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DE202014007214U1 - Device for bundling multiple Internet access media with forward error correction - Google Patents

Device for bundling multiple Internet access media with forward error correction Download PDF

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DE202014007214U1
DE202014007214U1 DE202014007214.0U DE202014007214U DE202014007214U1 DE 202014007214 U1 DE202014007214 U1 DE 202014007214U1 DE 202014007214 U DE202014007214 U DE 202014007214U DE 202014007214 U1 DE202014007214 U1 DE 202014007214U1
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Abstract

Vorrichtung (5), insbesondere Router, zum Bündeln mehrerer Internetzugangsleitungen (4) zu einer virtuellen Internetzugangsleitung zwecks Bereitstellung der Summe der Bandbreiten der mehreren Internetzugangsleitungen (4) für eine Datenübertragung über die virtuelle Internetzugangsleitung, wobei die Vorrichtung (5) ein zu übertragendes Datenpaket auf mehrere Datenpakete zur separaten Übertragung über die mehreren Internetzugangsleitungen (4) aufteilt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Berechnen und Mitübertragen von Redundanzinformationen ausgestaltet ist, aus denen verlorene Datenpakete wiederherstellbar sind, so dass Paketverluste auf einer Internetzugangsleitung (4) nicht zu Paketverlusten auf der gebündelten virtuellen Leitung führen.Device (5), in particular router, for bundling a plurality of Internet access lines (4) to a virtual Internet access line for providing the sum of the bandwidths of the plurality of Internet access lines (4) for data transmission over the virtual Internet access line, wherein the device (5) comprises a data packet to be transmitted a plurality of data packets for separate transmission over the plurality of Internet access lines (4), characterized in that the device is configured to calculate and transmit redundant information from which lost data packets are recoverable, so that packet losses on an Internet access line (4) not to packet loss on the bundled virtual lead.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 13 sowie eine Anordnung, eine Sendehilfsvorrichtung und eine Empfangshilfsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16, 17 bzw. 18.The invention relates to devices according to the preamble of claim 1 or 13 and an arrangement, a transmitting auxiliary device and a receiving auxiliary device according to the preamble of claim 16, 17 and 18, respectively.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Vorrichtung wie etwa einen Internetzugangsrouter, der mehrere unterschiedliche Internetzugänge zugleich nutzen kann, und dabei die Kapazität der angeschlossenen Leitungen in Summe für den Benutzer zur Verfügung stellt, mit der Besonderheit dass durch eine Vorwärtsfehlerkorrektur auch bei Störungen mit erheblichen Paketverlusten auf einem Anteil der Leitungen aus Benutzersicht alle IP-Pakete Verlust- und Verzögerungsfrei übertragen werden.In particular, the invention relates to a device such as an Internet access router, which can use several different Internet access at the same time, while the capacity of the connected lines in total for the user provides, with the peculiarity that by a forward error correction even with disturbances with significant packet losses on one Portion of the lines from the user's point of view All IP packets can be transmitted without loss and delay.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUNDTECHNOLOGICAL BACKGROUND

Die Bündelung mehrere unterschiedlicher drahtgebundener oder drahtloser Internetzugangsleitungen zwecks paralleler Datenübertragung und damit Erhöhung der Bandbreite ist z. B. aus US 8,125,989 B2 oder der EP 1 976 202 A2 bekannt. Die darin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen werden durch Inbezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen.The bundling of several different wired or wireless Internet access lines for the purpose of parallel data transmission and thus increase the bandwidth is z. B. off US 8,125,989 B2 or the EP 1 976 202 A2 known. The methods and devices described therein are incorporated by reference into this application.

Ein typischer Einsatzzweck dieser Technik ist ein in einem Fahrzeug (KFZ, Zug, Flugzeug) installierter Internet-Router, der mehrere verschiedene mobile Internetzugänge kombiniert – z. B. alle Mobilfunkprovider eines Landes. Ein einzelnes Mobilfunknetz wird während der Fahrt immer wieder Aussetzer haben, z. B. wenn der Signalweg zum jeweiligen Mobilfunkmast des Mobilfunkanbieters blockiert oder der Sendemast gestört ist. Aus diesem Grunde ist eine einzelne Mobilfunkleitung für missionskritische Anwendungen, bei denen die zeitnahe und verlustfreie Zustellung von Datenpaketen erforderlich ist (z. B. im Gesundheitswesen) nicht benutzbar.A typical application of this technique is an installed in a vehicle (car, train, aircraft) Internet router that combines several different mobile Internet access - z. B. all mobile service providers of a country. A single mobile network will have dropouts repeatedly while driving, z. B. if the signal path to each cell tower of the mobile operator blocked or the transmitter tower is disturbed. For this reason, a single mobile line is not usable for mission-critical applications where timely and lossless delivery of data packets is required (eg, in healthcare).

Bestehende Lösungen zur Bündelung, wie sie aus den eingangs genannten Druckschriften bekannt sind, können zwar die Bandbreiten aller angeschlossenen Internetzugänge gebündelt zur Verfügung stellen. Werden aber bei der Datenübertragung auf einer der Leitungen Pakete verloren, so müssen diese über eine der anderen Leitungen neu übertragen werden. Durch Signallaufzeiten entstehen dadurch Verzögerungen in der Nutzdatenübertragung.Existing solutions for bundling, as they are known from the documents mentioned above, although the bandwidths of all connected Internet access bundled provide. However, if packets are lost during data transmission on one of the lines, they must be retransmitted via one of the other lines. Signal propagation delays in the transmission of user data.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen für eine Datenübertragung über gebündelte Netzwerkzugangsleitungen zu schaffen, die stabiler sind insbesondere gegenüber Paketverlusten auf einer oder mehrerer der Netzwerkzugangsleitungen.The invention is therefore based on the object to provide devices for data transmission over bundled network access lines, which are more stable in particular to packet losses on one or more of the network access lines.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein System gemäß Anspruch 1 bzw. 13 sowie durch eine Anordnung, eine Sendehilfsvorrichtung und eine Empfangshilfsvorrichtung nach Anspruchs 16, 17 bzw. 18 gelöst.This object is achieved by a device and a system according to claim 1 or 13 and by an arrangement, a transmitting auxiliary device and a receiving auxiliary device according to claim 16, 17 and 18, respectively.

Durch Nutzung einer Vorwärtsfehlerkorrektur können Aussetzer auf einer oder einigen der Leitungen vollständig ausgeglichen werden, ohne dass Neuübertragungen erforderlich sind. So lassen sich z. B. bei der Kombination von 4 Internet-Zugangsleitungen (drahtlos oder drahtgebunden) Paketverluste von bis zu 25% ausgleichen, ohne dass eine Neuübertragung erforderlich wird.By utilizing forward error correction, dropouts on one or some of the lines can be fully compensated for without retransmissions being required. So can be z. For example, combining 4 Internet access lines (wireless or wired) can compensate for packet losses of up to 25% without requiring retransmission.

Weitere Ausführungsformen und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen.Further embodiments and features of the invention will become apparent from the following description, the drawings and the claims.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 illustriert das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip der Bündelung von Internetzugangsleitungen. 1 illustrates the principle of the invention underlying the bundling of Internet access lines.

2 illustriert eine Ausführungsform. 2 illustrates an embodiment.

3 illustriert das erfindungsgemäße System zur Datenredundanz. 3 illustrates the inventive system for data redundancy.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Die in 1 dargestellte Anordnung zum Übermitteln eines Datenstroms a von einer Sendevorrichtung 1 an eine Empfangsvorrichtung 2 über ein paketbasiertes Netzwerk, insbesondere das Internet 3, umfasst senderseitig und empfängerseitig jeweils eine Vorrichtung 5, 6, zweckmäßigerweise in Form jeweils eines Routers, wobei zur Erhöhung der Datenübertragungsrate und/oder zur Erhöhung der Ausfallsicherheit mehrere Netzwerkzugangsleitungen 4, 4' sender- und/oder empfängerseitig vorgesehen sein können. Die Vorrichtung 6 kann ggf. sich auch im Internet befinden und den zusammengesetzten Datenstrom a' über eine Leitung an die Empfangsvorrichtung 2 übertragen, die dann konventionell ausgestaltet sein kann. Derartige Anordnungen sowie die zugehörigen Übertragungsverfahren sind aus dem US 8,125,989 B2 oder der EP 1 976 202 A2 der Anmelderin bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben, sondern durch Inbezugnahme Teil der vorliegenden Offenbarung.In the 1 illustrated arrangement for transmitting a data stream a from a transmitting device 1 to a receiving device 2 via a packet-based network, especially the Internet 3 , Transmitter side and receiver side each comprises a device 5 . 6 expediently in the form of a respective router, with a plurality of network access lines being used to increase the data transmission rate and / or to increase the reliability 4 . 4 ' can be provided transmitter and / or receiver side. The device 6 may optionally also be on the Internet and the composite data stream a 'via a line to the receiving device 2 transferred, which can then be configured conventionally. Such arrangements and the associated transmission methods are known from the US 8,125,989 B2 or the EP 1 976 202 A2 The applicant is known and will not be further described here, but by incorporating part of the present disclosure.

So kann die Sendevorrichtung 1 ein Computer oder ein medizinisches Gerät sein, vgl. 2, welches in einem Rettungswagen 7 über die erfindungsgemäße Vorrichtung 5, z. B. einen mit mehreren Funknetzen 4 verbundenen Funkrouter, sowie Funkmaste 8 an das Internet angekoppelt und letztlich mit einer Gegenstelle, z. B. einer Telemedizineinrichtung in einer Klinik 9, vorzugsweise ebenfalls über die erfindungsgemäße Vorrichtung 6, z. B. einen Router mit drahtlosen und/oder drahtgebundenen Netzwerkzugangsleitungen, verbunden ist. Ggf. befindet sich die Gegenstelle 6 im Internet und in der Klinik ist ein einfacher Router 2 mit nur einer Internetzugangsleitung 4' vorgesehen. So can the sending device 1 a computer or a medical device, cf. 2 which is in an ambulance 7 about the device according to the invention 5 , z. B. one with multiple wireless networks 4 connected radio router, as well as radio masts 8th coupled to the Internet and ultimately with a remote station, z. B. a telemedicine device in a clinic 9 , preferably also via the device according to the invention 6 , z. A router connected to wireless and / or wired network access lines. Possibly. is the remote site 6 on the internet and in the clinic is a simple router 2 with only one internet access line 4 ' intended.

In der dargestellten Ausführungsform befindet sich am Standort des Nutzers (z. B. im Fahrzeug 7) eine erfindungsgemäße Vorrichtung 5, hier in Form eines Routers (Sendehilfsvorrichtung + Empfangshilfsvorrichtung), an den mehrere drahtlose und/oder drahtgebundene Internet-Zugangsleitungen 4 anliegen (z. B. Mobilfunkmodems). IP-Datenpakete vom und in das Internet werden nicht direkt von der Sendevorrichtung 1 über die angeschlossenen Internet-Zugangsleitungen 4 versendet, sondern stattdessen über die Vorrichtung 5 insbesondere verkapselt vorzugsweise über einen VPN-Tunnel zum Gegenstück 6 der Vorrichtung, das z. B. als Router im Internet (Sendehilfsvorrichtung + Empfangshilfsvorrichtung) ausgestaltet sein kann, bei dem die Pakete ggf. entkapselt und dann an das eigentliche Ziel 6 weitergeleitet werden. Pakete aus dem Internet zum Benutzer wandern ebenfalls zunächst über einen entsprechenden Router, bevor sie zweckmäßigerweise verkapselt zum Router des Benutzers geschickt werden.In the illustrated embodiment, the location of the user (eg in the vehicle 7 ) a device according to the invention 5 , here in the form of a router (Transceiver + Receiver) to which multiple wireless and / or wired Internet access lines 4 available (eg mobile radio modems). IP data packets to and from the Internet are not sent directly from the sending device 1 via the connected internet access lines 4 but instead via the device 5 in particular encapsulates preferably via a VPN tunnel to the counterpart 6 the device, the z. B. can be configured as a router on the Internet (sender device + receiver auxiliary device), in which the packets may be decapsulated and then to the actual destination 6 to get redirected. Packets from the Internet to the user also initially travel via a corresponding router before they are expediently sent encapsulated to the user's router.

Gegenstand der Erfindung ist es nun, dass IP-Datenpakete vom/zum Benutzer in den Sendehilfsvorrichtungen/Empfangshilfsvorrichtungen abhängig von der Anzahl der verfügbaren angeschlossenen Leitungen in mehrere Fragmente zerteilt werden, wobei die Anzahl der Fragmente beispielsweise die Anzahl der aktuell den Qualitätsanforderungen entsprechenden Leitungen minus 1 entspricht, und darüber hinaus mindestens ein weiteres Fragment erzeugt wird, welches Redundanzdaten aus den übrigen Fragmenten enthält, und dieses Fragment dann über die verbleibende Leitung geschickt wird.It is now the object of the invention that IP data packets from / to the user in the transmitting aids / receiving aids are divided into several fragments depending on the number of connected lines available, the number of fragments being, for example, the number of lines currently corresponding to the quality requirements minus 1 and at least one further fragment is generated, which contains redundancy data from the remaining fragments, and this fragment is then sent over the remaining wire.

Durch diese Vorwärtsfehlerkorrektur lassen sich Übertragungsfehler und Übertragungsverzögerungen drastisch minimieren: Gerade in Mobilfunknetzen hat jedes unterschiedliche Netz insbesondere bei Nutzung in einem sich bewegenden Fahrzeug häufig kurze Aussetzer, weil die Verbindung zu einem Mobilfunkmast oder die Übergabe von einem Mobilfunkmast zum nächsten zu Übertragungsaussetzern führt. Bei Nutzung mehrerer Mobilfunkanbieter erfolgen diese Aussetzer in der Regel aber nicht gleichzeitig, sondern zeitversetzt, da jeder Anbieter einen eigenen Mobilfunkmast hat. Durch die Übermittlung von Redundanzdaten kann die Empfangshilfsvorrichtung sowohl solche Paketverluste ausgleichen, als auch Paketübertragungsverzögerungen verhinden, da auf verzögerte Fragmente in den meisten Fällen nicht mehr gewartet werden muss, sondern das fehlende Fragment aus den Vorwärtsfehlerkorrekturdaten neu erzeugt werden kann.This forward error correction drastically minimizes transmission errors and transmission delays: Especially in mobile networks, each different network, especially when used in a moving vehicle often short dropouts because the connection to a mobile phone mast or the transfer of a mobile phone mast to the next leads to transmission misfires. When using multiple mobile service providers these dropouts are usually not at the same time, but delayed, because each provider has its own mobile mast. Through the transmission of redundancy data, the reception auxiliary device can compensate for such packet losses as well as prevent packet transmission delays, since delayed fragments in most cases no longer need to be maintained, but the missing fragment can be regenerated from the forward error correction data.

Systemsystem

Das erfindungsgemäße System ist zum Durchführen eines Verfahrens wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.The system according to the invention is for carrying out a method with reference to 3 described.

Ein IP-Datenpaket P1 wird vom Absender mit der Zieladresse des Empfängers losgeschickt. Es wird an den Router weitergeleitet, welcher als Sendehilfsvorrichtung dient.An IP data packet P 1 is sent by the sender with the destination address of the recipient. It is forwarded to the router, which serves as a transmitter auxiliary device.

Die Sendehilfsvorrichtung prüft, ob das IP-Datenpaket zu einem bestehenden Verbindungsfluss gehört. Ist dies nicht der Fall, wird eine neue eindeutige Verbindungsflussnummer F1 erzeugt, und dem IP-Datenpaket zugewiesen. Ist es der Fall, wird dem IP-Datenpaket die bestehende Verbindungsflussnummer zugewiesen.The transmission aid device checks whether the IP data packet belongs to an existing connection flow. If this is not the case, a new unique connection flow number F 1 is generated and assigned to the IP data packet. If so, the IP data packet is assigned the existing connection flow number.

Anhand in der Sendehilfsvorrichtung hinterlegten Qualitätsregeln ermittelt die Sendehilfsvorrichtung nun, welche der angeschlossenen Internetzugangsmedien in Frage kommt, um dieses Paket zu transportieren. Als Kriterien können unter anderem dienen: Latenz der Leitung (Zeit, die ein Paket benötigt um auf dieser Leitung von der Sendehilfsvorrichtung die Empfangshilfsvorrichtung zu erreichen), Paketverlustrate dieser Leitung zwischen Sendehilfsvorrichtung und Empfangshilfsvorrichtung, Kosten der Datenübertragung auf dieser Leitung, sowie weitere Kriterien.On the basis of quality rules stored in the transmission aid device, the transmission aid device now determines which of the connected Internet access media is suitable for transporting this packet. The following criteria may be used, among others: latency of the line (time required for a packet to reach the receiver on this line from the transmitter assistant), packet loss rate of this line between transmitter and receiver, cost of data transmission on this line, and other criteria.

Nachdem die Sendehilfsvorrichtung ermittelt hat, welche Leitungen für das IP-Datenpaket P1 genutzt werden können, werden die ermittelten Leitungen in der Liste P1L gespeichert. Die Anzahl der Einträge dieser Liste wird in NP1L gespeichert.After the transmitting auxiliary device has determined which lines can be used for the IP data packet P 1 , the determined lines are stored in the list P 1 L. The number of entries in this list is stored in NP 1 L.

Ist der Wert NP1L = 0 sind aktuell keine Leitungen verfügbar. In diesem Falle wird das IP-Datenpaket entweder verworfen oder für einen späteren Zeitpunkt zwischengespeichert.If the value NP 1 L = 0, no lines are currently available. In this case, the IP data packet is either discarded or cached for a later time.

Ist der Wert NP1L = 1, wird das Datenpaket vollständig in das gekapselte Paket KP1 gespeichert. Das gekapselte Paket erhält in den Kopfdaten der Kapselung eine Markierung, dass es vollständig ist. Ebenso wird die Verbindungsflussnummer gespeichert. Anschließend wird das gekapselte Paket mit der Quell-IP-Adresse der einzigen in P1L gespeicherten Leitung versehen, und über diese Leitung an die Ziel-IP-Addresse der Empfangshilfsvorrichtung gesendet.If the value NP 1 L = 1, the data packet is completely stored in the encapsulated packet KP 1 . The encapsulated packet receives a mark in the header data of the encapsulation that it is complete. Likewise, the connection flow number is stored. Subsequently, the encapsulated packet is provided with the source IP address of the single line stored in P 1 L, and over this Line sent to the destination IP address of the receiving auxiliary device.

Im folgenden wird hingegen davon ausgegangen, dass NP1L = 6 ist, also mehr als eine Leitung zur Übertragung zur Verfügung steht und den Qualitätsanforderungen entspricht.In the following, on the other hand, it is assumed that NP 1 L = 6, ie more than one line is available for transmission and meets the quality requirements.

Fragmentierung der DatenpaketeFragmentation of the data packets

Ist der Wert NP1L > 2, ist das Datenpaket P1 in NP1L – 1 Teile gleicher Größe zu fragmentieren. Um dies zu tun, wird zunächst die zu erwartende Größe der Fragmente ermittelt. Bei einer Größe von P1 von 1452 Byte ergäben sich bei einer Teilung durch NP1L – 1 = 5 290,4 Byte. Dieser Größenwert wird aufgerundet auf den nächsten durch 4 teilbaren Wert, in diesem Falle also 292 Byte.If the value NP 1 L> 2, the data packet P 1 in NP 1 L must be fragmented into 1 part of the same size. In order to do this, the expected size of the fragments is first determined. For a size of P 1 of 1452 bytes would result in a division by NP 1 L - 1 = 5 290.4 bytes. This size value is rounded up to the next value divisible by 4, in this case 292 bytes.

Anschließend werden nun 5 Fragmentpakete zu 292 Byte erzeugt. Das Fragmentpaket 1 (FP1F1) enthält die Bytes 1-292 des Datenpakets P1, das Fragmentpaket 2 (FP1F2) enthält die Bytes 293-584, und so weiter. Für das letzte Fragmentpaket FP1F5 stehen somit nur noch 284 Bytes aus dem Paket P1 zur Verfügung. Die fehlenden 8 Bytes in FP1F5 werden mit 0-Bytes aufgefüllt.Subsequently, 5 fragment packets of 292 bytes are generated. The fragment packet 1 (FP 1 F 1 ) contains the bytes 1-292 of the data packet P 1 , the fragment packet 2 (FP 1 F 2 ) contains the bytes 293-584, and so on. Thus, only 284 bytes from the packet P1 are available for the last fragment packet FP 1 F 5 . The missing 8 bytes in FP 1 F 5 are padded with 0 bytes.

Ausnahme: Erstes Paket eines neuen VerbindungsflussesException: First package of a new connection flow

Sollte es sich um das erste Paket (P1) einer neuen Verbindungsflussnummer handeln, wird bei der Teilung darauf geachtet, dass die Größe der Fragmente mindestens so groß ist, dass das erste Fragment die vollständigen Kopfdaten (IP-Kopfdaten und ggf. UDP- oder TCP-Kopfdaten) des IP-Datenpakets P1 enthält. In der Praxis müssen die Fragmente des ersten IP-Datenpakets einer Verbindungsflussnummer somit mindestens 40 Bytes in der Größe haben. Ist die Paketgröße von P1 geteilt durch NP1L – 1 < 40, wird daher nun in Paketgröße/40 Fragmente aufgeteilt. Bleibt bei der Division ein Rest, wird in (Paketgröße/40) + 1 Fragmente aufgeteilt. Das letzte Fragment enthält dann wiederum am Ende 0-Bytes als Fülldaten. Dieses Vorgehen stellt sicher, dass die Empfangshilfsvorrichtung zum Zeitpunkt des Erhalts des Fragments P1F1 in der Lage ist, der mitübertragenen Verbindungsflussnummer F1 die Ziel-Addressinformationen des ursprünglichen IP-Pakets zuzuordnen.If this is the first packet (P 1 ) of a new connection flow number, the division ensures that the size of the fragments is at least large enough for the first fragment to contain the complete header data (IP header and possibly UDP or TCP header data) of the IP data packet P 1 . In practice, the fragments of the first IP data packet of a connection flow number must therefore be at least 40 bytes in size. If the packet size of P 1 is divided by NP 1 L - 1 <40, fragment sizes are now divided into 40/40. If there is a remainder in the division, then (fragmentsize / 40) + 1 fragments are split. The last fragment then again contains 0-bytes as fill data. This procedure ensures that, at the time of obtaining the fragment P 1 F 1 , the reception auxiliary device is able to associate the transmitted connection flow number F 1 with the destination address information of the original IP packet.

Berechnung der RedundanzinformationCalculation of the redundancy information

Die Sendehilfsvorrichtung verfügt somit nun über die Fragmentpakete FP1F1 bis FP1F5. Zusätzlich wird nun ein Fragmentredundanzpaket FP1FR mit gleicher Länger wie die Fragmentpakete FP1F1 bis FP1F5 erzeugt. Dieses Fragmentredundanzpaket wird mit Redundanzdaten gefüllt, welche aus FP1F1 bis FP1F5 errechnet werden. Zu diesem Zwecke wird das erste Byte aus FP1F1 per exklusiv-ODER (XOR) mit dem ersten Byte aus FP1F2 verknüpft. Das Ergebnis wird dann wiederum per exklusiv-ODER (XOR) mit dem ersten Byte aus FP1F3 verknüpft, dieses Ergebnis mit FP1F4, dieses Ergebnis mit FP1F4. Das Ergebnis wird nun als erstes Byte vom Fragmentredundanzpaket FP1FR gespeichert. Mit den übrigen 291 Byte wird genauso vorgegangen.The transmitting auxiliary device thus now has the fragment packets FP 1 F 1 to FP 1 F 5 . In addition, a fragment redundancy packet FP 1 F R with the same length as the fragment packets FP 1 F 1 to FP 1 F 5 is now generated. This fragment redundancy packet is filled with redundancy data, which are calculated from FP 1 F 1 to FP 1 F 5 . For this purpose, the first byte of FP 1 F 1 is linked by exclusive-OR (XOR) with the first byte of FP 1 F 2 . The result is then in turn linked by exclusive-OR (XOR) to the first byte of FP 1 F 3 , this result with FP 1 F 4 , this result with FP 1 F 4 . The result is now stored as the first byte of the fragment redundancy packet FP 1 F R. The same procedure is used for the remaining 291 bytes.

Im Ergebnis enthält das Paket FP1FR somit das Ergebnis aller XOR-Verknüpfungen aller Bytes der Fragmentpakete FP1F1 bis FP1F5.As a result, the packet FP 1 F R thus contains the result of all XOR operations of all the bytes of the fragment packets FP 1 F 1 to FP 1 F 5 .

Optionale Berechnung der doppelten RedundanzinformationOptional calculation of the double redundancy information

Sollte aufgrund einer hohen Paketverlustrate auf mehr als einer der verwendeten Leitungen die Erzeugung einer einfachen Redundanz nicht ausreichen, um sicherzustellen dass die Empfangshilfsvorrichtung die ursprünglichen Daten auch bei Paketverlusten wiederherstellen kann, kann die Sendehilfsvorrichtung entscheiden, eine doppelte Redundanzinformation zu berechnen. Dies ist möglich und sinnvoll, wenn mindestens 4 Leitungen zur Verfügung stehen, also NP1L > 3 ist. In diesem Falle werden nun nur NP1L – 2 Fragmente des Datenpakets P1 erzeugt. Das erste Fragmentredundanzpaket FP1FR wird anschließend wie vorstehend per XOR-Verknüpfung erzeugt. Ein zweites Fragmentredundanzpaket FP1FR2 wird auf Basis von Galois-Feld-Multiplikationen erzeugt. Dieses Verfahren ist aus der redundanten Speicherung auf Datenträgen bekannt (z. B. Patent DE 19922253 A1 ), wird hiermit aber erstmals zur Nutzung bei der Echtzeit-Datenübertragung von IP-Daten beschrieben.If, due to a high packet loss rate on more than one of the lines used, the generation of a simple redundancy is not sufficient to ensure that the reception auxiliary device can recover the original data even in the event of packet loss, the transmitting auxiliary device may decide to calculate double redundancy information. This is possible and useful if at least 4 lines are available, ie NP 1 L> 3. In this case only NP 1 L - 2 fragments of the data packet P 1 are generated. The first fragment redundancy packet FP 1 F R is then generated as above by XOR operation. A second fragment redundancy packet FP 1 F R2 is generated based on Galois field multiplications. This method is known from redundant storage on data carriers (eg patent DE 19922253 A1 ), but is hereby first described for use in real-time data transmission of IP data.

Die weiteren Ausführungen beziehen sich auf die Übertragung von einfacher Redundanzinformation, sind bei Nutzung doppelter Redundanzinformation analog anzuwenden.The further statements relate to the transmission of simple redundancy information, are analogous to use when using redundancy redundant information.

Kapselung und Versand der FragmentpaketeEncapsulation and dispatch of fragment packets

Jedes Fragmentpaket FP1 wird nun in ein neues IP-Datenpaket KFP1 gekapselt. In den Kopf des gekapselten Pakets wird die IP-Quelladdresse der entsprechenden Leitung der Sendehilfsvorrichtung sowie die Ziel-IP-Addresse der Empfangshilfsvorrichtung gespeichert. Ebenfalls gespeichert wird die Verbindungsflussnummer F1, die Gesamtanzahl der Fragmente NP1L – 1, sowie die Fragmentpaketnummer FP1Fn. Anschließend wird jedes Paket KFP1Fn über die zugehörige Leitung In versendet.Each fragment packet FP 1 is now encapsulated in a new IP data packet KFP 1 . In the header of the encapsulated packet, the IP source address of the corresponding line of the transmission helper as well as the destination IP address Address of the receiving auxiliary device stored. Also stored is the connection flow number F 1 , the total number of fragments NP 1 L - 1, and the fragment packet number FP 1 Fn. Subsequently, each packet KFP 1 Fn is sent via the associated line In.

Das Fragmentredundanzpaket FP1FR wird gekapselt in KFP1FR. In den Kopf des gekapselten Pakets wird die IP-Quelladdresse der Leitung NP1L6 der Sendehilfsvorrichtung sowie die Ziel-IP-Addresse der Empfangshilfsvorrichtung gespeichert. Ebenfalls gespeichert wird die Verbindungsflussnummer F1, die Gesamtanzahl der Fragmente NP1L-1, sowie eine Markierung, dass es sich um ein Fragmentredundanzpaket handelt. Dies geschieht durch Nutzung einer reservierten Zahl im Feld der Fragmentpaketnummer. Das gekapselte Fragmentredundanzpaket KFP1FR wird anschließend über die Leitung NP1L6 versendet.The fragment redundancy packet FP 1 F R is encapsulated in KFP 1 F R. In the header of the encapsulated packet, the IP source address of the transmission line NP 1 L 6 and the destination IP address of the reception auxiliary device are stored. Also stored is the connection flow number F 1 , the total number of fragments NP 1 L-1, as well as a flag indicating that it is a fragment redundancy packet. This is done by using a reserved number in the fragment packet number field. The encapsulated fragment redundancy packet KFP 1 F R is then sent via the line NP 1 L 6 .

Bei Nutzung doppelter Redundanzinformation wird entsprechend vorgegangen – hier werden die Fragmentpakete FP1 bis FP4 über die Leitungen L1 bis L4 versendet, das erste Fragmentredundanzpaket FP1FR über die Leitung L5, das zweite Fragmentredundanzpaket FP1FR2 über die Leitung L6.If double redundancy information is used, the procedure is the same - the fragment packets FP 1 to FP 4 are sent here via the lines L 1 to L 4 , the first fragment redundancy packet FP 1 F R via the line L 5 , the second fragment redundancy packet FP 1 F R2 via the line L 6 .

Fehlsortierung und optionale spekulative Neuübertragung von FragmentpaketenMisordering and optional speculative retransmission of fragment packets

Aufgrund der unterschiedlichen Laufzeiten der gekapselten Fragmentpakete auf den Leitungen beziehungsweise der dahintergeschalteten Infrastruktur der Netzbetreiber werden die Fragmentpakete die Empfangshilfsvorrichtung nicht in der Reihenfolge erreichen, in der sie abgesendet wurden. Es können nicht nur die einzelnen Fragmente in falsche Reihenfolge ankommen (z. B. KFP1F3, KFP1F2, KFP1F4, KFP1FR, KFP1F4, KFP1F1), auch die eigentlichen Paketnummern können durch Überholungen in der falschen Reihenfolge ankommen (z. B. KFP2F1, KFP1F2, KFP2F5, KFP1F4 ...).Due to the different transit times of the encapsulated fragment packets on the lines or the infrastructure of the network operator located behind them, the fragment packets will not reach the receiving auxiliary device in the order in which they were sent. Not only the individual fragments can arrive in the wrong order (eg KFP 1 F 3 , KFP 1 F 2 , KFP 1 F 4 , KFP 1 F R , KFP 1 F 4 , KFP 1 F 1 ), also the actual ones Package numbers may arrive in the wrong order due to overhauls (eg KFP 2 F 1 , KFP 1 F 2 , KFP 2 F 5 , KFP 1 F 4 ...).

Wie im weiteren ausgeführt, ist durch das beschriebene Verfahren ein nicht behebbarer Verlust von Paketen sehr unwahrscheinlich, im Regelfalle können Pakete aufgrund der Fragmentierung nebst Vorwärtsfehlerkorrektur bei der Empfangshilfsvorrichtung wiederhergestellt werden. Damit aber auch der Fall abgedeckt ist, in dem gleichzeitig auf mehreren Leitungen Paketverluste in der Art auftreten, dass in der Empfangshilfsvorrichtung eine Wiederherstellung unmöglich ist, wird zusätzlich mit einer Heuristik das Verhalten der Leitung überprüft. Sollte sich unmittelbar (innerhalb der Roundtrip-Zeit der Verbindung zwischen Sendehilfsvorrichtung und Empfangshilfsvorrichtung) nach Versenden der Fragmente auf mehr als einer der genutzten Leitung die Leitung so verschlechtert haben, dass sie die Qualitätsanforderungen des Verbindungsflusses nicht mehr erfüllt (z. B. Erhöhung der Latenz, komplette Verbindungsabbruch), werden die betroffenen Fragmente in einer spekulativen Neuübertragung über eine den Qualitätsanforderungen entsprechende Leitung neu übertragen.As explained below, the process described makes it very unlikely that unrecoverable packet loss will occur, as a rule packets can be recovered due to fragmentation and forward error correction at the receiving auxiliary device. But so that the case is covered in which simultaneously occur on several lines packet losses in the way that in the receiving auxiliary device a restoration is impossible, the behavior of the line is additionally checked with a heuristic. Immediately (within the round-trip time of the connection between the transmission helper and the reception helper), after sending the fragments on more than one of the lines used, the line has deteriorated to no longer meet the quality requirements of the connection flow (eg, increasing latency , complete disconnect), the affected fragments are retransmitted in a speculative retransmission over a line that meets the quality requirements.

Die EmpfangshilfsvorrichtungThe receiving aid

In der Empfangshilfsvorrichtung werden zwei Listen geführt: Die Liste der bekannte Verbindungsflüssen BVF, und die Liste der unbekannten Verbindungsflüssen UVF.The list of known connection flows BVF and the list of unknown connection flows UVF are kept in the reception auxiliary device.

Trifft ein neues gekapseltes Fragmentpaket KFP bei der Empfangshilfsvorrichtung ein, dieses entkapselt und in der Kopfinformation des Pakets zunächst geprüft, ob die Verbindungsflussnummer sich in der Liste der bekannten Verbindungsflüsse BVF befindet. Ist dies nicht der Fall, wird geprüft, ob es sich um das erste Fragment des ersten Pakets dieser Verbindung handelt, also um FP1F1. Ist dies der Fall, wird ein neuer Eintrag in BVF erzeugt, und diesem Eintrag ein neu erzeugter Neusortierungsheap NSH beigefügt. Diesem Neusortierungsheap wird das Paket FP1F1 übergeben. Zudem wird nun geprüft, ob in der Liste unbekannter Verbindungsflüssen UVF sich weitere Pakete dieses Verbindungsflusses befinden, also in der Reihenfolge spätere Pakete, die aber bereits vor FP1F1 angekommen sind. Ist dies der Fall, werden die dort enthaltenen Pakete an den Neusortierungheaps in BVF übertragen, und der Eintrag in UVF gelöscht.If a new encapsulated fragment packet KFP arrives at the reception accessory, it decapsulates and first checks whether the connection flow number is in the list of known connection flows BVF in the header information of the packet. If this is not the case, it is checked whether it is the first fragment of the first packet of this connection, ie FP 1 F 1 . If so, a new entry is created in BVF and a newly created reordering heap NSH is added to this entry. The packet FP 1 F 1 is transferred to this reordering heap. In addition, it is now checked whether there are further packets of this connection flow in the list of unknown connection flows UVF, ie in the order of later packets which have already arrived before FP 1 F 1 . If this is the case, the packages contained therein are transferred to the reordering heaps in BVF and the entry in UVF is deleted.

Handelt es sich bei dem eingegangenen Paket um eines, dessen Verbindungsflussnummer nicht in der Liste der bekannten Verbindungsflüsse BVF auftaucht, und handelt es sich nicht um das erste Fragment des ersten Pakets (FP1F1) dieses Verbindungsflusses, wird geprüft ob die Verbindungsflussnummer in der Liste der unbekannten Verbindungsflüssen UVF auftaucht. Ist dies der Fall, wird das Paket dort hinzugefügt. Ist dies nicht der Fall, wird ein Eintrag in der Liste der unbekannten Verbindungsflüssen UVF erzeugt und das Paket hinzugefügt.If the incoming packet is one whose link flow number does not appear in the list of known link flows BVF and it is not the first fragment of the first packet (FP 1 F 1 ) of that link flow, it is checked if the link flow number in the List of unknown link flows UVF emerges. If so, the package will be added there. If this is not the case, an entry in the list of unknown connection flows UVF is generated and the packet is added.

Handels es bei dem eingangenen Paket um eines, dessen Verbindungsflussnummer in der Liste der bekannten Verbindungflüsse BVF auftaucht, wird das Paket dem Neusortierungheap HSP des Listeneintrages in BVF hinzugefügt.If it trades on the packet received by one whose link flow number appears in the list of known connection flows BVF, the packet is added to the reorder heap HSP of the list entry in BVF.

Der Neusortierungsheap-EingabeThe reorder heap input

Werden Daten an den Neusortierungsheap übergeben, wird zunächst geprüft ob es sich um ein vollständiges Paket oder um ein Fragment handelt. Handelt es sich um ein vollständiges Paket, so wird geprüft ob die Sequenznummer des Paketes innerhalb des erwartenden Bereichs liegt (es sich also nicht um ein verspätetes Duplikat handelt) und dann in den Neusortierungsheap einsortiert. Zudem wird die Sequenznummer des Pakets in einer Hashtable als vorhanden markiert.When data is passed to the reorder heap, it first checks to see if it is a complete package or a fragment. If it is a complete packet, it checks to see if the sequence number of the packet is within the expected range (so it is not a late duplicate) and then sorted into the reordering heap. In addition, the sequence number of the package is marked as existing in a hashtable.

Handelt es sich nicht um ein vollständiges Paket, sondern um ein Fragment, wird zunächst geprüft, ob für die Sequenznummer des fragmentierten Pakets bereits eine Fragmentkarte existiert. Ist das nicht der Fall, wird eine neue Fragmentkarte angelegt. Basierend auf den Kopfdaten des Fragmentpakets werden die Felder der Anzahl der Fragmente für diese Sequenznummer in die Karte eingetragen, sowie die Nutzdaten dieses Paket kopiert. Handelt es sich um ein Fragmentredundanzpaket, werden die Daten stattdessen in ein gesondertes Datenfeld für Paritätsinformationen innerhalb der Fragmentkarte gespeichert.If it is not a complete packet, but a fragment, it is first checked if a fragment map already exists for the sequence number of the fragmented packet. If this is not the case, a new fragment card is created. Based on the header data of the fragment package the fields of the number of fragments for this sequence number are entered in the map and the payload of this packet is copied. If it is a fragment redundancy packet, the data is instead stored in a separate parity information array within the fragment map.

Sollte die Anzahl der in die Karte eingetragenen Fragmente nun der Gesamtanzahl der Fragmente dieser Sequenznummer entsprechen, wird das nunmehr vollständige Paket in den Neusortierungsheap einsortiert und die Sequenznummer in der Hashtable als vorhanden markiert.If the number of fragments entered in the card now equals the total number of fragments of that sequence number, the now complete package is sorted into the reordering heap and the sequence number in the hashtable is marked as present.

Entspricht die Anzahl der in der Karte eingetragenen Fragmente der Gesamtanzahl der Fragmente minus 1, fehlt also nur noch ein einziges Fragment, und wurden bereits Paritätsdaten (also ein Fragmentredundanzpaket) empfangen, wird mithilfe der Paritätsdaten das fehlende Fragment wiederhergestellt. Zu diesem Zwecke werden alle vorhanden Fragmente nacheinander mit dem Inhalt des Paritäts-Datenfelders der Fragmentkarte XOR-verknüpft. Das Ergebnis im Paritäts-Datenfeld wird dann an die Stelle des fehlenden Fragments kopiert. Das nunmehr vollständige Paket wird in den Neusortierungsheap einsortiert und die Sequenznummer in der Hashtable als vorhanden markiert.If the number of fragments entered in the card equals the total number of fragments minus 1, ie if only one fragment is missing, and if parity data (ie a fragment redundancy package) has already been received, the parity data is used to recover the missing fragment. For this purpose, all fragments present are XOR-linked sequentially with the content of the parity data field of the fragment card. The result in the parity data field is then copied to the location of the missing fragment. The now complete package is sorted into the reordering heap and the sequence number in the hashtable is marked as present.

Im Falle von doppelter Redundanzinformation kann das ursprüngliche Paket bereits wieder erzeugt werden, sobald n – 2 Fragmente bei der Empfangshilfsvorrichtung angekommen sind.In the case of duplicate redundancy information, the original packet can already be re-generated as soon as n-2 fragments have arrived at the receiving aid.

Der Neusortierungsheap-AusgabeThe reorder heap issue

Der Neusortierungsheap speichert die nächste auszugebende Paket-Sequenznummer. Bei Erzeugung des Heaps hat diese den Wert 1. Die Empfangshilfsvorrichtung prüft nach jedem Eingang in den Neusortierungsheap, ob nunmehr eine Ausgabe möglich ist. Aufgrund der Eigenschaften des Binary Heap ist sichergestellt, dass die im Neusortierungsheap enthaltenen Daten richtig (aufsteigend) sortiert sind, allerdings können durch noch nicht eingetroffene Pakete Lücken vorhanden sein. Die Ausgabefunktion des Neusortierungsheaps prüft daher, ob die Sequenznummer des ersten vorhandenen Pakets der erwarteten nächsten Sequenznummer entspricht. Ist dies der Fall, wird das Paket ausgegeben, und die erwartete nächste Sequenznummer um eins erhöht, ist dies nicht der Fall, wird kein Paket ausgegeben.The reorder heap stores the next packet sequence number to be issued. When the heap is generated, it has the value 1. The receiver auxiliary device checks after each entry in the reordering heap whether an output is now possible. The properties of the Binary Heap ensure that the data contained in the re-sort heap is sorted correctly (in ascending order), but there may be gaps due to packets that have not yet arrived. The output function of the reordering header therefore checks whether the sequence number of the first existing packet corresponds to the expected next sequence number. If so, the packet is dispatched and the expected next sequence number increased by one; if not, no packet is issued.

Optionale Zustellungssignalisierung und NeuübertragungOptional delivery signaling and retransmission

Aufgrund der beschriebenen Erfindung werden im Regelfalle selbst bei stark gestörten Leitungen die Nutzdaten mittels Vorwärtsfehlerkorrektur zeitnah an der Empfangshilfsvorrichtung bereitgestellt werden können. Im Falle einer gleichzeitigen plötzlichen Störung mehrerer Leitungen, die von der Sendehilfsvorrichtung nicht durch historisches Verhalten vorhergesehen werden konnte, kann es dennoch passieren dass ein oder mehrere Paketfragmente die Empfangshilfsvorrichtung nicht oder nur stark verzögert erreichen würde. In diesem Falle müsste im beschriebenen Verhalten die Empfangshilfsvorrichtung so lange warten, bis das fehlende Fragment angekommen ist. Um dies zu Vermeiden, ermittelt die Empfangshilfsvorrichtung laufend die durchschnittliche Zeit, die zwischen dem Empfangen des ersten und letzten Fragments eines Paktes verstreicht. Diese Zeit sollte im Regelfall die Differenz der kleinsten und größten Latenz der zwischen Sendehilfsvorrichtung und Empfangshilfsvorrichtung für diesen Verbindungsfluss entsprechen. Wird beim Neusortieren im Neusortierungsheap nun innerhalb diese statistisch erwarte Verzögerung deutlich überschritten, muss vom Verlust oder einer deutlichen Verzögerung eines der Fragmentpakete ausgegangen werden.Due to the described invention, the payload data can be provided promptly by means of forward error correction on the receiver auxiliary device, even in the case of severely disturbed lines. However, in the event of a simultaneous disruption of multiple lines that could not be foreseen by the transmission helper by historical behavior, it may still happen that one or more packet fragments would not reach the receiving helper or would be severely delayed. In this case, the receiving auxiliary device would have to wait in the described behavior until the missing fragment has arrived. To avoid this, the reception auxiliary device continuously determines the average time that elapses between receiving the first and last fragment of a packet. This time should normally correspond to the difference between the minimum and maximum latency of the transmission auxiliary device and the reception auxiliary device for this connection flow. If the statistically expected delay is clearly exceeded within the reordering heap within the reordering heap, the loss or significant delay of one of the fragment packets must be assumed.

Um diesem Fall zu begegnen, sind auf Basis von Benutzerwahl im Rahmen der Servicequalitäteinstellungen zwei verschiedene Vorgehensweisen möglich:To address this case, two different approaches are possible based on user choice as part of the service quality settings:

a) Überspringen von fehlenden Paketena) skipping missing packets

Kann der Neusortierungsheap nicht rechtzeitig einen lückenlosen Verbindungsfluss wiederherstellen, so werden die fehlenden Pakete ausgelassen. Das Problem der fehlenden Nutzdatenpakete wird somit höheren Übertragungsschichten, also z. B. TOP oder UDP, überlassen. Der Verbindungsfluss aus Nutzerdaten wird in diesem Falle zwar in seltenen Fällen lücken haben, dafür aber mit gleichmäßiger Verzögerung beim Endempfänger eintreffen. Dies ist beispielsweise für Dienste wie Telefonie oder Videokonferenzen erwünscht.If the reorder heap fails to recover a gapless connection flow in a timely manner, the missing packets are skipped. The problem of missing user data packets is thus higher transmission layers, ie z. TOP or UDP. The connection flow from user data in this case will rarely have gaps, but will arrive at the final recipient with a constant delay. This is desirable, for example, for services such as telephony or video conferencing.

b) Neuübertragung von fehlenden Paketenb) retransmission of missing packets

Ist die entsprechende Benutzeroption gewählt, so teilt die Empfangshilfsvorrichtung der Sendehilfsvorrichtung für jeden Verbindungsfluss zyklisch mit, welche Fragmentpakete bei der Empfangshilfsvorrichtung eingegangen sind. Analog der beschriebenen Analyse auf Basis der Paketlaufzeiten (Latenzen) der einzelnen Leitungen ist es nunmehr die Sendehilfsvorrichtung, die aufgrund fehlender Bestätigung frühzeitig erkennt, wenn nicht alle Fragmentpakete im Rahmen des erwarteten Zeitfensters bei der Empfangshilfsvorrichtung angekommen sind. In diesem Falle sendet die Sendehilfsvorrichtung spekulativ Paketfragmente erneut über eine andere als zuvor für dieses Fragment verwendete Leitung.If the corresponding user option has been selected, the reception auxiliary device of the transmission auxiliary device for each connection flow communicates cyclically which fragment packets have arrived at the reception auxiliary device. Analogously to the analysis described on the basis of the packet transit times (latencies) of the individual lines, it is now the transmitting auxiliary device that recognizes early due to lack of confirmation, if not all fragment packets have arrived in the receiving auxiliary device within the expected time window. In this case, the send helper speculatively retransmits packet fragments via a different line than previously used for that fragment.

Zwischen Sendehilfsvorrichtung und Empfangshilfsvorrichtung können die übertragenen Fragmentpakete komprimiert und/oder verschlüsselt werden. Je nach verwendeten Komprimierungs- und Verschlüsselungsverfahren kann es sein, dass einige Datenpakete für die Empfangshilfsvorrichtung unverzichtbar sind, der Datenstrom also nicht weiter wiederhergestellt werden könnte, wenn ein solches Paket fehlen würde. In diesem Falle kann auch bei einer Benutzerentscheidung zur Variante a) die Sendehilfsvorrichtung solche unverzichtbaren Pakete im Kopffeld gesondert markieren. In diesem Falle wird die Empfangshilfsvorrichtung an die Sendehilfsvorrichtung auch nur den Erhalt solcher unverzichtbarer Pakete beziehungsweise deren Fragmente signalisieren, und die Sendehilfsvorrichtung gemäß b) nur solche Pakete übertragen. Für alle verzichtbaren Pakete wird hingegen gemäß a) vorgegangen, das heißt die Empfangshilfsvorrichtung wird Lücken im Datenstrom akzeptieren, um Verzögerungen im Verbindungsfluss zu vermeiden. Between transmission auxiliary device and reception auxiliary device, the transmitted fragment packets can be compressed and / or encrypted. Depending on the compression and encryption methods used, some data packets may be indispensable to the receiving auxiliary device, so the data stream could not be recovered if such a packet were missing. In this case, even with a user decision for the variant a) the transmitting auxiliary device can mark such indispensable packets separately in the header field. In this case, the receiving auxiliary device will signal to the transmitting auxiliary device only the receipt of such indispensable packets or their fragments, and the transmitting auxiliary device according to b) only transmit such packets. On the other hand, all dispensable packets are handled according to a), that is to say the receiving auxiliary device will accept gaps in the data stream in order to avoid delays in the connection flow.

Weiterleitung der Pakete an das eigentliche ZielForwarding the packages to the actual destination

An der Empfangshilfsvorrichtung ist nunmehr ein Verbindungsfluss erzeugt, der dem Eingabedatenstrom am der Sendehilfsvorrichtung exakt entspricht. Sobald das erste Fragmentpaket FP1F1 die Empfangshilfsvorrichtung erreicht hat, sind die ursprünglichen Kopfinformationen des IP-Pakets wieder verfügbar, so dass für den Datenstrom nunmehr IP-basiertes Routing durchgeführt werden kann. Gemäß konfigurierten Routingprotokollen kann der Verbindungsfluss nun also als gewöhnlicher IP-Datenstrom behandelt und an das eigentliche Ziel weitergeleitet werden.At the receiving auxiliary device now a connection flow is generated, which corresponds exactly to the input data stream at the transmitting auxiliary device. As soon as the first fragment packet FP 1 F 1 has reached the reception auxiliary device, the original header information of the IP packet is available again so that IP-based routing can now be performed for the data flow. According to configured routing protocols, the connection flow can now be treated as an ordinary IP data stream and forwarded to the actual destination.

Bidirektionale DatenflüsseBidirectional data flows

In der Sendehilfsvorrichtung ist parallel eine Empfangshilfsvorrichtung implementiert, in der Empfangshilfsvorrichtung eine Sendehilfsvorrichtung. Für einen bi-direktionalen Nutzdatenstrom wird also in Gegenrichtung die Empfangshilfsvorrichtung nunmehr zur Sendehilfsvorrichtung, und die Sendehilfsvorrichtung zur Empfangshilfsvorrichtung. Die Hin- und Rückrichtung eines Verbindungsflusses kann dabei unabhängig voneinander gehandhabt werden. Möglich ist aber auch, dass Sendehilfsvorrichtung und Empfangshilfsvorrichtung die Vor- und Rückflüsse des Verbindungsflusses automatisch zuordnen und anschließend Bündelungsparameter für beide Richtungen geteilt nutzen.In the transmitting auxiliary device, a receiving auxiliary device is implemented in parallel, and in the receiving auxiliary device, a transmitting auxiliary device. For a bidirectional useful data stream, the receiving auxiliary device now becomes the transmitting auxiliary device in the opposite direction, and the transmitting auxiliary device becomes the receiving auxiliary device. The outward and return direction of a connection flow can be handled independently of each other. It is also possible, however, for the transmitting aid device and receiving auxiliary device to automatically allocate the flow and return flows of the connection flow and then use bundling parameters shared for both directions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 8125989 B2 [0003, 0013] US 8125989 B2 [0003, 0013]
  • EP 1976202 A2 [0003, 0013] EP 1976202 A2 [0003, 0013]
  • DE 19922253 A1 [0031] DE 19922253 A1 [0031]

Claims (18)

Vorrichtung (5), insbesondere Router, zum Bündeln mehrerer Internetzugangsleitungen (4) zu einer virtuellen Internetzugangsleitung zwecks Bereitstellung der Summe der Bandbreiten der mehreren Internetzugangsleitungen (4) für eine Datenübertragung über die virtuelle Internetzugangsleitung, wobei die Vorrichtung (5) ein zu übertragendes Datenpaket auf mehrere Datenpakete zur separaten Übertragung über die mehreren Internetzugangsleitungen (4) aufteilt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Berechnen und Mitübertragen von Redundanzinformationen ausgestaltet ist, aus denen verlorene Datenpakete wiederherstellbar sind, so dass Paketverluste auf einer Internetzugangsleitung (4) nicht zu Paketverlusten auf der gebündelten virtuellen Leitung führen.Contraption ( 5 ), in particular routers, for bundling a plurality of Internet access lines ( 4 ) to a virtual Internet access line to provide the sum of the bandwidths of the multiple Internet access lines ( 4 ) for data transmission over the virtual internet access line, the device ( 5 ) a data packet to be transmitted to a plurality of data packets for separate transmission over the plurality of Internet access lines ( 4 ), characterized in that the device is designed to calculate and transmit redundancy information from which lost data packets are recoverable, so that packet losses on an Internet access line ( 4 ) do not lead to packet losses on the bundled virtual circuit. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Paketverluste auf den physikalischen Leitungen dadurch ausglichen werden, dass auf den nicht von Paketverlusten betroffenen Leitungen vorab Redundanzinformationen übertragen wurden, so dass empfangsseitig die ursprünglichen Daten vollständig wiederhergestellt werden können.Device according to Claim 1, characterized in that packet losses on the physical lines are compensated for by virtue of the fact that redundancy information has been transmitted in advance on the lines not affected by packet losses so that the original data can be completely restored at the receiving end. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den übertragenen Daten um solche im Internet Protokoll Format (IP) handelt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it is in the transmitted data to those in the Internet Protocol Format (IP). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Redundanzinformationen durch verteilte Paritätsinformation auf Basis einer XOR-Verknüpfung der Nutzdaten erzeugt werden.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the redundancy information is generated by distributed parity information based on an XOR operation of the user data. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Redundanzinformationen durch verteilte doppelte Paritätsinformationen auf Basis von Galois-Feld-Multiplikationen erzeugt werden.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the redundancy information is generated by distributed double parity information based on Galois field multiplications. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Redundanzinformationen Paketweise erzeugt und übertragen werden.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the redundancy information is generated and transmitted packet by packet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Redundanzinformationen Sub-Paketweise erzeugt und übertragen werden, ein Datenpaket also in mehrere Fragmente aufgeteilt werden, und zusätzliche Fragmente die Redundanzinformation tragen.Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the redundancy information is generated and transmitted sub-packet by packet, ie a data packet is divided into a plurality of fragments, and additional fragments carry the redundancy information. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auswahl der Leitungen und die Menge der zu übertragenden Redundanzinformation die jeweils aktuellen Qualitätseigenschaften der einzelnen Leitungen (Latenz, Kosten, Paketverlustrate, Bandbreite) herangezogen werden.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that for the selection of the lines and the amount of redundancy information to be transmitted, the respective current quality characteristics of the individual lines (latency, cost, packet loss rate, bandwidth) are used. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei nachträglicher negativer Veränderung der Qualitätseigenschaften der Leitung bereits versendeter aber noch nicht angekommener Daten diese spekulativ über eine weiterhin den Qualitätsanforderungen entsprechenden Leitung neu übertragen werden.Apparatus according to claim 8, characterized in that in case of subsequent negative change in the quality characteristics of the line already sent but not yet arrived data this speculative on a further quality management line corresponding retransmitted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf Basis des historischen Verhaltens der Leitungen automatisch künftiges Paketverlustverhalten von Leitungen prognostiziert, und darauf basiert selbsttätig entscheidet, welches Maß an Redundanzinformationen übertragen werden müssen, um keine Paketverluste bei den übertragenen Nutzdaten zu erleiden.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device based on the historical behavior of the lines automatically predicts future packet loss behavior of lines, and based on it automatically decides what level of redundancy information must be transmitted to no packet losses in the transmitted payload to suffer. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch Benutzersteuerung gewählt werden kann, ob im Falle des verspäteten Eintreffens von Paketen an einer Empfangsvorrichtung durch den Benutzer festgelegt wahlweise fehlende Pakete übersprungen werden oder Neuübertragen erfolgen sollen.Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that it can be selected by user control, if determined in the case of late arrival of packets to a receiving device by the user optionally missing packets are skipped or retransmitted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichet, dass Datenpakete zwischen Sendehilfsvorrichtung und Empfangshilfsvorrichtung komprimiert und/oder verschlüsselt übertragen werden, und die Sendehilfsvorrichtung Pakete markiert, die für ein fortgesetztes Wiederherstellen des Datenstroms in der Empfangshilfsvorrichtung zwangsweise notwendig sind, die Empfangshilfsvorrichtung der Sendehilfsvorrichtung nur diese als unverzichtbar markierten Pakete beim Empfang der Sendehilfsvorrichtung bestätigt, und die Sendehilfsvorrichtung aufgrund einer Prognose noch nicht als empfangen bestätigte Pakete spekulativ neu überträgt.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that data packets between the transmitting auxiliary device and the receiving auxiliary device are compressed and / or encrypted transmitted, and the transmitting auxiliary device marks packets that are for a continued restoration of the data stream in the receiving auxiliary device forcibly necessary, the receiving auxiliary device of the transmitting auxiliary device only confirms these packets marked as indispensable upon receipt of the transmission aid device, and speculatively retransmits the transmission aid device as having been confirmed as received on the basis of a prognosis. System zur Internet-Datenübertragung über logisch mittels einer Sendehilfsvorrichtung (5) zu einer virtuellen Datenübertragungsleitung gebündelte einzelne Übertragungsleitungen (4), bei dem zu übertragende Daten auf die einzelnen Übertragungsleitungen (4) aufgeteilt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Daten Redundanzinformationen berechnet und übertragen werden, aus denen ein gegebenenfalls verlorenes Datenpaket in einer Empfangshilfsvorrichtung (6) rekonstruierbar ist, so dass Datenpaketverluste auf den einzelnen Übertragungsleitungen (4, 4') reparabel sind und nicht zu Datenpaketverlusten auf der virtuellen Datenübertragungsleitung führen.System for Internet data transmission via logical means of a transmitting auxiliary device ( 5 ) bundled to a virtual data transmission line individual transmission lines ( 4 ), in which the data to be transmitted to the individual transmission lines ( 4 ), characterized in that in addition to the data redundancy information is calculated and transmitted from which an optionally lost data packet in a reception auxiliary device ( 6 ) is reconstructable, so that data packet losses on the individual transmission lines ( 4 . 4 ' ) are repairable and do not result in data packet loss on the virtual communication line. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass n einzelne Datenübertragungsleitungen verwendet werden, jedes virtuelle Datenpaket auf n – 1 Datenpakete aufgeteilt wird, ein Datenpaket mit Redundanzinformationen betreffend die n – 1 Datenpakete berechnet wird, und die insgesamt n Datenpakete über die n einzelnen Datenübertragungsleitungen versandt werden. A system according to claim 13, characterized in that n individual data transmission lines are used, each virtual data packet is divided into n-1 data packets, a data packet with redundancy information relating to the n-1 data packets is calculated, and the n total data packets are sent over the n individual data transmission lines become. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass n einzelne Datenübertragungsleitungen verwendet werden, jedes virtuelle Datenpaket auf n – 2 Datenpakete aufgeteilt wird und zwei Datenpakete mit Redundanzinformationen betreffend die n – 2 Datenpakete berechnet werden, und die insgesamt n Datenpakete über die n einzelnen Datenübertragungsleitungen versandt werden.A system according to claim 13, characterized in that n individual data transmission lines are used, each virtual data packet is divided into n - 2 data packets and two data packets are calculated with redundancy information concerning the n - 2 data packets, and the n total data packets are sent over the n individual data transmission lines become. Anordnung zur Internet-Datenübertragung über mehrere einzelne Datenübertragungsleitungen (4, 4'), umfassend eine Sendehilfsvorrichtung (5), insbesondere eine Vorrichtung bzw. einen Router nach einem der vorstehenden Ansprüche, die über mehrere einzelne Datenübertragungsleitungen (4) an das Internet (3) angeschlossen ist, sowie eine Empfangshilfsvorrichtung (6), insbesondere eine Vorrichtung bzw. einen Router nach einem der vorstehenden Ansprüche, die über mehrere einzelne Datenübertragungsleitungen (4') an das Internet angeschlossen ist, wobei die Sendehilfsvorrichtung (5) und die Empfangshilfsvorrichtung (6) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgestaltet ist.Arrangement for Internet data transmission over a plurality of individual data transmission lines ( 4 . 4 ' ), comprising a transmitting auxiliary device ( 5 ), in particular a device or a router according to one of the preceding claims, which is connected via a plurality of individual data transmission lines ( 4 ) to the Internet ( 3 ) is connected, as well as a receiving auxiliary device ( 6 ), in particular a device or a router according to one of the preceding claims, which is connected via a plurality of individual data transmission lines ( 4 ' ) is connected to the Internet, whereby the transmitting auxiliary device ( 5 ) and the receiving auxiliary device ( 6 ) is designed for carrying out the method according to one of the preceding claims. Sendehilfsvorrichtung (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sendehilfsvorrichtung (5) an n einzelne Datenübertragungsleitungen koppelbar ist, wobei n > 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendehilfsvorrichtung (5) zum Aufteilen eines zu sendenden Datenpakets auf n – m Datenpakete sowie zum Berechnen von m Datenpakten mit Redundanzinformation ausgestaltet ist, wobei m < n.Transmission aid device ( 5 ) for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein the transmitting auxiliary device ( 5 ) can be coupled to n individual data transmission lines, where n> 1, characterized in that the transmitting auxiliary device ( 5 ) for dividing a data packet to be sent onto n - m data packets and for calculating m data packets with redundancy information, where m <n. Empfangshilfsvorrichtung (6) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Empfangshilfsvorrichtung (6) an mehrere einzelne Datenübertragungsleitungen koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangshilfsvorrichtung (6) zum Empfangen mehrerer Datenpakete einschließlich wenigstens eines Datenpakets mit Redundanzinformation und zum Wiederherstellen von verlorenen Datenpaketen aus empfangenen Datenpaketen mittels der Redundanzinformation(en) ausgestaltet ist.Receiving auxiliary device ( 6 ) for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein the reception auxiliary device ( 6 ) can be coupled to a plurality of individual data transmission lines, characterized in that the reception auxiliary device ( 6 ) for receiving a plurality of data packets including at least one data packet with redundancy information and for recovering lost data packets from received data packets by means of the redundancy information (s).
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