im Internet unter http:/ / www.wtlusa.com / prod_tek / voip_wp.pdf als "The INX VOIP-Solution veröffentlicht. Obwohl sie eindeutig ist, versucht die INX-Lösung, den Gemeinanteil des Paket- Nachrichtenkopfes zu reduzieren, indem eine Topologie ähnlich einem Telefonnetzwerk auferlegt wird: dieses erfordert den Einsatz einer Stern-Netzwerktopologie, mit miteinander verbundenen Knoten nur über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und Ersetzen des Paket- Nachrichtenkopfes 110 jedes Paketes 100, das über jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung übertragen wird, durch einen proprietären 4 Byte-Kopf. Obwohl die Lösung versucht, das schaltungsvermittelte Telefonnetzwerk nachzubilden, stellt es nur eine proprietäre Lösung zur Verfügung, die auf die Ausrüstung eines Verkäufers begrenzt ist. Um Synchronisationsstörung zu reduzieren, erfordert die INX-Lösung das Puffern von Sprach-Meßwerten in verschiedenen Puffern in dem Datennetzwerk, was mit großen Puffern und eingeführter Verzögerung erkauft wird. Das Erfordernis, die Sprach-Meßwerte in dem sich ergebenden Netzwerk zu puffern, führt nicht selbst zu einer erweiterbaren Lösung zur Unterstützung von höheren Kapazitäten für den Sprachdatentransport. Weiterhin wird die Signalgebung über ein Benutzer- Datagrammprotokoll (UDP; User Datagram Protocol) implementiert, das, obwohl es für eine schnelle Übertragung der signalgebenden Nachrichten sorgt, nicht zuverlässig ist. Alle Datenwege werden periodisch überprüft, indem Test-UDP-Pakete geschickt werden, bei einer erhöhten Anforderung an die Bandbreite und möglicherweise ein unnötiges erneutes Umleiten von Sprachpaketen hervorrufend, wenn solche Test aufgrund verlorener UDP-Pakete versagen.
Es besteht daher die Notwendigkeit, die obengenannten Punkte zu lösen, und insbesondere ist es notwendig, Verfahren und Vorrichtungen zum Verarbeiten von VoIP-Paketen mit einem verbesserten Wirkungsgrad in einer Viele-Verkäufer-Umgebung zur Verfügung zu stellen, wobei der Gemeinanteil am Datentransport verringert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Datennetzwerkknoten, der Pakete verarbeitet, welche einen Sprach-Nutzanteil tragen, zur Verfügung gestellt. Der Datennetzwerkknoten umfaßt: eine Vielzahl physikalischer Schnittstellen, welche Pakete transportieren, wenigstens eine Bitmasken-Spezifikation, die wenigstens einer der Vielzahl der physikalischen Schnittstellen zugewiesen ist, und einen Bitmasken-Komparator. Die Bitmaske spezifiziert Bitwerte und Bitorte innerhalb wenigstens eines ausgewählten Abschnittes der Pakete, die von wenigstens einer physikalischen Schnittstelle empfangen worden sind. Der Bitmasken-Komparator vergleicht den ausgewählten Abschnitt wenigstens eines der Pakete mit der wenigstens einen Bitmaske, um festzulegen, ob das empfangene Paket einen Sprach-Nutzanteil trägt. Eine Entkapselung der Pakete Schicht um Schicht wird umgangen, was die Gemeinkosten der Verarbeitung am Datennetzwerkknoten reduziert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine physikalische Netzwerkschnittstelle zur Verfügung gestellt, welche Pakete transportiert, die einen Sprach-Nutzanteil tragen. Die physikalische Netzwerkschnittstelle umfaßt: wenigstens eine Bitmaskenspezifikation und einen Bitmasken-Komparator. Die Bitmaske spezifiziert Bitwerte und Bitorte innerhalb wenigstens eines ausgewählten Abschnittes der empfangenen Pakete. Der Bitmasken-Komparator vergleicht den ausgewählten Abschnitt wenigstens eines der empfangenen Pakete mit der wenigstens einen Bitmaske, um zu bestimmen, ob das Paket einen Sprach-Nutzanteil trägt. Die Entkapselung von Paketen Schicht um Schicht wird umgangen, um den Gemeinanteil der Verarbeitung an der physikalischen Netzwerkschnittstelle zu verringern.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum ausgewählten Verarbeiten von Paketen, welche einen Sprach-Nutzanteil tragen, zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfaßt eine Abfolge von Schritten. In einem ersten Schritt werden empfangene Pakete in einem Eingangspuffer gepuffert. Wenigstens ein ausgewählter Abschnitt jedes gepufferten Paketes wir einer ausgewählten Bitmaske zum Vergleich gegenübergestellt. Eine Feststellung wird getroffen, ob das Paket einen Sprach-Nutzanteil trägt. Die Entkapselung empfangener Pakete Schicht um Schicht wird umgangen, um den Gemeinanteil bei der Verarbeitung zu verringern.
Die Vorteile werden aus der Verringerung des Gemeinanteils am Pakettransport abgeleitet, indem ein Kontext verwaltender Nachrichtenkopf innerhalb vorher existierender Nachrichtenköpfe eingebettet wird, wobei soweit wie möglich freie Bits verwendet werden. Die Lösung stellt eine konfigurierbare Unterstützung für Ausrüstung mehrerer Verkäufer zur Verfügung. Weiter werden Gemeinanteile bei der Verarbeitung in dem Herausziehen des Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes durch Hardware aus den Paketen verringert, ebenso wie bei dem Herausziehen von Paketen, welche einen Sprach-Nutzanteil tragen, aus einem Strom von Paketen, welche einen gemischten Datenverkehr tragen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Merkmale und Vorteil der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen deutlicher, mit Bezug auf die angehängten Schaubilder, wobei:
Fig. 1 ein schematisches Schaubild ist, welches eine beispielhafte Paket-Konfiguration zeigt;
Fig. 2 ein schematisches Schaubild ist, das eine beispielhafte Internetprotokoll- Paketkonfiguration nach OSI-Layer-2 zeigt, welche Transport für Sprach- Nutzanteile bietet;
Fig. 3 ein schematisches Schaubild ist, welches eine beispielhafte generische Internetprotokoll-Paketkonfiguration nach OSI-Layer-3 zeigt, welche Transport für Sprach- Nutzanteile bietet;
Fig. 4 ein schematisches Schaubild ist, welches eine allgemeine Paketkonfiguration zeigt, welche Transport für Sprach-Nutzanteile gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung bietet;
Fig. 5 ein schematisches Schaubild ist, welches Bits eines 2 Byte Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes zeigt, der beim Verarbeiten von Sprach-Nutzanteilen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
Fig. 6 ein schematisches Schaubild ist, das gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Bitmaske zeigt, die beim Herausziehen von VoIP-Paketen aus einem Strom von IP-Paketen verwendet wird; und
Fig. 7 ein schematisches Schaubild ist, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Prozeßschritte beim Empfangen von VoIP-Paketen zeigt.
Es wird angemerkt, daß in den angehängten Schaubildern ähnliche Merkmale gleiche Bezeichnungen tragen.

Genaue Beschreibung der Ausführungsformen

Gemäß der Erfindung wird erkannt, daß unterschiedliche Verkäufer für Ausrüstungen VoIP- Technologien unterschiedlich implementieren. Unterschiedliche Datentransportprotokolle (OSI Layer-2 und-3) werden über verschiedenen OSI Layer-1-Technologien verwendet. Beispiele von OSI Layer-2 Datentransporttechnologien umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf: Ethernet- und Token-Ring-Technologien. Das IP-Protokoll arbeitet bei OSI Layer-3, während TCP, Echtzeit-Übertragungsprotokoll (RTP; Real-Time Transfer Protocol) und UDP bei OSI Layer-4 arbeiten. Verkäuferspezifische VoIP-Implementierungen können die Form annehmen: IP/UDP/RTP, wobei physikalische Token-Ring-Verbindungen benutzt werden, ebenso wie TCP über IP, wobei physikalische Ethernet-Verbindungen benutzt werden, sie sind jedoch hierauf nicht beschränkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden VoIP-Pakete bevorzugt durch Herausziehen derselben aus IP-Paketströmen an Datennetzwerkknoten verarbeitet. Eine physikalische Netzwerkschnittstelle, die wahlweise mehrere Datentransportprotokolle unterstützt, wird zur Verfügung gestellt.
Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 sind schematische Schaubilder, die gemäß der Erfindung beispielhafte IP-Paketkonfigurationen zeigen, welche Transport für Sprach-Nutzanteile bieten.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Paketkonfiguration für den Transport von Sprach-Nutzanteilen, wobei ein Ethernet-Paket 200 benutzt wird, das nur einen Nachrichtenkopf 210 von 14 Byte und einen Nutzanteil 220 hat.
Fig. 3 zeigt ein generisches IP-Paket für den Sprachdatentransport. Das gezeigte beispielhafte Paket ist ein Ethernet-Paket mit einem Ethernet-Nachrichtenkopf 210 von 14 Byte, welcher Medienzugriffssteueradressen (MAC; Media Access Control) und möglicherweise ein VLAN-markiertes ID spezifiziert. Das Ethernet-Paket 300 kapselt in seinem Nutzanteil 220 einen 20 Byte langen IP-Nachrichtenkopf 310 und einen Sprach-Nutzanteil 320 ein. Verschiedene OSI-Layer-4-Übertragungsprotokolle können verwendet werden, und falls dies geschieht, über ein Protokoll-Spezifiziererfeld in dem IP-Nachrichtenkopf 310 festgelegt weren. Zum Beispiel: Protokollspezifikationswert 2 entspricht dem Internet Group Management Protokoll (IGMP), Protokollspezifikationswert 6 entspricht dem TCP-Protokoll, Protokollspezifikationswert 17 entspricht dem UDP-Protokoll usw.
Gemäß der Erfindung kann der Transport von Sprach-Nutzanteilen irgendein Paketformat 400 benutzen, wie in Fig. 4 gezeigt. Das generische Paket 400 hat einen Nachrichtenkopf- Abschnitt 410 und einen Sprach-Nutzanteil 420. Bevorzugt wird ein Kontext verwaltender Nachrichtenkopf 500 benutzt, um die Sprachdatenverarbeitung entlang dem Transportweg zu ermöglichen.
Fig. 5 ist ein schematisches Schaubild, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Bits eines Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes 500 von 2 Byte, der beim Verarbeiten von Sprach-Nutzanteilen verwendet wird, zeigt.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird realisiert, daß die Nachrichtenkopf-Spezifikationen des Layer-2, -3 und -4 Datenübertragungsprotokolls keine Nutzungen für alle Bits in den Nachrichtenköpfen definieren. Anders ausgedrückt, ohne daß zusätzliche Bandbreite für den Datentransport verwendet würde, wird der Kontext verwaltende Nachrichtenkopf 500 von 2 Byte bevorzugt in vorliegende Nachrichtenköpfe 210, 310, 410 eingebettet, die durch die Datentransportprotokolle spezifiziert sind, welche beim Transportieren von Sprachdaten benutzt werden, so daß eine VoIP-Lösung zur Verfügung gestellt wird, solange freie Bits verfügbar sind. Obwohl der Kontext verwaltende Nachrichtenkopf 500 in Fig. 2, Fig. 3, Fig. 3 und Fig. 5 als eine Bitsequenz gezeigt ist, braucht das tatsächliche Einbetten der Bits innerhalb der Nachrichtenköpfe 210, 310, 410 nicht geordnet zu sein, nicht einmal in der Abfolge. Weiter braucht das Einbetten des Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes 500 nicht ausschließlich bei einem der Nachrichtenköpfe 210, 310, 410 zu geschehen, sondern kann über eine Kombination der Nachrichtenköpfe 210, 310, 410 verstreut sein.
Fig. 6 ist ein schematisches Schaubild, das gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Bitmaske zeigt, welche beim Herausziehen von VoIP-Paketen aus einem Strom von IP-Paketen benutzt wird.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die ersten 64 Bytes des Pakets 100 benutzt, um den Kontext verwaltenden Nachrichtenkopf 500 einzubetten. Abhängig von den verwendeten Datenübertragungsprotokollen, wird der Kontext verwaltende Nachrichtenkopf 500 in eine Kombination aus Paket-Nachrichtenkopf 110 und Nutzanteil 120eingebettet. Das bevorzugte Einbetten des Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes 500 fügt keinen zusätzlichen Gemeinanteil für den Datentransport hinzu, da nicht zugewiesene Bits in Protokoll-Nachrichtenköpfen 110 (210/310/410) wahlweise benutzt werden, um eine Vielfalt von Implementationen ebenso wie das Untereinanderarbeiten von Mehrverkäufer-Ausrüstung zu unterstützen.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Herausziehen des Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes 500 in Hardware durchgeführt, um den Gemeinanteil bei der Paketverarbeitung zu verringern.
Bevorzugt umfaßt das Herausziehen des Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes 500 durch Hardware die Verwendung einer Bitmaske 600, welche den Kontext verwaltenden Nachrichtenkopf bildende Bitsequenz-Zuweisungen und Orte innerhalb der ersten 64 Byte des Paketes 100 spezifiziert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der der VoIP- Datenverkehr Datentransport-Ressourcen des Datentransportnetzwerkes mit anderen IP-Datenströmen teilt, spezifiziert die Bitmaske 600 auch andere Bits, die durch Nachrichtenkopf-Felder des Datenübertragungsprotokolls in Nachrichtenköpfen 210, 310, 410 benutzt werden, um den VoIP-Datenverkehr von dem anderen IP-Datenverkehr zu trennen. Als ein Beispiel kann der VoIP-Datenverkehr nur mit bestimmten Datennetzwerkknoten ausgetauscht werden, die entweder spezifische MAC-Adressen oder spezifische IP-Adressen haben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können vollständige Nachrichtenkopf-Felder mit bestimmten Werten in der Bitmaske 600 spezifiziert werden, um Sprachdatenverkehr zu verarbeiten, der entsprechend einer bestimmten Gruppe von Datentransportprotokollen transportiert wird.
Fig. 7 ist ein schematisches Schaubild, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Prozeßschritte beim Empfangen und Übertragen von VoIP-Paketen zeigt.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Vielzahl von Bitrastern 600 auf dem Level der physikalischen Hardware-Schnittstelle zur Verfügung gestellt; zum Beispiel auf einer physikalischen Datennetzwerk-Schnittstellenkarte 700, die schematisch in Fig. 7 gezeigt ist. Ein Bitmasken-Selektor 702 wird verwendet, um einen Bitmasken- Komparator 704 anzuweisen, eine bestimmte Bitmaske 600 zu verwenden, die mit IP-Paketen zur Deckung gebracht werden soll, die in einem Eingangspuffer 706 empfangen worden sind.
Sollte eine Übereinstimmung gefunden werden, wird ein Signal 708 zu einem Extraktor 710 für VoIP-Daten geschickt. Der Extraktor 710 für VoIP-Daten zieht wenigstens die Bits des Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes 500 und möglicherweise den VoIP-Nutzanteil heraus. Die Information des Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes wird benutzt, um den VoIP-Nutzanteil an verschiedene VoIP-Schlangen 712 für die bevorzugte Verarbeitung durch einen Prozessor 720 zu schicken.
Anschließend an die Verarbeitung werden die VoIP-Daten in IP-Pakete 730 eingekapselt, und ein Kontext verwaltender Nachrichtenkopf 500 wird vor deren Übertragung eingebettet.
Typische IP-Paketverarbeitungsverfahren, die in der Technik bekannt sind, werden benutzt, um weitere geschickte IP-Pakete zu verarbeiten.
Das oben dargestellte Verfahren kann in Datennetzwerkknoten implementiert werden, welche IP-Datenverkehr tragen; solche Knoten 740 werden als VoIP-Knoten 740 bezeichnet, während die verbindenden physikalischen Verbindungen 750 als physikalische VoIP- Verbindungen 750 bezeichnet werden, welche Unterstützung für Sprachdienste, so wie Telefondienste liefern. Die VoIP-Knoten 740 und die physikalischen VoIP-Verbindungen 750 können an einem IP-Datentransportnetzwerk 760 zusammen mit anderen IP- Datennetzwerkknoten 770, die über physikalische IP-Verbindungen 780 miteinander verbunden sind, teilnehmen.
Durchschnittsfachleute werden erkennen, daß die hierin dargestellten Verfahren nicht auf die Bereitstellung von Telefondiensten beschränkt sind. Die Verfahren können mit geringen Änderungen benutzt werden, um Telefaxübertragung, Telefonkonferenz, Videokonferenz, Nutzer-zu-Nutzer-Information, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Anruferidentifikation, numerisches Pagen, Textnachrichten, Voicemail, usw. zur Verfügung zu stellen, sind aber nicht darauf beschränkt.
Durchschnittsfachleute werden erkennen, daß ausgewählte Datentransportprotokolle die Verwendung variabler Nachrichtenköpfe spezifizieren. In solchen Fällen kann die Bitmaske 600 benutzt werden, um den Kontext verwaltenden Nachrichtenkopf 500 herauszuziehen, sie kann entweder segmentiert sein, oder unterschiedliche Bitmasken können bevorzugt benutzt werden, wenn nur eine relativ kleine Anzahl von Variationen im Nachrichtenkopf möglich sind. Die Verwendung eines variierenden Nachrichtenkopfes wird typischerweise in dem Nachrichtenkopf selbst spezifiziert, es wird an Implementierungen gedacht, bei denen der Bitmasken-Selektor 702 die Spezifikationen des variierten Nachrichtenkopfes verwendet, um ein korrekte Bitmaske 600 auszuwählen.
Durchschnittsfachleute werden erkennen, daß ausgewählte Datentransportprotokolle die Verwendung von Nachspannen zusätzlich zu Nachrichtenköpfen spezifizieren. Im Nachspann gespeicherte Information sorgt typischerweise, jedoch nicht ausschließlich, für Fehlerprüfung. Die Verwendung von Nachspannen bietet zusätzliche Gelegenheiten, den Gemeinanteil der Datenübertragung zu minimieren, indem auch verfügbare freie Bits in dem Nachspann benutzt werden (obwohl dies nicht bevorzugt ist). Eine segmentierte Bitmaske, wie oben beschrieben, würde nötig sein. Die Einfügung der Fig. 6 zeigt eine solche Ausführungsform, wobei eine segmentierte Bitmaske 600/602 verwendet wird.
Obwohl die Elemente der Erfindung dargestellt worden sind, indem beispielhafte Referenz auf Datentransporttechnologien genommen wurden, die sich auf das Internetprotokoll beziehen, ist die Erfindung darauf nicht begrenzt: ein Durchschnittsfachmann würde erkennen, daß die Erfindung auch auf andere Datentransportechnologien angewendet werden kann. Die hierin dargestellten Verfahren können auch angepaßt werden, um Datenverkehr zu verarbeiten, der innerhalb eines Datentransportknotens über eine Rückebene zwischen mehreren physikalischen Schnittstellen (Leiterkarten) und/oder Dienstekarten transportiert wird.
Die dargestellten Ausführungsformen sind nur beispielhaft, und der Durchschnittsfachmann würde erkennen, daß Variationen bei den oben beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne daß man sich vom Gedanken der Erfindung entfernt. Der Umfang der Erfindung ist ausschließlich durch die angefügten Ansprüche definiert.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

1. Datennetzwerkknoten, welcher Pakete verarbeitet, die einen Sprach-Nutzanteil tragen, mit:

a) einer Vielzahl physikalischer Schnittstellen, welche Pakete transportieren,

b) wenigstens einer Bitmasken-Spezifikationen, die wenigstens einer der Vielzahl der physikalischen Schnittstellen zugewiesen ist, wobei die Bitmaske Bitwerte und Bitorte innerhalb wenigstens eines ausgewählten Abschnittes wenigstens eines der transportierten Pakete festlegt,

c) einem Bitmasken-Komparator zum Vergleichen des ausgewählten Abschnittes des wenigstens einen Paketes, das über die wenigstens eine physikalische Schnittstelle empfangen worden ist, mit der wenigstens einen Bitmaske, um zu bestimmen, ob das empfangene Paket eine Sprach-Nutzlast trägt,

wobei die Entkapselung Schicht um Schicht von Paketen, die einen Sprach-Nutzanteil tragen, umgangen wird, um den Gemeinanteil an der Verarbeitung an dem Datennetzwerkknoten zu verringern.

2. Datennetzwerkknoten nach Anspruch 1, bei dem die Bitmaske weiter Bitorte von Bits spezifiziert, welche einen Kontext verwaltenden Nachrichtenkopf bilden, der verwendet wird, um Verarbeitungsinformation im Hinblick auf die transportierten Pakete zu schicken.

3. Datennetzwerkknoten nach Anspruch 2, bei dem die Bitorte der Bits, die den Kontext verwaltenden Nachrichtenkopf bilden, weiter Bitorte verfügbarer freier Bits innerhalb wenigstens eines Paket-Nachrichtenkopfes spezifizieren, wobei die Verwendung verfügbarer freier Bits eine Verringerung am Gemeinanteil des Datentransportes zur Verfügung stellen.

4. Datennetzwerkknoten nach Anspruch 1, bei dem die Bitorte der Bits, die den Kontext verwaltenden Nachrichtenkopf bilden, Bitorte innerhalb des ausgewählten Abschnittes von Paketen spezifizieren.

5. Datennetzwerkknoten nach Anspruch 1, bei dem der ausgewählte Abschnitt wenigstens eines aus: den ersten 64 Bytes des Pakets, den Paket-Nachrichtenkopf und einen Paket- Nachspann umfaßt.

6. Physikalische Netzwerkschnittstelle, welche Pakete transportiert, die einen Sprach- Nutzanteil tragen, wobei die physikalische Netzwerkschnittstelle aufweist:

a) wenigstens eine Bitmasken-Spezifikation, wobei die Bitmaske Bitwerte und Bitorte innerhalb wenigstens eines ausgewählten Abschnittes von empfangenen der wenigstens einen der transportierten Pakete spezifiziert,

b) einen Bitmasken-Komparator zum Vergleichen des ausgewählten Abschnittes des wenigstens einen der empfangenen Pakete mit der wenigstens einen Bitmaske, um zu bestimmten, ob das empfangene Paket einen Sprach-Nutzanteil trägt,

wobei die Entkapselung Schicht um Schicht von Paketen, die einen Sprach-Nutzanteil tragen, umgangen wird, um den Verarbeitungs-Gemeinanteil an der physikalischen Netzwerkstelle zu verringern.

7. Physikalische Netzwerksschnittstelle nach Anspruch 6, bei der die Bitmaske weiter Bitorte von Bits spezifiziert, die einen Kontext verwaltenden Nachrichtenkopf bilden, der verwendet wird, um Verarbeitungsinformation im Hinblick auf die verschickten Pakete zu transportieren.

8. Physikalische Netzwerkschnittstelle nach Anspruch 7, bei der die Bitorte der Bits, die den Kontext verwaltenden Nachrichtenkopf bilden, weiter Bitorte von verfügbaren freien Bits innerhalb wenigstens eines Paket-Nachrichtenkopfes spezifizieren, wobei die Verwendung verfügbarer freier Bits eine Reduktion des Datentransport-Gemeinanteils zur Verfügung stellt.

9. Physikalische Netzwerkschnittstelle nach Anspruch 7, bei der die Bitorte der Bits, die den Kontext verwaltenden Nachrichtenkopf bilden, Bitorte innerhalb des ausgewählten Abschnittes der Pakete spezifizieren.

10. Physikalische Netzwerkschnittstelle nach Anspruch 6, bei der der ausgewählte Abschnitt wenigstens eines aus: den ersten 64 Bytes des Paketes, den Paket-Nachrichtenkopf und einen Paket-Nachspann umfaßt.

11. Verfahren zum selektiven Verarbeiten von Paketen, welche einen Sprach-Nutzanteil tragen, mit den Schritten:

a) Puffern eines empfangenen Paketes in einem Eingangspuffer;

b) Vergleichen wenigstens eines ausgewählten Abschnittes des Paketes mit einer ausgewählten Bitmaske; und

c) Bestimmen, ob das Paket einen Sprach-Nutzanteil trägt,

wobei die Entkapselung Schicht um Schicht von Paketen, die einen Sprach-Nutzanteil tragen, umgangen wird, um den Verarbeitungs-Gesamtanteil zu verringern.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem beim Bestimmen, ob das Paket einen Sprach- Nutzanteil trägt, das Verfahren weiter einen Schritt des ausgewählten Herausziehens eines Kontext verwaltenden Nachrichtenkopfes aufweist, wenn das Paket tatsächlich einen Sprach-Nutzanteil trägt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem anschließend an das Bestimmen, ob das Paket einen Sprach-Nutzanteil trägt, das Verfahren weiterhin einen Schritt des wahlweisen Herausziehens eines Sprach-Nutzanteils aus dem Paket aufweist, wenn das Paket tatsächlich einen Sprach-Nutzanteil trägt.