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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Netzwerkschnittstellen und
insbesondere auf Gateways, die Leitungsnetzwerke und Paketnetzwerke verbinden.
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Stand der
Technik
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Derzeit
bildet die Leitungsvermittlungstechnologie die Basis für die weltweite
Telekommunikationsnetzwerkinfrastruktur und wird in Telefonsystemen
ausgedehnt verwendet, die aktuelle Ausdehnung des Internets hat
jedoch die Verwendung von paketbasierten Technologien angetrieben.
Paketbasierte Technologien können
als eine Alternative oder in Kombination mit Leitungsvermittlungstechnologien in
diesen Telekommunikationsnetzwerken und Telefonsystemen verwendet
werden. Wenn paketbasierte und leitungsbasierte Kommunikationstechnologien zusammen
verwendet werden, ist eine Brücke,
die als ein Gateway bekannt ist, notwendig, um Signale zwischen
einem Leitungsnetzwerk und einem Paketnetzwerk umzuwandeln und zu
leiten. Telefongateways, die mit dem Leitungsnetzwerk verbinden,
können
standardbasierte Zeitmultiplex- (TDM-) Verbindungsleitungen (T1,
T3, E1, usw.) und standardbasierte Signalmechanismen (z. B. Signalisiersystem
7 oder kanalzugeordnetes Signalisieren) verwenden. Ein Beispiel
eines Leitungsnetzwerks ist das Telefonsystem, das Teilnehmern einen
herkömmlichen
Telefondienst (POTS = plain old telephone system) liefert. Das Gateway
kann durch standardbasierte Paketschnittstellen, wie z. B. Internetprotokoll
(IP), Frame-Relay und asynchroner Transfermodus (ATM) über eine
Vielzahl von physikalischen Schnittstellen (z. B. 100 BaseT, T3,
OC3c, OC12c) mit dem Paketnetzwerk verbinden. Ein Beispiel eines
Paketnetzwerks ist das Internet.
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1 stellt
die Architektur eines herkömmlichen
Telefongateways 10 dar. Diese Gateway-Architektur verwendet
eine Leitungsvermittlungskonfiguration 12, wie z. B. einen
TDM-Bus oder ein
Zeitlagenvielfach (Time-Slot-Interchange) zum Liefern der internen
Vermittlung zwischen dem Leitungsnetzwerk 14 und dem Paketnetzwerk 16.
Leitung-zu-Leitung-Anrufe,
wie sie durch die Leitung 15 angezeigt sind, werden unter
Verwendung der Leitungsvermittlungskonfiguration 12 zwischen
Leitungsnetzwerkservern 18 vermittelt. Leitung-zu-Paketanrufe, wie sie
durch die Leitung 17 angezeigt sind, werden unter Verwendung
dieser gleichen Leitungsvermittlungskonfiguration 12 zwischen
Leitungsnetzwerkservern 18 und Paketnetzwerkservern 19 vermittelt.
Die Umwandlung der Leitungsdaten zu Paketdaten, die als Paketanpassung
bekannt ist, wird in den Paketnetzwerkservern 19 durchgeführt, die
Digitalsignalprozessoren (nicht gezeigt) für Echokompensation und Transcodierung
umfassen. Die Leitungsvermittlungskonfiguration 12 begrenzt
jedoch die Gesamtflexibilität
des Gateways zum Bewegen von Paketen zwischen Serverkarten.
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2 stellt
die Architektur eines weiteren herkömmlichen Telefongateways 20 dar.
Für erhöhte Flexibilität trennt
diese Gateway-Architektur die Signalverarbeitungsfunktionen von
den Paketnetzwerkservern 22 und platziert diese Funktionen
auf Signalverarbeitungsserver 21. Außerdem ermöglicht eine Paketvermittlungskonfiguration 23 die
Verbindbarkeit von jedem Signalverarbeitungsserver 21 mit
jedem Paketnetzwerkserver 22. Es ist gut bekannt, dass eine
Paketvermittlungskonfiguration 23 mit einer Vielzahl von
Technologien implementiert werden kann, wie z. B. einem Zuteilungspaketbus
oder einem zentralisierten Vermittlungsmodul. Wie bei der Gateway-Architektur
von 1 werden Schaltung-zu-Schaltung-Anrufe über die Leitungsvermittlungskonfiguration 12 vermittelt,
wie es durch die Leitung 24 angezeigt ist. Leitung-zu-Paket-Anrufe,
wie es durch die Leitung 25 angezeigt ist, werden zunächst durch
die Leitungsvermittlungskonfiguration 26 zu einem Signalverarbeitungsserver 21 vermittelt, der
einen verfügbaren
Digitalsignalprozessor (DSP) zum Durchführen von Signalverarbeitung
enthält. Der
Signalverarbeitungsserver 21 verwendet die Paketvermittlungskonfiguration 23 zum
Bewegen der verarbeiteten Informationen zu einem Paketnetzwerkserver 22 und
der zugeordneten Paketnetzwerkschnittstelle, die während der
Anrufherstellung ausgewählt
wurde. Die Trennung der Signalverarbeitungsfunktion auf getrennte
Server ermöglicht
eine Anruf-um-Anruf-Auswahl
von unterschiedlichen DSP-basierten Funktionen. Beispielsweise können verschiedene
Anrufe unterschiedliche Komprimierungsalgorithmen mit unterschiedlicher
Verarbeitungskomplexität
verwenden, die sich auf unterschiedlichen Signalverarbeitungsservern 22 befinden.
Obwohl die Flexibilität
der Paketvermittlungskonfiguration 23 eine Verbesserung
im Vergleich zu der Architektur von 1 darstellt,
trägt die
Architektur von 2 die Kosten- und Komplexitätslast der beiden
getrennten und unabhängigen
Vermittlungskonfigurationen: eine Leitung und ein Paket.
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Die
WO 97/23078 beschreibt ein Hybrid-Telefonsystem, bei dem zwei leitungsvermittelte
Netzwerke durch ein paketvermitteltes Netzwerk verbunden sind. Gateway-Computer
wandeln die Stimmen, die durch die leitungsvermittelten Netzwerke übertragen
werden, in Pakete um.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß Aspekten
der Erfindung sind Systeme gemäß Ansprüchen 1,
21 und 22 und Verfahren gemäß Ansprüchen 23,
25 und 26 vorgesehen.
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Die
Erfindung liefert bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein System zum
Verbinden eines Leitungsnetzwerks bzw. leitungsvermittelten Netzes
mit einem Paketnetzwerk. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält das System
eine Paketvermittlungskonfiguration, einen Leitungsnetzwerkserver bzw.
ein Netzwerkserver-leitungsvermitteltes Netz, einen Paket netzwerkserver
bzw. ein Netzwerkserver-Datenpaketnetz und einen Signalverarbeitungsserver.
Der Leitungsnetzwerkserver kann leitungsbasierte Signale mit dem
Leitungsnetzwerk senden und empfangen und kann auch paketbasierte
Signale mit der Paketvermittlungskonfiguration senden und empfangen.
Der Leitungsnetzwerkserver hat einen Digitalsignalprozessor, der
Paketanpassung liefert. Der Paketnetzwerkserver kann mit der Paketvermittlungskonfiguration
paketbasierte Signale senden und empfangen und kann mit dem Paketnetzwerk
paketbasierte Signale senden und empfangen. Der Signalverarbeitungsserver
kann mit der Paketvermittlungskonfiguration paketbasierte Signale
senden und empfangen und hat einen Digitalsignalprozessor zum Durchführen von
Signalverarbeitung an den paketbasierten Signalen. Die Paketvermittlungskonfiguration überträgt paketbasierte
Signale zwischen dem Paketnetzwerkserver, dem Signalverarbeitungsserver und
dem Leitungsnetzwerkserver.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
führt der Digitalsignalprozessor
des Leitungsnetzwerkservers Signalverarbeitung durch und kann auch
Echokompensation durchführen.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel
kann der Leitungsnetzwerkserver zusätzlich Digitalsignalprozessoren
enthalten, wobei Paketanpassung auf einem leitungsbasierten Signal durch
einen Digitalsignalprozessor durchgeführt wird, der ein paketbasiertes
Signal bildet, bevor Signalverarbeitung an dem paketbasierten Signal
durchgeführt
wird. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel führt der
Digitalsignalprozessor des Signalverarbeitungsservers Transcodieren
durch und kann außerdem
Echokompensation durchführen.
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Bei
alternativen Ausführungsbeispielen
kann die Paketvermittlungskonfiguration ein Vermittlungsmodul, ein
Paketbus oder ein Zellenbus sein.
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Bei
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann das System ferner einen Verwaltungsserver umfassen, der mit
der Paket vermittlungskonfiguration gekoppelt ist und die Verwaltung
von Gateway-Ressourcen liefert.
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Bei
einem verwandten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
enthält
der Leitungsnetzwerkserver eine Leitungsschnittstelleneinheit und
einen Rahmengeber (Framer) zum Bilden einer Schnittstelle mit dem
Leitungsnetzwerk und eine Paketbusschnittstelle zum Bilden einer
Schnittstelle mit dem Paketbus und Verteilen eines paketbasierten
Signals an den Paketbus. Die Paketbusschnittstelle kann einen Multiplexer
enthalten, der mit dem Digitalsignalprozessor gekoppelt ist, zum
Senden und Empfangen von Paketen. Bei noch einem weiteren verwandten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
der Signalverarbeitungsserver eine Paketbusschnittstelle und einen
Digitalsignalprozessor. Der Digitalsignalprozessor kann konfiguriert
sein, um paketbasierte Signale zu transcodieren und die Paketbusschnittstelle
kann einen Multiplexer enthalten. Andere Aufgaben und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden während
der folgenden Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm der Architektur eines herkömmlichen Telefongateways.
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2 ist
ein Blockdiagramm der Architektur eines weiteren herkömmlichen
Telefongateways.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Systems zum Verbinden eines Leitungsnetzwerks
mit einem Paketnetzwerk bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
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4 ist
ein Blockdiagramm der Komponenten eines Leitungsnetzwerkservers
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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5 ist
ein Blockdiagramm der Komponenten des Signalverarbeitungsservers
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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6 ist
ein Blockdiagramm der Komponenten des Paketnetzwerkservers gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung spezifischer Ausführungsbeispiele
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Das
Wort „Paket", wie es hierin verwendet wird,
definiert einen Datenblock mit einem Anfangsblock. Der Begriff Paket
umfasst Zellen. Ein Paketanfangsblock umfasst typischerweise Informationen, wie
z. B. die Quellen- und Bestimmungsortadresse oder einen Verbindungsidentifizierer.
Der Anfangsblock wird verwendet, um das Paket durch das Paketnetzwerk
zu leiten. Der Begriff „Paketvermittlungskonfiguration", wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich auf jede Vorrichtung, die die Einrichtung enthält um Pakete
zwischen zwei oder mehr Vorrichtungen zu übertragen. Eine Paketvermittlungskonfiguration kann
beispielsweise ein Paketbus, ein Vermittlungsmodul, ein Zellenbus,
ein Koordinatenschalter, ein Raumkoppelvielfach oder ein Signalrouter
sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Begriff „Multiplexer" bezieht sich auf
jede Vorrichtung, die Multiplex-, Demultiplex- oder sowohl Multiplex-
als auch Demultiplexfunktionen durchführen kann. Der Begriff „Transcodieren" bezieht sich auf
den Prozess des Transformierens eines Signals von einem Zustand der
Codierung zu einem anderen. Beispielsweise kann ein nicht-komprimiertes
Signal über
eine GSM-Audio-Komprimierungstechnik transcodiert werden, die ein
GSM-codiertes Signal bildet. ADPCM, LD-CELP, CELP, LPC10, CELP G.711,
G.722, G.723.1, G.726, G.728, und G.729 sind einige Beispiele von
Codierzuständen,
zwischen denen ein Signal transcodiert werden kann. Der Begriff „leitungsbasiertes
Signal" bezieht
sich auf einen Datenstrom in einem Zeitmultiplexweg, der digitale
Informationen enthält.
Der Begriff „paketbasiertes
Signal" bezieht sich
auf einen Datenstrom, der Pakete enthält, wobei die Pakete digitale
Informationen enthalten. Der Begriff „Paketanpassung" bezieht sich auf
den Prozess des Segmentierens eines leitungsbasierten digitalen Signals,
das aus Abtastwerten besteht und das Erzeugen eines Pakets von dem
Segment durch Hinzufügen
eines Anfangsblocks. Paketanpassung bezieht sich auch auf den Prozess
des Entfernens der Anfangsblockinformationen von einem Paket und
das Neuzusammensetzen der Pakete zum Wiederherstellen des leitungsbasierten
Digitalsignals. Paketanpassung kann ferner den Prozess des Zeitstempelns umfassen.
Hierin nachfolgend werden sowohl Spezialdigitalsignalprozessoren
als auch Universaldigitalsignalprozessoren als Digitalsignalprozessoren (DSPs)
bezeichnet. Der Begriff „Port" soll sich auf jeden
Eingang oder Ausgang beziehen. Ein Port kann mehrere Eingänge und
mehrere Ausgänge
umfassen. Der Begriff „Gateway-Signal-Verarbeitung" bezieht sich auf
eine Signalverarbeitung, die an einem Gateway durchgeführt wird,
wie z. B. Transcodieren, Echokompensation, Sprechpausenerfassung,
Geräuscheinblendungserzeugung,
Tonerfassung und -erzeugung und FAX und Modem-Relais.
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3 zeigt
einen Gateway 30 zum Verbinden eines Leitungsnetzwerks
mit einem Paketnetzwerk unter Verwendung einer Paketvermittlungskonfiguration
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dieses System kann Leitung-zu-Leitung-Verbindungen 37,
Leitung-zu-Paket-Verbindungen und Paket-zu-Leitung-Verbindungen 38 und
Paket-zu-Paket-Verbindungen 39 durchführen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung besteht das System von 3 aus mehreren Leitungsnetzwerkservern 33 und
mehreren Paketnetzwerkservern 36 und zumindest einem Signalverarbeitungsserver 35,
die alle mit einer Paketvermittlungskonfiguration 34 gekoppelt
sind. Jeder Server kann als eine Kombination integrierter Schaltungen und
anderer Komponenten entworfen sein und auf einer individuellen Integrierte-Schaltung-Karte
oder einem Modul für
die Einfügung
in eine Modulempfängerplatine
platziert sein. Die Karten können
miteinander kombiniert werden, um unterschiedliche Module zu bilden,
wie z. B. Kombinieren der Karte des Paketnetzwerkservers 36 und
des Signalverarbeitungsservers 35 in ein einziges Modul.
Die Paketvermittlungskonfiguration 34 kann auch als Modul
implementiert sein, wenn die Paketvermittlungskonfiguration die Form
einer Signalvermittlungseinrichtung, eines Routers oder eines Paketbusses
mit Schnittstellenschaltungen annimmt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst das System einen Leitungsnetzwerkserver 33 zum
Empfangen von leitungsbasierten Signalen von dem Leitungsnetzwerk 14.
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung führt
jeder Leitungsnetzwerkserver 33 Paketanpassung an einem
leitungsbasierten Signal durch, um ein paketbasiertes Signal zu
bilden. Zusätzliche
Signalverarbeitungsfunktionen können auch
in dem Leitungsnetzwerkserver enthalten sein, wie z. B. Echokompensation.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen
können
sich mehrere DSPs auf dem Leitungsnetzwerkserver 33 befinden,
wobei jeder DSP sowohl Paketanpassung als auch Signalverarbeitung,
nur Signalverarbeitung oder nur Paketanpassung durchführen kann.
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Wenn
der Leitungsnetzwerkserver 33 die ankommenden leitungsbasierten
Signale, wie z. B. pulscodemodulierte (PCM) Abtastwerte in Pakete umwandelt,
kann es notwendig oder wünschenswert sein,
an den PCM-Abtastwerten Echokompensation durchzuführen. Bei
dem Leitungsnetzwerkserver 33 könnte die hinzugefügte Verzögerung,
die sich auf das Ansammeln der PCM-Abtastwerte zum Bilden von Paketen
bezieht, zu einer verschlechterten Sprachqualität führen, die die Teilnehmer aufgrund von
wahrnehmbaren Echos erleben. Diese und alle anderen Signalverarbeitungsfunktionen
können durch
spezialisierte Vorrichtungen geliefert werden, wie z. B. anwendungsspezifische
integrierte Schaltungen oder Universaldigitalsignalprozessoren in Kommunikation
mit Prozessorsteuerungssoftware in dem Gateway. Alternativ kann
Echokompensation an einem der Signalverarbeitungsserver 35 durchgeführt werden.
Sobald Signalverarbeitung an den Abtastwerten des leitungsbasierten
Signals durchgeführt
wurde, werden bei einer Form der Implementierung die Abtastwerte
in Pakete gruppiert und Anfangsblockinformationen werden dem Paket
hinzugefügt
zum Identifizieren von zumindest der Paketgröße, ihrer Quelle, ihrem Bestimmungsort
und ihrer numerischen Position in dem Signalstrom.
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Das
paketbasierte Signal kann von dem Leitungsnetzwerkserver 33 entweder
zu einem Signalverarbeitungsserver 35 oder direkt zu einem
Paketnetzwerkserver 36 übertragen
werden. Der Signalverarbeitungsserver 35 liefert zusätzliche
Signalverarbeitung für
eine Verbindung, wie z. B. Transcodieren, digitales Filtern oder
Echokompensation. Dieser Prozess kann an einem oder mehreren DSPs
stattfinden, in dem Signalverarbeitungsserver 35. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann jeder DSP an dem Signalverarbeitungsserver 35 auch
ausgestattet sein, um einen getrennten Typ von Transcodierung durchzuführen. Beispielsweise
kann ein DSP G.711 zu G.729 transcodieren und ein anderer DSP kann
G.711 zu G.723.1 transcodieren, wobei das Signal für eine bestimmte
Verbindung zu dem geeigneten DSP geleitet würde. Der Signalverarbeitungsserver 35 ist
auf solche Weise entworfen, um es zu ermöglichen, dass das Signal zwischen
DSPs geleitet wird. Für
Fachleute auf diesem Gebiet sollte klar sein, dass Signalverarbeitung,
wie z. B. Transcodieren, an einem paketbasierten Signal durchgeführt werden
kann, wobei ein Anfangsblock eines Pakets in dem paketbasierten
Signal entfernt wird, Signalverarbeitung an den Daten des Pakets
durchgeführt wird
und ein Anfangsblock zu den signalverarbeiteten Daten hinzugefügt wird,
die ein neues Paket bilden. Für
einige Signalverarbeitungsanwendungen, die Pakete umfassen, kann
es notwendig sein, mehrere Pakete anzusammeln, bevor Signalverarbeitung an
den Daten in den Paketen durchgeführt werden kann. Im Verlauf
der Signalverarbeitung an dem Signalverarbeitungsserver 35 können Informationen
in dem Strom von Paketen wiederhergestellt werden. Beispielsweise
können
in dem Fall von Transcodieren Daten von zwei oder mehr Paketen komprimiert werden
und in ein einzelnes Paket platziert werden. Nachdem Signalverarbeitung
an dem paketbasierten Signal in dem Signalverarbeitungsserver 35 durchgeführt wurde,
kann das paketbasierte Signal zu dem Paketnetzwerkserver 36 übertragen
werden. Der Paketnetzwerkserver 36 führt alle Funktionen durch,
die zum Übertragen
des paketbasierten Signals zu dem Paketnetzwerk 16 notwendig
sind.
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Gatewayfunktionen,
wie z. B. das Leiten von leitungsbasierten und paketbasierten Signalen,
Zuweisen des geeigneten DSP zum Transcodieren und Leiten der Signale
durch den Gateway können
durch den Gateway an jeden der Server verteilt werden.
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Ein
alternatives Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
umfasst einen Verwaltungsserver 71, der mit der Paketvermittlungskonfiguration 34 gekoppelt
ist. Der Verwaltungsserver 71 hat die Gesamtverantwortung
für die
Verwaltung von Gatewayressourcen, einschließlich dem Leiten der Signale
und der Zuweisung der geeigneten DSPs. Der Verwaltungsserver 71 koordiniert
den Gesamtbetrieb des Telefongateways 30, einschließlich dem
Hochfahren des Gateways beim Einschalten, der Konfiguration der Gatewayressourcen,
der Erholung von Komponentenausfällen
und Berichten von Ereignissen, Alarm und Rechnungsinformationen
an ein externes Netzwerkverwaltungssystem (nicht gezeigt).
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Die
Paketvermittlungskonfiguration 34 überträgt paketbasierte Signale zwischen
Paketnetzwerkservern 36, Signalverarbeitungsservern 35 und
Leitungsnetzwerkservern 33. Bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
kann die Paketvermittlungskonfiguration 34 ein Paketbus
sein. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
kann das System an ATM-Zellen arbeiten und die Paketvermittlungskonfiguration 34 wäre ein Zellenbus.
Paketnetzwerkserver 36 und Signalverarbeitungsserver 35 wären konfiguriert,
um bei einem solchen Ausführungsbeispiel
Zellen handzuhaben.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel,
bei dem die Paketvermittlungskonfiguration 34 als ein Paketbus implementiert
ist, enthält
jeder Leitungsnetzwerkserver 33 (siehe 4)
Leitungsschnittstelleneinheiten (LIUs) und Framer 41, die
erforderlich sind, um mit dem Leitungsnetzwerk 14 eine
Schnittstelle zu bilden. Der Leitungsnetzwerkserver 33 kann
zum Verbinden mit dem Leitungsnetzwerk 14 mehrere Ports aufweisen,
und als Folge mehrere LIUs und Framer 41 und DSPs 42.
Bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wandelt die LIU den ankommenden Spannungspegel zu
digitalen Einsen und Nullen um, während der Framer jeden Rahmen
eines leitungsbasierten Signals lokalisiert. Falls das Leitungsnetzwerk beispielsweise
eine T1-Verbindung ist, lokalisiert der Framer jeden 193-Bit-Rahmen
von der T1-Leitung und extrahiert die 24 Kanäle, die die T1-Übertragung bilden.
Der Ausgang des Framers kann mit einer TDM-Stil-Schnittstelle auf einem DSP 42 koppeln. Der
DSP kann beispielsweise ein DSP von Texas Instruments (RTM) sein,
Modell-Nr. TMS320C549. Der DSP führt
zumindest Paketanpassung durch. Paketanpassung umfasst das Gruppieren
von Abtastwerten eines leitungsbasierten Signals, das Neuordnen von
paketbasierten Signalen und Hinzufügen oder Entfernen eines Anfangsblocks,
wie z. B. eines Internetprotokoll- (IP-), Benutzerdatagramprotokoll- (UDP-)
oder Echtzeitprotokoll- (RTP-) Anfangsblocks. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der RTP-Anfangsblock auf das Paket in dem DSP abgebildet und
dann werden UDP- und IP-Anfangsblöcke durch den Paketnetzwerkserver 36 hinzugefügt. Die Pakete,
die die DSPs 42 verlassen, werden durch einen Paketmultiplexer
in der Paketbusschnittstelle 44 multiplext, und über den Paketbus 45 entweder
an einen Signalverarbeitungsserver 35 zum Transcodieren,
direkt an einen Paketnetzwerkserver 36, wenn Transcodieren
nicht notwendig ist, oder an einen anderen Leitungsnetzwerkserver 33 gesendet.
Die Paketbusschnittstelle 44 kann mit einem Chip von TranSwitch,
Modell-Nr. TXC-05802, implementiert sein, in Kombination mit einem
Multiplexer, der mit einer programmierbaren Zellenverarbeitungsmaschine Maker
MXT3010 implementiert sein kann. Die Paketbusschnittstelle 44 enthält alle
notwendigen Funktionen zum Implementieren von Einlasswarteschlangenbildung
der Pakete, Zellenadressübersetzung, Zellenleiten
und Auslasszellenwarteschlangenbildung. Der Paketbus liefert die
Paketvermittlungskonfiguration 34 von 3 bei
diesem Ausführungsbeispiel.
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Der
Zugriff zu dem Signalverarbeitungsserver 35 (siehe 5)
ist bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung über
den Paketbus 45. Der Signalverarbeitungsserver 35 enthält DSPs 52,
die Paketschnittstellen aufweisen (nicht gezeigt). Die DSPs 52 empfangen
Pakete von einer Paketbusschnittstelle 54, die einen Multiplexer
zum Durchführen
von Paketdemultiplexen an den ankommenden Paketen enthält. Nachdem
die DSPs die Daten verarbeiten, senden die DSPs Pakete, die verarbeitete
Daten enthalten, an die Paketbusschnittstelle 54 für Paketmultiplexen.
Die Paketbusschnittstelle 54 kann mit einem Chip von TranSwitch
(RTM), Modell-Nr. TXC-05802 implementiert sein, in Kombination mit
einem Multiplexer, der mit einer programmierbaren Zellenverarbeitungsmaschine
Maker MXT3010 implementiert sein kann. Pakete von den paketbasierten
Signalen können über die
Paketbusschnittstelle 54 an jeden der DSPs 52 übertragen
werden. Die Paketbusschnittstelle 54 nimmt die multiplexten
paketbasierten Signale und leitet das Signal auf den Paketbus 45.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung bildet jeder Paketnetzwerkserver 36 (siehe 6)
eine Schnittstelle mit dem Paketbus 45 über eine Paketbusschnittstelle 61 zum
Senden und Empfangen von Paketen an die Leitungsnetzwerk server 33 und
Signalverarbeitungsserver 35, und eine Schnittstelle mit
dem Paketnetzwerk 16 durch Standardpaketnetzwerkschnittstellen,
wie z. B. Ethernet. Der Paketnetzwerkserver 36 führt die
Paketvermittlungsfunktionen des Adressennachschlagens und Paketweiterleitens 62 durch.
Der Adressennachschlag- und Paketweiterleiter 62 kann den
Paketanfangsblock analysieren, um die notwendigen Ressourcen für die Verbindung
zu identifizieren und kann den IP- und UDP-Anfangsblock entfernen und
einen internen Gateway-Verbindungsidentifizierer
einfügen.
Eine Ethernetmediumzugriffssteuerungs- (MAC- = Medium Access Control-)
Vorrichtung 63 steuert den Zugriff zu der Paketnetzwerkschnittstelle. Eine
physikalische Schnittstelle 64 oder ein Port liefert die
Verbindung zwischen einer Leitung in dem Paketnetzwerk und dem Gateway.
Die physikalische Schnittstelle 64 kann, eine Koaxialschnittstelle
oder eine Verdrilltes-Paar-Schnittstelle für 10-Base-T- oder 100-Base-T-Verbindungen sein,
ist aber nicht darauf begrenzt.
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Mit
Bezugnahme auf 3 kann ein leitungsbasiertes
Signal wie folgt von dem Leitungsnetzwerk zu dem Paketnetzwerk verfolgt
werden. Ein leitungsbasiertes Signal wird von dem Leitungsnetzwerk 14 in
einem der Leitungsnetzwerkserver 33 empfangen. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird in dem Leitungsnetzwerkserver 33 an dem
leitungsbasierten Signal Echokompensation durchgeführt. Dem
folgt Paketanpassung in dem Leitungsnetzwerkserver 33,
um ein paketbasiertes Signal zu bilden. Das paketbasierte Signal
wird zu der Paketvermittlungskonfiguration 34 übertragen
und zu einem der Signalverarbeitungsserver 35 geleitet,
falls Transcodieren notwendig ist oder falls Transcodieren nicht
notwendig ist, zu einem der Paketnetzwerkserver 36. Falls
Transcodieren notwendig ist, wird das paketbasierte Signal von der
Paketvermittlungskonfiguration 34 zu einem Signalverarbeitungsserver 35 übertragen,
wo Transcodieren auftritt. Dann kann das transcodierte paketbasierte
Signal direkt zu einem Paketnetzwerkserver 36 übertragen
werden, falls das System mit einer solchen Leitungsverbindung entworfen
ist, oder es wird zurück
zu der Paketvermittlungskonfiguration 34 übertragen
und dann auf einen Paketnetzwerkserver 36. Der Paketnetzwerkserver 36 überträgt das paketbasierte
Signal zu dem Paketnetzwerk 16.
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Es
ist auch möglich,
ein paketbasiertes Signal in dem Paketnetzwerk 16 zu dem
Leitungsnetzwerk 14 zu übertragen,
unter Verwendung des gleichen Ausführungsbeispiels des in 3 gezeigten Systems.
Ein paketbasiertes Signal wird von dem Paketnetzwerk 16 in
einem der Paketnetzwerkserver 36 empfangen. Das paketbasierte
Signal wird von dem Paketnetzwerkserver 36 zu einer Paketvermittlungskonfiguration 34 oder
direkt zu einem Signalverarbeitungsserver 35 übertragen,
falls das System so konfiguriert ist. Von der Paketvermittlungskonfiguration 34 kann
das paketbasierte Signal zu einem Signalverarbeitungsserver 35 übertragen
werden, falls das paketbasierte Signal Transcodieren erfordert.
Falls Transcodieren nicht erforderlich ist, wird das Signal zu einem
der Leitungsnetzwerkserver 33 übertragen. An dem Leitungsnetzwerkserver 33 tritt
Paketanpassung auf, die das paketbasierte Signal in ein leitungsbasiertes
Signal umwandelt und dann führt
der Leitungsnetzwerkserver 33 Echokompensation durch. Der
Leitungsnetzwerkserver 33 überträgt dann das leitungsbasierte
Signal zu dem Leitungsnetzwerk 14.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung enthält
der Gateway mehrere Leitungsnetzwerkserver 33 und mehrere
Paketnetzwerkserver 36, wobei die Paketvermittlungskonfiguration 34 alle
Server miteinander koppelt, so dass ein Signal zwischen beliebigen
zwei Servern übertragen
werden kann. Leiten kann an einem leitungsbasierten Signal durchgeführt werden,
wobei das leitungsbasierte Signal von einer leitungsbasierten Verbindung
in dem Leitungsnetzwerk 14 zu einer zweiten leitungsbasierten
Verbindung in dem Leitungsnetzwerk 14 übertragen wird, wie es durch
die Leitung 37 gezeigt ist. Dies wird auf folgende Weise
durchgeführt.
Das leitungsbasierte Signal wird in einen Lei tungsnetzwerkserver 33 übertragen,
wo Paketanpassung durchgeführt
wird, wobei ein paketbasiertes Signal gebildet wird. Das paketbasierte
Signal wird zu der Paketvermittlungskonfiguration 34 übertragen
und dann auf einen zweiten Leitungsnetzwerkserver 33. Der
zweite Leitungsnetzwerkserver 33 führt Paketanpassung an dem paketbasierten
Signal durch, wobei ein leitungsbasiertes Signal gebildet wird.
Das leitungsbasierte Signal wird dann zu dem Leitungsnetzwerk 14 zu
der zweiten leitungsbasierten Verbindung übertragen.
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Auf ähnliche
Weise kann ein paketbasiertes Signal von einer Adressposition in
dem Paketnetzwerk 16 zu einer Bestimmungsortadresse übertragen werden.
Ein paketbasiertes Signal wird zu dem Paketnetzwerkserver 36 übertragen.
Das paketbasierte Signal wird dann auf die Paketvermittlungskonfiguration 34 übertragen.
Falls Transcodieren notwendig ist, wird das paketbasierte Signal
zu dem Signalverarbeitungsserver 35 übertragen, wo das paketbasierte
Signal transcodiert wird, und dann an die Paketvermittlungskonfiguration 34 gesendet.
Das paketbasierte Signal wird zu einem zweiten Paketnetzwerkserver 36 übertragen
und von dem zweiten Paketnetzwerkserver 36 in das Paketnetzwerk 16.
Das paketbasierte Signal wird schließlich an die Bestimmungsortadresse
gerichtet.
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Die
Fähigkeit,
Paketanpassung vor der Signalverarbeitung durchführen zu können, liefert ein großes Maß an Flexibilität beim Entwerfen
eines Gateways, da es keinen Bedarf an einer Leitungsvermittlungskonfiguration
in dem Gateway gibt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Signalverarbeitungsserver 35 strukturiert,
um alle Permutationen von Transcodierung durchzuführen und
sind eine von allen Leitungsnetzwerkservern gemeinschaftlich verwendete
Ressource, so dass die Gesamtzahl von Digitalsignalprozessoren,
die Transcodieren durchführen,
reduziert ist. Da die Anzahl von erforderlichen Signalprozessoren
reduziert ist, ist der verfügbare Platz
auf einer Gateway-Layoutplatine mit Stan dardgröße erhöht und ermöglicht eine größere Anzahl
von Leitungsnetzwerken und Paketnetzwerkservern und daher eine größere Anzahl
von Ports.
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Obwohl
verschiedene beispielhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung offenbart wurden, sollte es für Fachleute auf diesem Gebiet
klar sein, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
die einige der Vorteile der Erfindung erreichen, ohne von dem wahren
Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Diese und andere offensichtliche
Modifikationen sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt sein.