DE19645368A1 - Verfahren zur Kommunikationseinrichtung zur Übertragung von Daten in einem Telekommunikationsnetz - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Kommunikations­ einrichtung und ein Fernsprechgerät zur Übertragung von Daten in einem Telekommunikationsnetz, sowie ein auf der Kommunikationseinrichtung basierendes Telekommunikations­ netz.

Hintergrund der Erfindung

Die heutige Situation in der Telekommunikation zeichnet sich durch eine Zweiteilung zwischen unterschiedlichen Verbindungs- und Schalttechniken aus. Es handelt sich hierbei um synchrone, leitungsvermittelte Techniken (li­ ne-switching) und um asynchrone, paketvermittelte Techniken (IP-switching).

Leitungsvermittelte Verbindungen sind synchron, d. h. eine Datenübermittlung erfolgt im wesentlichen ohne zeitliche Verzögerung. Auch ist eine leitungsvermittelte Verbindung direkt und unmittelbar. Es wird eine exklusive, feste Leitung aufgebaut. Die Leitungsvermittlung erfolgt über Te­ lekommunikationsanlagen (TK-Anlagen) oder Vermittlungsstel­ len des Netzanbieters. Bei den verwendeten Leitungen han­ delt es sich entweder um PSTN-Leitungen oder - bei digita­ ler Datenübertragung - um ISDN-Leitungen. PSTN steht dabei für Public Switch Telefonie Network - das konventionelle Te­ lefon-Fernmeldenetz, und ISDN für Integrated Services Digital Network - das mit digitaler Technik betriebene Fern­ meldenetz. Statt der Bezeichnung PSTN wird häufig auch die Bezeichnung POTS (Plain Old Telephone Service) verwendet.

Bei leitungsvermittelter Durchschaltung wird eine Verbin­ dung kontinuierlich in Echtzeit mit der vollständigen Bandbreite eines Kanals zwischen zwei Punkten zur Verfügung gestellt. Auch wenn keine Nutznachrichten übersandt werden, z. B. während eines Telefongesprächs, ist der Übertragungska­ nal belegt. Eine flexibel verfügbare Übertragungskapazität eines Übertragungskanals für eine Vielzahl von Diensten wie Sprache, Daten und Bild ist dagegen nicht möglich.

Aufgrund dieser inhärenten Eigenschaft sind leitungsvermit­ telte Verbindungen wenig effizient und nicht geeignet, ein hohes Verkehrsaufkommen in Netzen zu handhaben. Auch sind sie teuer - man denke insbesondere an Telefon-Ferngespräche- da die Kosten unabhängig von der tatsächlich übertragenen Information entstehen. Der Vorteil liegt in einer zeitverzö­ gerungsfreien und eine feste Bandbreite zur Verfügung stellenden Verbindung.

Die andere, heute wesentliche Art der Datenvermittlung ist die Paketvermittlung. Die Paketvermittlung arbeitet nach dem Asynchrontransfermodus, d. h. Informationen werden zeitverzögert zwischen Sender und Empfänger übertragen. Bei der Paketvermittlung muß anders als bei der Leitungsvermitt­ lung keine Verbindung aufrechterhalten werden. Sie ist ver­ bindungslos, d. h. jedes Paket wird einzeln und nicht im Zu­ sammenhang mit anderen behandelt.

Bei Verwendung eines Asynchrontransfermodus in einem Über­ tragungssystem werden Nutzinformationen, z. B. Fernsprech-, Bild-, Tonsignale oder Daten eines Computers in Paketen fester Länge über digitale Einrichtungen gesendet. Diese Übertragungsart wird insbesondere auf dem zur Zeit an Bedeutung exponentiell zunehmenden Internet eingesetzt. Die Datenpakete werden dabei als IP-Pakete bezeichnet. IP steht für Internet Protokoll oder Informationspaket. Jedes IP-Pa­ ket enthält einen Vorspann, in welchem u. a. eine Absender- und eine Empfängeradresse angegeben ist, sowie eine Teilmen­ ge der zu versendenden Daten. Die IP-Pakete bilden einen Da­ tenstrom, der über Hosts (Rechner) im Internet zu dem jewei­ ligen Empfänger übertragen wird.

Das Internet besteht aus einer großen Anzahl miteinander verbundener kleinerer Netze. In jedem Teilnetz kann ein Paket erzeugt werden, welches für einen anderen Host in einem anderen Teil des Internets bestimmt ist. Da es nicht direkt zugestellt werden kann, muß es über einen oder mehrere an das Internet angeschlossene Hosts weitergeleitet werden. Dieses Weiterleiten wird als Routen bezeichnet und erfolgt über als Router bezeichnete digitale Kommunikati­ onseinrichtungen. In einem Router erfolgt ein Umkopieren der einzelnen Datenpakete, die durch den Router an einen an­ deren Teil des Netzes weitergeleitet werden. Aufgrund der Länge der IP-Pakete (ab 16 Byte aufwärts) tritt in den Routern eine Zeitverzögerung auf, die bei einer starken Be­ lastung des Routers oder bei einer großen Anzahl von Rou­ tern, die ein Datenpaket auf dem Weg zur Zieladresse durch­ läuft, erheblich sein kann.

Diese Verzögerungen sind insbesondere bei einer neuen und wichtigen Anwendung der Datenübertragung im Internet, der Internet-Telefonie, von großer Bedeutung. Bei der Inter­ net-Telefonie benutzt ein kostenbewußter Anrufer das norma­ le Internet mit etwa 8 kbit/s Bandbreite und einer Zeitver­ zögerung von 0.5 Sekunden. Bei Überlastung des Internets wird die Verzögerungszeit der einzelnen Pakete derart lang, daß eine angenehme Gesprächsverbindung zwischen den Telefon­ partnern nicht mehr möglich ist.

Internet-Telefonie zeichnet sich durch den großen Vorteil aus, das nur die jeweiligen lokalen Telefongebühren zum nächstem POP (Point of Presence), dem von einem Internet Service Provider ISP angebotenen Einwählpunkt zum Internet anfallen, sowie von den ISPs berechnete Zeitgebühren für die Dauer des Internet-Zugangs sowie ggf. Volumengebühren, nicht jedoch teuere Fernsprechgebühren.

Zur weiteren Erläuterung des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung werden im folgenden die drei wichtigsten, beste­ henden Telekommunikationsdienste für eine Datenfernübertra­ gung betrachtet.

Hierbei handelt es sich erstens um die Audiokommunikation, insbesondere die Telefonie, die seit der Erfindung des Telefons die wichtigste Telekommunikationsart darstellt.

Zweitens handelt es sich um den Zugang zum Internet, das mit der Entwicklung von WWW-Browsern eine enorme Populari­ tät gewonnen hat.

Ein dritter wichtiger Telekommunikationsdienst ist der Zugang zu LANs (Local Area Networks = lokalen Netzwerken) genannt. Ein Beispiel ist der Remote Access Service, der es einem Nutzer ermöglicht, sich von zu Hause in ein LAN einzuloggen. Weitere Stichpunkte in diesem Zusammenhang sind Virtual LANs und Remote LAN Service.

Der lokale Zugang zum entsprechende Netz erfolgt bei allen drei genannten Telekommunikationsdiensten über eine lei­ tungsvermittelte ISDN/PSTN Verbindung. Der lokale Netzzu­ gang ist dabei nachteilig darauf beschränkt, zu einer bestimmten Zeit nur einen der drei genannten Dienste zu ermöglichen. Eine lokale ISDN/PSTN Leitung kann also je­ weils nur für eine der Kommunikationsdienste Telefonie, In­ ternet-Zugang oder LAN-Zugang benutzt werden.

Diese strikte Trennung der Kommunikationsdienste spiegelt sich in der Struktur bestehender Diensteanbieter wieder. Im Bereich Audiokommunikation sind allein die Telefongesell­ schaften Diensteanbieter, deren Monopol allerdings langsam fällt. Inzwischen gibt es auch Low Cost Routing Providers (LCRPs) und CallBack Providers (CBPs). Der Zugang zum Internet wird mittels der bereits erwähnten ISPs (Internet Service Providers) durch entsprechende Einwählpunkte (POPs) zur Verfügung gestellt. Der Zutritt bis zum POP erfolgt dabei ebenfalls über eine ISDN/PSTN Verbindung. Der Zugang zu LAN's wird hier insoweit betrachtet, als er auf der In­ ternet-Technologie beruht. Technisch ist er mit einem üblichen Internet-Zugang fast identisch und kann direkt über eine ISDN/PSTN Verbindung oder indirekt über das Internet erfolgen.

Die dargelegte Aufsplittung sowohl der Telekommunikations­ techniken als auch der Anbieter für Telekommunikationsdien­ ste ist für den Nutzer unbefriedigend, da er mit zahlrei­ chen Diensteanbietern und Techniken zu schaffen hat und durch die leitungsvermittelten Dienste mit erheblichen Kosten belastet wird.

Auch für die Diensteanbieter ist diese Situation jedoch unbefriedigend, da sie nur eine begrenzte Anzahl von Dien­ sten anbieten können und jeweils von einem bestimmten Markt ausgeschlossen sind. Bei den Telefongesellschaften ergibt sich das besondere Problem, daß sie den Zugang zum Internet seht preisgünstig anbieten müssen, obwohl Internet-Verbin­ dungen im Mittel länger dauern als Ortsgespräche. Dies bringt für die involvierten Leitungsvermittlungs-Anlagen und Leitungen ernsthafte Probleme mit sich, da sie für ein derartiges Verkehrsprofil nicht ausgelegt sind: normale Telefonanrufe finden häufig eine belegte ISDN/PSTN Leitung vor, insbesondere in Ländern, in denen die lokalen Telefon­ gebühren pauschal abgerechnet werden.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von dem dargelegten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die genannten Telekommunikationsdienste Telefonie, Internet-Zugang und LAN-Zugang zu integrieren und gleichberechtigt zur Verfü­ gung zu stellen. Es wird insbesondere angestrebt, bei der Datenfernübertragung eine flexible und mit dynamischen Kosten verbundene Verbindung zur Verfügung zu stellen, die eine Datenübertragung mit Realzeiteigenschaften ermöglicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11, eine digitale Kommunikationsein­ richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15, ein Fernsprech­ gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 19 und ein Telekommu­ nikationsnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 24 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht durch Zurverfügung­ stellung eines dynamischen und flexiblen Übergangs zwischen leitungsvermittelter und paketvermittelter Datenübertragung eine kostengünstige und dabei qualitativ immer zufrieden­ stellende Fernübertragung von Daten, seien es Audiodaten, Videodaten, Daten eines Computers oder Steuerdaten.

Dabei werden Mittel zur Verfügung gestellt, die auf Befehl des Nutzers oder automatisch zwischen einer Leitungsvermitt­ lung (line-switching) und einer Paketvermittlung (IP-swit­ ching) beliebig umschalten. Auf diese Weise hat der Anwen­ der beispielsweise die Möglichkeit, zunächst Daten in ko­ stengünstiger Art und Weise über das Internet zu versenden und dann für einen größeren Datendurchsatz auf Leitungsver­ mittlung umzuschalten, ohne den Telekommunikationsvorgang unterbrechen zu müssen. Ein dynamisches hin-und-her-Schal­ ten eines Telekommunikationsvorgangs wird ermöglicht.

Durch die Möglichkeit eines dynamischen hin-und-her-Schal­ ten eines Telekommunikationsvorgangs zwischen leitungsver­ mittelter und paketvermittelter Übertragung wird gewährlei­ stet, daß eine Datenübertragung immer in Realzeit erfolgen kann.

Die vorliegende Erfindung stellt ein völlig neues Konzept in der Telekommunikation dar, insofern, als eine Telekommu­ nikations-Verbindung nicht mehr bereits zu deren Beginn für ihre gesamte Dauer darauf festgelegt werden muß, ob das normale Internet (über paketvermittelte Dienste) oder das ISDN/PSTN Telefonnetz (über leitungsvermittelte Dienste) benutzt wird. Die bisherige Zweiteilung Leitungsvermitt­ lung/Paketvermittlung wird damit für den Nutzer aufgehoben.

Leitungsvermittlung und Paketvermittlung stehen sich nicht mehr als Alternativen gegenüber, sondern sind integriert und ergänzen sich. Hiervon profitieren sowohl die Endnutzer als auch die Diensteanbieter. Die Endnutzer erhalten einen besseren Service bei geringeren Telekommunikationskosten und sind nicht mehr gezwungen, auf mehrere Diensteanbieter zurückgreifen zu müssen. Die Diensteanbieter können ihre Infrastruktur vereinfachen und besser nutzen sowie das vorhandene Dienstangebot erweitern.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Wechsel zwischen Leitungsvermittlung und Paketvermittlung bzw. umgekehrt durch ein Steuersignal initiiert, das durch den Nutzer etwa durch Drücken einer dafür vorgesehenen Befehlstaste am Telefon ausgelöst wird. Hierdurch hat der Nutzer ständig die Möglichkeit, die gewählte Art der Datenübertragung auf Wunsch zu wechseln.

Alternativ oder ergänzend wird ein Wechsel zwischen Leitung­ svermittlung und Paketvermittlung bzw. umgekehrt durch ein Steuersignal ausgelöst, das in einer Prüfeinrichtung bei Unter- bzw. Überschreiten bestimmter Anforderungen an die Qualität der Datenübertragung automatisch erzeugt wird. Beispielsweise prüft die Prüfeinrichtung laufend den Rau­ schanteil der ankommenden Daten oder die Zeitverzögerung bei einer paketvermittelten Übertragung, und löst bei Überschreiten vorgegebener Grenzwerte ein Steuersignal zur Änderung der Übertragungsart auf Leitungsvermittlung bzw. Paketvermittlung aus.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Daten zwischen einem ersten und einem zweiten ISDN-Endgerät übertragen, wobei von dem ersten ISDN-Endgerät über einen B-Kanal eine Verbindung zu einem Internet Service Provider hergestellt wird. Vom Einwählpunkt in das Internet (POP) werden die in IP-Pakete gepackten Daten paketvermittelt über das Internet zu dem anderen ISDN-Endgerät übertragen, so daß Internet-Telefonie stattfindet.

Sofern die Qualität der Datenübertragung unbefriedigend wird, etwa bei einem hohen Verkehrsaufkommen im Internet und damit verbundenen langen Verzögerungszeiten der einzel­ nen IP-Pakete, wird durch einen Auslösebefehl des Nutzer oder automatisch über den anderen B-Kanal eine leitungsver­ mittelte Verbindung zum Empfänger hergestellt, worauf die Datenübertragung leitungsvermittelt über das Telefonnetz erfolgt. Sobald die Überlastung des Internet wieder aufgeho­ ben ist oder eine schlechtere Qualität in Kauf genommen wird, wird ggf. die leitungsvermittelte ISDN-Verbindung wieder fallen gelassen und es erfolgt erneut eine Datenüber­ tragung über das Internet. Da der Nutzer sich lediglich bei dem lokalen ISP einwählen muß, fallen während der Dauer der Datenübertragung, insbesondere während eines Telefonats über das Internet nur geringe Kosten an.

Neben der Internet-Telefonie liegt eine andere wichtige Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahren in der Übertra­ gung von Daten zwischen einem PC und einem Internet-Server, wobei zum Herunterladen von Dateien vom Internet-Server auf den PC ein Wechsel von einer paketvermittelten Übertragung auf eine eine höhere Bandbreite aufweisende leitungsvermit­ telte Übertragung erfolgt, und nach Herunterladen der Dateien gegebenenfalls ein erneuter Wechsel auf eine paket­ vermittelte Übertragung erfolgt.

Mit Vorteil werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf den verwendeten ISDN/PSTN Leitungen die Daten mehrerer Fernsprechkanäle gemultiplext. Insbesondere wird eine Leitung zwischen einer ISDN/PSTN Vermittlungsstelle und einem Einwählpunkt zum Internet (POP) zwischen mehreren In­ ternet-Sitzungen gemultiplext. Hierdurch wird erreicht, daß nicht für jeden Internet-Zugang eines Nutzers eine ISDN/PSTN Datenleitung ständig belegt ist. Beispielsweise werden auf einen 64 kbit Kanal zwischen Vermittlungsstelle und Einwählpunkt zum Internet (POP) zehn unterschiedliche Internet-Verbindungen gemultiplext. Auf diese Weise stehen der Telefongesellschaft insgesamt mehr freie Leitungen zur Verfügung.

Die Erfindung stellt zur Implementierung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens neuartige Router zum Weiterleiten und Vermit­ teln digitaler Daten in einem Telekommunikationsnetz zur Verfügung, die sowohl eine Leitungsvermittlung als auch eine Paketvermittlung ermöglichen und dabei die Funktio­ nalität einer TK-Anlage bzw. Vermittlungsstelle (switch von 1-byte-Paketen) und eines Internet-Router (switch von viele-byte-Paketen) kombinieren. Die Implementierung er­ folgt wahlweise durch Hardware oder Software, bevorzugt jedoch durch Software.

Ein erfindungsgemäßer Router weist eine Router-Einrichtung zum Routen von IP-Datenpaketen, eine Line-Switching-Einrich­ tung mit digitalem Koppelfeld zum Verbindungsaufbau und zum Durchschalten von Fernsprechkanälen sowie eine Steuerein­ richtung auf, die in Abhängigkeit von Steuersignalen ankom­ mende Daten entweder an die Router-Einrichtung oder an die Line-Switching-Einrichtung leitet. Die Steuersignale werden dabei bevorzugt durch den Nutzer ausgelöst und zusammen mit anderen Signalisierungsdaten an den Router übertragen.

Um die Vorteile einer Datenübertragung über das Internet optimal auszunutzen, erfolgt eine paketorientierte Daten­ übertragung im Internet bevorzugt innerhalb eines Intra­ nets, das aus einer Teilmenge der lokalen Netzwerke und Hostrechner besteht, aus denen sich das Internet zusammen­ setzt. Diese Teilmenge ist durch bestimmte Eigenschaften ge­ kennzeichnet, deren hervorragendste die Realzeitfähigkeit ist. Durch Zurverfügungstellung ausreichender Bandbreite etwa auf bestehenden Standleitungen sowie durch restriktive Zugangsregeln wird unter normalen Bedingungen eine Daten­ übertragung mit Realzeiteigenschaften ermöglicht. Dies ist insbesondere für die Internet-Telefonie von Bedeutung, da das menschliche Ohr Zeitverzögerungen kaum akzeptiert.

Idealerweise erfolgt eine Datenübertragung zunächst über das übliche Internet, da dies am kostengünstigsten ist. Sofern sich nicht akzeptable Zeitverzögerungen durch hohes Verkehrsaufkommen im Netz oder die Blockierung einzelner Router durch umfangreiche IP-Pakete ergeben, wechselt der Nutzer zu einem Intranet, in dem Realzeitfähigkeit besteht. Wenn auch in diesem Netz ein Datenstau stattfindet, wird durch einen entsprechenden Befehl der Nutzers durch das Endgerät oder einen erfindungsgemäßem Router eine Leitung mit einer festen Bandbreite, etwa 64 kbit/s hergestellt, die eine Datenübertragung mit ausreichender Bandbreite si­ cherstellt. Die Erfindung ermöglicht eine dynamische Überga­ be eines Telekommunikations-Kanals vom normalen Internet zu einem realzeitfähigen Intranet und/oder zu einem ISDN/PSTN Netz bzw. umgekehrt.

Es gibt zahlreiche Einsatz ebenen für die erfindungsgemäßen Router. Die erfindungsgemäßen Router können dabei in TK-End­ geräte integriert werden oder stellen alternativ selbstän­ dige Geräte dar. Im ersten Fall werden sie im folgenden als Terminal Router und im zweiten Fall als Infrastruktur-Rou­ ter bezeichnet.

Ein Terminal Router ist beispielsweise in ein ISDN-Telefon integriert. In dieser Ausführung ist der Router insbesonde­ re eine Steuereinrichtung, mittels derer eine zusätzliche leitungsvermittelte bzw. paketvermittelte Leitung aufbaubar ist, welche die Datenübertragung (Telefonie, Übertragung von Files etc.) im wesentlichen übergangslos übernimmt. Das Datenendgerät wird durch den Router zur nebenläufigen direkten Benutzung sowohl des normalen Internet (über einen IP-switch eines POP) als auch des ISDN/PSTN Netzes (über einen line-switch) befähigt.

Ein Infrastruktur-Router stellt dagegen einen Ersatz für bestehende TK-Anlagen, Vermittlungsstellen und Internet-Rou­ ter dar. Infrastruktur-Router bieten dabei eine paketvermit­ telte Datenübertragung mit Realzeitfähigkeit zu anderen In­ frastruktur-Routern an. Infrastruktur-Router bilden somit ein Realzeit-Intranet im Internet aus, auf dem Daten in Echtzeit übertragbar sind. Dabei wird allen existierenden TK-Endgeräten ein Zugang zu den Infrastruktur-Routern ermöglicht, unabhängig davon, ob es sich um analoge oder digitale Endgeräte handelt.

Die Erfindung stellt des weiteren ein Fernsprechgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 19 zur Verfügung, mit welchem IP-Pakete gesendet und empfangen werden können. In das Fernsprechgerät ist eine Einrichtung zur Kompression bzw. Dekompression der Audiodaten integriert, um mit den weniger als 8 kbit/s Bandbreite der normalen Internet-Fernkommunika­ tion auszukommen. Während einer leitungsvermittelten Über­ tragung werden die Header der IP-Pakete bevorzugt weggelas­ sen, da sie dann nicht benötigt werden und auf diese Weise der Bandbreitenbedarf für das Gespräch temporär weiter reduziert wird.

Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Telekommunika­ tionsnetz,

Fig. 2 schematisch ein im Stand der Technik bekanntes Telekommunikationsnetz,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Funktionsein­ heiten eines erfindungsgemäßen Router,

Fig. 4 schematisch die Vernetzung zwischen einem LAN und dem Internet bzw. dem Fernmeldenetz bei Ver­ wendung eines erfindungsgemäßen Routers als Ersatz für eine herkömmliche TK-Anlage,

Fig. 5 schematisch ein Telekommunikationsnetz, bei dem erfindungsgemäße Router als Vorrechner für vorhandene TK-Anlagen verwendet werden,

Fig. 6 schematisch ein Telekommunikationsnetz, in dem erfindungsgemäße Router ein Intranet ausbilden.

Fig. 7 schematisch die Vernetzung zwischen einem erfin­ dungsgemäßen Telefon und dem Internet bzw. dem Fernmeldenetz,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Internet-Telefonie mit ergänzender Leitungs­ vermittlung und

Fig. 9 schematisch ein Telekommunikationsnetz, das einen PC und einen WWW Server verbindet.

Fig. 2 zeigt ein herkömmliches Telekommunikationsnetz. Datenendeinrichtungen wie Telefon 1 oder Personal Computer 2 sind direkt oder mittels einer Telekommunikationsanlage (TK-Anlage) 3 über eine ISDN/POTS Leitung mit einer Vermitt­ lungsstelle 4 des Fernmeldenetzes verbunden. An die TK-Anla­ ge 3 ist gegebenenfalls ein lokales Netzwerk LAN 5 ange­ schlossen. Die Vermittlungsstellen 4 leiten eingehenden Verbindungswünsche weiter und stellen leitungsvermittelte Verbindungen zur Verfügung. Über einen Einwählpunkt POP (Point of Presence) 6 zum Internet wird ein Zugang zum Internet ermöglicht. Sowohl Infrastruktur als auch Endgerä­ te sind derart konzipiert, daß sie in einer Kommunikati­ ons-Beziehung entweder einen leitungsvermittelten oder einen paketvermittelten Dienst anbieten bzw. benutzen.

Die eingesetzten Techniken sind an sich bekannt. Die Daten­ übertragung zwischen Endgerät 1, 2 bzw. TK-Anlage 3 und der Vermittlungsstelle 4 erfolgt leitungsorientiert, ebenso die Datenübertragung zwischen der Vermittlungsstelle 4 und dem POP 6 des Internet Service Providers IPS, und zwar unabhän­ gig davon, ob Telefonie, Internet-Zugang oder LAN-Zugang er­ folgt. Ein Durchschalten der Leitungen erfolgt über Koppel­ felder, die in der Vermittlungsstelle oder auch in der TK-Anlage realisiert sind. Bei einem ISDN-Netz werden die Informationen von Endgerät zu Endgerät digital übertragen.

Entsprechend sind ISDN-TK-Anlagen mit digitalen Koppelfel­ dern und digitale Vermittlungsstellen, ebenfalls mit digita­ len Koppelfeldern vorgesehen.

Besonders verbreitet ist das PCM 30 System, bei dem 8 Bit Codewörter für je 30 Nutzkanäle innerhalb einer Abtastperi­ ode von 125 µs gemultiplext und in einem Pulsrahmen gesen­ det werden. Auf einem einzelnen Kanal findet dabei aller­ dings kein Multiplexing statt. Der Pulsrahmen wird in ständiger Wiederholung zwischen Sender (Endgerät, TK-Anla­ ge) und Empfänger (TK-Anlage, Vermittlungsstelle) übertra­ gen, auch wenn keine Nutzsignale enthalten sind.

Im digitalen Koppelfeld werden einzelne Bytes umkopiert und dann versendet (switch von 1-byte-Paketen). Da während des Vermittlungsvorgangs jeweils nur ein Byte in einen Informa­ tionsspeicher eingelesen und dann wieder ausgelesen wird, entsteht bei der Vermittlung des Verbindungswegs eine nur minimale zeitliche Verzögerung.

Ab dem Zugangspunkt POP 6 zum Internet erfolgt eine Daten­ übertragung nur noch paketvermittelt. Grundlage ist das an sich bekannte Netzprotokoll IP/UDP oder IP/TCP. Der Zugang zum Internet wird durch einen Hostrechner bewirkt, der Da­ tenpakete, die nicht für ihn selbst bestimmt sind, entgegen­ nimmt und an das Teilnetz, dessen Adresse sind tragen, wei­ terleitet. Derartige Hostrechner werden als Router bezeich­ net. Beim Routen erfolgt ebenso wie bei einer Vermittlungs­ stelle ein Umkopieren, hier der IP-Pakete (switch von viele-byte-Paketen). Entsprechend der Größe der IP-Pakete und der Anzahl der ein IP-Paket weiter leitenden Router treten dabei Zeitverzögerungen auf. Diese können bei Überla­ stung der Router derartige Ausmaße annehmen, daß etwa bei der Internet-Telefonie Verzögerungen von mehr als 0.5 s auftreten, die das menschliche Ohr nicht mehr toleriert.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Telekommunikationsnetz, das auf neuartigen Routern 7, 7a basiert, die im einzelnen in Fig. 3 beschrieben sind und im folgenden *Router genannt werden. Die *Router 7 integrieren die Funktionalität eines Internet-Router und einer Telekommunikationsanlage bzw. Ver­ mittlungsstelle. Wesentlich ist dabei die Möglichkeit, zwischen Paketvermittlung und Leitungsvermittlung während einer Übertragung dynamisch umzuschalten, wie noch näher beschrieben werden wird. Dadurch wird es möglich, aus einer asynchronen paketvermittelten Übertragung variabler Band­ breite bei Wunsch auf eine synchrone leitungsvermittelte Übertragung größerer und fester Bandbreite umzustellen. In­ ternet-Telefonie und das Downlowden von Files von einem WWW-Server sind zwei wichtige Anwendungen.

Doch zunächst zum Netz selbst. Die mit Datenendeinrichtun­ gen 1, 2 bzw. LANs 5 verbundenen *Router 7 sind gemäß Fig. 1 über eine Leitung 8 mit einer Vermittlungsstelle 6 des Telefonnetzes verbunden, um gegebenenfalls eine leitungsver­ mittelte Übertragung zum Empfänger über das Telefonnetz aufzubauen.

Gleichzeitig sind die *Router 7 bevorzugt bereits ins Internet integriert und etwa über eine Standleitung 9 direkt mit weiteren *Routern 7a verbunden. Dadurch wir gewährleistet, das eine Paketvermittlung sogleich im Inter­ net stattfindet, ohne einen Zugang zum Internet zunächst über ISDN/POTS Leitungen nehmen zu müssen. Hierdurch werden die lokalen Telefonkosten für die Verbindung bis zum POP gespart.

Bei noch unvollständigem Ausbau des erfindungsgemäßen Telekommunikationsnetz es wird allerdings häufig noch ein Zugang zum Internet zunächst über herkömmliche Vermittlungs­ stellen erfolgen müssen. Ausgebaut, besteht das Netz idea­ lerweise nur noch aus *Routern 7, die die Vermittlungsstel­ len ersetzen. Datenübertragung jeglicher Art erfolgt stan­ dardgemäß dann nur noch über das Internet, wobei jedoch die Möglichkeit besteht, bei Bedarf eine höherqualitative leitungsvermittelte Übertragung zur Verfügung zu stellen. Dabei ist es ggf. ausreichend, eine leitungsvermittelte Übertragung lediglich zwischen zwei benachbarten *Routern aufzubauen, zwischen denen der "Datenstau" herrscht. Hier­ durch werden die Kosten für eine exklusive Datenfernleitung gering gehalten.

Da bei dem erfindungsgemäßen Netz die Datenübertragung standardgemäß paketvermittelt erfolgt (IP switching), wird für eine bessere und sicherere paketvermittelte Übertragung eine Untermenge des Internets, nämlich ein virtuelles Intranet mit bestimmten Qualitätseigenschaften ausgewählt. Bezüglich der Internet-Telefonie ist dabei das wesentlich­ ste Qualitätsmerkmal des Intranets die Realzeitfähigkeit, d. h. es treten keine Zeitverzögerungen der IP-Pakete wäh­ rend eines Gespräches auf, die Router werden also nicht mit zu vielen und zu langen IP-Paketen konfrontiert. Die Inter­ net-Telefonie innerhalb eines Intranets weist damit eine gute Qualität auf. Dennoch kann es erforderlich oder wün­ schenswert sein, bei bestimmten Gelegenheiten (sehr gute Tonqualität erforderlich, Downlowden großer Files) auf Lei­ tungsvermittlung umzuschalten.

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen *Routers 7 und stellt den Fall dar, das der *Router ein ei­ genständiges Gerät ist (Infrastruktur-Router). Der Infrastruktur-Router stellt in Realzeit Intranet-Dienste sowohl zu anderen Infrastruktur-Routern als auch zu TK-End­ geräten her.

Es wird darauf hingewiesen, daß die in Fig. 3 vorgenommene Einteilung des *Routers 7 lediglich funktioneller Art ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Router allein als Software implementiert ist. Alternativ ist auch eine Hardwa­ re-Realisierung möglich.

Der in Fig. 3 dargestellte *Router 7 weist einen Datenein­ gang 74 auf. Eingehende Daten können eine beliebige Quelle haben, insbesondere von einem anderen Router im Internet, einer herkömmlichen Vermittlungsstelle, einer Telekommunika­ tionsanlage, einem LAN oder einer Endeinrichtung 1, 2 kommen. In den meisten Fällen wird es sich bei den ankommen­ den Daten um 8 Bit lange PCM-Wörter handeln (PCM = Puls Code Modulation), die auf einer gemultiplexten Zubringerlei­ tung des *Routers 7 ankommen. Etwa bei Einsatz des *Routers 7 in Verbindung mit einem analogen Endgerät oder einer analogen TK-Anlage kann es sich bei den eingehenden Signa­ len jedoch auch um analoge Signale handeln.

Der *Router 7 weist einen an sich bekannten IP-Router 72 auf, der ankommende IP-Pakete umkopiert (switch von viele­ byte-Paketen) und entsprechend der Adresse der Pakete im Internet weiterversendet. Es wird hierbei auf die bekannten Internet-Protokolle IP/UDP und IP/TCP zurückgegriffen.

In den IP-Router 72 ist eine Datenkompressionseinrichtung 721 integriert. Zur Datenkompression wird auf für die Indi­ vidualkommunikation entwickelte ITU-Kompressionstandards zu­ rückgegriffen, insbesondere Kompressionsverfahren gemäß dem Standard G.XX. Als Besonderheit ist dabei anzumerken, die vorliegend für die Massenkommunikation ursprünglich für die Individualkommunikation entwickelte Standards verwendet werden.

Des weiteren ist in einer Ausführung des *Routers 7 eine Verschlüsselungseinrichtung 722 zur Verschlüsselung der Daten vorgesehen.

Sofern in dieser Beschreibung und den Ansprüchen von Ein­ richtungen die Rede ist, werden hierunter mit Software oder alternativ mit Hardware realisierte Funktionalitäten be­ zeichnet.

Weiter weist der *Router 7 eine Line-Switching-Einrich­ tung 73 auf, die die Funktionalität einer Telekommunikati­ onsanlage oder einer Vermittlungsstelle besitzt. Insbesonde­ re weist der Baustein 73 ein digitales Koppelfeld 731 zum Durchschalten von Fernsprechkanälen des Telefonnetzes auf. Hierbei wird auf bekannte digitale Koppelnetze zurückgegrif­ fen.

Der IP-Router 72 ist über eine Wählleitung oder eine Stand­ leitung 76 mit anderen Routern bzw. Hosts des Internet verbunden. Die Einrichtung 73 ist über Leitungen 75 mit dem Telefonnetz verbunden, in dem eine Datenkommunikation lei­ tungsvermittelt über ISDN-Leitungen oder POTS-Leitungen erfolgt. Über das Telefonnetz erfolgt über Leitungen 77 ge­ gebenenfalls erneut ein Zugang zum Internet. Dies beispiels­ weise, wenn nur ein Bypass um einen überlasteten Router ge­ schaffen werden soll.

Die Steuerbefehle, ob eine Paketvermittlung über den IP-Rou­ ter 72 oder eine Leitungsvermittlung über die Line-swit­ ching-Einrichtung 73 erfolgen soll, werden in einer Steuereinrichtung 71 erzeugt. Bei der Einrichtung 71 han­ delt es sich im wesentlichen um einen logischen Schalter, der die ankommenden Daten entweder zu dem IP-Router 72 oder zu der Line-switching-Einrichtung 73 weiterleitet. Hierzu werden die Steuernachrichten der ankommenden Daten, gegebe­ nenfalls für jeden Kanal gesondert, ausgewertet.

Sofern es sich bei den ankommenden Daten um IP-Pakete han­ delt, wird der Vorspann der IP-Pakete ausgewertet. Sofern es sich um digitale über eine ISDN-Leitung gesendete Daten handelt, werden die Signalisierungsinformationen ausgewer­ tet. Sofern es sich bei den eingehenden Signalen um analoge Signale handelt, wird die Wählinformation ausgewertet. Der Grundzustand sieht dabei vor, daß die ankommenden Daten über den IP-Router 72 ins Internet gesandt werden. Falls die ankommenden Daten noch nicht als IP-Pakete vorliegen, werden sie in einer in die Steuereinrichtung 71 integrier­ ten Paketierungs-/Depaketierungseinrichtung 711 in entspre­ chende IP-Pakete gepackt.

Über einen Steuerbefehl, der von einer Endeinrichtung oder einem anderen Router gesendet wird und beispielsweise durch einen Nutzer durch Drücken einer bestimmten Taste an der Endeinrichtung ausgelöst wird, erfolgt eine Umstellung der Vermittlungsart auf leitungsorientierte bzw. paketorientier­ te Vermittlung. Ein entsprechender Signalisierungsbefehl wird beispielsweise durch eine bestimmte Bit-Folge darge­ stellt, wobei die Schalteinrichtung 71 die eingehenden Daten in einem Zwischenregister 712 speichert und mit gespeicherten Bit-Folgen vergleicht.

Zur Umstellung von einer Paketvermittlung auf eine Leitungs­ vermittlung wird zunächst auf Befehl der Steuereinrichtung 71 über die Line-Switching-Einrichtung 73 eine Verbindung zur nächsten Vermittlungsstelle des Fernmeldenetzes oder zu einem anderen *Router aufgebaut. Nach Aufbau der Verbindung werden sämtliche ankommenden Daten der betrachteten Kommuni­ kationsverbindung nicht mehr über den IP-Router 72, sondern über die Line-switching-Einrichtung 73 geleitet. Dabei prüft die Einrichtung 71 vor Weitergabe der Daten an die Einrichtung 73, ob es sich um IP-Pakete handelt und eine Umwandlung in einen anderen Datenrahmen erforderlich ist.

Für den betrachteten Kanal erfolgt nun eine leitungsvermit­ telte Übertragung, bis erneut ein Steuerbefehl an die Einrichtung 71 ergeht, wieder auf IP-switching umzuschal­ ten. Dieser Befehl wird wiederum durch eine bestimmte Bit-Folge kodiert. Daraufhin wird durch die Steuereinrich­ tung die durchgeschaltete Leitung abgebrochen und die einge­ henden Daten werden wieder an den IP-Router 72 geleitet.

Durch die Steuereinrichtung 71 wird die Möglichkeit geschaf­ fen, in einem *Router 7 sowohl die IP-Technologie als auch die Technologie von Telekommunikationsanlagen bzw. Vermitt­ lungsstellen dynamisch und zur gegenseitigen Ergänzung ein­ zusetzen.

Fig. 4 zeigt einen *Router 7, der als kleiner privater Infrastruktur-Router die Verbindung zwischen einem LAN und dem Fernmeldenetz sowie dem Internet herstellt und private TK-Anlagen oder IP-Router ersetzt. Der *Router 7 ist im be­ trachteten Ausführungsbeispiel über einen Primärmultiplexan­ schluß (S2M-Anschluß) mit 30B-Kanälen mit dem ISDN-Netz verbunden. Gleichzeitig besteht eine Verbindung zu einem In­ ternet-Router 7a, der bevorzugt ebenfalls als erfindungsge­ mäßer *Router ausgebildet ist. Je nach der gewünschten Funk­ tionalität führt der *Router 7 mittels der Einrichtung 71 der Fig. 3 eine Leitungsvermittlung zwischen dem LAN und dem Fernmeldenetz oder eine Paketvermittlung zwischen dem LAN und dem Internet durch.

Durch den Einsatz eines *Router 7 wird ohne den Umweg über eine Vermittlungsstelle der billige Zugang zum Internet und insbesondere zur Internet-Telefonie eröffnet. Es besteht jedoch weiterhin die flexibel gestaltbare Möglichkeit, eine leitungsvermittelte Verbindung über das ISDN-Netz zur Informationsübertragung zu benutzen, mit den genannten Vor- und Nachteilen.

In Fig. 5 ist ein *Router 7 als privater Infrastruktur-Rou­ ter vor eine vorhandene TK-Anlage 3 gesetzt und unterbricht dabei die Leitung-zur TK-Anlage 3. Im Normalfall funktio­ niert der Router als Realzeit-Rerouter vor der TK-Anlage 3 und routet die IP-switched/line-switched Kanäle auf der von ihm kontrollierten Leitung derart, daß sie kostengünstiger oder echtzeitfähiger werden, je nach Wunsch des Nutzers bzw. Bereitstellers der Kanäle. Der *Router 7 beinhaltet dabei einen Bypass, der im Bedarfsfall die eigene Funktiona­ lität auf dieser Leitung völlig eliminiert, wobei die Unterbrechung der Leitung natürlich aufgehoben wird.

Fig. 6 zeigt ähnlich wie Fig. 1 ein aus leistungsstarken Infrastruktur-Routern 7 aufgebautes Intranet. Das Intranet besteht aus einer Menge von Infrastruktur-Routern 7, zwi­ schen denen eine Realzeit-Kommunikationsmöglichkeit be­ steht. Damit dies möglich ist, stehen zwischen den einzel­ nen Infrastruktur-Routern 7 zusätzliche Realzeit-Kommunika­ tionskanäle 12 zur Verfügung. Dabei handelt es sich um zu­ sätzliche ISDN/PSTN-Verbindungen oder zusätzliche Intra­ net-Kanäle. Es kann also zwischen den Infrastruktur-Routern 7 eine leitungsvermittelte Verbindung nicht nur über das Telefonnetz, sondern auch über gesonderte Kanäle 12 erfol­ gen. Netzseitig können an die Infrastruktur-Router 7 belie­ bige Endgeräte, TK-Anlagen und LANs angeschlossen werden.

Fig. 7 zeigt eine Implementierung der Erfindung in einem Telefon 11 als Endeinrichtung, wobei das Telefon zur neben­ läufigen direkten Verbindung sowohl des normalen Internet als auch des ISDN/PSTN Netzes befähigt ist und auf das be­ stehende Telekommunikationsnetz zurückgegriffen werden kann. Ein erfindungsgemäßer *Router ist hier in ein TK-End­ gerät integriert.

In einem ISDN-Pulsrahmen werden Signale vom Telefon 11 zur Vermittlungsstelle VS übertragen. Je nach der gewünschten Übertragungsart erfolgt entweder eine leitungsvermittelte Übertragung der Daten ans Telefonnetz oder an einen herkömm­ lichen IP-Router 6, der die Daten ins Internet weiterlei­ tet. In beiden Fällen erfolgt eine Datenübertragung dabei zunächst über eine ISDN/POTS Leitung.

Es sei nun der Fall betrachtet, daß der Nutzer zunächst eine paketvermittelte Übertragung über das Internet möchte. Entsprechend wählt er sich über die Vermittlungsstelle beim IP-Router 6 ein. Wie bereits erläutert, ist die Qualität der Internet-Telefonie aufgrund von Zeitverzögerungen gegebenenfalls jedoch unbefriedigend, so daß ein Übergang zu einer leitungsvermittelten Verbindung gewünscht wird.

Hierzu ist im Telefon 11 eine Steuereinrichtung 114 vorgese­ hen, die in ihrer Funktion der in Bezug auf Fig. 3 be­ schriebenen Steuereinrichtung 71 entspricht. Die Einrich­ tung 114 weist im wesentlichen Schaltmittel sowie Mittel zum Erkennen von Steuerbefehlen auf. Im einzelnen ist das Telefon 11 derart aufgebaut, daß es eine Paketiereinrich­ tung 111 zum Paketieren der digitalisierten Audiodaten gemäß dem Standard IP aufweist. Die Paketiereinrichtung 111 wird aktiviert, wenn eine paketvermittelte Übertragung über das Internet erfolgt. Ferner ist eine Einrichtung 112 zur Anordnung der Audiodaten in ISDN-Datenrahmen vorgesehen. Bei einer paketvermittelten Verbindung zum Empfänger über das Internet werden die IP-Pakete auf den ISDN-Datenrahmen aufgebracht. Bei einer leitungsvermittelten Verbindung zum Empfänger über das Telefonnetz werden die digitalen Daten ohne Paketierung auf den ISDN-Rahmen aufgebracht.

In einer alternativen Ausführungsform werden die Daten grundsätzlich paketiert, auch bei einer leitungsvermittel­ ten Verbindung. Es werden dann in beiden Fällen IP-Pakete zwischen Sender und Empfänger ausgetauscht, unabhängig davon, ob die Fern-Kommunikation per line-switching oder IP-switching erfolgt. Während einer leitungsvermittelten Verbindung können allerdings die Header der IP-Pakete weggelassen werden, da diese nicht benötigt werden und auf diese Weise die Bandbreite reduziert werden kann.

Weiter ist im Telefon 11 in an sich bekannter Weise eine Einrichtung 113 zum Versenden der Daten an eine Telekommuni­ kationsanlage oder eine Vermittlungsstelle bzw. an einen Zu­ gangspunkt zum Internet vorgesehen.

Die Steuereinrichtung 114 zum Aktivieren und Deaktivieren der Einrichtungen 111, 112, die ein Hin- und Herschalten zwischen einer paketvermittelten und einer leitungsvermit­ telten Übertragung bewirkt, ist den beiden Einrichtungen 111, 112 vorgeschaltet und wird durch eine durch den Nutzer auslösbare Befehlstaste 115 mit Steuersignalen beaufschlagt. Alternativ ist eine Prüfeinrichtung 116 vorgesehen, die die Qualität der Datenübertragung über­ prüft. Hierbei werden insbesondere der Rauschanteil des Signals und/oder Zeitverzögerungen der Datenpakete bestimmt. Sofern dabei ein gewisser, vorgegebener Grenzwert überschritten wird, erzeugt die Prüfvorrichtung ein Steuer­ signal, das an die Steuereinrichtung gegeben wird und einen Wechsel der Übertragungsart auf Leitungsvermittlung bzw. Paketvermittlung bewirkt.

Das Telefon 11 weist im übrigen eine Einrichtung 117 zur Kompression bzw. Dekompression der Audiodaten auf. Hierfür wird auf für die Individualkommunikation entwickelte Kom­ pressionsstandards zurückgegriffen. Durch die Sprachkompres­ sion ist es möglich, mit einer Bandbreite von weniger als 8 kbit/s auszukommen, so daß bei einer Telefonie über das Internet bei normalen Verhältnissen eine gute Sprachquali­ tät vorliegt.

Die Verbindung zum IP-Router 6 erfolgt über einen Daten­ transfer auf einem der beiden B-Kanäle. Sofern ein entspre­ chender Steuerbefehl durch die bestimmte Befehlstaste 115 des Telefons 11 oder eine bestimmte Tastenkombination ausgelöst wird, erkennt die Einrichtung 114 diesen Steuerbe­ fehl und baut auf dem anderen B-Kanal eine direkte Leitung zum Empfänger auf. Sobald die Leitung zwischen Sender und Empfänger aufgebaut ist, wechselt die Informationsübertra­ gung während des Gesprächs und ohne dessen Unterbrechung vom einen B-Kanal auf den anderen B-Kanal.

Es steht nun eine synchrone Verbindung mit einer festen Bandbreite zur Verfügung. Die Verbindung zum IP-Router 6 wird wahlweise fallengelassen oder noch aufrechterhalten. Bei einer durch den Nutzer ausgelösten weiteren Befehlsfol­ ge wird die leitungsvermittelte Verbindung zum Empfänger wieder abgebrochen und eine Informationsübertragung findet wiederum über den IP-Router 6 und das Internet statt.

Die in Fig. 7 geschilderte Lösung stellt ein Telefon zur Verfügung, das IP-Pakete senden und empfangen kann. Dabei erfolgt eine Sprachkompression bzw. Sprachdekompression, um mit weniger als 8 kbit/s Bandbreite für die Internet-Telefo­ nie auszukommen.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden zur Datenüber­ tragung zwischen der Vermittlungsstelle VS und dem Einwähl­ punkt POP zum Internet auf der Leitung zwischen Vermitt­ lungsstelle und POP die Daten mehrerer Internet-Sitzungen gemultiplext. Hierdurch werden die Datenleitungen besser ausgelastet.

Fig. 8a bis 8e veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zum Führen eines Telefon­ gespräches zwischen den Teilnehmern bzw. Endgeräten A und B erfolgt zunächst ein Verbindungsaufbau über das Internet. Hierzu wird die Audioinformation in IP-Pakete gepackt und mittels zahlreicher Router durch das Internet geroutet. Eine Echtzeitkommunikation ist dabei nicht möglich. Wenn die einzelnen Router jedoch nicht allzu stark belastet sind, ist eine akzeptable Sprachqualität erzielbar. Die In­ ternet-Telefonie stellt die kostengünstige Art der Telefo­ nie dar, da der Nutzer nur die Telefongebühren bis zum POP sowie die Gebühren des Internet-Service-Provider zu entrich­ ten hat. Da ein POP fast immer lokal zu erreichen ist, fallen somit nur die Gebühren für ein Ortsgespräch bei der Telefongesellschaft an.

Sobald erfindungsgemäße *Router 7 die herkömmlichen Vermitt­ lungsstellen ersetzen, kann sogar direkt ein Zugang ins Internet erfolgen, so daß überhaupt keine. Gebühren mehr an die Telefongesellschaften für die Zurverfügungstellung einer Verbindung bis zum POP entrichtet werden müssen.

Wie in Fig. 8b angedeutet, erreicht die Qualität des über das Internet geführten Telefongespräches in Stoßzeiten eine nicht mehr akzeptable Qualität, da die im Internet zur Verfügung stehende Bandbreite dann unter 8 kbit/s fällt. Sobald sich Zeitverzögerungen von mehr als 50 ms ergeben, ist ein Gespräch kaum noch zu führen. Gemäß Fig. 8c werden die IP-Pakete der Audioinformation daraufhin nur noch innerhalb eines Intranets weitergeleitet. Das Intranet besteht ausschließlich aus *Routern 7 und ermöglicht bei normalen Bedingungen eine Realzeitfähigkeit. Die Datenkommu­ nikation ist schneller, da die einzelnen *Router 7 durch speziell reservierte Leitungen miteinander verbunden sind.

Da durch das Intranet eine eigenen Infrastruktur zur Verfü­ gung gestellt werden muß, sind die Gebühren des Intranet-Service-Providers etwas höher als des Internet-Ser­ vice-Providers. Im übrigen entstehen weiterhin nur die lokalen Telefonkosten.

In Stoßzeiten kann das Intranet jedoch so stark belegt sein sein, daß es keine Datenpakete mehr entgegennimmt, wie in Fig. 8d angedeutet. Möglicherweise wünschen sich die Ge­ sprächsteilnehmer auch lediglich eine bessere Qualität, etwa um ein Musikstück zu überspielen. Es wird dann gemäß Fig. 8e zwischen einzelnen *Routern 7 eine Verbindung auf­ gebaut, über die die Teilnehmer in herkömmlicher Art und Weise telefonieren können. Erst jetzt entstehen die bekann­ ten hohen Kosten für ein Ferngespräch.

Die dargestellte Abfolge einer zunehmenden Verbesserung der Qualität der Audioübertragung ist auch in umgekehrter Rich­ tung möglich. Wenn eine Verbindung zunächst leitungsvermit­ telt hergestellt wurde, beispielsweise weil die Übertragung im Internet ein zu starke Zeitverzögerung aufwies, sich die Situation aber inzwischen entspannt hat oder die Telefon­ partner übereingekommen sind, eine schlechtere Qualität zu akzeptieren, kann mittels der *Router 7 während des Gesprä­ ches und ohne dessen Unterbrechung ein Wechsel der Daten­ übertragung über das Intranet bzw. das Internet mittels IP-Pakete erfolgen.

Um einen Wechsel zwischen den einzelnen Serviceklassen Internet, Intranet und ISDN/POTS herbeizuführen, sind mehrere Auslösemechanismen denkbar. Zunächst findet ein Wechsel immer dann statt, wenn der Nutzer dies wünscht und einen entsprechenden Befehl auslöst, etwa durch Drücken einer bestimmten Taste an seinem Telefon. Jedoch können in den Endgeräten A, B bzw. den *Routern 7 auch Prüfeinrichtun­ gen integriert sein, die automatisch auftretende Zeitverzö­ gerungen oder den Rauschanteil eines übertragenden Gesprächs bestimmen und bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes automatisch eine Umschaltung auf die nächst hö­ herwertige Servicestufe veranlassen.

Eine andere Anwendung, bei der ein graduelles Wechseln vom Internet über das Intranet bis zu einer Leitungsvermittlung sinnvoll ist, ist das Herunterladen von Daten von WWW-Ser­ vern 14, die auch an das Telefonnetz angeschlossen sind. Gemäß Fig. 9 ist ein WWW Client, ein PC 13, mit dem Inter­ net verbunden. Um in WWW von Schlagwort zu Schlagwort zu browsen, genügt einem PC-Nutzer eine Bandbreite von etwa 8 kbit/s, die' üblicherweise für eine normalen Internet-Benut­ zung zur Verfügung stehen. Wenn ein Nutzer während des Browsens eine große Datei findet, die er auf seinen PC 13 herunterladen möchte, so kann er, um Wartezeiten zu vermei­ den, auf ein Intranet oder auch gleich auf eine ISTN/PSTN Verbindung um' schalten, die ihm im Falle von ISDN 64 oder 128 kbit/s Bandbreite zur Verfügung stellt. Der Nutzer kann das die Daten über die aufgebaute Leitung schnell vom WWW Server 14 herunter laden und danach zum Browsen wieder auf die kostengünstigen 8 kbit/s zurückkehren.

Zwischen PC 13 und WWW Server 14 werden dabei in beiden Fällen IP-Pakete ausgetauscht, unabhängig davon, ob die Da­ tenfernübertragung per line-switching (leitungsvermittelt) oder IP-switching (paketvermittelt) erfolgt. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Daten eines Computers anders als Audiodaten in jedem Fall in Pakete gepackt werden.

Auf der Leitung 15 zwischen der ISDN/PSTN Vermittlungsstel­ le 16 des PC 13 und dem Einwählpunkt POP 17 in das Internet erfolgt in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Multiplexing der Datenpakete mehrerer Internet-Sitzungen, um die Lei­ tung 16 optimal auszunutzen.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr sind eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der Erfindung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführun­ gen Gebrauch machen.

Claims (25)

1. Verfahren zur Fernübertragung von Daten zwischen zwei Einrichtungen wie Telefon oder PC eines Telekommunikati­ onsnetzes, bei dem während einer Datenübertragung zwi­ schen den Einrichtungen mindestens einmal ein Wechsel von einer paketvermittelten auf eine leitungsvermittelte Übertragung bzw. ein Wechsel von einer leitungsvermittel­ ten auf eine paketvermittelte Übertragung stattfindet, ohne daß die Datenübertragung dabei unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Wechsel zwischen Leitungsvermittlung und Paketvermittlung bzw. umgekehrt durch ein Steuersignal ausgelöst wird, das durch einen Nutzer initiiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Wechsel zwischen Leitungsvermittlung und Paketvermittlung bzw. umgekehrt durch ein Steuersignal ausgelöst wird, das in einer Prüfeinrichtung bei Unter- bzw. Überschreiten bestimmter Anforderungen an die Qualität der Datenüber­ tragung, wie Zeitverzögerung oder Rauschanteil, automa­ tisch erzeugt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Übertragung von Audiodaten zwischen einem ersten und einem zweiten Telefon, bei dem vom ersten Telefon über das Internet eine paketvermittelnde Verbindung zu dem zweiten Telefon hergestellt, bei Unterschreiten bestimm­ ter Qualitätsanforderungen an die Übertragung eine lei­ tungsvermittelte Verbindung zwischen den Endgeräten aufgebaut und die Daten daraufhin über die leitungsver­ mittelte Verbindung übertragen werden, und gegebenen­ falls ein erneuter Wechsel auf eine paketvermittelte Übertragung erfolgt.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Übertragung von Daten zwischen einem PC und einem In­ ternet-Server, bei dem zum Herunterladen von Dateien vom Internet-Server auf den PC ein Wechsel von einer paket­ vermittelten Übertragung auf eine eine höhere Bandbreite aufweisende leitungsvermittelte Übertragung erfolgt, und nach Herunterladen der Dateien gegebenenfalls ein erneu­ ter Wechsel auf eine paketvermittelte Übertragung er­ folgt.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che zur Übertragung von Daten zwischen einem ersten und einem zweiten ISDN-Endgerät, bei dem vom ersten ISDN-End­ gerät auf dem einen B-Kanal eine Verbindung zu einem Internet Service Provider hergestellt wird, mittels dieser Verbindung in IP-Pakete gepackte Daten paketver­ mittelt über das Internet zu dem anderen ISDN-Endgerät übertragen werden und bei Unterschreiten bestimmter Qua­ litätsanforderungen an die übertragenen Daten über den anderen B-Kanal eine leitungsvermittelte Verbindung zu dem anderen ISDN-Endgerät aufgebaut wird, und die Daten­ übertragung daraufhin leitungsvermittelt über das Tele­ fonnetz erfolgt.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che, bei dem auf den verwendeten ISDN/PSTN Leitungen die Daten mehrerer Fernsprechkanäle gemultiplext werden.

8. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem eine Leitung zwischen einer ISDN/PSTN Vermittlungsstelle und einem Einwähl­ punkt zum Internet (POP) zwischen mehreren Internet-Sit­ zungen gemultiplext wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che, bei dem der Aufbau einer leitungsvermittelten Verbindung erst durch diejenige Instanz zwischen Sender und Empfänger erfolgt, vor der ein Stau der paketvermit­ telten Datenübertragung besteht.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden An­ sprüche zur Übertragung von Audiodaten, bei dem die Au­ diodaten vom jeweiligen Endgerät auf eine Bandbreite zwischen 1 und 8 kbit/s komprimiert werden.

11. In einer ,digitalen Kommunikationseinrichtung ein Verfah­ ren zur Übertragung von Daten über das Telefonnetz und/oder Internet, bestehend aus folgenden Schritten:

• a) Aufbau einer Verbindung zu einem Zugangspunkt zum In­ ternet,
  
• b) Paketierung der Daten in IP-Pakete und Versendung der IP-Pakete über das Internet,
• c) wiederholtes Prüfen, ob ein Steuersignal zum Aufbau einer leitungsvermittelten Verbindung vorliegt,
• d) Aufbau einer leitungsvermittelten Verbindung bei vorliegen eines entsprechenden Steuersignals,
• e) Wechsel auf eine leitungsvermittelte Datenübertra­ gung über das Telefonnetz ohne Unterbrechung der Übertragung.

12. Verfahren nach Anspruch 11 unter Verwendung zweier ISDN-Endgeräte, wobei die IP-Pakete über den einen B-Ka­ nal zum Internet-Zugangspunkt und der Aufbau einer leitungsvermittelten Verbindung über den anderen B-Ka­ nal erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem in analoger Weise ein Wechsel zwischen einer leitungsvermittelten Übertragung und einer paketvermittelten Übertragung erfolgt.

14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem eine paketvermittelte Übertragung über ein Intranet erfolgt, das Realzeitfähigkeit besitzt.

15. Digitale Kommunikationseinrichtung (Router) zum Weiter­ leiten und Vermitteln von Daten in einem Telekommunika­ tionsnetz mit

• a) einer Router-Einrichtung (72) zum Routen von IP-Da­ tenpaketen,
• b) einer Line-Switching-Einrichtung (73) mit digitalem Koppelfeld zum Verbindungsaufbau und zum Durchschalten von Fernsprechkanälen,
• c) einer Steuereinrichtung (71), die in Abhängigkeit von Steuersignalen ankommende Daten entweder an die Rou­ ter-Einrichtung (72) oder an die Line-Switching-Einrich­ tung (73) leitet.

16. Router nach Anspruch 15, wobei die Steuereinrichtung Mittel aufweist, durch die vor Weiterleitung der Daten an die Router-Einrichtung bzw. an die Line-Switching-Einrichtung, sofern erforderlich, eine Anpassung der Signalisierungsdaten und Nutzdaten an das jeweilige Datenformat erfolgt.

17. Router nach Anspruch 15 oder 16, der zusätzlich eine Einrichtung zur Komprimierung und Dekomprimierung von Daten aufweist.

18. Router nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 17, der zusätzlich eine Einrichtung zur Verschlüsselung und Entschlüsselung von Daten aufweist.

19. TK-Endgerät, insbesondere Fernsprechgerät mit

• a) einer Paketiereinrichtung (111) zum Paketieren der Audiodaten gemäß dem Standard IP,
• b) einer Einrichtung (112) zur Anordnung der Audiodaten in Datenrahmen für eine leitungsvermittelte Übertra­ gung,
• c) einer Einrichtung (113) zum Versenden der Daten an einen Zugangspunkt zum Internet bzw. eine Telekommunika­ tionsanlage oder eine Vermittlungsstelle,
• d) einer Steuereinrichtung (114), die ein Hin- und Her­ schalten zwischen einer paketvermittelten und einer lei­ tungsvermittelten Übertragung ermöglicht, und
• e) einer Auswahleinheit (115), die Steuersignale an die Steuereinrichtung gibt.

20. Fernsprechgerät nach Anspruch 19, das eine Prüfein­ richtung (116) aufweist, die bei Unter- bzw. Überschrei­ ten bestimmter Anforderungen an die Qualität der Daten­ übertragung, wie Zeitverzögerung oder Rauschanteil, au­ tomatisch ein Steuersignal an die Steuereinrichtung (114) sendet.

21. Fernsprechgerät nach Anspruch 19 oder 20, das eine Einrichtung (117) zur Kompression bzw. Dekompression der Audiodaten, insbesondere auf eine Bandbreite von we­ niger als 8 kbit/s, aufweist.

22. Fernsprechgerät nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem während einer leitungsvermittelten Übertragung die, Header der IP-Pakete weggelassen werden.

23. Fernsprechgerät mit einer digitalen Kommunikationsein­ richtung gemäß Anspruch 15.

24. Telekommunikationsnetz mit Verbindungsknoten, die als digitale Kommunikationseinrichtungen gemäß Anspruch 15
ausgebildet sind und wahlweise paketvermittelt oder leitungsvermittelt kommunizieren.

25. Telekommunikationsnetz nach Anspruch 24, wobei zwischen den Kommunikationseinrichtungen des Netzes eine Daten­ übertragung in Realzeit erfolgt.