DE60023604T2 - Drahtloses lokales netzwerk (lan) und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents
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Description
- Technischer Bereich
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein drahtloses lokales Netzwerk (LAN) und auf ein Verfahren zum Betreiben des LANs. Das LAN kann von jedem beliebigen Typ sein, mit insbesondere aber nicht ausschließlich, einer Anwendung in Kurzbereichapplikationen, wie diese in der Haus- oder Büroumgebung gefunden werden kann.
- Hintergrund der Erfindung
- Ein typisches LAN umfasst einen zentralen Controller, bestehend aus einem Controller und einer Primärstation mit Funk-Sendeempfangsmitteln, wobei der Übertragungsbereich der Primärstation das Funkdeckungsgebiet des LANs bestimmt, und aus einer Anzahl Sekundärstationen, die sich in dem Deckungsgebiet befinden und mit dem zentralen Controller registriert sind. Jede Sekundärstation umfasst einen Funk-Sendeempfänger. Kommunikation zwischen der Primärstation und den Sekundärstationen in dem LAN erfolgt auf Zeitduplexbasis. Aber in dem Zeiteinteilungsprotokoll ist Platz gemacht für Duplexübertragung zwischen Sekundärstationen, ohne dass dazu die Primärstation erforderlich ist. Je nach der Umgebung kann es 2 oder mehr LANs geben mit überlappenden Deckungsgebieten und es ist auch möglich, dass eine Sekundärstation imstande ist, umherstreift und Registrierung mit einem LAN sucht, obschon sie außerhalb des Bereichs der Primärstation dieses LANs ist. Weil aber die umherstreifende Sekundärstation außerhalb des Bereichs ist, ist es unmöglich die Downlink-Übertragungen von der Primärstation zu empfangen und folglich ist es unmöglich, die Framestruktur dieser Ubertragungen zu ermitteln.
- US-A-5 633 876 beschreibt ein Schema zur Übertragung von Daten von einer Basisstation zu einer Teilnehmereinheit außerhalb des Bereichs mit Hilfe eines Speichers und Beförderungsverstärkers. Aber darin wird nicht ein Mechanismus für eine umherstreifenden Teilnehmereinheit zum Anschließen an ein neues Netzwerk beschrieben, wenn die Einheit sich außerhalb des Bereichs der Basisstation befindet.
- In "Packet Relay System for Wireless LAN", "IBM Technical Disclosure Bulletin", Heft 39, Nr. 2, Februar 1996, Seiten 133–135 beschreibt die Verwendung eines Relaisterminals zur Kommunikation zwischen einem LAN-Zugriffspunkt und einem draht losen Schatten-Benutzerterminal. Darin wird aber nicht ein Mechanismus für eine umherstreifende Teilnehmereinheit zum Anschließen an ein neues Netzwerk beschrieben, wenn die Einheit sich außerhalb des Bereichs der Basisstation befindet.
- Beschreibung der Erfindung
- Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass es ermöglicht wird, dass eine außerhalb des Bereichs befindliche Sekundärstation mit dem zentralen Controller eines LANs registriert, an das sie sich anschließen möchte.
- Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines LANs mit einer Primärstation mit einem Funk-Sendeempfängermittel und einer Anzahl Sekundärstationen, die je ein Funk-Sendeempfängermittel haben, wobei das Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
- – das Übertragen von einer ersten Sekundärstation, die nicht imstande ist unmittelbar mit der Primärstation zu kommunizieren, eines Signalbursts zum Empfang durch eine Sekundärstation, die sich in dem Bereich der Primärstation befindet, wobei die Sekundärstation als Relaisstation für die erste Sekundärstation wirksam ist; gekennzeichnet durch:
- – das Übertragen von großräumiger Steuersignale über ein geographisches Gebiet, das eine Vielzahl von LANs umfasst,
- – das Übertragen des Signalbursts während eines vorbestimmten Zeitintervalls nach dem großräumigen Steuersignal, wobei das vorbestimmte Zeitintervall den vielen LANs gemeinsam ist.
- Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein LAN geschaffen, das die nachfolgenden Elemente umfasst:
- – eine Primärstation mit einem Funksendeempfangsmittel;
- – eine Anzahl Sekundärstationen, die je ein Funksendeempfangsmittel haben;
- – Mittel zum Übertragen von einer ersten Sekundärstation (HN), die nicht imstande ist, unmittelbar mit der Primärstation zu kommunizieren, eines Signalbursts zum Empfang durch eine Sekundärstation, die sich in dem Bereich der Primärstation befindet; und
- – Mittel zum Betreiben der zweiten Sekundärstationen als eine Relaisstation für die erste Sekundärstation; gekennzeichnet durch:
- – Mittel zum Übertragen großräumiger Steuersignale über ein geographisches Gebiet, dass eine Vielzahl von LANs umfasst;
- – Mittel zum Übertragen des Signalbursts während eines vorbestimmten Zeitintervalls nach dem großräumigen Steuersignal, wobei das vorbestimmte Zeitintervall der Vielzahl von LANs gemeinsam ist.
- Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist die Außerbereichs-Sekundärstation imstande, mit den Stationen des LANs synchronisiert zu sein und imstande zu sein, mit dem zentralen Controller des LANs unter Verwendung einer bereits registrierten Sekundärstation als Relaisstation zu registrieren.
- Weitere detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 4 definiert.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Darstellung von 3 überlappenden LANs und einer Anzahl Sender zum Fortpflanzen von Taktsynchronisationssignalen, -
2 eine Darstellung einer typischen Framestruktur, verwendet in einem Zeitprotokoll zur Verwendung in einem LAN, -
3 eine Darstellung eines einzigen LANs zur Erleichterung des Verständnisses des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung, -
4 ein Zeitdiagramm, das ein modifiziertes Zeitprotokoll illustriert, -
5 ein Zeitdiagramm, das zwei oder mehr LANs illustriert, die sich denselben Kanal teilen, und -
6 eine Darstellung der jeweiligen Steuernachrichten, die mit der Registrierung eines versteckten Knotenpunktes (HN) assoziiert sind. - In der Zeichnung sind entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen angegeben.
- Ausführungsformen der Erfindung
- In
1 sind drei LANs, LAN 1, LAN 2 und LAN 3 dargestellt. Jedes LAN umfasst einen zentralen Controller CC, gebildet durch eine Primärstation PS, bestehend aus Funk-Sendeempfangsmitteln und einem assoziierten Controller CON. Die geographische Ausdehnung des LANs wird durch das Funkdeckungsgebiet des Senders der Primärstation PS bestimmt. Innerhalb des Deckungsgebietes befinden sich Sekundärstation SS, die Sendeempfangsmittel umfassen, ein Controller und ein Endbenutzergerät, das in einer Heimumgebung beispielsweise ein Fernseher, ein VCR oder ein PC sein kann. Die Ausgangsleistung des Senders der Sekundärstationen ist vergleichbar mit der der Primärstation, so dass die Sekundärstation von jeder Stelle innerhalb des LANs kommunizieren kann. - Im Betrieb kann jede Primärstation PS auf einer anderen Frequenz arbeiten oder kann zu verschiedenen Zeiten auf derselben Frequenz arbeiten, so dass es zwischen benachbarten LANs keine Interferenz gibt. Kommunikation zwischen einer Primärstation PS und den Sekundärstationen ist entsprechend einem Zeitteilungsprotokoll auf einer als Superframe bezeichneten Sequenz von verketteten Frames basiert.
2 zeigt zwei typische Frames F1, F2, die drei Hauptfelder BCH, RACH und OD ("other data") umfassen. Das Feld BCH umfasst einen Basisstationskanal, bestehend aus Synchronisationssignalen und anderer Zeitinformation, die eine Sekundärstation benötigt zum Ermitteln der Stelle des RACH-Feldes, das eine variable Länge haben kann. Das RACH-Feld bildet einen Kanal mit beliebigem Zugriff und erfüllt drei Hauptfunktionen: (a) Downlink-Übertragungen, wie eine ALOHA-Nachricht oder oder Antworten auf ALOHA-Nachrichten, (b) Uplink-Übertragungen von den Sekundärstationen, wie eine ALOHA-Nachricht oder Antworten auf die ALOHA-Nachricht und das Bilden von Uplink-Kommunikationsverbindungen, und (c) Sekundärstation zu Sekundärstation Kommunikationen innerhalb des LANs. Das Feld OD bezieht sich auf den Austausch von Daten. Wenn eine Sekundärstation, die mit einem zentralen Controller registriert ist, eingeschaltet wird, soll sie das BCH-Feld empfangen, um sich selbst zu synchronisieren und die Stelle des RACH-Feldes zu ermitteln. Wenn einmal synchronisiert ist sie imstande, das RACH-Feld zu empfangen und an mehreren oben genannten Betriebsarten teilzunehmen. - In
1 ist ein Verfahren zum Fortpflanzen eine Großbereich-Steuernachricht, wie ein Taktzyklussynchronisationsbereich über ein großes geographischen gebiet, eine Veilzahl LANs umfassend. Das Basisprinzip basiert auf einem Master-Taktgeber CLO, der ein Taktsignal sendet. Dieses Signal wird von einer ersten Gruppe von Taktsignal-Sendeempfängern CL1 empfangen, die dazu vorgesehen sind, die Taktsignale mit einem bekannten Zeitintervall T zu senden, nachdem der Master-Taktgeber CLO das ur sprüngliche Signal gesendet hat. Eine zweite Gruppe von Taktsignal-Sendeempfängern CL2 empfängt das Taktsignal von der ersten Gruppe und sendet das Taktsignal aufs neue mit demselben bekannten Zeitintervall T nachdem die erste Gruppe CL1 ihr Taktsignal gesendet hat. Die Sequenz wird von der dritten und den nachfolgende Gruppen je nachdem wiederholt. Die Gesamtzeit zwischen jeder Neuübertragung, als Funkdistanzklasse RDC bezeichnet, umfasst die Summe der Zeit zum Übertragen des Taktsignals und des bekannten Zeitintervalls T. Auf diese Weise kann dadurch, dass der Master-Taktgeber CLO und jede der Gruppen von Taktgebern CL1, CL2 usw. ihr RDC in ihrer Übertragung oder sonst bekannter RDC eingeschlossen hat, eine Primärstation und eine Sekundärstation den Start der Master-Taktübertragung bestimmen und kann den Takt auf entsprechende Weise synchronisieren. Die Übertragung aufeinander folgender Taktsignale belegt eine Zeit, die als Taktzyklussynchronisationsgebiet (CCSA) bezeichnet wird (siehe4 ). - In
3 wird ein einziges LAN dargestellt, dessen geographische Ausdehnung durch einen gestrichelten Kreis dargestellt ist. Eine Sekundärstation, als versteckter Knotenpunkt HN bezeichnet, befindet sich außerhalb des Deckungsgebietes des LANs und wünscht mit dem zentralen Controller CC registriert zu werden. Da die Sekundärstation sich außerhalb des Bereichs des Senders der Primärstation befindet kann sie die BCH Information nicht hören, welche die Stelle des RACH-Feldes angibt, das normalerweise verwendet wird um neue Sekundärstationen die Möglichkeit zu bieten, sich in einem LAN zu registrieren, kann sie sich folglich nicht registrieren. - Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird dem versteckten Knotenpunkt HN erlauben, sich mit Hilfe einer als Beförderungsknotenpunkt FN bezeichneten, innerhalb des LANs liegenden Imbereich-Sekundärstation an das LAN anzuschließen und ist dadurch imstande, Übertragungen von der Primärstation zu empfangen. Dies kann dadurch effektuiert werden, dass Gebrauch gemacht wird von dem Taktzyklussynchronisationsgebiet CCSA oder einer anderen geeigneten Großbereichsteuernachricht, die je Superframe nur einmal übertragen wird, normalerweise am Anfang des Superframes, und schafft einen Zeitbezugswert für alle Stationen. Die Zeiteinteilung des in
2 dargestellten Superframes wird durch Hinzufügung eines Zeitschlitzes (oder Zeitintervalls) in der Zeitdomäne zwischen dem Ende des CCSA und dem Start des betreffenden Superframes modifiziert. Dies ist in4 dargestellt und der zusätzliche Zeitschlitz oder das zusätzliche Zeit intervall wird als versteckter Antragsburstschlitz HiRBS bezeichnet. Die Dauer des HiRBS ist von der Größenordnung eines einzigen Symbols. - Ein neuer HN, der sich an ein bestehendes drahtloses LAN anzuschließen wünscht, bestimmt die Zeiteinteilung des HiRBS aus dem CCSA. Der HN sendet einen 1-Symbol Burst in dem HiRBS. Die Primärstation PC wird den HiRBS nicht empfangen, da HN sich außerhalb des Bereichs befindet. Wenn aber ein Beförderungsknotenpunkt FN, der sich in dem Bereich der Primärstation PS befindet, den HiRBS hört, wird er während der RACH-Periode des betreffenden Frames mit einer RACH_notify Nachricht antworten, die mit einer vordefinierten identifizierbaren Sequenz anfängt und Information enthält, welche die Zeitbeziehung zwischen dem RACH und dem CCSA angibt. Der HN hört auf die RAC_notify Nachrichten um die Zeit des RACHs zu bestimmen, so dass er den RACH für die nächste Stufe der Registrierung mit dem FN benutzen kann. Es ist für mehrere Sekundärstationen möglich, dass er die HiRBS Nachricht hören und als FNs handeln, aber für den Fall, dass der HN den besten FN zum Bilden der Verbindung mit der Primärstation selektiert. Der HN sendet Registrierungsinformation zu dem selektierten FN, der durch den FN in der nächsten RACH-Periode befördert wird um Registrierung von HN mit dem zentralen Controller zu effektuieren.
-
5 illustriert eine Anordnung, wobei zwei oder mehr LANs über denselben Frequenzkanal arbeiten. Die zentralen Controller senden ihre betreffenden Superframes, die von ungleicher Länge sein können, wie durch das Superframe des LANs 1 dargestellt, das die Frames F1 bis F4 enthält und durch das Superframe des LANs 2, das die Frames F1 und F2 enthält. Die Terminierung der betreffenden Übertragungen bezieht sich auf den Anfang der Übertragung des CCSAs, so beginnt beispielsweise das Superframe des LANs 1 zu einer vorbestimmten Zeit T1 nach dem Anfang des CCSA und das Superframe des LANs 2 beginnt zu einer vorbestimmten Zeit T2 nach dem Start des CCSA. Der HiRBS Zeitschlitz wird in einer gemeinsamen Zeitperiode vorgesehen, der Bequemlichkeit halber unmittelbar nach dem CCSA, damit einem HN die Möglichkeit geboten wird, einen Signalburst zu senden, der durch FN in einem nahe liegenden LAN detektiert wird. Danach findet Registrierung statt, wie oben beschrieben. -
6 zeigt ein Beispiel der Signalisierung zwischen dem HN, FN und dem zentralen Controller CC zum Effektuieren einer Registrierung des HNs. - Die Sequenz umfasst Nachrichten 10 bis 24, die nachstehend zusammengefasst sind:
- Nachricht 10 HN sendet HiRBS Burst
- Nachricht 12 FN sendet RACH_notify
- Nachricht 14 HN sendet Registrierungsantrag in nächstem RACH
- Nachricht 16 FN beantragt einen Zeitschlitz von dem CC
- Nachricht 18 CC gewährt den Zeitschlitz
- Nachricht 20 FN sendet den Registrierungsantrag von HN
- Nachricht 22 CC gewährt den Registrierungsantrag von HN
- Nachricht 24 FN sendet den gewährten Registrierungsantrag zu HN.
- Andere Signalisierung durch den HN wird durch den FN zu und von dem CC weitergeleitet.
- Obschon der versteckte Antragsburstschlitz HiRBS als am Anfang des Superframes liegen beschrieben worden ist, kann er an einer anderen Stelle in dem Superframe liegen, wie zwischen BCH und RACH des ersten Frames oder am Anfang des ersten RACH Feldes, was ein festes Zeitintervall von dem Anfang des CCSA ist und in die Sekundärstationen einprogrammiert werden kann.
- Die Beschaffung des HiRBS hat den Vorteil, dass das Minimum an verfügbarer Bandbreite dem Umstand gewidmet werden soll, dass Außerbereich-Sekundärstationen (oder versteckten Knotenpunkten) die Möglichkeit geboten wird, mit einem LAN zu registrieren, wobei diese Bandbreite nicht benutzt werden darf, wenn es keine versteckten Knotenpunkte gibt.
- Aus der Lektüre der vorliegenden Beschreibung dürften dem Fachmann andere Abwandlungen einfallen. Solche Abwandlungen können andere Merkmale betreffen, die beim Entwurf, der Herstellung und der Verwendung von drahtlosen LANs und Elementen davon bereits bekannt und statt der oder zusätzlich zu den hier bereits beschriebenen Merkmalen verwendbar sind.
- Industrielle Anwendbarkeit
- Durch eine Basisstation gesteuerte drahtlose LANs.
- Text in der Zeichnung
-
6 -
- Registrierungsantrag
- Antrag
- Registrierungsgewährung
Claims (4)
- Verfahren zum Betreiben eines Computernetzes (LAN) mit einer Primärstation (PS) mit einem Funksendeempfangsmittel und einer Anzahl Sekundärstationen (SS), die je ein Funksendeempfangsmittel enthalten, wobei das Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Übertragen von einer ersten Sekundärstation (HN), die nicht imstande ist unmittelbar mit der Primärstation (PS) zu kommunizieren, eines Signalbursts zum Empfang durch eine Sekundärstation (FN), die sich in dem Bereich der Primärstation (PS) befindet, wobei die Sekundärstation (FN) als Relaisstation für die erste Sekundärstation (HN) wirksam ist; gekennzeichnet durch: – das Übertragen von großräumiger Steuersignale (CCSA) über ein geographisches Gebiet, das eine Vielzahl von LANs (LAN 1, LAN 2, LAN 3) umfasst, – das Übertragen des Signalbursts während eines vorbestimmten Zeitintervalls (HiRBS) nach dem großräumigen Steuersignal (CCSA), wobei das vorbestimmte Zeitintervall (HiRBS) den vielen LANs gemeinsam ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei dieses Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: das Betreiben der Primärstation (PS) entsprechend einem Zeitmultiplexprotokoll mit einer Vielzahl verknüpfter Frames (F1, F2) innerhalb eines Superframes, wobei die Zeitperiode des Superframes exklusiv für das LAN ist.
- LAN, das die nachfolgenden Elemente aufweist: – eine Primärstation (PS) mit einem Funksendeempfangsmittel; – eine Anzahl Sekundärstationen (SS), die je ein Funksendeempfangsmittel haben; – Mittel zum Übertragen von einer ersten Sekundärstation (HN), die nicht imstande ist, unmittelbar mit der Primärstation (PS) zu kommunizieren, eines Signalbursts zum Empfang durch eine Sekundärstation (FN), die sich in dem Bereich der Primärstation (PS) befindet; und – Mittel zum Betreiben der zweiten Sekundärstationen (FN) als eine Relaisstation für die erste Sekundärstation (HN); gekennzeichnet durch: – Mittel zum Übertragen großräumiger Steuersignale (CCSA) über ein geographisches Gebiet, dass eine Vielzahl von LANs umfasst; – Mittel zum Übertragen des Signalbursts während eines vorbestimmten Zeitintervalls (HiRBS) nach dem großräumigen Steuersignal (CCSA), wobei das vorbestimmte Zeitintervall (HiRBS) der Vielzahl von LANs gemeinsam ist.
- LAN nach Anspruch 3, das weiterhin Folgendes umfasst: – Mittel zum Betreiben der Primärstation (PS) entsprechend einem Zeitmultiplexprotokoll mit einer Anzahl verknüpfter Frames (F1, F2) innerhalb eines Superframes, wobei die Zeitperiode des Superframes exklusiv für das LAN ist.
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