DE60125107T2

DE60125107T2 - TDM über IP (IP-Schaltungsemulation)

Info

Publication number: DE60125107T2
Application number: DE60125107T
Authority: DE
Inventors: Hugo Silberman
Original assignee: Rad Data Communications Ltd
Current assignee: Rad Data Communications Ltd
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-06-09
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-06-10
Also published as: EP1176774A2; US6731649B1; EP1176774A3; DE60125107D1; ATE348490T1; EP1176774B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Kommunikationsgebiet im Allgemeinen. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Übertragen von TDM über IP.
Die vorliegende Erfindung steht in Zusammenhang mit den Parallelanmeldungen mit dem Titel „Frame Relay over IP", eingereicht am 7. Februar 2000, Seriennr. 499,214 und „ATM over IP", eingereicht am 7. Februar 2000, Seriennr. 499,213, die durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet werden.
BESPRECHUNG DES STANDES DER TECHNIK
Das Internet umfasst ein globales Netzwerk, das Millionen von Rechnern verbindet. Im Jahr 1999 gab es weltweit mehr als 200 Millionen Internet-Nutzer, und diese Zahl steigt rasant an. Mehr als 100 Länder sind zum Austausch von Daten, Neuigkeiten und Meinungen verknüpft. Anders als Online-Dienste, die zentral gesteuert werden, ist das Internet seiner Ausgestaltung nach dezentral. Jeder Internet-Rechner, der als Host bezeichnet wird, ist unabhängig. Seine Benutzer können wählen, welche Internet-Dienste sie verwenden und welche lokalen Dienste sie der globalen Internet-Gemeinschaft verfügbar machen möchten.
Es gibt eine Vielfalt von Möglichkeiten, um auf das Internet zuzugreifen. Die meisten Online-Dienste, beispielsweise America Online, bieten Zugang zu einigen Internet-Diensten. Es ist auch möglich, Zugang über einen kommerziellen Internet-Service-Provider (ISP) zu erhalten. T-1-Leitungen sind eine beliebte Mietleitungsoption für Unternehmen zur Anbindung an das Internet und für Internet-Service-Provider (ISPs) zur Anbindung an das Internet-Backbone. Ähnlich dem nordamerikanischen T-1 ist E1 das europäische Format für digitale Übertragung. Das Internet-Backbone selbst besteht aus schnelleren T-3-Verbindungen.
T-1(DS1)-Leitungen sind dedizierte Telefonleitungen, welche Datenraten von 1544 MBit pro Sekunde unterstützen. Eine T-1-Leitung besteht in Wirklichkeit aus 24 einzelnen Kanälen, von denen jeder 64 KBit pro Sekunde unterstützt. Jeder 64-KBit/Sekunde-Kanal kann konfiguriert werden, um Sprach- oder Datenverkehr zu transportieren. Die meisten Telefongesellschaften ermöglichen Ihnen, gerade mal einige dieser einzelnen Kanäle zu erwerben, was als fraktionaler T-1-Zugang bekannt ist. T-3-Leitungen umfassend dedizierte Telefonleitungen, die Datenraten von etwa 43 Mbps unterstützen. Eine T-3-Leitung besteht in Wirklichkeit aus 672 einzelnen Kanälen, von denen jeder 64 Kbps unterstützt. E1-Leitungen transportieren Signale mit 2048 Mbps (32 Kanäle mit 64 Kbps). E1- und T1-Leitungen können für die internationale Nutzung miteinander verbunden werden.
TDM, kurz für Time-Division-Multiplexing (Zeitmultiplexen), ist eine Art von Multiplexing, wobei Datenströme kombiniert werden, indem jedem Strom ein unterschiedlicher Zeitschlitz in einem Satz zugewiesen wird. TDM überträgt wiederholt eine feste Sequenz von Zeitschlitzen über einen einzigen Übertragungskanal. In T-Carrier-Systemen, beispielsweise T-1 und T-3 (DS3), kombiniert TDM pulscodemodulierte Ströme (PCM-Ströme), welche für jedes Gespräch oder jeden Datenstrom erstellt wurden.
ATM, kurz für Asynchronous Transfer Mode (Asynchroner Übertragungsmodus), stellt eine Netzwerktechnologie dar, die auf dem Übertragen von Daten in Zellen von einer festen Größe basiert. Die bei ATM verwendete Zelle ist verglichen mit bei älteren Technologien verwendeten Einheiten relativ klein (53 Bytes). Die kleine, konstante Zellengröße ermöglicht es ATM-Geräten, Video-, Audio- und Rechnerdaten über dasselbe Netzwerk zu übertragen und sicherzustellen, dass nicht nur ein einziger Datentyp die Leitung in Beschlag nimmt.
Derzeitige Implementierungen von ATM unterstützen Datentransferraten von 1544 (T1) bis 622 Mbps (Megabits pro Sekunde). Dem gegenüber steht ein Maximum von 1000 Mbps (GbETH) für Ethernet, der derzeit für die meisten LANs verwendeten Technologie. ATM-über-IP-Pseudo-OSI-Schichten umfassen ein oberes Protokoll, die dienstspezifische ATM-Konvergenzteilschicht (ATM-SSCS = ATM Service Specific Convergence Sublayer), welche erforderlich ist, um zwischen der ATM-Schicht und RTD/UDP/IP-Teilschichten zu übersetzen. Das User-Datagram-Protokoll (UDP) ist ein verbindungsloses Protokoll, welches, wie TCP, auf IP-Netzwerken läuft. Anders als bei TCP/IP sieht UDP/IP sehr wenige Fehlerbehandlungsdienste vor und bietet stattdessen eine direkte Möglichkeit, Datagramme über ein IP-Netzwerk zu senden und zu empfangen. Teilschichten liefern den Ethernet-Typ, den MAC-Header bzw. das PHY-Ethernet.
Hochgeschwindigkeitsnetzwerke auf IP-Basis sind die letzte Neuerung in der Kommunikationswelt. Angetrieben durch die Beliebtheit des Internet und den mit der Technologie verbundenen sinkenden Kosten steigt die Kapazität dieser Netzwerke mit einem ungeheuerlichen Tempo. Das weltweite Datenverkehrsvolumen hat bereits jenes des Telefonnetzes überschritten, und für viele Anwendungen ist das Preisniveau von IP-Verkehr unter die mit herkömmlichem TDM-Dienst verbundenen Tarife gesunken. Aus diesem Grund werden erhebliche Bemühungen zu Gunsten von VoIP-Technologien unternommen. Benutzer, die über kostenlosen Internetzugang oder Internetzugang zu einem Festpreis verfügen, ermöglicht Internet-Telefonie-Software im Wesentlichen kostenlose Telefongespräche mit jedem beliebigen Ort auf der Welt. Bislang bietet Internet-Telefonie jedoch nicht dieselbe Telefondienstgüte wie direkte Telefonverbindungen. Es gibt viele verfügbare Internet-Telefonie-Anwendungen. Einige werden mit beliebten Web-Browsern gebündelt zur Verfügung gestellt; andere sind eigenständige Produkte. Internet-Telefonie-Produkte werden mitunter als IP-Telefonie-, Voice-over-the-Internet(VOI)- oder Voice-over-IP(VOIP)-Produkte bezeichnet.
Allen Formen von VoIP eigen ist revolutionäre Veränderung, wodurch ein großer Teil der bestehenden Telefonieinfrastruktur durch neuartige IP-basierte Mechanismen ersetzt wird. Trotz des großen Hype haben sich diese Bemühungen länger hingezogen und waren weniger erfolgreich als ursprünglich erwartet. Die gegenwärtige Telefonietechnologie, sowohl die Teile, welche durch VoIP ersetzt werden sollen, als auch jene, an welche VoIP ankoppelbar sein muss, ist überaus komplex. Man kann nicht erwarten, dass revolutionäre Implementierungen seiner Hunderten von Merkmalen und Tausenden von Varianten innerhalb eines kurzen Zeitrahmens entwickelt werden.
Die derzeitige Kommunikationsrevolution konzentriert sich auf das Internet und World Wide Web (WWW), mit Schwergewicht auf dem Internet-Protokoll (IP). Im Stand der Technik ist es jedoch bislang nicht gelungen, eine brauchbare Lösung zum Abwickeln von TDM über Internet-Protokoll (IP) zu lehren. Darüber hinaus war die Verwendung von TDM über IP für Voice über IP bislang nicht möglich.
Warum IP-Netzwerke verwenden? Die bestehende Telefonieinfrastruktur weist eine überaus hohe Zuverlässigkeit (99,999%) auf, unterstützt eine passable Audioqualität (Mean Opinion Score (MOS) 4,0 auf einer Skala von 1 bis 5), weist eine beinahe vollständige Marktdurchdringung auf und bietet eine reichhaltige Palette von Features. Demzufolge bedarf es überaus durchschlagskräftige Anreize, bevor man in Erwägung ziehen sollte, diese zu ersetzen. Es gibt zwei derartige Anreize, einen wirtschaftlichen und einen technischen.
Der Teil des wirtschaftlichen Vorteils von IP-Netzwerken ist allen Paketnetzwerken gemein; und zwar dass sich mehrere paketierte Datenströme eine Leitung teilen können, während ein TDM-Zeitschlitz während der Dauer eines Gesprächs eine dedizierte Leitung belegt. Unter der Annahme einer „höflichen Konversation", bei der jeder Gesprächspartner nur während der Hälfte der Zeit spricht, und der Annahme eines „optimalen Engineerings" mit minimalem Overhead werden Paketnetzwerke durchschnittlich die Bandbreiteneffizienz verdoppeln und somit die Betriebskosten halbieren. Unter Berücksichtigung von Overhead- und Spitzen-Statistiken werden die Einsparungen etwas geringer ausfallen, wobei jedoch eine 30%-ige Reduktion erzielbar ist. Allerdings ist anzuzweifeln, ob diese Einsparungen allein eine ausreichend starke Ermutigung dafür darstellen würden, die Umstieg von TDM auf IP durchzuführen.
Der zusätzliche Katalysator hat mit den Rohraten für den Datenverkehr verglichen mit dem Sprachverkehr zu tun. Derzeit werden Datenkommunikationen getrennt von herkömmlichen Sprachkommunikationen gemessen und zu wesentlich reduzierten Preisen angeboten. Diese reduzierten Preise sind zum Teil auf Tarife und Zugangsgebühren zurückzuführen, welche die Kosten herkömmlicher Sprachdienste erhöhen, und zum Teil auf die attraktive Preisgestaltung von IP-Verkehr zurückzuführen. Mit anderen Worten wird die Preisgestaltung für Sprachdienste immer noch hauptsächlich durch etablierte Betreiber mit hohen Overhead-Kosten bestimmt, während die Kosten für IP-Verkehr weit günstiger sind, da für den Provider geringere Kosten anfallen und dieser mehr darauf fokussiert ist, seinen Marktanteil zu vergrößern.
Der technische Anreiz wird als Konvergenz bezeichnet. Die Argumentation ist, dass sich aus der Zusammenführung der verschiedenen Quellen zu einer integrierten Umgebung tech nische Vereinfachung und Synergie ergeben werden. Beispielsweise würde eine einzige Informationsquelle für Privatkunden, die für Telefonie, IP-Daten und Unterhaltungsprogramme bereitgestellt wird, im Prinzip Endbenutzerpreise senken, zu einem einzigen vereinigten Verrechnungspaket führen und schließlich hochentwickelte Dienste wie Video-on-Demand ermöglichen.
Die Einschränkungen von VoIP
Im Prinzip würde es nicht als schwierig erscheinen, Sprache über IP-Netzwerke zu transportieren; ein digitalisiertes Sprachsignal ist einfach Daten und kann wie jedwede anderen Daten auch durch ein Paketnetzwerk befördert werden. Die wesentliche technische Errungenschaft des Telefonnetzes, jene des Least-Cost-Routing, hat auch in IP-Netzwerken ihr Gegenstück. Allerdings gibt es zwei grundlegende Probleme, die einer Lösung bedürfen, ehe VoIP realistischerweise mit TDM-Netzwerken konkurrieren kann; und zwar QoS und Signalisierung.
Dienstgüte
Die Bedeutung von Dienstgüte ist für Daten und Sprache völlig verschieden. Wenngleich die meisten Daten verhältnismäßig großen Verzögerungen standhalten können, sind geringe Verzögerungen und die Einhaltung der richtigen zeitlichen Reihenfolge des Signals für Sprachanwendungen entscheidend, wenngleich ein Verlust von einigen Millisekunden von Signal für gewöhnlich nicht wahrnehmbar ist. Diese Anforderungen stehen vollends mit den Grundprinzipien von IP-Netzwerken in Konflikt (wenngleich nicht unbedingt mit jenen von anderen Paketnetzwerken). Um diese Einschränkungen zu überwinden, müssen Mechanismen wie Tunneling und Jitter-Puffer verwendet werden. Zusätzliche Sprachgütekomponenten wie Echokompensation und Sprachkompression sind datenbasierten Netzwerken überhaupt nicht eigen und müssen für VoIP eigens hinzugefügt werden.
Beinahe alle der massiven F&E-Anstrengungen auf dem Gebiet von VoIP gelten dem Lösen dieser QoS-Probleme und lassen das Signalisierungsproblem großteils ungelöst. Mit Signalisieren meinen wir den Austausch von Informationen außer der Sprache selbst, die für ein Telefongespräch erforderlich sind. Das Signalisieren besteht aus Grundfunktionen wie der Tatsache, dass das Telefon nicht aufgelegt ist oder klingeln muss; höher entwickelten Eigenschaften, die zum Erreichen des geeigneten Ziels und zur Verrechnung erforderlich sind; und noch ausgefeilteren Eigenschaften wie Anrufererkennung, Anrufumleitung und Konferenzgespräche; sowie noch neueren Ergänzungen, die durch intelligentes Networking erforderlich wurden. Es gibt praktisch Tausende derartiger Telefoniefunktionen mit Dutzenden von nationalen und lokalen Varianten. Telefonkunden sind sich dieser Komplexität zumeist nicht bewusst, zumindest solange, bis man versucht, ihnen irgendwelche der Funktionen wegzunehmen, an die sie sich mittlerweile gewöhnt haben.
Das Hinzufügen von Hilfsinformationen zu digitaler Sprache auf einem IP-Netzwerk ist im Prinzip weit einfacher als Signalisieren in Telefonnetzen. Man muss nicht „Bits rauben" oder CAS-Kanäle dedizieren. Man muss nur die Signalisierungsdaten in einem geeigneten Format gemeinsam mit der Sprache mitsenden. Tatsächlich liegt der Vorteil von VoIP darin, dass es möglich wird, Funktionen hinzuzufügen, die in der Welt der klassischen Telefonie nicht existieren könnten, beispielsweise Video und „Whiteboards". Dies gilt, solange die beiden Seiten des Gesprächs spezielle VoIP-Terminals oder -Rechner benutzen. Die Probleme tauchen dann auf, wenn man zwischen dem IP-Netzwerk und dem standardmäßigen Telefonienetzwerk eine Ankopplung herstellen muss, eine Anbindung, die angesichts der universellen Verfügbarkeit standardmäßiger Telefongeräte zwingend erforderlich ist.
Verfechter von VoIP weisen oft nachdrücklich auf Gespräche zwischen zwei PC-Benutzern oder einem PC-Benutzer, der mit einem Telefonbenutzer spricht, hin. Betrachten wir doch stattdessen ein Gespräch zwischen zwei Telefonbenutzern, die jeweils über eine standardmäßige Teilnehmeranschlussleitung an ein Central Office angebunden sind, wobei jedoch ein IP-basiertes Netzwerk das TDM-Netzwerk zwischen den Central Offices ersetzt. Um das erforderliche Signalisieren geeignet weiterzuleiten, muss das IP-Netzwerk verbessert werden, um jede der Tausenden von Funktionen und deren Varianten (beispielsweise 911- und *67-Dienst) abzuwickeln. Wenngleich dies keine unmögliche Aufgabe ist, handelt es sich dabei um eine, welche die VoIP-Entwickler noch nicht bewältigt haben.
Jede der nachstehend beschriebenen Entgegenhaltungen lehrt Verfahren für die Kommunikation durch Verwendung verschiedener Protokolle, beispielsweise ATM über IP, über verschiedene Kommunikationsnormen hinweg. Allerdings sieht oder schlägt keine der Entgegenhaltungen das TDM-über-IP-Verfahren der vorliegenden Erfindung vor.
Das Patent an Keshav et al. (5,623,605), abgetreten an Lucent Technologies, Inc., sieht Methods and Systems for Interprocess Communication and Inter-Network Data Transfer vor. Offenbart wird die Übertragung von Datenpaketen zwischen Quell- und Zielgeräten, wobei erzeugte und empfangene Daten in ATM-formatierten Rahmen vorliegen und das Netzwerk Daten in Internet-Protokoll-Paketen überträgt. Ein derartiger Datentransfer wird mittels Verkapseler und Entkapseler realisiert, um ATM-formatierte Rahmen in Datenteilen von IP-Paketen zur Übertragung auf dem Netzwerk zu verkapseln (siehe Spalte 2, Zeile 59 – Spalte 3, Zeile 25).
Das Patent an Allan et al. (5,946,313), abgetreten an Northern Telecom Limited, sieht einen Mechanism for Multiplexing ATM AALS Virtual Circuits over Ethernet vor. Diese Entgegenhaltung beschreibt ein Verfahren zum Verkapseln/Segmentieren von AMT-Zellen über Ethernet.
Das Patent an Aziz et al. (5,548,646), abgetreten an Sun Microsystems, Inc., sieht ein System for Signatureless Transmission and Reception of Data Packets Between Computer Networks vor. Aziz et al. offenbaren ein System zum automatischen Verschlüsseln (durch Hinzufügen eines IP-Headers) und Entschlüsseln eines Datenpakets, das von einem Quell-Host über ein Netzwerk zu einem Ziel-Host gesendet wird (siehe Spalte 2, Zeile 13ff.).
Das Patent an Doshi et al. (5,936,965), abgetreten an Lucent Technologies, Inc., sieht eine Method and Apparatus for Transmission of Asynchronous, Synchronous, and Variable Length Mode Protocols Multiplexed over a Common Bytestream vor. Diese Entgegenhaltung beschreibt ein System zum Unterstützen des Sendens und Empfangens von ATM über einen gemeinsamen Bytestrom mit einem gemeinsamen Bitübertragungsschicht-Datenlink.
Die Patente an Watanabe (5,715,250 – ATM-LAN connection apparatus of a small scale capable of connecting terminals of different protocol standards and ATM-LAN including the ATM-LAN connection apparatus); Acharya et al. (5,903,559 – Method for Internet protocol switching over fast ATM cell transport) und Alexander, Jr. et al. (5,936,936 – Redundancy mechanisms for classical Internet protocol over asynchronous transfer mode networks) sehen eine allgemeine Lehre für IP über AM vor.
Die Nicht-Patent-Quelle mit dem Titel „Pathbuilder S200 Voice Access Switches", http://searchpde.adobe.com/proxies/1/70/33/43.html, sieht TDM-basierten Sprach- und Datenverkehr über Frame-Relay- oder IP-WAN-Infrastrukturen vor.
Die Nicht-Patent-Quelle mit dem Titel „Project: Gateway Application – ATM <--> IP", http://www.cse.ucsc.edu/~rom/projects/atm_ip/atm_ip.html, beschreibt einen ATM-Treiber über einem IP-Treiber.
Die weitere Nicht-Patent-Quelle „Circuit Emulation over IP Networks", Technical Report SSC, Februar 1999, ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE, beschreibt ein rechnerbasiertes Kommunikationssystem, das eine Circuit-Emulation-Service(CES)-Schicht auf einer Internet-Protokoll-Stufe implementiert. Der angebotene Strom einer synchronen Anwendung wird in CES-Pakete umgesetzt und über ein IP-Netzwerk geliefert. Die grundlegenden Probleme von QoS und Signalisieren sind nicht ausreichend gelöst.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung zum transparenten Übertragen von E1- oder T1-(oder fraktionalen E1-/T1-)TDM-Diensten über die neuen, weit angelegten Hochgeschwindigkeits-IP-Netzwerke. Diese Technologie kann als Migrationspfad zu Voice über IP oder einer Komplementärlösung zu VoIP an Orten, wo eine Voice-über-IP-Lösung nicht geeignet ist, verwendet werden. Derselbe TDM-über-IP-Lösungsansatz kann angewandt werden, um andere TDM-Raten (z.B. E3/T3, STMI usw.) über das IP-Netzwerk zu übertragen. In der gesamten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen können verschiedene TDM-Raten ausgetauscht werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Wie immer die genauen Vorzüge, Merkmale und Vorteile der oben namhaft gemachten Entgegenhaltungen auch sein mögen, keine dieser erreichen oder erfüllen die Zwecke der vorliegenden Erfindung. Diese und andere Aufgaben werden durch die folgende ausführliche Beschreibung erreicht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren und ein System zum Verarbeiten eines oder mehrerer TDMs zur Kommunikation über IP-Netzwerke, bei spielsweise das Internet, umfassen das Verkapseln von ATM-Zellen (-Paketen) mittels AAL1-Zellen innerhalb UDP-über-IP-Rahmen, um synchrone Bitströme in Zellen von fester Größe vorzusehen. Dies ermöglicht, dass ein IP-Header den Paketen hinzugefügt wird, wobei derartige Pakete über das IP-Netzwerk zu ihrem Ziel-Host weitergeleitet werden. Das Ziel regeneriert den Takt, entschlüsselt/entfernt den IP-Header und liefert einen synchronen Bitstrom. Ferner wird ein adaptiver Takt für den Takttransfer über das Netzwerk vorgesehen. Der adaptive Takt regeneriert den Gegenstellen-T1/E1-Empfangstakt aus der eingehenden Ankunftsrahmenrate. Rahmen, die von dem IP-Netzwerk ankommen, werden in einem Puffer gespeichert und für das Zusammensetzen des TDM-Stroms entnommen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Gesamtimplementierung des TDM über IP der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Blockdiagramm der Funktionseinheiten der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Flussdiagramm des Empfangs- und des Sendepfades.
4 zeigt ein adaptives Taktverfahren für TDM über IP.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wenngleich diese Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben wird, kann die Vorrichtung in vielen verschiedenen Konfigurationen, Formen und Materialien hergestellt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in diesem Dokument ausführlich beschrieben, wobei es sich versteht, dass die vorliegende Offenbarung als erläuterndes Beispiel für die Prinzipien der Erfindung und der zugehörigen Funktionsbeschreibungen für deren Ausgestaltung anzusehen ist und nicht die Absicht verfolgt, die Erfindung auf die dargestellte Ausführungsform zu begrenzen. Fachkundige werden sich zahlreiche andere inner halb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegende mögliche Varianten vorstellen können.
Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung sehen ein alternatives Verfahren zum Nutzen von IP-Netzwerken für den Telefoniedienst vor, das eher evolutionär als revolutionär ist. Dieses Verfahren verwendet IP-Netzwerke als direkt passenden Ersatz für native TDM-Netzwerke. Nahtlos lässt es sich an alle bestehenden Einrichtungen wie existierende Nebenstellenanlagen und Switches ankoppeln, und es ermöglicht inhärent jede der Hunderten von Telefoniefunktionen und die PSTN-Qualität, an die sich Kunden gewöhnt haben. Diese Alternative ist Leitungserweiterung über IP mittels TDMoIP. Ein anderer Vorteil ist ein einfacher Gateway zwischen ATM CES und TDM über IP.
Um die Prinzipien von TDMoIP zu erläutern, müssen wir uns zunächst jene von TDM in Erinnerung rufen. Ein T1-Rahmen besteht aus 24 Einzelbyte-Zeitschlitzen und einem einzigen Synchronisationsbit, was insgesamt 193 Bits ausmacht. Ein E1-Rahmen besteht aus genau 32 Bytes (256 Bits), von denen eines zur Synchronisation verwendet wird und eines für gewöhnlich für die Signalisierung reserviert wird. In beiden Fällen werden Rahmen 8000 Mal pro Sekunde übertragen.
Die folgenden zwei Lösungen stellen mögliche, jedoch potenziell fehlerbehaftete alternative Lösungsansätze, um TDM über IP zu implementieren, dar. Die einfachste Implementierung von TDMoIP verkapselt jeden T1- oder E1-Rahmen in einem IP-Paket durch Anfügen des geeigneten Headers. Da die Pakete für die Segmentierung sorgen, muss das Synchronisationsbit/-byte nicht inkludiert werden. Demzufolge beträgt die Payload-Länge 24 oder 31 Bytes für T1 bzw. E1. Für einen zuverlässigen verbindungsorientierten Dienst könnte man die Verwendung von TCP/IP in Betracht ziehen, was einen 20-Byte-TCP-Header und einen 20-Byte-IP-Header, also insgesamt 40 Overhead-Bytes pro Paket, voraussetzt. Die durch TCP angebotene End-zu-End-Zuverlässigkeit ist allerdings nicht für Sprachpakete zweckmäßig, da erneut übertragene Sprachpakete die Empfangsseite fehlerhaft erreichen und ohnehin verworfen werden. Eine brauchbarere Alternative wäre das Echtzeittransportprotokoll RTP mit seinem Header aus mindestens 12 Bytes, welchem man einen 8-Byte-UDP-Header und den IP-Header hinzufügen muss, was denselben Overhead ergibt. Ein 40-Byte-Overhead für eine Payload von 24 oder 31 Bytes ist doch etwas verschwenderisch, aber für dieses Problem gibt es zwei Lösungen.
Die erste Lösung beinhaltet Header-Kompressionsschemen. Es gibt RFCs, welche den durchschnittlichen Header von sowohl TCP als auch RTP auf nur drei Bytes reduzieren, wodurch der Prozentsatz des Overhead auf zwischen acht und neun Prozent verringert wird.
Die zweite Lösung beinhaltet das Zusammengruppieren von mehreren Rahmen zu einem Superframe vor der Verkapselung. Beispielsweise führt das Gruppieren von acht T1(E1)-Rahmen zu einer Payload von 192 (248) Bytes, so dass der Prozentsatz des Overhead auf zumutbare 17(14) Prozent fällt. Durch das Gruppieren kommt ein gewisses Maß an Pufferungsverzögerung hinzu, da jedoch jeder Rahmen eine Dauer von nur 125 ms aufweist, ist diese Latenz verglichen mit jener von VoIP-Systemen vernachlässigbar. So etwa bringt ein Superframe, der aus acht aufeinanderfolgenden Rahmen besteht, ein Einweg-Verzögerung von einer Millisekunde ein, etwa die Hälfte jener des standardmäßigen 16-kbps-Encoders mit niedriger Verzögerung, der bei VoIP zum Einsatz kommt, und weit weniger als die Verzögerung von 15 Millisekunden des 8-kbps-Encoders.
Die einfache Verkapselung der Rohrahmen ist nicht die einzige Möglichkeit, TDMoIP zu implementieren. Bei alternativen Lösungen werden vor der IP-Verkapselung zunächst die TDM-Daten in irgendeinem anderen Protokoll codiert. Die Bereitstellung einer weiteren Protokollschicht zwischen dem TDM und dem IP hat viele Vorteile. Zwischencodieren kann verwendet werden, wenn die natürlichen TDM-induzierten Rahmengrößen nicht geeignet sind; um Fehlerkorrektur vorzusehen; um die Interoperabilität mit anderen Systemen zu ermöglichen; und um es uns zu ermöglichen, die Sprache zu komprimieren oder die QoS zu verbessern.
Circuit-Emulation-Service (CES) ist bereits eine bestens etablierte Norm bei ATM und wird vom ATM-Forum definiert (AF-VTOA-0078); die Verwendung von AAL1-Zellen wird durch ITU-T I.363.1 definiert. Diese Normen liefern bereits Lösungen für die Implementierung von CES für verschiedene Betriebsarten:
Unstrukturiert – transparenter Voll-E1/T1-Dienst
Strukturiert – transparenter fraktionaler E1/T1-Dienst
Strukturiert mit CAS – transparenter fraktionaler E1/T1-Dienst mit CAS.
Die vorliegende Erfindung IP CES beruht auf ATM CES, welches sich AAL1-Zellen bedient (von dem Zellenheader entfernt), die in IP-Rahmen verkapselt werden, wobei auf diese Weise minimale Regelungstätigkeit erforderlich ist, um diese Dienstnorm zu erfüllen. Dieselben Verfahren können analog dazu für DBCES (Dynamic Bandwidth CES over ARL1) oder AAL2 verkapselt in IP-Rahmen angewandt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. ATM-Zellen (von dem Zellenheader entfernt) werden innerhalb UDP-über-IP-Rahmen verkapselt. Die Adressierung umfasst die Verwendung des UDP-Quellportfeldes, um das Ziel der AAL1-Zellenabschluss-Interworking-Funktion an dem Empfangsgerät (wird die ,Verbindung' definieren) anzugeben.
Das IP-Netzwerk ist kein synchrones Netzwerk, und ein gemeinsamer Takt ist nicht an seinen Knoten verfügbar, und TDM-Dienste und CES-Funktionalität erfordern synchrones Timing an beiden Enden. Die vorliegende Erfindung ersetzt den netzwerkweiten Takttransfer durch ein adaptives Taktverfahren, welches nachfolgend beschrieben wird. Der adaptive Takt ist ein Verfahren, um den Gegenstellen-E1/F1-Empfangstakt aus der eingehenden Ankunftsrahmenrate zu regenerieren. Von dem IP-Netzwerk eintreffende Rahmen werden in einem Puffer gespeichert und zum Zusammensetzen des TDM-Stroms entnommen, wobei der Füllstand dieses Puffers überwacht und verwendet wird, um einen PLL einzustellen. Wenn sich der Puffer füllt, wird die regenerierte Taktrate erhöht, und wenn sich der Puffer leert, wird die regenerierte Taktrate verringert.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Kommunikationsinfrastruktur, welche sich der vorliegenden Erfindung bedient. Es handelt sich dabei um eine typische Anwendung, wo ein schnelles IP-Backbone-basiertes MAN 100 verwendet wird, um mehrere Orte (102, 103 und 104) miteinander zu verbinden, um ein privates Netzwerk einzurichten, welches sowohl Organisationsdaten als auch Sprache handhabt. Es ist zu sehen, dass alle Organisations-Nebenstellenanlagen an allen 3 Orten A, B und C (102, 103 und 104) über eine TDM- über-IP-Vorrichtung 105 angeschlossen sind, um transparente TDM-Links über das MAN-IP-Backbone zu ergeben. ,TDM'-Pakete können durch ein ToS-Feld in dem IP-Header markiert werden, um bei Durchgang durch das IP-Netzwerk hohe Priorität zu erhalten. Die Datenkonnektivität ist auf demselben Netzwerk (A und C) durch Router 106, die an das IP-Backbone angeschlossen sind, sichergestellt. An allen Orten erfolgt der Zugang zum Netzwerk über einen Ethernet-Switch 107, der sowohl die TDM-über-IP-Vorrichtung 105 als auch Organisationsdaten mit dem MAN 100 verbindet.
2 zeigt ein Blockdiagramm des Systems der vorliegenden Erfindung mit einem Abwärtsstreckenpfad 200, welcher E1/T1-TDM in IP-Ethernet-kompatible Protokolle umsetzt, und einem Aufwärtsstreckenpfad 218, welcher IP-Ethernet in E1/T1-TDM-kompatible Protokolle umsetzt. Ein E1/T1-Framer 202 decodiert ankommende TDM-Signale von Leitungs- und Rahmensynchronisation. Ein PCM-Bus 203 ist der Ausgang von dem E1/T1-Framer 202 zu dem nächsten Block, der AAL1/2-Segmentierungseinheit 204. Der TDM-Bitstrom wird durch die Segmentierungseinheit in AAL1/2-Zellen gepackt. Der nächste Block 206 packt die Zellen (mit keinem Zellen-Header) in UDP-über-IP-Rahmen. Die Pakete werden zu einem Ethernet-Controller 208 übertragen, der mittels Ethernet-PHY-Vorrichtung 210 sendet.
In dem Aufwärtsstreckenpfad 218 werden Pakete, die durch die Ethernet-PHY 210 empfangen wurden, zu dem Ethernet-Controller 208 und von diesem weiter zu einer Einheit 212, welche die Zellen aus einer UDP-Payload entfernt, übertragen. Die empfangenen Zellen treffen bei der AAL1/2-Wiedervereinigungseinheit 214 ein, welche die TDM-Bytes aus den Zellen entnimmt und diese in einem PDVT-Puffer 216 speichert. Der PDVT(Packet-Delay-Variation-Tolerance)-Puffer ist eine Einheit, die ausgebildet ist, um Netzwerkpaketverzögerungsschwankungen zu absorbieren. Im Allgemeinen funktioniert der PDVT-Puffer wie folgt. TDM-Bytes werden in den Puffer gespeichert, wobei der Puffer erst in den E1/T1-Strom geleert wird, nachdem er seinen halbvollen Zustand erreicht (die erforderliche PDVT), wobei der PDVT-Puffer auf diese Weise sicherstellt, dass späte oder frühe Pakete bis zum halbvollen Zustand keine Pufferüberläufe oder -unterläufe verursachen und der E1/T1-Verkehr nicht beeinträchtigt wird (die PDVT wird nachfolgend ausführlicher beschrieben – siehe 4 und die zugehörige Besprechung). Der E1/T1-TDM-Strom wird dann zu dem E1/T1-Framer 202 und heraus zu der TDM-Leitung übertragen.
3 zeigt ein Flussdiagramm des Abwärts- und des Aufwärtsstreckenpfades 300 bzw. 302.
In dem Abwärtsstreckenpfad 300 finden folgende Schritte statt:

• Schritt 304 – Decodieren von E1/T1-Signalen von Leitungs- und Rahmensynchronisation, wobei der Ausgang von diesem Modul ein PCM-Bus ist.
• Schritt 306 – Der PCM-Eingang ist in Strukturen angeordnet, wie in AF-VTOA-0078 (CES 2.0) definiert ist. 3 Betriebsarten sind verfügbar: • Unstrukturiert – für transparenten Voll-E1/T1-Modus • Strukturiert – für Transfer von mehreren Zeitschlitzen (1-31). • Strukturiert mit CAS – für Transfer von Zeitschlitzen mit deren CAS-Bits.
• Schritt 308 – Segmentierung dieser Strukturen zu Zellen, wie in ITU-T 363.1 definiert ist.
• Schritt 310 – Paketieren der Zellen, die von dem Zellen-Header (Verbindungsinformationen) entfernt wurden, was nur AAL1-Header und Payload übrig lässt, zu UDP-über-IP-Rahmen, wobei Verbindungsinformationen in den UDP-Header hinzugefügt werden (neben Ziel-IP, die das Gegenstellengerät angibt, ist eine weitere Adressierung erforderlich, um Ziel-E1/T1-Port und -Bündel, welches eine Gruppe von Zeitschlitzen ist, anzugeben). Diese Adressierungsinformationen können in den UDP-Quellport gestellt werden.
• Schritt 312 – Rahmen, die bereit sind, werden zu dem IP-Ethernet übertragen.

In dem Abwärtsstreckenpfad 300 finden folgende Schritte statt:

• Schritt 314 – IP-Ethernet-Rahmen werden empfangen.
• Schritt 316 – Extrahieren von Zellen aus der UDP-Payload.
• Schritt 318 – Strukturen werden aus den Zellen gemäß ITU-T 1.363.1 und AF-VTOA-0078 (CES 2.0) wieder vereinigt.
• Schritt 320 – Absorbieren einer Netzwerkverzögerungsschwankung mittels eines Packet-Delay-Variation-Puffers.
• Schritt 322 – TDM-Daten werden gerahmt, codiert und über die E1/T1-TDM-Leitung übertragen.

Es ist wichtig festzuhalten, dass TDMoIP im ungerahmten Modus den TDM-Rahmen ohne jeglichen Versuch, die Daten zu interpretieren, transparent überträgt. Es nimmt Interna von TDM wie Zeitschlitze, Signalisierungskanäle usw. überhaupt nicht wahr. Demnach kann TDMoIP verwendet werden, um beliebige T1/E1-Dienste zu transportieren, auch wenn einige der Kanäle eigentlich verwendet werden, um Daten zu transportieren, oder wenn der gesamte Rahmen ein unstrukturierter Bitstrom ist. Analog dazu kann das TDMoIP-Grundkonzept auf fraktionale T1- oder kanalisierte E1-Systeme erweitert werden. Um den Verkehr zu reduzieren, müssen nur die informationstragenden Bytes in das IP-Paket eingebunden werden.
Wie löst TDMoIP das der Ankopplung zwischen IP-Netzwerken und dem Telefonienetz innewohnende Signalisierungsproblem? Um diese Frage zu beantworten, sollten wir zwischen drei Arten von Signalisierung unterscheiden: Innenband, CAS und CCS.
Die Innenbandsignalisierung wird, wie schon ihr Name sagt, in demselben Audioband wie die Sprache übertragen. Sie kann die Form von Ruffortschrittstönen wie Wählton und Ring-Back, DTMF-Töne, FSK für Anrufererkennung, MFR1 in Nordamerika und MFCR2 in Europa usw. annehmen. Da es sich dabei bei allen um hörbare Töne handelt, werden sie in dem TDM-Zeitschlitz codiert und durch TDMoIP automatisch weitergeleitet. Durch VoIP-Systeme verwendete Sprachkompressions algorithmen leiten diese Töne oft nicht gut weiter. Daher müssen VoIP-Systeme Tonweitergabeprotokolle implementieren, um sicherzustellen, dass die Innenbandsignalisierung richtig funktioniert.
Die verbreitetste Lösung, CAS oder Channel-Associated Signaling, wird in demselben T1- oder E1-Rahmen wie die Sprachsignale, jedoch nicht im Sprachband transportiert. T1 raubt für diesen Zweck Bits, während E1 einen ganzen Zeitschlitz abstellt, um vier Bits für jeden der 30 übrigen Kanäle zu transportieren. Da CAS-Bits in demselben T1- oder E1-Strom transportiert werden, werden diese erneut mittels TDMoIP automatisch weitergeleitet. Wir verwenden bei TDM über IP dieselbe Herangehensweise wie bei VoIP durch Beenden des CAS und Weiterleiten desselben. Dies ist kein Problem und erhöht die Komplexität nur unwesentlich, da CAS nur 4 Bits pro Kanal ist (maximal 16 Kombinationen mit niedriger Änderungsrate).
SS7 ist ein CCS- oder Common-Channel-Signaling-Verfahren. SS7-Links sind 56- oder 64-kbps-Datenlinks und belegen demnach oft einen TDM-Zeitschlitz. In derartigen Fällen werden sie automatisch von TDMoIP weitergeleitet. Wenn dies nicht der Fall ist, kann man die erforderlichen Informationen bereits im IP-Format von einem SS7-Signalisierungsgateway erhalten und diese problemlos als zusätzlichen Verkehr über das Netzwerk ohne weitere Verarbeitung weiterleiten.
Bislang haben wir eine andere Funktion, die in üblichen TDM-Netzwerken verfügbar ist, und zwar jene der Zeitsynchronisierung, ignoriert. Im Fernsprechnetz (PSTN) -und in SONET/SDH-Netzwerken – stellt ein Knoten, der als Takt-Master bezeichnet wird, dem anderen, der als Slave bezeichnet wird, eine Zeitreferenz zur Verfügung. Irgendwo in dem Netzwerk gibt es mindestens einen überaus genauen primären Referenztakt, mit einer Langzeitgenauigkeit von einem Teil in 10¹¹. Dieser Knoten, dessen Genauigkeit als Stratum 1 bezeichnet wird, liefert den Referenztakt an sekundäre Knoten mit Stratum-2-Genauigkeit, und diese wiederum liefern eine Zeitreferenz an Stratum-3-Knoten. Diese Zeitsynchronisationshierarchie ist für das richtige Funktionieren des Netzwerks als Ganzes wesentlich.
Pakete in IP-Netzen erreichen ihr Ziel mit einer Verzögerung, die eine Zufallskomponente aufweist, welche als Jitter bekannt ist. Beim Emulieren von TDM auf einem IP-Netzwerk ist es möglich, diese Zufälligkeit durch Verwenden eines Puffers, um alle ankommenden Daten zu glätten, zu überwinden, unter der Annahme, dass die geeignete Zeitreferenz verfügbar ist. Größtenteils sind die Originalzeitreferenzinformationen jedoch nicht mehr verfügbar.
4 zeigt ein Blockdiagramm des Paketverzögerungskompensationsverfahrens der vorliegenden Erfindung und des adaptiven Takterzeugungsverfahrens.

• Der PDVT-Puffer 402 wird mit TDM-Bytes 404 befüllt, die aus den ankommenden Rahmen extrahiert werden.
• Der PDVT wird mit einer Rate, die durch den TX-Takt 407 (in diesem Fall ein adaptiver Takt) bestimmt wird, in den E1/T1-Strom 406 geleert.
• Erst nach Auffüllen auf seinen halben Füllstand wird damit begonnen, den PDVT-Puffer 402 zu entleeren; auf diese Weise werden Verzögerungsschwankungstoleranzen auf seinem halben Füllstand festgestellt. Die Füllstandsanzeige 408 wird nach Eintreffen 410 eines Rahmens erzeugt, der den Pufferfüllstand zu diesem Zeitpunkt widerspiegelt.
• Die Füllstandsanzeige 408 wird mit dem Nennfüllstand 412 (halbe Befüllung) verglichen. Der Ausgang (nach Eintreffen des Rahmens aktualisiert) kann in 2 Formen vorliegen, welche 2 Optionen für die Implementierung darstellen: 1. 414 wird einen einzigen TTL-Ausgang aufweisen, der anzeigt, ob der Puffer weniger als halb voll ('1') oder mehr als halb voll ('0') ist. 2. Der Bereich um den Halb-Voll-Pegel des Puffers ist in mehrere Bereiche unterteilt (zum Beispiel in 16), wobei jeder davon eine Frequenz im Bereich von E1/T1-Raten ± 50 ppm darstellt. Gemäß dem Füllstand beim Eintreffen des Rahmens wird die entsprechende Frequenz synthetisiert. Bei diesem Verfahren wird der Ausgang des 414 ein Spannungspegel sein, der die gewünschte zu synthetisierende Frequenz darstellt. In diesem Schema wird 414 auch eine D/A-Funktionalität enthalten.
• Der Ausgang kann gefiltert 414 werden, um die Netzwerkverzögerungsschwankung (niedrige Frequenzen) zu filtern 416, und ist ein Eingang zu einem VCXO 418, um den adaptiven Takt 420 zu erzeugen, der dem Eingang 407 eingespeist wird.
• Der erzeugte Takt wird verwendet (wie vorhin erwähnt wurde), um die TDM-Bytes aus dem PDVT-Puffer 402 auszutakten.

Im Prinzip gibt es zwei verschiedene Ebenen der Integration von TDMoIP in das Telefonnetz. Bei dem Toll-Bypass-Szenario bietet ein konkurrierender Carrier eine alternative Verbindung, basierend auf TDMoIP, zwischen zwei Central Offices an. Auf Grund der oben besprochenen Kostenvorteile, können „Toll-Bypass"-Dienste an Kunden zu einem niedrigeren Preis als dem Preis des etablierten Betreibers angeboten werden. Bei derartigen Anwendungen sollten beide TDMoIP-Vorrichtungen eine Zeitreferenz von den Central Offices empfangen, mit denen sie sich verbinden.
Bei dem Gesamtnetzwerk-Szenario werden Hauptanteile der primären Infrastruktur durch TDMoIP-Netzwerke ersetzt, und ein Zeitsynchronisationsverfahren ist erforderlich. IP-Netzwerke verbreiten auch Taktinformationen über ein als NTP bekanntes Protokoll; sofern das IP-Netzwerk jedoch nicht vollständig privat und für die TDMoIP-Link dediziert ist, wird keine Verbindung zwischen dem NTP-Takt und dem gewünschten TDM-Takt vorliegen. Eine Lösung ist, Zeitnormen, beispielsweise Atomuhren oder GPS-Empfänger, für alle TDMoIP-Vorrichtungen bereitzustellen und dadurch das IP-Netzwerk von der Notwendigkeit zu entbinden, Synchronisationsinformationen zu senden. Wenn die Bereitstellung genauer Lokalzeitreferenzen nicht möglich oder zu kostspielig ist, ist eine Rückgewinnung möglich, wenn das Ziel den Takt regeneriert und synchronisiert.
Timing-Schemen

1) Externe Master-Takt-Quelle stellt Außenband-Timing bereit.
2) Innenband-Taktrückgewinnung und -regeneration

TDMoIP ist einfacher als VoIP, da es für Sprach- und Datensignalisierung und Protokolle transparent ist, auch wenn diese proprietär sind. VoIP hat andererseits immer noch Probleme mit neuen Protokollen und der Übersetzung zwischen Signalisierungsformaten. VoIP hält das Versprechen neuer Anwendungen, wogegen TDMoIP automatisch bestehende PBX- und CTI-Funktionen nutzt. Was die Bandbreitenoptimierung betrifft, umfassen VoIP-Gateways DSPs, welche Sprachkompression und Unterdrückung von Gesprächspausen ermöglichen und demnach die Bandbreitenanforderungen reduzieren. Allerdings geschieht dies auf Kosten niedriger Qualität und höherer Latenz. Die Einfachheit von TDMoIP schlägt sich in niedrigeren Investitionskosten mit Einsparungen bei Erstaufwendungen und Vorteilen bei Betriebskosten nieder. Diese Einsparungen sind für Unternehmenskunden von Bedeutung, welche für gewöhnlich nicht am Austausch ihrer bestehenden TDM-Ausstattungen und an der Durchführung großangelegter Hardwareaufrüstungen samt den zugehörigen Schulungs- und Wartungsausgaben interessiert sind. Ein weiterer bedeutender Unterschied ist, dass infolge von Transparenz TDMoIP gemischte Sprach-Daten-Dienste anzubieten vermag.
Vom Gesichtspunkt eines Service-Providers ergänzen TDMoIP und VoIP einander. Das transparente Erweitern von TDM-Trunks über das IP-Netzwerk von dem Kundenstandort zu dem Carrier-POP erleichtert es für den Carrier, größere, skalierbare VoIP-Gateways und Softswitches an dem POP zu installieren, wo Ressourcen verfügbar sind, und dem Benutzer ein einfaches TDMoIP-Netzabschlussgerät (NTU = Network Termination Unit) an dem Kundenstandort bereitzustellen. Diese TDMoIP-Leitungen könnten dann verwendet werden, um neben VoIP eine Anzahl von Diensten, beispielsweise gewöhnlichen PSTN-Zugang, Centrex, Frame Relay und ISDN, bereitzustellen.
TDMoIP stellt viele der Vorteile von ATM bereit, indem die End-zu-End-Verzögerung bei weniger als 2 ms beginnt und die Integrität von strukturierten oder unstrukturierten T1 oder E1 aufrechterhalten wird. TDMoIP ist wesentlich einfacher, kostengünstiger und effizienter als ATM. Noch wichtiger ist, dass es über IP- und Ethernet-Netzwerke geführt werden kann. TDMoIP ist effizienter als ATM, da seine Payload-Größe und demnach der Prozentsatz an Overhead anwendungsspezifisch eingestellt werden kann. Dies ist möglich, da die Anzahl von Oktetten pro Rahmen konfigurierbar ist. Bei ATM ist die Payload stets 48 Bytes, und demnach ist der Prozentsatz an Overhead wesentlich größer.
Gigabit-Ethernet (und 10-Gigabit-Ethernet) werden in Metropolitan Area Networks (MANs) und Wide Area Networks (WANs) verwendet. Insbesondere Gigabit-Ethernet über Dunkelfaser wird eine beliebte Alternative zu SONET und ATM. Allerdings ist Ethernet im Grunde genommen eine Datennetzwerktechnologie und selbst nicht imstande, Sprachverkehr abzuwickeln. TDMoIP erweitert Gigabit-Ethernet mit Sprach- und Leitungs erweiterungskapazitäten und ist demnach eine hervorragende Komplementärtechnologie. Es wird erwartet, dass diese Technologien gemeinsam den Marktanteil durch Anbieten einer einfacheren, kostengünstigeren Alternative zu VoIP, ATM und SONET erhöhen. Wie die Vergangenheit zeigt, pflegen die einfacheren, kostengünstigeren Technologien wie Ethernet und Frame Relay über die komplexeren und teureren Alternativen wie FDDI, ATM und Token Ring die Oberhand zu behalten, auch wenn letztere robuster sind.
Anfängliche Bedenken betreffend einfacherer Technologien wie Gigabit-Ethernet werden für gewöhnlich durch nachfolgende Verbesserungen rasch zerstreut. Beispielsweise wird eine SONET-Ringtopologie auf Grund ihrer raschen Wiederherstellung nach einem Ausfall oder Fiber-Cut als sehr zuverlässig betrachtet. Gigabit-Ethernet ist diese Fähigkeit nicht zueigen, aber es kann für gewöhnlich ein alternativer Trunk innerhalb weniger Millisekunden geschaltet werden. Auch wenn nur eine einzelne Faser zwischen den Switches vorliegt, ermöglichen Protokolle wie OSPF das Aktualisieren von Routing-Tabellen innerhalb weniger Sekunden und das rasche Neuverbinden des IP-Datenstromes.
Ein weiteres wichtiges Beispiel betrifft QoS, wobei ATM die meisten definierten Service-Level-Kategorien aufweist. Allerdings implementieren die gegenwärtigen Gigabit-Ethernet-Switches und Terabit-Router hochentwickelte Mechanismen, um Pakete zu priorisieren und Bandbreite für spezifische Anwendungen zu reservieren. Durch Markieren von TDMoIP-Paketen (mittels 802.1p&q, ToS und eingestellten UDP-Portnummern) können sie einfach identifiziert und priorisiert werden.
Das Kombinieren von TDMoIP mit Gigabit-Ethernet-Schaltern und Terabit-Routern gewährleistet eine brauchbare Alternative zu SONET und ATM, was eine einfachere, kostengünstigere Lösung mit mehr Bandbreite und effizienterem Grooming von T1-sen oder E1-sen zu optischen Gigabit-Netzwerken darstellt.
Auf der Ortsnetzebene findet man drei Arten von Service Providern, welche Konnektivätsdienste für Sprache und Daten anbieten. Zu diesen gehören Incumbent Local Exchange Carriers (ILECs), welche früher ein Monopol auf Ortsdienste hatten; die vom Staat zertifizierten Competitive Local Exchange Carriers (CLECs), welche entweder durch Errichten ihrer eigenen Einrichtungen oder durch Mieten „entbündelter" Einrichtungen von dem ILEC für den Weiterverkauf konkurrieren; und die ISPs, welche auch Internet-Zugang anbieten. Manchmal ist der ISP eine Tochtergesellschaft des ILEC, aber staatliche Regulierung bedeutet, dass diese ISPs, genau wie alle anderen, Kunden des ILEC sein müssen. Diese Vereinbarung erhält die Trennung zwischen Basistransportdiensten und erweiterten Diensten. Zusätzlich zum Bereitstellen von reinem Internet-Zugang bieten ISPs auch Web- und Anwendungs-Hosting für den Unternehmensbenutzer. Erweiterte Dienste wie Unified Messaging und VoIP werden auf den Privat- und den Kleinunternehmenskunden zugeschnitten. VoIP wird auch verwendet, um Einsparungen bei Auslandsgesprächen anzubieten, und sobald die QoS gesichert ist, können wir damit rechnen, dass mehr Unternehmen diese Technologie übernehmen werden. Tatsächlich werden CLECs durch Anbieten von Datendiensten ISPs und ISPs werden durch Anbieten von IP-Telefonie CLECs.
Netzwerk-Entbündelung, der Vorgang des Aufteilens des Netzwerkes in getrennte Funktionselemente, öffnet den lokalen Zugangsbereich gegenüber dem Wettbewerb. CLECs wählen entbündelte Komponenten, die sie benötigen, um ihren eigenen Dienst bereitzustellen. Wenn der entbündelte Preis noch zu teuer ist, wird der Service-Provider seine eigenen privaten Ressourcen zur Verfügung stellen oder sich an einen alternativen Zugangsanbieter (AAV) wenden, der einen Privatleitungsdienst zwischen einer Entität und Einrichtungen an einem anderen Standort anbieten kann. Innovative Provider werden jede verfügbare Technologie nutzen, um die Konkurrenz zu attackieren, u.a. drahtlose Mikrowellensysteme, gemietete Dunkelfaser, Infrarot- und Laser-basierte Drahtlostechnologien und CATV.
Die Carrier der nächsten Generation bedienen sich Drahtlostechnologie wegen ihrer einfachen Installation und Faser wegen ihrer Bandbreite. Weitere neue Gattungen von CLEC sind aufgetaucht, beispielsweise der Daten-CLEC oder DLEC, welcher Hochgeschwindigkeits-Internet-Konnektivität und andere Datenangebote bereitstellt, oder der Gebäude-CLEC oder BLEC, welcher gewerblich genutzte Gebäude mit Faseroptikkabeln verdrahtet, um Shared-Tenant-Service (STS) bereitzustellen.
Trotz der technologischen und strukturellen Fortschritte müssen die neuen Carrier noch das Problem des Grooming von T1-Leitungen auf optische und drahtlose Netzwerke bewältigen.
Carrier zwischen Vermittlungsstellen sehen einen Telekommunikationsdienst zwischen Ortsgesprächsbereichen vor. Die IXCs müssen Zugangsgebühren an die ILECs entrichten und haben demnach ein Interesse daran, konkurrenzfähige Basistransportdienste von einrichtungsbasierten CLECs mit alternativen Zugangslösungen angeboten zu bekommen. IXCs mit Reservekapazität können diese verfügbare Bandbreite für Leitungserweiterungsdienste über ihre eigenen Paketnetzwerke nutzen. Die Leitungserweiterung über IP nützt dem IXC, da sie mehr lokale Zugangsalternativen und mehr Optionen zum Bereitstellen von Voice-Trunking-Lösungen für ihre Kunden über ihre eigenen IP-Netzwerke bietet.
Anwendungen
Competitive Local Exchange Carriers (CLECs) können sich TDMoIP-Technologie zunutze machen, um ihren Marktanteil rasch, einfach und kostengünstig mit mehr Points of Presence (PoPs) und mehr Diensten auszuweiten. Incumbent Local Exchange Carriers (ILECs), die dem CLEC den Basistransport von Leitungen en gros bereitstellen, können TDMoIP verwenden, um die T1- oder E1-Leitungen kostengünstig über optische oder drahtlose Links zu dem CLEC-Service-POP zurück zu erweitern.
Gebäude-, Daten- oder andere Competitive-Local-Exchange Carriers oder Versorgungsunternehmen können ihre Einnahmen durch Nutzung ihrer drahtlosen oder optischen Datennetzwerke erhöhen und verwenden TDMoIP, um T1- oder E1-Leitungen zwischen einer Entität und Einrichtungen an einem anderen Standort zu erweitern. Auf diese Weise kann der Service-Provider Privatleitungsdienste zusätzlich zu Breitbanddaten bündeln. Zu gebündelten Diensten könnten zählen:

• Hochgeschwindigkeits-Internetzugang, Web-Hosting und VLAN;
• Herkömmlicher PSTN-Zugang oder Centrex-Dienst, durch Erweitern von Leitungen von dem Klasse-4/5-Switch an dem CO zu dem Kundenstandort;
• Neue Sprach- und Unified-Messaging-Services mittels VoIP-Gateways oder -Switches und Erweitern von Leitungen zu der Gegenstelle;
• Privatleitungsdienste;
• Teilnehmeranschlussleitungszugang zu ATM-, Frame-Relay-, ISDN- und X.25-Netzwerken.

Die TDM-über-IP-Vorrichtung bietet Carriern, die eine kostengünstige Erweiterung von T1- oder E1-Diensten über ein IP- oder Gigabit-Ethernet-Netzwerk anstreben, noch nie dagewesene Flexibilität. Einige neu entstehende Anwendungen werden auf den folgenden Seiten beschrieben.
T1/E1-Leitungserweiterung über Paketnetzwerke als Teilnehmeranschlussleitungsersatz
TDMoIP bietet den CLECs ein alternatives Verfahren zum Erweitern von Diensten zu ihren Kunden. Für gewöhnlich war es erforderlich, die Teilnehmeranschlussleitung von dem Incumbent Local Exchange Carrier (ILEC) zu mieten, aber jetzt reicht jedwedes Paketnetzwerk aus. Alle Sprach- und Datendienste, die herkömmlicherweise auf T1- oder E1-Leitungen laufen, werden automatisch über IP unterstützt. Dazu gehört nicht nur der einfache PSTN-Zugang, sondern auch PRI, Centrex und VoIP für Sprachdienste sowie ATM, Frame Relay, PPP, ISDN, SNA, X.25 für Datendienste. Die Paketnetzwerke sind ebenfalls nicht mehr auf synchrones ATM und SONET beschränkt, sondern können ebenso gut auf 10/100BaseT-Drahtlosfunkgeräten, Gigabit-Ethernet oder jedwedem anderen Netzwerk laufen.
Bei dieser Anwendung wird die T1/E1-Leitungserweiterung durch TDMoIP-Technologie ermöglicht. Der CLEC hat nun eine Alternative zum Mieten „entbündelter" Einrichtungen von dem ILEC.
Mehrmieter-Breitband-Gebäude sind verkabelt, um Hochgeschwindigkeitsdaten für jede Suite über Faser- oder Kupferleitungen anzubieten. In jedem Gebäude hat der CLEC einen kleinen POP (für gewöhnlich im Keller). Dieser POP wird dann mit dem CLEC-Central-Office mittels eines optischen Netzwerks, das sich aus Gigabit Ethernet, SONET oder sogar FDDI (diese Breitbandverbindung könnte auch drahtlos oder mit Laser ausgeführt sein) zusammensetzt, verbunden. Ethernet oder IP wird verwendet, um Hochgeschwindigkeitsdaten bereitzustellen. TDMoIP wird dann verwendet, um traditionelle T1- oder E1-Leitungen über dieses Netzwerk von dem Central Office zu jedem Gebäude zu erweitern. Auf diese Weise kann den Mietern eine Vielfalt von Diensten entweder direkt von diesem CLEC oder von Fremd-Providern, die durch den CLEC beauftragt wurden, angeboten werden. Diese Architektur ist auch für den Gebäude- oder Daten-CLEC relevant, der einfach einen Basistransportdienst für andere CLECs oder IXCs bereitstellen möchte und diesen gestattet, gebündelte Dienste über diese Mietleitungen anzubieten.
PSTN-Zugang über IP-basierte Fasernetzwerke mit Redundanz
Telefoniedienste wie PSTN-Zugang, Centrex und VoIP können Kunden über ein Metropolitan Area Network (MAN) einfach und kostengünstig zur Verfügung gestellt werden. Alternative Routing- und Switching-Kapazitäten, die in Gigabit-Ethernet-Switches und Terabit-Routern zu finden sind, können verwendet werden, um Verkehr im Falle eines Netzwerkausfalls rasch umzuleiten. Private Punkt-zu-Punkt-Mietleitungsdienste zwischen Kundenstandorten können auch über dasselbe IP-basierte Fasernetzwerk angeboten werden.
Herkömmliche T1/E1-Mietleitungsdienste über IP-Netzwerke
Carrier mit einer Hochgeschwindigkeits-IP-Infrastruktur können nicht vollständig ausgelastete Bandbreite nutzen und virtuelle T1/E1-Mietleitungen anbieten. Wenn Paketverzögerung und -verlust durch das Netzwerk gering ist, ist dieser Dienst genau wie jede andere T1/E1-Mietleitung. Auf diese Weise können Carrier auch international E1-Dienste in den US- und T1-Leitungen anbieten.
Unten werden dem Kunden Punkt-zu-Punkt-T1- oder -E1-Mietleitungen zur Verfügung gestellt.
Grooming von T1, E1 und fraktionale Dienste über geleitete IP-Netzwerke
Bei dieser Anwendung kann eine reine IP-Netzwerkarchitektur verwendet werden, nicht nur für Daten und Management, sondern auch für Sprache und Leitungserweiterung über IP. Die Fähigkeit der TDM-über-IP-Vorrichtung, DS0s zu „groomen" und T1- oder E1-Leitungen effizient und transparent über IP-Netzwerke zu erweitern, bietet Service-Providern eine einfache, kostengünstige Alternative zu dem herkömmlichen digitalen Cross-Connect (DACS). Auf diese Weise kann der Service-Provider die Effizienz und Flexibilität von IP-Routing nutzen, um sein Netzwerk in Tier-4-Städten und Mehrmieter-Breitband-Gebäuden ohne Verlust an Integrität und Qualität zu erweitern.
Das Netzwerk kann in vier Segmente geteilt werden, beginnend an dem Mehrmietergebäude, wo den Kunden eine Vielfalt von Diensten angeboten werden kann, welche, wenn sie miteinander gebündelt werden, den Komfort einer einzigen Rechnung und eines einzigen Kontaktpunktes bieten. Gebündelte Dienste müssen nicht von demselben Dienst-POP ausgehen. In dem obenstehenden Diagramm sieht ein IP-Dienst-POP Web-Hosting und Internet-Zugang vor und ein TDM-Dienst-POP dient als Gateway zu Fremd-Service-Providern, beispielsweise Voice-CLECs und -IXCs. Jedes Netzwerksegment wird unten ausführlicher erläutert.
Mehrmietergebäude
Der Gebäude-CLEC wird häufig die bestehende Kupferdrahtinfrastruktur des Gebäudes nutzen wollen, um Dienste an die Bürosuiten von Kunden zu liefern. xDSL-Modems und -Router sind für gewöhnlich in den Bürosuiten installiert, mit einem DSLAM im Keller, um die Datenquellen zur Übertragung zu dem Netzwerk zu konzentrieren. Bei diesem Szenario werden Sprachdienste weiterhin durch den ILEC bereitgestellt. Wenn allerdings der CLEC Einnahmen und Marktanteil steigern möchte, muss er in der Lage sein, ebenfalls Sprach- und Mietleitungs-Dienste anzubieten. Integrated Access Devices (IADs) mit SDSL-Links stellen eine Möglichkeit dies zu tun dar. Allerdings ist es wichtig, dass die Dienste, welche der CLEC anbietet, nicht jenen unterlegen sind, welche gegenwärtig durch den ILEC angeboten werden. In der IP-Umgebung komprimieren und paketieren die meisten IP-IADs die Sprache mittels VoIP-Verfahren, die nicht 100 transparent sind und daher das Niveau des Dienstes mit begrenzter Unterstützung für V.90-Modems, Faxe und Standardsprachfunktionen wie 911, *67 und Anrufererkennung aufs Spiel setzen. Diese Alternative hat auch eine beträchtliche Erhöhung von Verzögerung, Komplexität und Kosten zur Folge, wodurch der Unternehmenskunde einem Wechseln des Dienstes noch skeptischer gegenüberstehen wird.
Eine alternative Ausführungsform ist, einen identischen Dienst mit denselben analogen Sprach- und Digitalleitungen bereitzustellen, aber nun TDMoIP-Technologie mit der TDM-über-IP-Vorrichtung zu verwenden, um eine skalierbare und effiziente Grooming-Plattform bereitzustellen. Sprach- und Mietleitungen von der TDM-über-IP-Vorrichtung und Daten von dem DSLAM können dann zusammengefasst und über das Netzwerk geleitet werden. Die TDM-über-IP-Vorrichtungslösung ist skalierbar, da es nun möglich ist, IP zu verwenden, um die Sprach- und Mietleitungsdienste von einer einzelnen DS0 auf viele T1- oder E1-Leitungen zu erweitern, ohne einen digitalen Cross-Connect (DACS) zu benötigen. Darüber hinaus ist das Erhöhen der Bandbreite zu dem Gebäude einfach und kostengünstig, da nur die Link-Schnittstelle des Zugangs-Routers mit jener der Leitung, die von dem Netzwerk kommt, abgeglichen werden muss. Alles hinter dem Router bleibt gleich, da alles IP ist.
ILEC-Netzwerk
Heute ist der Gebäude-CLEC in den meisten Fällen noch von der entbündelten Teilnehmeranschlussleitung von den Incumbent Local Exchange Carriers (ILEC) abhängig, um Mehrmietergebäude mit den Dienst-POPs zu verbinden. T1-Leitungen können hinzugefügt werden, und MLPPP oder MLFR kann verwendet werden, um die Leitungen miteinander zu verbinden, um einen Hochgeschwindigkeits-IP-Link bereitzustellen. T3 und OC3 stellen Optionen mit noch höherer Geschwindigkeit dar. Wenn eine Drahtlos-, Laser- oder Optikalternative verfügbar wird, kann der CLEC einfach die Tatsache nutzen, dass IP mit jedem beliebigen Link-Layer- Protokoll, u.a. mit Ethernet und SONET, funktioniert. Daher erleichtert der Aufbau eines reinen IP-Zugangs-Netzwerkes diesen Übergang.
IP-Dienst-POP
Dieser Dienst-POP lenkt IP-Pakete. Pakete, die Sprach- und Mietleitungsdienste enthalten, können einfach zu dem TDM-Service-POP weitergeleitet werden. Analog dazu können Pakete, die ISP-Mehrwertdienste wie Web-Hosting erfordern, zu den relevanten Servern weitergeleitet werden. Darüber hinaus kann von diesem POP einfacher Internet-Zugang bereitgestellt werden.
Private Mietleitungsdienste können ebenfalls zwischen Gebäuden durch Tunneln von DS0-Bündeln über das IP-Netzwerk dieses CLEC angeboten werden. An jedem der Gebäude ist eine TDM-über-IP-Vorrichtung für das Paketieren der TDM-Bitströme verantwortlich, welche dann priorisiert und zwischen Gebäuden geleitet werden.
TDM-Dienst-POP
IP-Paketströme, die Sprache, ATM, Frame Relay und andere getunnelte Protokolle transportieren, die nicht für Privatleitungsdienste verwendet werden, werden zu dem TDM-Service-POP geleitet, wo die Leitungen abgeschlossen sind. Durch Verwendung der TDM-über-IP-Vorrichtung -16 ist es möglich, 768 T1- oder E1-Leitungen in einem einzigen 19", 7-Fuß-Baugruppenträger abzuschließen. An diesem POP kann der CLEC beschließen, Sprachdienste durch Verbinden der T1- oder E1-Leitungen mit seinem eigenen Klasse-4/5-Switch oder VoIP-Gateway anzubieten oder die Leitungen direkt zu Fremdprovidern, beispielsweise Voice-CLECs und -IXCs, zu führen.
Der Voice-CLEC würde Sprachkanäle in DS0-Bündeln empfangen und stellt Sprachdienste bereit, die von normalem PSTN-Zugang und Centrex zu Clearinghäusern und VoIP für Billigfernsprechdienste reichen. Der IXC (oder Daten-CLEC) könnte herkömmliche Datendienste wie ATM und Frame Relay über diese vollen oder fraktionalen T1- oder E1-Leitungen bereitstellen. Nehmen wir beispielsweise an, dass ein großes Unternehmen das ATM-Netzwerk von Sprint zum Verbinden seiner Unternehmenszentrale mit allen Zweigstellen verwendet und nun ein Büro in einem der Mehrmietergebäude des CLEC eröffnen möchte. Es wäre nun möglich, dass der CLEC eine T1-Leitung von dem IXC an dem TDM-Service-POP zu der Bürosuite als Mietleitung erweitert, und die neue Zweigstelle wird den ATM-Dienst genauso wie jede andere Zweigstelle empfangen.
IP-Backbone von Mobilfunkbetreibern
Netzwerke von Mobilfunkbetreibern basieren auf TDM-Technologien. Die Konnektivität zwischen den Basisstationen (BTS), den Basisstationssteuerungen (BSC) und der mobilen Vermittlungsstelle (MSC) wird mittels TDM-Mikrowellen-Links und T1/E1-Mietleitungen realisiert. Bis vor kurzem war ATM die naheliegendste Alternative. Auf Grund von Druck seitens Umweltschutzgruppen suchen Mobilfunkbetreiber nach einer Alternative zu Mikrowellen, und Mietleitungen sind kostspielig. Mit der Einführung von QoS in Gigabit-Ethernet-Netzwerken und der Verfügbarkeit von TDMoIP wird IP ernsthaft als bevorzugte Lösung in Erwägung gezogen.
Mobilfunkanbieter der dritten Generation (UMTS) befinden sich im fortgeschrittenen Stadium der Implementierung von TDMoIP-Lösungen, wobei IP-Netzwerke das Mobilfunk-Backbone darstellen. In der Zukunft werden aktuelle Mobilfunkvorrichtungen und Mobilfunkvorrichtungen der dritten Generation gemeinsam für den Zugang auf einem IP-basierten Backbone angeordnet sein.
Schlussbemerkung
Leitungserweiterung über IP mittels TDMoIP-Technologie stellt die Vorteile von IP-Netzwerken ohne die Gefahren einer neuen Technologie bereit. Sie unterstützt bestehende Telefonie-Switches und Nebenstellenanlagen über Dateninfrastrukturen ohne Verlust an Funktionalität. Darüber hinaus erhöht sie die Leistungsfähigkeit von IP-Netzwerken mit Mietleitungsdiensten für Sprache, ATM, Frame Relay, SNA und so weiter. Schließlich macht die Tatsache, das es einfach, kostengünstig und transparent für die gesamte Signalisierung und alle Protokolle ist, TDMoIP eine ideale Ergänzung zu Gigabit-Ethernet in Next Generation Networks. Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung zum transparenten Übertragen von E1- oder T1-(oder fraktionalen E1/T1-)-TDM-Diensten über die neuen, weit angelegten Hochgeschwindigkeits-IP-Netzwerke. Diese Technologie kann als Migrationspfad zu Voice over IP oder einer Komplementärlösung zu VoIP an Orten, wo eine Voice-over-IP-Lösung ungeeignet ist, verwendet werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden ein System und ein Verfahren für die effektive Implementierung von TDM über IP (IP-Circuit-Emulation-Service) dargelegt. Wenngleich verschiedene bevorzugte Ausführungsformen dargelegt und beschrieben wurden, versteht es sich, dass nicht beabsichtigt ist, die Erfindung durch eine derartige Offenbarung einzuschränken, sondern vielmehr beabsichtigt ist, alle Modifikationen und alternativen Bauformen, die in den Gedanken und den Umfang der Erfindung fallen, welche in den beiliegenden Ansprüchen definiert werden, abzudecken. So etwa sollte die vorliegende Erfindung nicht durch Software/Programm, EDV-Umgebung oder spezifische EDV-Hardware eingeschränkt werden.

Claims

Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, wobei das System umfasst: ein IP-Netzwerk; einen TDM-Quellstrom; einen Decodierer (304, 202), um den TDM-Quellstrom zu decodieren; einen Umsetzer (306) zum Umsetzen eines oder mehrerer Teile des decodierten TDM-Quellstroms in eine Circuit-Emulation-Service (CES)-Struktur; einen Segmentierer (204, 308), um den umgesetzten einen Teil oder die umgesetzten mehreren Teile in Zellen abzuteilen und den (die) Zellen-Header zu entfernen; einen Paketierer (206, 310), der einen Ausgang von dem Segmentierer (204, 308) empfängt, und sein Paketieren, und wobei Pakete, die von dem Paketierer ausgegeben werden, ein IP-kompatibles Format sind, das sich zur Übertragung über das IP-Netzwerk eignet.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 1, wobei der TDM-Quellstrom einen E1/T1-TDM-Strom umfasst.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 2, wobei der decodierte E1/T1-TDM-Strom über einen PCM-Bus (203) übertragen wird.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 3, wobei die Circuit-Emulation-Service (CES)-Struktur CES 2.0 umfasst.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 1, wobei die Circuit-Emulation-Service (CES)-Struktur einen beliebigen von drei Typen umfasst: unstrukturiert, strukturiert oder strukturiert mit CAS.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 1, wobei das Abteilen die ITU-T 363.1-Norm widerspiegelt.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 1, wobei der Ausgang von dem Segmentierer (204, 308) AAL1-Header und Payload umfasst.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 1, wobei der Paketierer (206, 310) die Zellen zu UDP-über-IP-Rahmen paketiert, wobei in den UDP-Header Verbindungsinformationen hinzugefügt werden.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 8, wobei die Verbindungsinformationen mindestens eine Ziel-IP, die eine Gegenstelle angibt, und eine Adressierung, die einen Ziel-E1/T1-Port und -Bündel angibt, welches eine Gruppe von Zeitschlitzen ist, umfassen.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 1, wobei das System ferner einen Empfangsteil umfasst, der Pakete erfasst, die von dem Paketierer (206, 310) ausgegeben und über das IP-Netzwerk übertragen werden.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 10, wobei der Empfangsteil umfasst: einen Zellenextrahierer (212, 316), um die Zellen von der UDP-Payload zu entfernen; einen Wiedervereiniger (214, 318), um die entfernten Zellen gemäß Circuit-Emulation-Service (CES)-Normen neu zu strukturieren; einen Paketverzögerungsschwankungspuffer (216, 320), um Netzwerkverzögerungsschwankungen zu kompensieren; einen Framer und Encoder (202, 322) und wobei der Ausgang von dem Framer und Encoder (202, 322) als TDM-Strom übertragen wird.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 1, wobei das System ferner einen adaptiven Takt (420) umfasst.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 11, wobei das System ferner einen adaptiven Takt (420) umfasst, der verwendet wird, um einen E1/T1-Empfangstakt zu regenerieren.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 13, wobei der adaptive Takt (420) einen überwachten Füllpuffer (402) und PLL umfasst.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 14, wobei, wenn sich der überwachte Füllpuffer (402) auffüllt, die regenerierte Taktrate erhöht wird, und wenn sich der überwachte Füllpuffer (402) leert, die regenerierte Taktrate gesenkt wird.
Rechnergestütztes Kommunikationssystem, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 1, wobei das System über Netzwerke implementiert ist, die ein beliebiges aus der Gruppe umfassend LANs, WANs, Mobilfunk- oder Internet-basierte Netzwerke umfassen können.
Rechnergestütztes Kommunikationsverfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, umfassend die folgenden Schritte für den TDM-Aufwärts- und Abwärtsstreckenportfluss: A. wobei der Abwärtsstreckenfluss (300) des TDM-Stroms die Schritte umfasst: (1) Empfangen eines oder mehrerer TDM-Signale; (2) Decodieren des empfangenen einen oder der empfangenen mehreren TDM-Signale von Leitungs- und Rahmensynchronisation (304); (3) Aufbauen von Strukturen gemäß den Circuit-Emulation-Service(CES)-Normen aus den decodierten TDM-Signalen (306); (4) Segmentieren der Strukturen in ATM-Zellen (308); (5) Entfernen des ATM-Headers; (6) Paketieren der entfernten Zellen zu UDP-über-IP-Ethernet-Rahmen (310); und (7) Übertragen der paketierten Zellen über IP-Netzwerke (312); B. wobei der Aufwärtsstreckenfluss (302) des TDM-Strom-Aufwärtsstreckenports die Schritte umfasst: (1) Empfangen von Ethernet-Rahmen von dem IP-Netzwerk (314); (2) Entfernen der ATM-Zellen von einer UDP-Payload (316); (3) Wiedervereinigen der entfernten Zellen gemäß Circuit-Emulation-Service (CES)-Normen (318); (4) Kompensieren von Netzwerkverzögerungsschwankungen (320); (5) Rahmen der neuzusammengesetzten Zellen (322); (6) Codieren der gerahmten Ausgabe (322); (7) Übertragen der codierten Ausgabe über TDM-Leitungen.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei die TDM-Signale einen E1/T1-TDM-Strom umfassen.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 18, wobei die decodierten E1/T1-TDM-Signale über einen PCM-Bus (203) übertragen werden.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei die Circuit-Emulation-Service(CES)-Struktur CES 2.0 umfasst.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei die Circuit-Emulation-Service(CES)-Struktur einen beliebigen von drei Typen umfasst: unstrukturiert, strukturiert oder strukturiert mit CAS.
Rechnergestütztes Kommunikationsverfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei das Segmentieren der Strukturen in ATM-Zellen die ITU-T 363.1-Norm widerspiegelt.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei der Ausgang von dem Segmentieren der Strukturen in ATM-Zellen AAL1-Header und Payload umfasst.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei der Paketierungsschritt die Zellen zu UDP-über-IP-Rahmen paketiert, wobei in einen UDP-Header Verbindungsinformationen hinzugefügt werden.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 24, wobei die Verbindungsinformationen mindestens eine Ziel-IP, die eine Gegenstelle angibt, und eine Adressierung, die einen Ziel-E1/T1-Port und -Bündel angibt, welches eine Gruppe von Zeitschlitzen ist, umfassen.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei der Kompensationsschritt mit einem adaptiven Takt (420) implementiert ist.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 26, wobei der adaptive Takt (420) verwendet wird, um einen E1/T1-Empfangstakt zu regenerieren.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 27, wobei der adaptive Takt (420) einen überwachten Füllpuffer (402) und PLL umfasst.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 28, wobei, wenn sich der überwachte Füllpuffer (402) auffüllt, die regenerierte Taktrate erhöht wird, und wenn sich der überwachte Füllpuffer (402) leert, die regenerierte Taktrate gesenkt wird.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei der Kompensationsschritt durch die folgenden Schritte implementiert wird: (1) Befüllen eines Puffers (402) mit TDM-Bytes, die aus ankommenden Rahmen extrahiert werden; (2) Leeren des Puffers (402) nach Erreichen von mindestens einem halb befüllten Zustand gemäß einer Rate, die durch einen Übertragungstakt (407) bestimmt wird; (3) Erzeugen einer Füllstandanzeige (408); (4) Vergleichen der Füllstandsanzeige mit einem Nennfüllstand (412); (5) Filtern des Ausgangs, um einen adaptiven Takt (420) zu erzeugen; und (6) rekursive Verwendung des adaptiven Taktes (420) als Übertragungstakt (407) in Schritt (2).
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 30, wobei der Schritt (2) mit einem PLL implementiert ist.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei das Verfahren über Netzwerke implementiert ist, die ein beliebiges aus der Gruppe umfassend LANs, WANs, Mobilfunk- oder Internet-basierte Netzwerke umfassen können.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, umfassend das Folgende: Empfangen eines oder mehrerer TDM-Signale; Decodieren des empfangenen einen oder der empfangenen mehreren TDM-Signale (304); Aufbauen von ATM-CES-Strukturen aus den decodierten TDM-Signalen (306), und Segmentieren dieser Strukturen zu AAL1-Zellen ohne einen Zellen-Header (308); Verkapseln der ATM-CES-Strukturen zu UDP-über-IP-Rahmen (310); und Senden der UDP-über-IP-Rahmen über IP-Netzwerke (312).
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 33, ferner umfassend das Angeben eines Ziels der AAL1-Zellen-Abschluss-Interworking-Funktion.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 34, wobei sich der Schritt des Angebens eines UDP-Quellportfeldes bedient.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 33, ferner umfassend den Schritt des Kompensierens von Netzwerkverzögerungen.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 36, wobei der Kompensationsschritt durch folgende Schritte implementiert wird: (1) Laden eines Puffers (402) mit TDM-Bytes, die aus ankommenden Rahmen extrahiert werden; (2) Leeren des Puffers (402) nach Erreichen eines mindestens halbvollen Zustands gemäß einer Rate, die durch den Sendetakt (407) bestimmt wird; (3) Erzeugen einer Füllstandsanzeigen (408); (4) Vergleichen der Füllstandsanzeige mit einem Nennfüllstand (412); (5) Filtern des Ausgangs, um einen adaptiven Takt (420) zu erzeugen, und (6) Ersetzen des adaptiven Taktes (420) als Sendetakt (407) in Schritt (2).
Rechnergestütztes System, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 1, wobei das System Voice over IP (VoIP) implementiert.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 17, wobei das Verfahren Voice over IP (VoIP) implementiert.
Rechnergestütztes Verfahren, welches TDM über ein Internet-Protokoll-Netzwerk (TDM über IP, TDMoIP) implementiert, nach Anspruch 36, wobei das Verfahren Voice over IP (VoIP) implementiert.