DE60112680T2

DE60112680T2 - Netzwerkerweiterungsmodul

Info

Publication number: DE60112680T2
Application number: DE60112680T
Authority: DE
Inventors: Andre Hartwell Szczepanek
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: EP1187408A3; ATE302518T1; EP1187408A2; GB0021873D0; US20020029270A1; EP1187408B1; DE60112680D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Kommunikation über ein Datennetzwerk und konkret die Sprachtelefonie über ein herkömmliches Ethernet-Netzwerk.
Sprache über Internet-Protokoll („Voice Over Internet Protocol", VoIP) ist ein Protokoll, das die Verwendung eines Datennetzwerks für Sprachtelefonie ermöglicht. Ein VoIP-Telefonsystem kann in einen Arbeitsplatzrechner integriert sein, aber die meisten Anwender bevorzugen einen separaten Telefonhörer, der eher in Übereinstimmung mit einem herkömmlichen Telefonsystem ist. Um einen separaten Telefonhörer zu verwenden, können das VoIP-Telefon und der Arbeitsplatzrechner eine Netzwerkverbindung gemeinsam benutzen, ansonsten benötigen sie separate Netzwerkverbindungen. Viele Arbeitsplatzrechner sind mit nur einer Netzwerkverbindung ausgestattet, und daher ist es von Vorteil, ein System bereitzustellen, in dem der Arbeitsplatzrechner und das VoIP-Telefon dieselbe Netzwerkverbindung gemeinsam benutzen können. Schaltmodule, die es mehr als einem System ermöglichen, sich mit einem Netzwerk unter Verwendung derselben Netzwerkverbindung zu verbinden, sind als Netzwerkerweiterungsmodule bekannt.
Ein bekanntes Halb-Duplex-VoIP-System verwendet die in 1 gezeigte Konfiguration. Ein VoIP-Telefon 1, ein Arbeitsplatzrechner 2 und ein Netzwerk 3 sind jeweils mit einem Zwischenverstärker („repeater") 4 verbunden. Wenn entweder das VoIP-Telefon 1, der Arbeitsplatzrechner 2 oder das Netzwerk 3 Daten übertragen möchte, muss diese Vorrichtung die Steuerung über den Zwischenverstärker 4 erlangen. Dann können Daten von dieser Vorrichtung an den Zwischenverstärker 4 übertragen werden. Der Zwischenverstärker 4 wiederholt dann die eingehenden Daten für die anderen beiden Anschlüsse. Auf diese Art ermöglicht es der Zwischenverstärker 4, dass Daten von dem Arbeitsplatzrechner 2 an das Netzwerk 3, von dem Netzwerk an den Arbeitsplatzrechner, von dem VoIP-Telefon 1 an das Netzwerk und von dem Netzwerk an das VoIP-Telefon übertragen werden können. Des Weiteren ermöglicht es der Zwischenverstärker 4, dass Steuerdaten zwischen dem Arbeitsplatzrechner 2 und dem VoIP-Telefon 1 übermittelt werden.
Ein wesentlicher Nachteil der Konfiguration aus 1 ist es, dass es sich um eine Halb-Duplex-Verbindung handelt (d.h. lediglich in eine Richtung gleichzeitig). Voll-Duplex-Verbindungen weisen andererseits die doppelte Bandbreite von Halb-Duplex-Verbindungen aus. Des Weiteren müssen die beiden Anschlüsse bei einem Verkehr in beide Richtungen nicht miteinander um die Steuerung des Netzwerks konkurrieren, wenn eine Voll-Duplex-Verbindung verwendet wird; beide Anschlüsse können zur selben Zeit Daten übertragen.
W098/11758 offenbart eine ISDN-Netzabschlusseinheit mit einer ersten Schnittstelle für den Anschluss an das ISDN-Netzwerk, einer zweiten Schnittstelle für den Anschluss von ISDN-Geräten (z.B. Telefonapparate, Fax-Geräte) und einer dritten Schnittstelle für den Anschluss von Geräten, die nicht dem ISDN-Standard entsprechen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Mittel zur Hinzufügung zum Beispiel einer VoIP-Telefonverbindung zu einer herkömmlichen Verbindung eines Arbeitsplatzrechners mit einem Datennetzwerk unter Verwendung einer einzelnen Netzwerkverbindung bereitzustellen.
Die Erfindung stellt ein Modul zur Verbindung einer ersten und einer zweiten Datenquelle mit einem Netzwerk unter Verwendung einer einzelnen Netzwerkverbindung bereit, umfassend:
ein erstes bzw. zweites Schnittstellenmittel zur Weiterleitung von Daten zum und vom Netzwerk bzw. zur und von der ersten Datenquelle, wobei das Modul so angeordnet ist, dass es Daten vom ersten Schnittstellenmittel zum zweiten Schnittstellenmittel und vom zweiten Schnittstellenmittel zum ersten Schnittstellenmittel überträgt, um eine Kommunikation zwischen der ersten Datenquelle und dem Netzwerk zu ermöglichen, wenn sie mit dem Modul verbunden sind; und
ein drittes und viertes Schnittstellenmittel, beide zur Weiterleitung von Daten zur und von der zweiten Datenquelle,
dadurch gekennzeichnet, dass das Modul so angeordnet ist, dass es Daten vom dritten Schnittstellenmittel zum ersten Schnittstellenmittel und vom ersten Schnittstellenmittel zum dritten Schnittstellenmittel überträgt, um eine Kommunikation zwischen der zweiten Datenquelle und dem Netzwerk zu ermöglichen, wenn sie mit dem Modul verbunden sind, aber um keine Daten zwischen dem dritten Schnittstellenmittel und dem zweiten Schnittstellenmittel zu übertragen, und dass es so angeordnet ist, dass es Daten vom vierten Schnittstellenmittel zum zweiten Schnittstellenmittel und vom zweiten Schnittstellenmittel zum vierten Schnittstellenmittel überträgt, um eine Kommunikation zwischen der zweiten Datenquelle und der ersten Datenquelle zu ermöglichen, wenn sie mit dem Modul verbunden sind, aber um keine Daten zwischen dem vierten Schnittstellenmittel und dem ersten Schnittstellenmittel zu übertragen.
Das dritte Schnittstellenmittel kann so angeordnet sein, dass es Daten nur zwischen der zweiten Datenquelle, wenn diese verbunden ist, und dem ersten Schnittstellenmittel überträgt, und das vierte Schnittstellenmittel kann so angeordnet sein, dass es Daten nur zwischen der zweiten Datenquelle, wenn diese verbunden ist, und dem zweiten Schnittstellenmittel überträgt. Das erste und zweite Schnittstellenmittel sind vorzugsweise Media Access Controller. Das dritte und vierte Schnittstellenmittel sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie Daten zu und von einem VoIP-Telefon übertragen.
Das Modul umfasst vorzugsweise Puffermittel zur Steuerung des Flusses von Daten zwischen den Schnittstellenmitteln. Das Puffermittel kann eine Mehrzahl von FIFO-Puffern umfassen. Konkret kann das Modul einen ersten FIFO, der den Fluss von Daten vom ersten Schnittstellenmittel zum zweiten Schnittstellenmittel steuert, einen zweiten FIFO, der den Fluss von Daten vom zweiten Schnittstellenmittel zum ersten Schnittstellenmittel steuert, einen dritten FIFO, der den Fluss von Daten vom ersten Schnittstellenmittel zum dritten Schnittstellenmittel steuert, einen vierten FIFO, der den Fluss von Daten vom dritten Schnittstellenmittel zum ersten Schnittstellenmittel steuert, einen fünften FIFO, der den Fluss von Daten vom zweiten Schnittstellenmittel zum vierten Schnittstellenmittel steuert, und einen sechsten FIFO, der den Fluss von Daten vom vierten Schnittstellenmittel zum zweiten Schnittstellenmittel steuert, umfasst.
Das Modul kann zumindest einen weiteren FIFO umfassen, der mit einem der ersten bis sechsten FIFOs parallel geschaltet ist. Die parallelen FIFOs können dann Daten von unterschiedlicher Wichtigkeit übertragen, wobei das entsprechende Schnittstellenmittel Daten von den parallelen FIFOs in der Reihenfolge der relativen Wichtigkeit der von den FIFOs übertragenen Daten bearbeitet. Das oder ein weiterer FIFO kann parallel mit dem vierten FIFO geschaltet sein, wobei das Modul so angeordnet ist, dass es Sprachdaten vom dritten Schnittstellenmittel in einem dieser beiden FIFOs platziert und andere Daten vom dritten Schnittstellenmittel im anderen platziert, und dass es die Sprachdaten bei der Übertragung von Daten aus diesen beiden FIFOs vorrangig behandelt.
Die FIFO-Puffer können in einem Speicherbaustein implementiert sein, wobei jeder FIFO durch eine Gruppe von Speicherstellen vertreten ist. Dieser Speicherbaustein ist vorzugsweise ein RAM. Ferner kann das Modul Mittel zur dynamischen Zuordnung von Speicherstellen zu den FIFO-Puffern umfassen.
Das Modul kann Mittel zur Priorisierung der Übertragung von Daten, die über das zweite Schnittstellenmittel und das dritte Schnittstellenmittel im Modul eintreffen, über das erste Schnittstellenmittel enthalten. Das Modul kann so angeordnet sein, dass Daten, die über das dritte Schnittstellenmittel eintreffen, Vorrang über Daten, die über das zweite Schnittstellenmittel eintreffen, eingeräumt wird.
Das Modul kann Mittel zur Priorisierung der Übertragung von Daten, die über das erste Schnittstellenmittel und das vierte Schnittstellenmittel eintreffen, über das zweite Schnittstellenmittel enthalten. Das Modul kann so angeordnet sein, dass Daten, die über das vierte Schnittstellenmittel eintreffen, Vorrang über Daten, die über das erste Schnittstellenmittel eintreffen, eingeräumt wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Netzwerkerweiterungsmoduls wird nun lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Blockdiagramm eines bekannten Halb-Duplex-VoIP-Telefonsystems darstellt;
2 ein Blockdiagramm eines Voll-Duplex-VoIP-Telefonsystems darstellt, das einen Schalter mit drei Anschlüssen verwendet;
3 eine graphische Darstellung des Datenflusses in dem Telefonsystem aus 2 darstellt;
4 ein Blockdiagramm eines Voll-Duplex-VoIP-Telefonsystems darstellt, das ein Netzwerkerweiterungsmodul in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält;
5 ein Blockdiagramm des VoIP-Telefonsystems aus 4 darstellt, das unter Verwendung von RAM umgesetzt ist.
2 zeigt eine Konfiguration, die Voll-Duplex-Verbindungen bereitstellt. In 2 wird der Zwischenverstärker 4 aus 1 durch einen Schalter mit drei Anschlüssen 5 ersetzt. Jeder Anschluss des Schalters stellt zwei Verbindungen bereit – einen Leitungseingang und einen Leitungsausgang – um eine Voll-Duplex-Verbindung bereitzustellen. Ein Schalter ermöglicht es, dass an einem Anschluss empfangene Daten allgemein an jeden beliebigen anderen seiner Anschlüsse geleitet werden können; der interne Aufbau des für diese Weiterleitung benötigten Schalters ist kompliziert und wird untenstehend beschrieben.
Zwei bekannte Verfahren zur Verarbeitung der Übertragung von Punkt-Multipunkt-Datenpaketen („braodcast packets of data") in dem Schalter 5 sind (1) die Erstellung einer Kopie jedes der eingehenden Punkt-Multipunkt-Datenpakete für jeden Zielanschluss und (2) die Verwendung von Datenstrukturen, um Paketdaten so zu verwalten, dass von jedem Zielanschluss auf eine einzelne Kopie jedes Punkt-Multipunkt-Datenpakets verwiesen werden kann. Das erste Verfahren erfordert eine relativ hohe Bandbreite, da mehrere Kopien derselben Daten erstellt werden. Das zweite Verfahren erfordert eine Speicherverwaltung, um sicherzustellen, dass die einzelne Kopie der Daten lediglich so lange existiert, bis alle Zielanschlüsse diese Daten gesendet haben. Eine mögliche Umsetzung besteht in der Verwendung von verketteten Listen. Die verketteten Listen bilden Warteschlangen von Datenpaketen, zum Beispiel Punkt-Multipunkt-Datenpakete, für jeden Anschluss des Schalters, wobei Datenpakete in mehr als einer Warteschleife existieren können. Jedes Datenpaket kann erst gelöscht werden, nachdem die Verknüpfung für alle seine Zielwarteschlangen gelöst wurde. Diese letzte Option ist komplizierter.
Der Datenverkehr in einem VoIP-Schaltmodul, wie dem aus 2, besteht aus drei Kanälen.

1. Computerdatenverkehr zwischen dem Netzwerk 3 und dem Arbeitsplatzrechner 2;
2. VoIP-Verkehr zwischen dem VoIP-Telefon 1 und dem Netzwerk 3;
3. Gelegentlicher Steuerverkehr zwischen dem VoIP-Telefon 1 und dem Arbeitsplatzrechner 2.

Die drei Datenverkehrskanäle werden in 3 diagrammatisch gezeigt.
Der Verkehr zwischen dem Netzwerk 3 und dem Arbeitsplatzrechner 2 umfasst den Großteil des Verkehrs, der durch den Schalter 5 fließt, wobei der Steuerverkehr zwischen dem VoIP-Telefon 1 und dem Arbeitsplatzrechner 2 relativ selten ist. Die vorliegende Erfindung nutzt den eingeschränkten Datenfluss aus, insbesondere durch Vereinfachung der allgemeinen Pufferungsanforderungen.
Ein Ausführungsbeispiel eines Netzwerkerweiterungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung wird in 4 gezeigt. Im Betrieb ersetzt das Netzwerkerweiterungsmodul 6 aus 4 den Schalter 5 aus 2. Das Netzwerkerweiterungsmodul 6 umfasst zwei Media Access Controller (MACs) 7 und 8, zwei Puffermanager 9 und 10 und sechs Zuerst-rein-zuerst-raus-Speicher- („first-in-first-out-", FIFO-)Puffer 11 bis 16.
Der MAC 7 steuert den Fluss von Daten zu und von dem Netzwerk 3, der MAC 8 steuert den Fluss von Daten zu und von dem Arbeitsplatzrechner 2. Die Puffermanager 9 und 10 steuern den Datenfluss zu und von dem VoIP-Telefon 1, aber der Puffermanager 9 wickelt den Verkehr zwischen dem Netzwerk 3 und dem VoIP-Telefon 1 ab, und der Puffermanager 10 wickelt den Verkehr zwischen dem Arbeitsplatzrechner 2 und dem VoIP-Telefon ab. Die FIFOs 11 bis 16 sind zwischen die MACs 7 und 8 und die Puffermanager 9 und 10 geschaltet, um den Fluss von Daten zwischen diesen zu steuern. Der FIFO 11 steuert den Fluss von Daten von dem MAC 7 zu dem MAC 8, der FIFO 12 steuert den Fluss von Daten von dem MAC 8 zu dem MAC 7, Die FIFOs 13 und 14 steuern den Fluss von Daten von dem MAC 7 zu dem Puffermanager 9 bzw. von dem Puffermanager 9 zu dem MAC 7, und die FIFOs 15 und 16 steuern den Fluss von Daten von dem MAC 8 zu dem Puffermanager 10 bzw. von dem Puffermanager 10 zu dem MAC 8.
Jeder der MACs 7 und 8 führt die Serialisierung und Deserialisierung der Daten aus und verarbeitet die Netzwerkzugangsprotokolle, die für die Übertragung von Daten zu und von dem Netzwerk 3 und zu und von dem Arbeitsplatzrechner 2 benötigt werden, wobei vorzugsweise Standardnetzwerkprotokolle verwendet werden. Die Puffermanager 9 und 10 übertragen Datenpakete zu und von dem VoIP-Telefon 1 und den MACs 7 und 8. Daten zwischen dem VoIP-Telefon 1 und dem Netzwerkerweiterungsmodul 6 werden allgemein über eine physikalisch kurze Verbindung mit niedriger Bandbreite übertragen. Deshalb ist es dort nicht notwendig, Datenübertragungstechniken zu verwenden. Die Puffermanager 9 und 10 werden nicht benötigt, um Netzwerkzugangsprotokolle zu verarbeiten oder eine Serialisierung und Deserialisierung von Daten auszuführen; die Daten können parallel zu und von dem VoIP-Telefon geleitet werden, und es kann ein vom Standard abweichendes Übertragungsprotokoll verwendet werden, da das VoIP-Telefon speziell darauf ausgelegt sein kann, mit dem Netzwerkerweiterungsmodul zusammenzuarbeiten, und in der Tat ein Teil derselben Einheit sein kann. Die Puffermanager 9 und 10 sind deshalb in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wesentlich einfachere Vorrichtungen als die MACs 7 und 8.
Der MAC 7 holt Daten von den FIFOs 12 und 14 (nacheinander) und der MAC 8 holt Daten von den FIFOs 11 und 16. Die Daten werden dann gepuffert und an das Netzwerk (im Falle des MAC 7) oder den Arbeitsplatzrechner (im Falle des MAC 8) weitergeleitet. Die MACs 7 bzw. 8 empfangen ebenfalls Daten von dem Netzwerk 3 bzw. dem Arbeitsplatzrechner 2 und leiten diese Daten zu einem oder beiden der FIFOs 11 und 13 (im Falle des MAC 7) und zu einem oder beiden der FIFOs 12 und 15 (im Falle des MAC 8). Eingehende Daten, die an eine bestimmte Quelle adressiert sind (Punkt-Punkt-Daten, „unicast data"), werden an den entsprechenden FIFO geleitet. Daten, die nicht derart adressiert sind (Punkt-Multipunkt-Daten, „broadcast data") werden an beide der relevanten FIFOs geleitet. Als Reaktion auf relevante Adressteile der eingehenden Datenpakete aktivieren Steuerschaltungen (nicht gezeigt) die MACs und FIFOs entsprechend, um dies zu erreichen. Diese Schaltungen sind vorzugsweise verbunden, um auf die Adressteile zu reagieren, wenn sich das Datenpaket in dem MAC befindet, in dem es von dem Netzwerk oder dem Arbeitsplatzrechner empfangen wurde. Vorzugsweise findet die Adresserkennung entweder vor order während der Übertragung von Daten von den MACs zu den FIFOs statt. Wenn die Adressenerkennung während dem Datentransfer geschieht, können die Hinweisadressen der FIFOs bearbeitet werden, um ungewünschte geschriebene Daten zu löschen.
Die Puffermanager 9 und 10 holen Daten von den FIFOs 13 bzw. 15, puffern die Daten und übertragen sie an das VoIP-Telefon 1. Die Puffermanager 9 und 10 holen auch Daten von dem VoIP-Telefon 1, puffern die Daten und leiten sie an die FIFOs 14 bzw. 16 weiter. Das VoIP-Telefon 1 ist vorzugsweise so aufgebaut, dass es Sprach- und Steuerdaten für das Netzwerk zu und von dem Puffermanager 9 senden und empfangen kann, und dass es Steuerdaten zu und von dem Arbeitsplatzrechner über den Puffermanager 10 senden und empfangen kann. Die Verbindung zwischen dem VoIP-Telefon 1 und dem Netzwerkerweiterungsmodul 6 kann aus einem einzelnen Bus bestehen, auf dem Daten zu und von dem Arbeitsplatzrechner 2 und Daten zu und von dem Netzwerk 3 verschachtelt wären. Die verschachtelten Daten werden dann nach Bedarf durch einen einzelnen Puffermanager geleitet, wobei der Puffermanager die Aufgaben der Puffermanager 9 und 10 durchführt, indem beide Gruppen von FIFOs 13 und 14 bzw. 15 und 16 abgearbeitet werden. Ansonsten handelt es sich um herkömmliche Schaltungen des VoIP-Telefons.
In dem MAC 7 eingehende Daten, die für das Netzwerk bestimmt sind, können entweder von dem VoIP-Telefon 1 über den FIFO 14 oder von dem Arbeitsplatzrechner 2 über den FIFO 12 eintreffen. Der MAC 7 benötigt deshalb ein Verfahren zur Auswahl der nächsten Daten, besonders dann, wenn sowohl der FIFO 12 als auch der FIFO 14 bereit sind, ein Datenpaket zu übertragen. Die einfachste Form der Steuerung räumt entweder dem VoIP-Telefon 1 oder dem Arbeitsplatzrechner 2 Vorrang ein. Unter normalen Umständen sollte dem VoIP-Telefon 1 Vorrang eingeräumt werden, da der Anwender leicht eine Zunahme der Latenzzeit von Telefondaten bemerkt. Wenn dem VoIP-Telefon 1 immer Vorrang eingeräumt wird, wie es vorzuziehen ist, wenn Daten von dem FIFO 12 und dem FIFO 14 bereit sind, gleichzeitig an den MAC 7 gesendet zu werden, überträgt der MAC einfach das Datenpaket von dem FIFO 14 und signalisiert dem FIFO 12, um zu verhindern, dass dieser seine Pakete sendet. Diese Datenübertragung dauert so lange an, bis der FIFO 14 leer ist; der MAC 7 würde dann Daten von dem FIFO 12 holen. Dasselbe Verfahren wird von dem MAC 8 angewendet, um gleichzeitig von den FIFOs 11 und 16 eintreffende Daten zu verarbeiten, wobei vorzugsweise dem VoIP-Telefon 1 Vorrang eingeräumt wird.
Man wird verstehen, dass andere Paketprioritätsschemen festgelegt werden könnten, und dass die Erfindung nicht auf die hierin offenbarten Beispiele begrenzt ist.
Derartige mögliche Schemen umfassen die Round-Robin-Priorisierung, bei der die MACs zwischen der Frage, welche der beiden miteinander konkurrierenden Datenreihen sie übertragen sollen, und der Bandbreitenzuordnung abwechseln, wobei die Priorisierung auf der durch die Übertragungen verbrauchten Menge an Bandbreite basiert. In dem vorliegenden Fall ist es jedoch aus mindestens drei Gründen vorzuziehen, dem VoIP-Telefon 1 ständig Vorrang einzuräumen. Erstens werden die niedrigen Latenzzeitanforderungen an die VoIP-Telefondaten erfüllt. Zweitens wird die Übertragung von Daten zwischen dem Netzwerk 3 und dem Arbeitsplatzrechner 2 auf Grund der niedrigen Bandbreite der VoIP-Telefondaten nicht sonderlich behindert. Drittens ist dies ein äußerst einfach zu implementierendes Schema.
Neben dem Empfang von Daten von zwei FIFOs können die MACs 7 und 8, wie oben erwähnt, auch Daten an zwei FIFOs übertragen. Wenden wir uns 4 zu; der MAC 7 kann Daten an den Arbeitsplatzrechner 2 über den FIFO 11, an das VoIP-Telefon 1 über den FIFO 13 oder an beide übertragen; der MAC 8 kann Daten an das Netzwerk 3 über den FIFO 12, an das VoIP-Telefon 1 über FIFO 15 oder an beide übertragen.
Vorzugsweise wird dieser Datenfluss dadurch gesteuert, indem der MAC 7 mit einem Datenbus ausgestattet wird, der sowohl mit dem Eingang von dem FIFO 11 als auch mit dem Eingang von dem FIFO 13 verbunden ist, und indem auf spezifischen Leitern für jeden der FIFOs 11 und 13 Steuersignale bereitgestellt werden, die anzeigen, ob die Daten auf dem Datenbus für diesen FIFO bestimmt sind, wobei jeder der FIFOs 11 und 13 jegliche Daten an seinem Eingang ignoriert, wenn die Steuersignale anzeigen, dass die Daten für den anderen FIFO bestimmt sind. Jeder der FIFOs 11 und 13 hält dann lediglich die für ihn bestimmten Daten. Alternativ können die FIFOs 11 und 13 alle Daten halten, wobei die Hinweisadressen in dem FIFO bearbeitet werden, um unerwünschte Daten zu löschen, um zu verhindern, dass diese die FIFO-Puffer füllen. Man könnte es zulassen, dass Daten- und Steuersignale in FIFOs gehalten werden, und dass der MAC 8 und der Puffermanager 9 die unerwünschten Daten herausfiltern, dies ist weniger vorteilhaft als die anderen beiden Regelungen, da riskiert wird, dass die FIFOs mit unerwünschten Daten gefüllt werden. Durch den MAC 7 empfangene Punkt-Multipunkt-Datenpakete werden in beide der FIFOs 11 und 13 kopiert.
Jedes der oben erläuterten Verfahren zur Steuerung des Flusses von Daten von dem MAC 7 zu den FIFOs 11 und/oder 13 kann auch für die Steuerung des Flusses von Daten von dem MAC 8 zu den FIFOs 12 und 15 verwendet werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein einzelner Datenbus bereitgestellt, um Daten von dem MAC 7 an die FIFOs 11 und 13 und von dem MAC 8 an die FIFOs 12 und 15 zu leiten, wobei einzelne Steuersignale anzeigen, ob diese Daten für diesen FIFO bestimmt sind.
Der Großteil des Datenflusses findet zwischen dem Netzwerk 3 und dem Arbeitsplatzrechner 2 und umgekehrt statt. Betrachten wir den Datenfluss von dem Arbeitsplatzrechner 2 zu dem Netzwerk 3; ein Datenpaket wird an den MAC 8 übertragen, der das Datenpaket an den FIFO 12 (und möglicherweise auch an den FIFO 15) leitet. Wenn dieses Datenpaket das andere Ende des FIFO 12 erreicht, werden die Daten an den MAC 7 geleitet. Der MAC 7 puffert dieses Signal und steuert die Verbindung mit dem Netzwerk. Auf ähnliche Weise wird ein an dem MAC 7 von dem Netzwerk 3 empfangenes Datenpaket an den FIFO 11 (und möglicherweise auch an den FIFO 13) geleitet. Dieses Datenpaket wird an den MAC 8 geleitet, der dieses Signal puffert und die Verbindung mit dem Arbeitsplatzrechner 2 steuert.
Die beschriebene Situation betrifft die Übertragung von Daten zwischen dem Arbeitsplatzrechner 2 und dem Netzwerk 3, wenn das VoIP-Telefon 1 nicht verwendet wird. Unter diesen Umständen werden die einzigen der Verbindung zwischen dem Arbeitsplatzrechner 2 und dem Netzwerk 3 zugeführten Verzögerungen durch das Leiten der Daten durch die MACs 7 und 8 und die FIFOs 11 oder 12 verursacht. Somit beeinträchtigt die Bereitstellung des VoIP-Telefons 1 die Leistungsfähigkeit des Arbeitsplatzrechners nicht maßgeblich, wenn das VoIP-Telefon nicht verwendet wird. In der Tat kann die durch die Einführung des VoIP-Telefons 1 verursachte Verzögerung bei der Übertragung von Daten zwischen dem Arbeitsplatzrechner 2 und dem Netzwerk, wenn dieses Telefon nicht verwendet wird, vernachlässigbar gemacht werden, da die Verarbeitung von Daten in dem Netzwerkerweiterungsmodul 6 üblicherweise deutlich schneller ist als die Übertragung von Daten über das Netzwerk 3. Dies ist wichtig, da der Großteil der übertragenen Daten zwischen dem Arbeitsplatzrechner 2 und dem Netzwerk 3 auftritt, und der Anwender keine maßgebliche Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit als Ergebnis der Hinzufügung des Erweiterungsmoduls und eines VoIP-Telefons 1 bemerken wird.
Da es möglich ist, mehr Daten für einen Anschluss zu empfangen als zu übertragen, wird eine Flusssteuerung bereitgestellt, um zu verhindern, dass Datenpakete auf Grund des Aufbaus eines Verarbeitungsrückstands von auf die Übertragung wartenden Datenpaketen verloren gehen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das Modul ein Mittel für das Senden eines Flusssteuerungspakets an eine Datenquelle, um anzuzeigen, dass sie die Übertragung von Daten an das Modul beenden soll. Dieses Thema wirkt sich auch auf die Mindestgröße der FIFOs 11 und 13 aus. Wenn die Datenquelle mit dem Senden eines Datenpakets an das Modul zu dem Zeitpunkt begonnen hat, zu dem eine Flusssteuerung als notwendig erachtet wird, muss das Flusssteuerungspaket abwarten, bis dieses Datenpaket übertragen wurde, bevor es gesendet werden kann. Wenn dieses Flusssteuerungspaket an der Datenquelle ankommt, kurz nachdem die Quelle mit dem Senden eines Datenpakets begonnen hat, wird dieses Paket gesendet, bevor die Datenquelle blockiert wird. Somit müssen unter Umständen zwei Datenpakete nach dem Zeitpunkt, zu dem die Flusssteuerung als notwendig erachtet wird, gepuffert werden. Deshalb müssen die FIFOs 11 und 12 relativ groß sein. Mit Datenpaketen von 1,5 Kilobyte (kB) sollten die FIFOs 11 und 12 jeweils mindestens 6 kB groß sein.
Ein wie in 5 gezeigtes, alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung weist auch einen MAC 7 für das Netzwerk 3, einen MAC 8 für den Arbeitsplatzrechner 2 und zwei Puffermanager 9 und 10 für das VoIP-Telefon 1 auf. Die FIFOs 11 bis 16 werden jedoch durch einen einzelnen RAM 17 ersetzt. Der RAM 17 kann in eine Reihe von Speicherblöcken aufgeteilt sein, wobei jeder Block einen der FIFOs 11 bis 16 darstellt. Auf diese Art wird der RAM 17 dafür verwendet, um die FIFOs aus 4 einfach umzusetzen. Alternativ hierzu kann die Zuordnung von Speicher in dem RAM 17 dynamisch sein, wobei der die FIFOs 11 bis 16 darstellende Speicher so variiert wird, wie er für den relativen Datendurchsatz benötigt wird. Eine solche dynamische Zuordnung von RAM könnte unter Verwendung einer verketteten Listenstruktur umgesetzt werden. Der Einfachheit halber werden Punkt-Multipunkt-Datenpakete in die Listen für jedes Ziel (d.h. beide der zwei möglichen Ziele) kopiert.
Das in 4 gezeigte Netzwerkerweiterungsmodul 6 umfasst einen FIFO für jede in 3 gezeigte Datenroute. Es kann vorteilhaft sein, mehr FIFOs als diese bereitzustellen. Einige Datenklassen können zum Beispiel wichtiger sein als andere. Unter solchen Umständen könnte jeder der FIFOs in 4 durch zwei FIFOs ersetzt werden, einer für Prioritätsdaten und einer für weniger wichtige Daten, die dieselbe Route nehmen. Den FIFOs, die wichtige Daten übertragen, würde Vorrang über andere FIFOs eingeräumt. Dies ist für das VoIP-Telefon 1 besonders vorteilhaft, da es möglich wäre, den VoIP-Datenpaketen, die Sprachinformationen übertragen, Vorrang über andere VoIP-Daten (wie die an das Netzwerk gerichteten Steuerinformationen, zum Beispiel das Telefon auf der anderen Seite des Telefonanrufs) einzuräumen, da es besonders wichtig ist, dass die Sprachinformationen nicht verzögert werden. Daher ist es (auf Kosten von zusätzlichen Schaltkreisen) vorteilhaft, zwei FIFOs für die Übertragung von Datenpaketen von dem Puffermanager 10 an den MAC 7 bereitzustellen, den ersten davon für Sprachinformationen und den zweiten für andere VoIP-Daten (z.B. Steuerdaten), wobei dem ersten Priorität über den zweiten eingeräumt wird.
Da das Netzwerkerweiterungsmodul der vorliegenden Erfindung die Form eines separaten Moduls, das einer vorher bestehenden Verbindung zwischen einem Arbeitsplatzrechner und einem Netzwerk hinzugefügt werden kann, annehmen kann, ist das Netzwerkerweiterungsmodul gut dazu geeignet, Teil einer VoIP-Telefoneinheit zu sein. Es könnte auch in dem Computer bereitgestellt werden, zum Beispiel als Teil einer Netzwerkkarte in dem Computer. Wenn das Modul in dem Computer bereitgestellt wird, dann könnten die anderen herkömmlichen Schaltkreise des VoIP-Telefons ebenfalls in dem Computer bereitgestellt werden (z.B. auf der Netzwerkkarte).
Das Netzwerkerweiterungsmodul kann als Hardware umgesetzt werden. Die MACs 7 und 8 und die Puffermanager 9 und 10 können zum Beispiel als ASIC-Module bereitgestellt werden, wobei die FIFO-Puffer durch das ASIC oder durch einen separaten Speicherblock, wie in 5 gezeigt, bereitgestellt werden.

Claims

Modul (6) zur Verbindung einer ersten (2) und einer zweiten (1) Datenquelle mit einem Netzwerk unter Verwendung einer einzelnen Netzwerkverbindung, umfassend: erstes (7) bzw. zweites (8) Schnittstellenmittel zur Weiterleitung von Daten zum und vom Netzwerk (3) bzw. zur und von der ersten Datenquelle (2), wobei das Modul so angeordnet ist, dass es Daten vom ersten Schnittstellenmittel (7) zum zweiten Schnittstellenmittel (8) und vom zweiten Schnittstellenmittel (8) zum ersten Schnittstellenmittel (7) überträgt, um eine Kommunikation zwischen der ersten Datenquelle (2) und dem Netzwerk (3) zu ermöglichen, wenn sie mit dem Modul verbunden sind; und drittes und viertes Schnittstellenmittel, beide zur Weiterleitung von Daten zur und von der zweiten Datenquelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Modul so angeordnet ist, dass es Daten vom dritten Schnittstellenmittel (9) zum ersten Schnittstellenmittel (7) und vom ersten Schnittstellenmittel (7) zum dritten Schnittstellenmittel (9) überträgt, um eine Kommunikation zwischen der zweiten Datenquelle (1) und dem Netzwerk (3) zu ermöglichen, wenn sie mit dem Modul verbunden sind, aber um keine Daten zwischen dem dritten Schnittstellenmittel (9) und dem zweiten Schnittstellenmittel (8) zu übertragen, und dass es so angeordnet ist, dass es Daten vom vierten Schnittstellenmittel (10) zum zweiten Schnittstellenmittel (8) und vom zweiten Schnittstellenmittel (8) zum vierten Schnittstellenmittel (10) überträgt, um eine Kommunikation zwischen der zweiten Datenquelle (1) und der ersten Datenquelle (2) zu ermöglichen, wenn sie mit dem Modul verbunden sind, aber um keine Daten zwischen dem vierten Schnittstellenmittel (10) und dem ersten Schnittstellenmittel zu übertragen.
Modul, wie in Anspruch 1 beansprucht, bei dem das dritte Schnittstellenmittel (9) so angeordnet ist, dass es Daten nur zwischen der zweiten Datenquelle (1), wenn diese verbunden ist, und dem ersten Schnittstellenmittel (7) überträgt, und bei dem das vierte Schnittstellenmittel so angeordnet ist, dass es Daten nur zwischen der zweiten Datenquelle (1), wenn diese verbunden ist, und dem zweiten Schnittstellenmittel (8) überträgt.
Modul, wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 beansprucht, einschließlich Mittel zur Bestimmung, ob Daten, die über das erste Schnittstellenmittel (7) im Modul empfangen wurden, zur Übertragung vom Modul über das dritte Schnittstellenmittel (9) oder über das zweite Schnittstellenmittel (8) adressiert ist, und zur Bestimmung, ob Daten, die über das zweite Schnittstellenmittel (8) im Modul empfangen wurden, zur Übertragung vom Modul über das vierte Schnittstellenmittel (10) oder über das erste Schnittstellenmittel (7) adressiert ist, wobei das Modul so angeordnet ist, dass es die Daten entsprechend leitet.
Modul, wie in Anspruch 3 beansprucht, bei dem das Mittel zur Bestimmung des beabsichtigten Ziels von Daten, die über das erste (7) und zweite Schnittstellenmittel (8) im Modul empfangen wurden, auf eine Adresse reagiert, wenn sich die Daten im ersten bzw. zweiten Schnittstellenmittel befinden.
Modul, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem das erste (7) und zweite Schnittstellenmittel (8) Media Access Controller sind.
Modul, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem das dritte (9) und vierte (10) Schnittstellenmittel so angeordnet sind, dass sie Daten zu und von einem Voice Over Internet Protocol (VoIP) Telefon übertragen.
Modul, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, umfassend Puffermittel (11, 12, 13, 14, 15, 16) zur Steuerung des Flusses von Daten zwischen den Schnittstellenmitteln (7, 8, 9, 10).
Modul, wie in Anspruch 7 beansprucht, bei dem das Puffermittel eine Mehrzahl von FIFO-Puffern (11, 12, 13, 14, 15, 16) umfasst.
Modul, wie in Anspruch 8 beansprucht, bei dem die Mehrzahl von FIFO-Puffern Folgendes umfassen: einen ersten FIFO (11), der den Fluss von Daten vom ersten Schnittstellenmittel (7) zum zweiten Schnittstellenmittel (8) steuert, einen zweiten FIFO (12), der den Fluss von Daten vom zweiten Schnittstellenmittel (8) zum ersten Schnittstellenmittel (7) steuert, einen dritten FIFO (13), der den Fluss von Daten vom ersten Schnittstellenmittel (7) zum dritten Schnittstellenmittel (9) steuert, einen vierten FIFO (14), der den Fluss von Daten vom dritten Schnittstellenmittel (9) zum ersten Schnittstellenmittel (7) steuert, einen fünften FIFO (15), der den Fluss von Daten vom zweiten Schnittstellenmittel (8) zum vierten Schnittstellenmittel (10) steuert, und einen sechsten FIFO (16), der den Fluss von Daten vom vierten Schnittstellenmittel (10) zum zweiten Schnittstellenmittel (8) steuert.
Modul, wie in Anspruch 9 beansprucht, umfassend zumindest einen weiteren FIFO, der mit einem der ersten bis sechsten FIFOs parallel geschaltet ist, wobei die parallelen FIFOs Daten von unterschiedlicher Wichtigkeit übertragen, wobei das entsprechende Schnittstellenmittel Daten von den parallelen FIFOs in der Reihenfolge der relativen Wichtigkeit der von den FIFOs übertragenen Daten bearbeitet.
Modul, wie in Anspruch 10 beansprucht, bei dem das oder ein weiterer FIFO parallel mit dem vierten FIFO (14) geschaltet ist, wobei das Modul so angeordnet ist, dass es Sprachdaten vom dritten Schnittstellenmittel (9) in einem dieser beiden FIFOs platziert, und andere Daten vom dritten Schnittstellenmittel (9) im anderen platziert, und dass es die Sprachdaten bei der Übertragung von Daten aus diesen beiden FIFOs vorrangig behandelt.
Modul, wie in einem der Ansprüche 7 bis 11 beansprucht, bei dem die FIFO-Puffer in einem Speicherbaustein (17) implementiert sind, wobei jeder FIFO durch eine Gruppe von Speicherstellen vertreten ist.
Modul, wie in Anspruch 12 beansprucht, bei dem der Speicherbaustein (17) ein RAM ist.
Modul, wie in Anspruch 12 oder 13 beansprucht, das Mittel zur dynamischen Zuordnung von Speicherstellen zu den FIFO-Puffern umfasst.
Modul, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, das Mittel zur Priorisierung der Übertragung von Daten, die über das zweite Schnittstellenmittel (8) und das dritte Schnittstellenmittel (9) im Modul eintreffen, über das erste Schnittstellenmittel (7) enthält.
Modul, wie in Anspruch 15 beansprucht, bei dem Daten, die über das dritte Schnittstellenmittel (9) eintreffen, Vorrang über Daten haben, die über das zweite Schnittstellenmittel (8) eintreffen.
Modul, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, das Mittel zur Priorisierung der Übertragung von Daten, die über das erste Schnittstellenmittel (7) und das vierte Schnittstellenmittel (10) eintreffen, über das zweite Schnittstellenmittel (8) enthält.
Modul, wie in Anspruch 17 beansprucht, bei dem Daten, die über das vierte Schnittstellenmittel (4) eintreffen, Vorrang über Daten haben, die über das erste Schnittstellenmittel (7) eintreffen.
Modul, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem das dritte (9) und vierte (10) Schnittstellenmittel durch gewöhnliche Schaltungen bereitgestellt werden, die so angeordnet sind, dass sie Daten für oder vom ersten Schnittstellenmittel abwechselnd mit Daten für oder vom zweiten Schnittstellenmittel bearbeiten.
Modul (6), wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, in Form einer Netzwerkschnittstelle zur Installation in einem Computer.
Computer (2), umfassend ein Modul (6), wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht.
VoIP-Telefon, umfassend ein Modul (6), wie in einem der Ansprüche 1 bis 19 beansprucht, das auf oder im Telefon angebracht ist, wobei das VoIP-Telefon am Modul als zweite Datenquelle (1) angeschlossen ist.
VoIP-Telefonsystem, umfassend ein Modul (6), wie in einem der Ansprüche 1 bis 20 beansprucht, oder einen Computer (2), wie in Anspruch 21 beansprucht, und ferner umfassend ein VoIP-Telefon (1), das am Modul (6) als zweite Datenquelle (1) angeschlossen ist.
VoIP-Telefonsystem, wie in Anspruch 23 beansprucht, umfassend eine Computer-Workstation (2) als erste Datenquelle (2).
System, das ein Modul (6), wie in einem der Ansprüche 1 bis 20 beansprucht, und eine Computer-Workstation (2) als erste Datenquelle (2) umfasst.
Computer (2), wie in Anspruch 21 beansprucht, bei dem der Computer (2) am Modul (6) als erste Datenquelle (2) angeschlossen ist.
VoIP-Telefon, wie in Anspruch 22 beansprucht, umfassend eine Computer-Workstation (2) als erste Datenquelle (2).
Verfahren zur Verwendung eines Moduls, wie in einem der Ansprüche 1 bis 20 beansprucht, eines VoIP-Telefons, wie in Anspruch 22 oder Anspruch 27 beansprucht, oder ein VoIP-Telefonsystem, wie in Anspruch 23 oder Anspruch 24 beansprucht, bei dem der Großteil des Datenflusses zwischen dem ersten (7) und zweiten (8) Schnittstellenmittel stattfindet.