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Dokumentenidentifikation DE102005050724A1 16.05.2007
Titel Verfahren und Anordnung zur besseren Auslastung der Ressourcen von DSL-Datenverbindungen
Anmelder Deutsche Telekom AG, 53113 Bonn, DE
Erfinder Baumkötter, Manfred, 48346 Ostbevern, DE
DE-Anmeldedatum 19.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005050724
Offenlegungstag 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse H04M 11/06(2006.01)A, F, I, 20051019, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung ist auf die bessere Auslastung der Ressourcen von DSL-Datenverbindungen zwischen DSL-Teilnehmern (A-N) und Vermittlungsstelle (9) ausgerichtet und bezieht sich insbesondere auf DSL-Anwendungen in paketorientierten Netzen.
Erfindungsgemäß werden die von den DSL-Teilnehmern (A-N) erzeugten Übertragungsrahmen über das DSL-Modem (8a-n) des jeweiligen DSL-Teilnehmers (A-N) direkt zur paketorientierten Vermittlungsstelle (2) übertragen. Vor der Übertragung der empfangenen DSL-Daten in eine höhere Netzebene erfolgt durch die zusätzlich in der Vermittlungsstelle (9) angeordneten ATM-Umsetzer (3a-n) wieder eine Aufteilung der Ethernet-Rahmen in ATM-Zellen, so dass zur höheren ATM-Netzebene (10) die Anpassung an das ATM-Protokoll wieder gewährleistet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung ist auf die bessere Ausnutzung der Ressourcen von DSL-Datenverbindungen auf der Anschlußleitung zwischen DSL- Teilnehmer und Vermittlungsstelle ausgerichtet und bezieht sich insbesondere auf DSL- Anwendungen in paketorientierten Netzen.

Durch die gestiegenen Datenanforderungen im Rahmen von Telekommunikationsverbindungen werden zunehmend schnellere Verbindungen mit einem höheren Datendurchsatz von den Kunden gefordert. Bei einem normalen Modem an einer analogen Telefonleitung ist mit einer Datenübertragungsrate von maximal 56 kBit/s zu rechnen. Ein ISDN Anschluß ermöglicht eine Übertragungsgeschwindigkeit von maximal 2 mal 64 kBit/s. Wesentlich höhere Geschwindigkeiten werden mit der der DSL- Technologie (DSL = Digital Subscriber Line) erreicht.

Die DSL-Technologie nutzt den Sachverhalt, dass der herkömmliche Telefonverkehr im Kupferkabel das untere Frequenzband (bis 138 kBit/s bei ISDN) belegt.

Durch Aufsplitten der Bandbreite in unterschiedliche Kanäle, beispielsweise für Sprache und Dateninformationen, und die Nutzung von höheren Frequenzbereichen sind, abhängig von der jeweils eingesetzten DSL- Variante, höhere Übertragungsraten im oberen Frequenzband möglich.

Aufgrund ständig steigenden Anforderungen nach noch höherem Datendurchsatz wird bei der DSL- Technik ständig nach Mitteln gesucht um die Reichweite und die Übertragungsgeschwindigkeit weiter zu erhöhen.

Beispielsweise wird in der Zeitschrift CT Heft 26/2004 auf Seite 235 in den Spalten 3 + 4 eine Lösung beschrieben, bei der im ADSL 2 Standard die Geschwindigkeit des Verwaltungskanals dynamisch zugunsten von Nutzdaten oder einer erhöhten Reichweite verringert wird. Bei dieser Lösung entsteht ein Geschwindigkeitsvorteil von 28 kBit/s. Das macht bei einem 1000 kBit/s Anschluß einen Geschwindigkeitsvorteil von ca.- 0,28% aus.

Aus DE 101 22 419 ist ein Verfahren zur dynamischen Kanalzuordnung bekannt, bei dem in einem SDSL/SHDSL- oder ADSL-Rahmen einer entsprechenden DSL-Verbindung vorübergehend nicht benutzte zeitmultiplexbasiere Übertragungskanäle von Telefonie- oder ISDN- Verbindungen, wie Channelized Voice oder DSL/CVoDSL einer gleichzeitig aktiven ATM-Verbindung vorübergehend zugeordnet werden, um deren Datendurchsatzvolumen zu erhöhen und die Übertragungskapazität der DSL-Verbindung intensiver zu nutzen. Die Umschaltung erfolgt rahmensynchron und ohne Datenverlust. Die Bitpositionen bleiben hierbei erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des 1. Patentanspruches zu entwickeln, das in einfacher Weise erlaubt, die begrenzten Ressourcen von DSL-Datenverbindungen/Anschlußleitungen zwischen einer paketorientierten Vermittlungsstelle/Ortsvermittlungsstelle und DSL-Teilnehmern besser auszunutzen.

Die Deutsche Telekom AG setzt bei DSL-Anschlüssen, durchgehend vom DSL-Modem NTBBA/NTBBS des Kunden bis zum PoP/ISP-Router ATM-Technik ein.

Beim ATM (Asynchronous Transfer Mode) handelt es sich um eine verbindungsorientierte Technik, die Daten in kleinen Paketen fester Länge und einheitlicher Struktur überträgt. Diese Pakete werden Zellen genannt. Die Verbindung zwischen zwei Endgeräten wird als virtuelle Verbindung (virtual Connection) bezeichnet.

Das Ziel der Zellen wird durch VPI (Virtual Path Identifier) und VCI (Virtual Channel Identifier) bestimmt. In den Switches/ATM-Knoten werden VCI/VPI gegebenenfalls geändert und die Zellen danach an einen bzw. unterschiedliche Ausgangs-Port/s weitergeleitet. Die Anweisungen hierzu sind per Konfiguration hinterlegt. Mit VCI (Virtual Channel Identifier) wird die virtuelle Kanalkennung bezeichnet. Die möglichen Werte reichen von 32 bis 65535, wobei der Standardwert für T-DSL 32 ist. Der VCI dient der Identifizierung virtueller Kanäle zwischen dem DSL-Teilnehmer und der Vermittlungsstelle bzw. zwischen ATM- Knoten.

VPI (Virtual Path Identifier) ist die Abkürzung für die virtuelle Pfadkennung. Die möglichen Werte liegen zwischen 0 und 225. Der Standardwert für T-DSL ist 1. Die virtuelle Pfadkennung ist ebenfalls für die eindeutige Identifizierung von Daten zwischen dem DSL-Teilnehmer und der Vermittlungsstelle bzw. zwischen ATM-Knoten notwendig.

Nach dem Stand der Technik erzeugt die Kundenanwendung Ethernet-Rahmen (Frames). Ein Ethernet-Rahmen setzt sich aus Präambel (8 Bytes), Zieladresse (6) Bytes Absendeadresse (6 Bytes), Typ der Daten (2 Bytes), Daten (46 bis 1500 Bytes) und CRC (4 Bytes) zusammen. Die Ethernet-Rahmen werden zu Modem NTBBA/NTBBS übermittelt, wobei ein NTBBA auch als Funktionseinheit in anderen Geräten integriert sein kann. Im NTBBA (DSL-Modem) eines DSL-Teilnehmers werden die Ethernet-Rahmen, bei denen die zu übertragenden Nutzdaten im Bereich von 46–1500 Bytes liegen, durch den ATM Adaption Layer AALS in ATM- Zellen umgewandelt. Eine ATM- Zelle ist stets 53 Oktetts/Bytes lang und besteht aus einem Kopffeld (Header) und einem Informationsfeld (Playload). Von den 53 Bytes der ATM- Zelle werden 5 Bytes (40 Bit) für den ATM- Header verwendet.

Zusammen mit dem ATM Adaption Layer AAL-5 wird der ATM- Overhead demnach ca. 10% der Übertragungskapazität binden. Nach dem bekannten Stand der Technik würde beispielsweise ein Ethernet-Rahmen mit einer Maximal-Länge von 1518 Byte vor der Übertragung zur Vermittlungsstelle im DSL-Modem des Teilnehmers in ca. 33 ATM- Zellen zu je 53 Bytes aufgesplittet. Dabei weist jede ATM-Zelle neben dem Informationsfeld mit den Nutzdaten auch einen ATM-Header mit 5 Bytes auf. Bei der Aufteilung eines Ethernet-Rahmens in ATM- Zellen sind demnach ca. 165 Bytes durch den ATM Header belegt.

Die Erfindung geht davon aus, dass bei der Nutzdatenübertragung von einem DSL-Teilnehmer zu einer paketorientierten Vermittlungsstelle die Aufsplittung der Ethernet-Rahmen in ATM-Zellen faktisch keinen technischen Nutzen hat. Das resultiert daraus, dass bei der betreffenden DSL-Verbindung standardmäßig ein fester VCI/VPI mit einem festen Ziel, dem DSL-Teilnehmer bzw. dem ATM- Knoten-dem PoP, verbunden ist. Technisch würde das bedeuten, dass die in ihrer Übertragungskapazität ohnehin schon begrenzte Cu 2-Draht-Anschlussleitung, die zwischen paketorientierter Vermittlungsstelle und DSL-Teilnehmer angeordnet ist, zusätzlich mit einem Protokoll (ATM-Protokoll) belastet ist, ohne dass dies technisch erforderlich ist.

In den Vermittlungsstellen der DTAG befinden sich ATM-Knoten als Eingangssysteme zur Übertragung der Daten der DSL-Kunden in die höhere Netzebene bzw. zum ISP. Sie sind Bestandteil des sogenannten DSLAM (Digital Subscriber Access Multiplexer). Hier ist aus Kompatibilitätsgründen jedoch ATM erforderlich.

Ausgehend von dem oben angeführten Sachverhalt wird erfindungsgemäß die Erzeugung von ATM- Zellen in den DSL- Modem NTBBA/NTBBS 8a–n der DSL-Teilnehmer A-N unterbunden. Die bei einem DSL- Teilnehmer vorzugsweise als Ethernet Rahmen erzeugten Übertragungsrahmen, werden vom Modem des jeweiligen DSL-Teilnehmers A-N über die dem betreffenden DSL-Teilnehmer A-N zugeordnete 2-Draht- Kupfer- Anschlussleitung direkt zur paketorientierten Vermittlungsstelle 9, übertragen.

Die Anpassung der DSL-Daten an das ATM- Protokoll in der paketorientierten Vermittlungsstelle 9 wird dadurch gewährleistet, dass zwischen der leitungsseitigen DSL-Modem Funktionseinheit 4a–n und dem ATM-Knoten 2 zusätzlich ATM-Umsetzer 3a–n angeordnet werden. Durch die ATM-Umsetzer 3a–n werden die von den DSL- Teilnehmern A-N, vorzugsweise in Form von Ethernet Rahmen übertragenen DSL-Daten, vor der Weiterleitung an den ATM- Knoten 2 bzw. an die höhere Netzebene 10, wieder in ATM-Zellen umgewandelt. Durch die Umwandlung der in Form von Ethernet-Rahmen übertragenen DSL-Daten in ATM- Zellen wird die Kompatibilität der von den DSL-Teilnehmern A-N übertragenen DSL-Daten mit dem ATM- Protokoll des ATM-Knoten 2, bzw. in der höheren Netzebene 10, wieder hergestellt.

Mit der endungsgemäßen Lösung kann die Anschlussleitung jedes DSL- Teilnehmers A-N um ca. 10% von Daten entlastet werden, die für die Datenübertragung an sich überflüssig sind.

Durch die aufgrund der Erfindung gewonnenen Ressourcen ist es möglich, entweder die Übertragungsgeschwindigkeit oder der Reichweite der DSL-Verbindungen zwischen den DSL-Teilnehmern A-N und der paketorientierter Vermittlungsstelle 9 zu verbessern.

Da wie bereits beschrieben, bei der Nutzdatenübertragung von einem DSL-Teilnehmer A-N zu einer paketorientierten Vermittlungsstelle 9 die Aufteilung der Ethernet-Rahmen in ATM- Zellen technisch nicht erforderlich ist, sind bei der Anwendung der Erfindung auch keine Nachteile zu erwarten.

Nachfolgend wir die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1 zeigt anhand eins Blockschaltbildes die Verbindung zwischen einem DSLAM 1 mit ATM- Knoten 2 und den DSL-Teilnehmern A-N.

Das Ausführungsbeispiel wird dabei anhand der Konfiguration des DSL-Teilnehmers A beschrieben.

Erfindungsgemäß wird zu den vorzugsweise in Form von in Ethernet-Rahmen vorliegenden Kundendaten im DSL-Modem 8a des Teilnehmers A die Erzeugung von ATM- Zellen ausgesetzt. Da die Umwandlung der Ethernet-Rahmen in ATM-Zellen üblicherweise im Adaption Layer AALS des DSL-Modems des DSL-Teilnehmers A erfolgt, reicht es dazu beispielsweise aus, den Adaption Layer AAL 5 im DSL-Modem 8a des DSL-Teilnehmers A zu überbrücken, bzw. wirkungslos zu schalten. Denkbar ist weiterhin, dass die Funktionseinheiten zur Umwandlung der Ethernet-Rahmen nach AALS in ATM-Zellen vollständig im DSL-Modem 8a entfallen. Nach der Übertragung der als Ethernet- Rahmen vorliegenden Kundendaten des DSL-Teilnehmers A zur Vermittlungsstelle 9 werden die Kundendaten in dem zugeordneten Splitter (7a), welcher vorzugsweise im Hauptverteiler, HVT 6, angeordnet ist, wieder in Telefonsignale und DSL-Signale aufgeteilt. Dabei müssen die DSL-Signale wieder an die höhere ATM- Netzebene angepasst werden. Die Anpassung der Übertragungsrahmen an das ATM- Protokoll wird vermittlungsseitig dadurch gewährleistet, dass im DSLAM 1 zwischen der leitungsseitigen DSL-Modem Funktionseinheit 4a und dem ATM- Knoten 2 zusätzlich eine Funktionseinheit ATM-Umsetzer 3a angeordnet ist. Durch die Funktionseinheit ATM-Umsetzer 3a werden die vom DSL- Teilnehmer A, vorzugsweise in Form von Ethernet Rahmen übertragenen Daten, vor der Weiterleitung zum ATM-Knoten 2 bzw. zur höheren Netzebenen 10 wieder in ATM-Zellen umgewandelt.

Durch die Umwandlung der in Form von Ethernet-Rahmen übertragenen Daten in ATM- Zellen wird die Kompatibilität der vom DSL- Teilnehmer A übertragenen Daten mit dem ATM- Protokoll in der höheren Netzebene 10 wieder hergestellt.

1
DSLAM
2
ATM-Knoten
3a–n
ATM-Umsetzer
4a–n
DSL-Modem Funktionseinheit (leitungsseitig)
5
POTS; entfällt bei SDSL/NTBBS
6
HVT (Hauptverteiler)
A-N
DSL-Teilnehmer
7a–n
Splitter (amtsseitig); entfällt bei SDSL/NTBBS
8a–n
DSL-Modem/NTBBA/NTBBS der Teilnehmer A bis N
9
Vermittlungsstelle (paketorientiert)
10
ATM-Netzebene/Zugang zu Internet Service Provider (ISP)
11a–n
Splitter (teilnehmerseitig); entfällt bei SDSL/NTBBS
12a–n
POTS- Anwendung; entfällt bei SDSL/NTBBS


Anspruch[de]
Verfahren zur besseren Ausnutzung der Übertragungskapazität einer DSL-Datenverbindungen auf der Anschlussleitung zwischen einer paketorientierten Vermittlungsstelle und DSL-Teilnehmer, dadurch gekennzeichnet,

– dass in einem ersten Schritt bei mindestens einem DSL-Teilnehmer (A) die erzeugten Übertragungsrahmen/Frames über das DSL-Modem (8a) des DSL-Teilnehmers (A) und die zugeordnete Kupfer-Zweidraht-Leitung direkt zur paketorientierten Vermittlungsstelle (9) übertragen werden, und

– dass in einem zweiten Schritt in der Vermittlungsstelle (9) vor der Übertragung der DSL-Daten des DSL-Teilnehmers (A) zur ATM Netzebene (2; 10) die in Form von Übertragungsrahmen/Frames vorliegenden DSL-Teilnehmerdaten in ATM- Zellen aufgeteilt werden, so dass sie wieder an das in der ATM- Netzebene (2; 10) geltende ATM- Protokoll angepasst sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bei den DSL-Teilnehmern (A-N) erzeugten DSL-Teilnehmerdaten vorzugsweise als Ethernet Rahmen ausgebildet sind. Anordnung zur besseren Ausnutzung der Übertragungskapazität einer DSL-Datenverbindungen auf der Anschlussleitung zwischen einer paketorientierten Vermittlungsstelle und einem DSL-Teilnehmer, dadurch gekennzeichnet, dass in den DSL-Modem (8a–n) der DSL-Teilnehmer (A-N) die jeweils zugeordnete Baugruppe/Funktionseinheit, die fachgemäß für die Umwandlung der Übertragungsrahmen/Frames in ATM-Zellen vorgesehen ist, wirkungslos geschaltet wird, und dass in dem in der Vermittlungsstelle (9) angeordneten DSLAM (1) zwischen jeder Funktionseinheit Modem (4a–n) der DSL-Teilnehmers (A-N) und dem ATM Knoten (2) zusätzlich jeweils ein ATM-Umsetzer (3a–n) angeordnet ist, welcher die in Übertragungsrahmen/Frames vorliegenden DSL-Teilnehmerdaten vor der Übertragung in die ATM- Netzebene (2; 10) wieder in ATM- Zellen aufteilt. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ATM- Umsetzer (3a–n) als AALS Layer ausgebildet sind.






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