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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren um Durchführen von
Medienzugriffssteuerung in einem drahtlosen verteilten Netzwerk, wobei
das Verfahren den nachfolgenden Verfahrensschritt umfasst:
- – das
Erzeugen eines Signals, das angibt, dass ein erster Knotenpunkt
in dem Netzwerk Daten von einem zweiten Knotenpunkt über einen
vorbestimmten Kanal empfängt.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein drahtloses
verteiltes Netzwerk mit einem ersten Knotenpunkt in dem Netzwerk,
vorgesehen zum Erzeugen eines Signals, das angibt, dass der erste
Knotenpunkt Daten von einem zweiten Knotenpunkt über einen vorbestimmten Kanal
empfängt, und
auf einen Knotenpunkt zur Verwendung in einem drahtlosen verteilten
Netzwerk mit dem Knotenpunkt, wobei der Knotenpunkt in dem Netzwerk
dazu vorgesehen ist, ein Signal zu erzeugen, das angibt, dass der
Knotenpunkt Daten von einem anderen Knotenpunkt über einen vorbestimmten Kanal
empfängt, wobei
das Netzwerk weiterhin diesen anderen Knotenpunkt enthält.
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Ein
Mediumzugriffssteuerprotokoll (MAC) spezifiziert das Verfahren zum
Zugreifen auf den Kommunikationskanal durch Benutzer. Ein Beispiel eines
derartigen Protokolls für
drahtlose Netzwerke ist ein Beispiel auf Basis einer zentralen Steuerarchitektur.
Wie in 1 dargestellt, umfasst diese Architektur einen
zentralen Controller CC und eine Anzahl mobiler Endgeräte oder
Stationen S1–S4.
Der zentrale Controller CC ermittelt, wann die Stationen S1–S4 auf
das Kommunikationsmedium zugreifen. Bei zellularen Systemen ist
der zentrale Controller CC als eine Basisstation bekannt.
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Obschon
das oben beschriebene MAC Protokoll bei bestimmten Applikationen
durchaus funktioniert, hat es dennoch einige Nachteile. Ein Nachteil ist,
dass die Kanalkapazität
des Netzwerkes in den meisten Fällen
nicht völlig
benutzt wird. In der zentralen Controller Architektur kann meistens
nur eine einige Station meistens den Kanal immer verwenden, wie
aus 1 ersichtlich. Dennoch können eine Kommunikation von
S1 zu S2 (S1 → S2)
und von S3 zu S4 (S3 → S4)
gleichzeitig auftreten.
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Das
MAC Protokoll auf Basis der zentralen Steuerungsarchitektur erfordert
ebenfalls einen "Central
Controller Selection (CCS)" Algorithmus.
Es dürfte
einleuchten, dass dieser Algorithmus die gesamte Kapazität des drahtlosen
Netzwerkes beeinflusst. Die Kapazität des Netzwerkes ist davon
abhängig,
ob der CC "bester
Lage" selektiert
wird. Auch wenn ein neuer CC von dem "CCS" Algorithmus
selektiert werden soll, wenn immer eine neue Station zu dem Netzwerk
hinzugefügt
wird, wird ein großer
Teil der Bandbreitenkapazität
des Netzwerkes dem Senden und Empfangen von Verwaltungspaketen in
Bezug auf diesen Algorithmus gewidmet.
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Weiterhin
ist in einer Anzahl Situationen eine "Central Controller (CC)-Handoff" Prozedur ebenfalls erforderlich,
wenn ein neuer CC selektiert wird. Eine derartige Situation tritt
auf, wenn der aktuelle CC entweder abgeschaltet wird oder unverfügbar wird.
Eine andere Situation tritt auf, wenn eine neue Station eingeschaltet
wird und der CSS Algorithmus angibt, dass eine andere Station in
einer "besseren
Lage" ist als der
aktuelle CC. Weiterhin treten Situationen auf, wenn zusätzliche
CCs erforderlich sind, und zwar wegen "versteckter Stationen", die eine spezielle "dazwischen gehende" Station erfordern
und eine Relais/Überbrückungsstation
erforderlich ist, wenn zwei Stationen miteinander kommunizieren,
die nicht zu demselben CC gehören.
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Ein
anderes Beispiel eines Protokolls für drahtlose Netzwerke ist ein
Beispiel auf Basis einer verteilten Architektur. In dieser Architektur
ist ein CC nicht erforderlich und folglich kann der Hauptteil der Stationen
in dem Netzwerk unmittelbar miteinander kommunizieren. Dies ist
erwünscht,
da dies ermöglichen
würde,
dass der Kommunikationskanal öfter gleichzeitig
von mehr als nur einer einzigen Station verwendet wird. Weiterhin
sind alle Protokolle, die zum Unterstützen der zentralen Controllerarchitektur, wie
der "CSS" Algorithmus erforderlich
sind, nicht länger
notwendig. Auf Basis dieser Gründe
hat das verteilte MAC Protokoll das Potential, um 33 bis 100 Prozent
mehr Kapazität
oder Datendurchsatz zu liefern als ein CC-basierter MAC unter einigen
praktischen Szenarien.
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Aber
in einem verteilten MAC wird ein bestimmter Betrag an Netzwerkkapazität verwendet
um zu vermeiden, dass Stationen einander stören. Aber beliebige "CCS" und "CC-Handoff" Algorithmen würden auch
das Austauschen relatierter Verwaltungspakete zwischen benachbarten
Stationen erfordern und diese Pakete werden auch einen bestimmten
Teil der Netzwerkkapazität
nehmen.
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Der
Artikel "Delay Analysis
of Buffered BTMA Protocols in Multihop Packet Radio Networks" von Cheng-Shong
Wu u. a., in "Networking
in the 90s", Bal
Harbour, Fl. US, 7.–11.
April 1991, "Proceedings of
the Annual Joint Conference of the Computer and Communications Societies
(Infocom)", New
York, IEEE, US, Heft 3, Seiten 1094– 1103 (XP000223437 – ISBN 0-87942-694)
beschreibt eine Analyse eines Protokolls eines Besetzt-Ton-Typs
mit mehrfachem Zugriff (BTMA), wie Empfänger-ausgelöste BTMA (RI-BTMA) und konservative
BTMA (C-BTMA) Protokolle. Unter diesen zwei Protokollen wird die
gesamte Bandbreite in zwei einzelne Kanäle aufgeteilt. Ein Datenkanal
wird verwendet zum Übertragen
von Daten und ein Tonkanal wird verwendet zum Übertragen eines Besetzt-Tones
(Seite 1095, linke Spalte und Seite 1101, 1). Wegen
der Tatsache, dass nur für den
Besetzt-Ton ein einzelner Kanal verwendet wird, wobei Besetzt-Töne dieselbe
Dauer haben wie die Daten, sind die beiden Protokolle relativ ineffizient.
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Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
der eingangs definierten Art zu schaffen, das relativ effizient
ist.
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Weitere
Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind u. a. das Schaffen eines
drahtlosen verteilten Netzwerkes und eines Knotenpunktes der eingangs
beschriebenen Art, die relativ effizient sind.
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Dazu
umfasst das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung weiterhin
die nachfolgenden Verfahrensschritte:
- – das Übertragen
des Signals zu einem oder mehreren anderen Knotenpunkten über den
vorbestimmten Kanal, und
- – das
Vermeiden einer Übertragung
von Daten von dem einen Knotenpunkt oder von mehreren Knotenpunkten über den
vorbestimmten Kanal, wenn das Signal empfangen wird.
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Das
drahtlose verteilte Netzwerk nach der vorliegenden Erfindung weist
das Kennzeichen auf, dass der erste Knotenpunkt weiterhin vorgesehen
ist zum Übertragen
des Signals zu einem oder mehreren Knotenpunkten über den
vorbestimmten Kanal, wobei das Netzwerk weiterhin den einen Knotenpunkt
oder mehrere Knotenpunkte aufweist, vorgesehen um eine Übertragung
von Daten über
den vorbestimmten Kanal zu vermeiden, wenn das Signal empfangen
wird.
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Der
Knotenpunkt nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen
auf, dass der Knotenpunkt weiterhin vorgesehen ist zum Übertragen
des Signals zu einem oder mehreren noch anderen Knotenpunkten über den
vorbestimmten Kanal, wobei das Netzwerk weiterhin den einen Knotenpunkt
oder mehrere noch andere Knotenpunkte aufweist, vorgesehen um eine Übertragung
von Daten über
den vorbestimmten Kanal zu vermeiden, wenn das Signal empfangen
wird.
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Durch
Verwendung desselben vorbestimmten Kanals für die Daten sowie für das Signal
sind das Verfahren und das drahtlose verteilte Netzwerk und der
Knotenpunkt, alle nach der vorliegenden Erfindung, relativ effizient.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein MAC Protokoll für ein verteiltes
drahtloses Netzwerk, das Interferenz zwischen den Knotenpunkten des
Netzwerkes vermeidet und die Möglichkeit
einer simultanen Kommunikation steigert, wodurch auf diese Weise
die Kapazität
des drahtlosen Netzwerkes gesteigert wird. Die vorliegende Erfindung
schafft ebenfalls ein Signalisierungsschema, zusammen mit einer
Frame-Struktur, die eine Basis für
die Reservierung von Zeitschlitzen und Neuübertragung von Fehlern bildet.
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In
der einen Situation wird ein Signal erzeugt um anzugeben, dass ein
erster Knotenpunkt in dem Netzwerk über einen vorbestimmten Kanal
Daten von einem zweiten Netzwerk empfängt. Das Signal wird über den
vorbestimmten Kanal zu einem oder mehreren anderen Knotenpunkten übertragen.
Weiterhin wird eine Datenübertragung
von dem einen Knotenpunkt oder von mehreren anderen Knotenpunkten über den
vorbestimmten Kanal vermieden, wenn das Signal empfangen wird.
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In
einer anderen Situation wird ein Signal erzeugt um anzugeben, dass
ein erster Knotenpunkt in dem Netzwerk über einen vorbestimmten Kanal
keine Daten von einem zweiten Knotenpunkt empfängt. Das Signal wird über den
vorbestimmten Kanal zu einem oder mehreren anderen Knotenpunkten übertragen.
Weiterhin werden Daten von dem einen Knotenpunkt oder von mehreren
anderen Knotenpunkten über
den vorbestimmten Kanal übertragen,
wenn das Signal empfangen wird.
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Weiterhin
können
die Signale, die angeben, dass ein Knotenpunkt ggf. Daten empfängt, durch
einen Energieburst, einen Ton oder ein Steuerpaket verkörpert werden.
Weiterhin sind der eine Knotenpunkt oder mehrere andere Knotenpunkte Ein-Sprung-Nachbarn des ersten
Knotenpunktes. Der eine Knotenpunkt oder mehrere andere Knotenpunkte
sind nicht Ein-Sprung-Nachbarn des zweiten Knotenpunktes.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Darstellung eines Netzwerkes mit einer zentralen Steuerungsarchitektur,
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2 eine
Darstellung eines verteilten Netzwerkes,
-
3 eine
Darstellung der Wirkungsweise eines verteilten Netzwerkes nach der
vorliegenden Erfindung,
-
4 eine
Darstellung einer Ausführungsform
einer Frame-Struktur nach der vorliegenden Erfindung,
-
5 eine
Darstellung einer Implementierung eines Kanals mit Reservenschlitzen
nach der vorliegenden Erfindung,
-
6A–6B je
eine Darstellung der Verwendung eines "In-Receive-Mode (IRM)" Signals nach der
vorliegenden Erfindung,
-
7 eine
Darstellung einer anderen Implementierung eines Kanals mit Reserveschlitzen
nach der vorliegenden Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein MAC Protokoll für verteilte
drahtlose Netzwerke. Das Mac Protokoll nach der vorliegenden Erfindung vermeidet
Interferenz zwischen den mobilen Endgeräten oder Stationen in dem Netzwerk
während
der Kommunikation. Dazu steigert das Protokoll die Möglichkeit
einer gleichzeitigen Kommunikation zwischen den Stationen, wodurch
die Kapazität
des Netzwerkes vergrößert wird.
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Ein
Beispiel eines verteilten Netzwerkes ist in 2 dargestellt.
Wie ersichtlich, hat dieses spezielle Netzwerk keinen zentralen
Controller. Wie oben beschrieben, können mehrere der Knotenpunkte oder
der mobilen Stationen in dem Netzwerk unmittelbar miteinander kommunizieren.
Dies ist erwünscht,
da dies die Möglichkeit
schafft, den Kommunikationskanal öfter gleichzeitig zu verwenden und
folglich die Kapazität
des Netzwerkes zu steigern.
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Wie
aus 2 ersichtlich, sind die mobilen Stationen S1–S6 durch
Verbindungslinien miteinander verbunden. Jede Linie gibt an, dass
die miteinander verbundenen Stationen Ein-Sprung-Nachbarn ("one-hop neighbours") voneinander sind.
In Bezug auf diese Beschreibung werden die Ausdrücke Nachbar und Ein-Sprung-Nachbar
durcheinander verwendet, es sei denn dass es ausdrücklich anders
erwähnt wird.
Ein Ein-Sprung-Nachbar
bedeutet, dass die beiden Stationen in dem Übertragungsbereich voneinander
liegen und folglich einander hören
können.
So sind beispielsweise S2 und S3 Ein-Sprung-Nachbarn von S1, während S4 dies nicht ist. Dies
bedeutet, dass S2 und S3 unmittelbar mit S1 kommunizieren, d.h.
senden und empfangen, können,
während
S4 dies nicht kann. Da alle Stationen S1–S4 nicht Ein-Sprung-Nachbarn
voneinander sind, bedeutet dies, dass das Netzwerk in 2 ein Mehr-Sprung-Netzwerk
ist.
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In 2 können eine
Anzahl Probleme in einem Mehr-Sprung-Netzwerk entstehen. Insbesondere,
wenn S2 in Richtung von S1 überträgt, kann
S3 nicht eine Übertragung
von S2 hören.
Auf diese Weise kann man S2 als eine "versteckte Station" gegenüber S3 betrachten. In dem Fall
würde S3
nicht imstande sein, nur dadurch, dass sie dem Kanal zuhört, zu ermitteln,
ob S1 sich in der Empfangsmode befindet. Auf diese Weise kann es
sein, dass S3 fälschlicherweise
folgert, dass sie den Kanal zum Übertragen
benutzen kann. Um dieses Problem zu vermeiden, muss S3 herausfinden,
on einer der Ein-Sprung-Nachbarn,
in diesem Fall S1, sich in der Empfangsmode befindet.
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Ein
anderes Problem tritt auf, wenn S4 Daten zu S3 überträgt, während S2 zu S1 überträgt. Wenn S4
dem Kanal zuhört
und die Übertragung
von S2 hört,
kann sie fälschlicherweise
folgern, dass sie nicht zu S3 übertragen
kann. Dieses Szenario ist als Problem der "ungeschützten Station" bekannt. Ohne einen
zentralen Controller (CC) zum Koordinieren der Verwendung des Kanals
durch die jeweiligen Stationen, muss ein verteilter MAC einige Mechanismen haben
um die Probleme der "versteckten
und der ungeschützten
Station" zu vermeiden.
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Für die nachfolgende
Beschreibung ist vorausgesetzt, dass die drahtlosen Stationen synchronisiert
sind und die TDM Frame-Struktur in einem einzigen Kanal angewandt
wird. Die vorliegende Erfindung begrenzt sich aber nicht auf diese
spezielle Applikation. Andere Applikationen, wie FDM, CDM oder Hybride
sind ebenfalls betrachtet. Für
diese Applikationen wäre
ein Kanal oder ein Schlitz ein einziges Frequenzband bzw. ein einziger
Code.
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Für jeden
Zeitschlitz in einem TDM Kanal können
Zusammenstöße von Datenpaketen,
verursacht durch das Problem "versteckte
und ungeschützte
Station", vermieden
werden, wenn die nachfolgenden Regeln in dem Netzwerk implementiert werden.
- 1. Eine Station kann nur dann übertragen,
wenn keiner der Ein-Sprung-Nachbarn sich während desselben Zeitschlitzes
in der Empfangsmode befindet;
- 2. Eine Station kann nur dann Pakete empfangen, wenn keiner
der Ein-Sprung-Nachbarn sich während
desselben Schlitzes in der Sendemode befindet.
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Weiterhin
sei bemerkt, dass es auch möglich ist,
dass eine Station einige Nachbarn hat, die sich in der Empfangsmode
befinden und einige Nachbarn, die sich in der Sendemode befinden,
und zwar während
desselben Schlitzes. In dieser Situation kann die Station in diesem
Schlitz weder Daten senden noch empfangen. Die oben stehenden zwei Regeln
setzen voraus, dass die Stationen wissen, ob ggf. einer der Ein-Sprung
Nachbarn sich in der Empfangsmode oder in der Sendemode befindet.
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Dadurch,
dass dem Kanal zugehört
wird, kann eine Station herausfinden, ob ggf. einer der Nachbarn
in einem bestimmten Schlitz sendet. Eine Station kann aber nicht
ermitteln, wenn eine andere Station sich in der Empfangsmode befindet,
nur dadurch, dass sie dem Kanal zuhört, es sei denn, dass die empfangende
Station explizit angibt, dass sie sich in der Empfangsmode befindet.
Dies ist wegen der Tatsache, dass sehr oft die Station in der Empfangsmode
Daten von einer Station empfängt,
die nicht ein Ein-Sprung Nachbar der anderen Stationen ist. Deswegen
ist ein Entdeckungsmechanismus zum Erhalten dieser Information erforderlich,
der nachstehend noch näher
beschrieben wird.
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Ein
Beispiel der Implementierung der oben beschriebenen Regeln in einem
verteilten Netzwerk nach der vorliegenden Erfindung ist in 3 dargestellt.
Wie ersichtlich, tauschen S1 und S2 Daten aus. Auf diese Weise tritt Übertragung
von S1 zu S2 (S1 → S2)
in dem TDM Schlitz 1 und Übertragung von S2 → S1 in dem
Schlitz S2 auf, und die restlichen Stationen sind inaktiv. Durch
Verwendung des oben beschriebenen Mechanismus hätten S3 und S4 die nachfolgende
Information. S3 wüsste,
dass ein Nachbar sich in dem Schlitz 1 in der Sendemode
befindet und dass ein Nachbar in dem Schlitz 2 sich in der
Empfangsmode befindet. S4 wüsste,
dass ein Nachbar sich in dem Schlitz 1 in der Empfangsmode befindet
und dass ein Nachbar in dem Schlitz 2 sich in der Sendemode
befindet. Auf Basis dieser Information und der zwei oben stehenden
Regeln kann S3 den Schlitz 1 zum Übertragen von Daten zu S4 benutzen
und S4 kann den Schlitz S2 zum Senden von Daten zu S3 benutzen.
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Wie
oben erwähnt,
benutzt das MAC Protokoll nach der vorliegenden Erfindung einen
Entdeckungsmechanismus um zu ermitteln, ob einer der Ein-Sprung
Nachbarn sich in der Empfangsmode oder in der Sendemode befindet.
Dieser Mechanismus nach der vorliegenden Erfindung umfasst das Übertragen
eines Signals zu all den Ein-Sprung Nachbarn, einschließlich zu
demjenigen, der sich in der Empfangsmode befindet. Die Übertragung
dieses speziellen Signals wäre
am nützlichsten
in einer Situation, in der die meisten Stationen in dem Netzwerk
nicht gleichzeitig senden. Aber in einer anderen Situation, in der
die meisten Stationen in dem Netzwerk gleichzeitig senden, wäre es besser,
allen Ein-Sprung
Nachbarn einer Station ein Signal zuzusenden, das angibt, dass diese
Station sich nicht in der Empfangsmode befindet.
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Weiterhin
tritt die Übertragung
des oben beschriebenen Signals in den beiden Situationen an vorbestimmten
Stellen in der Zeit auf, so dass andere Nachbarstationen diese Stellen überwachen
können und
die aktiven Empfänger
in dem Gebiet entdecken können.
Dieses über
denselben Kanal wie die Daten gesendete Signal ist ein wesentliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung, da es die Verwendung von mehreren
Kanälen
vermeidet.
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Eine
Ausführungsform
des MAC Protokolls nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Frame in
einem einzigen Kanal, wie in 4 dargestellt.
Wie ersichtlich, ist das Frame in fünf TDM Segmente aufgeteilt.
Ein Netzwerk-Synchronisationssegment 4 wird verwendet um
die MAC Schicht der Stationen zu synchronisieren. Dieser Synchronisationsmechanismus
ist durchaus bekannt. Das Reserveschlitzsegment 6 hat N
Schlitze, die für
synchrone sowie asynchrone Datenpakete reserviert sein können. Im
falle von Reservierungskonflikten haben dabei synchrone Pakete Priorität. Verwaltungs-
und Steuerpakete für den
verteilten MAC werden in einem Verwaltungssegment 8 übertragen.
Ein asynchrones Datensegment 10 wird für asynchrone Datenpakete verwendet. Asynchrone
Pakete, die zunächst
in dem Segment 6 der Reserveschlitze übertragen worden sind, die
eine Neuübertragung
erfordern, werden in dem asynchronen Neuübertragungssegment 12 übertragen.
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Nach
der vorliegenden Erfindung können
Signale in dem Reserveschlitzsegment 6 übertragen werden um eine Station
darauf hinzuweisen, dass einer der Nachbarn sich in der Empfangsmode
befindet. Eine Implementierung eines derartigen Reserveschlitzsegmentes 6 ist
in 5 dargestellt. Wie ersichtlich, ist jeder Reserveschlitz
1-N in zwei Subschlitze aufgeteilt, die je einen "In der Empfangsmode" (IRM) Subschlitz
und einen Datensubschlitz heben. Wenn eine Station sich während eines
bestimmten Schlitzes in der Empfangsmode befindet, muss sie allen
Ein-Sprung-Nachbarn ein IRM Signal in dem entsprechenden IRM Subschlitz
zusenden. Nach der vorliegenden Erfindung könnte das IRM Signal entweder
ein Energieburst sein oder gerade ein Ton, und zwar abhängig von
der unterliegenden physikalischen Schicht, oder ein Steuerpaket.
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Die
Verwendung eines Tones statt eines Steuerpakets als das IRM Signal
ist erwünscht,
wenn die mögliche
Datenrate höher
ist. Die Dauer des IRM Subschlitzes für einen Ton kann kürzer gemacht
werden als die Dauer eines IRM Pakets, weil ein IRM Paket zusätzliche
physikalische und MAC-Schicht-Gesamtkosten erfordert, worauf bei
einem Ton verzichtet werden kann. Deswegen soll der auf Ton basierte Mechanismus
in der Situation mit einer höheren
Datenrate effizienter gemacht werden.
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Andererseits
kann die Verwendung eines Steuerpakets als IRM Signal nützlich sein,
da es derart konfiguriert sein kann, dass es Information über die
Quelle (Sender) und das Ziel (Empfänger) enthält. So kann beispielsweise
das Einschließen
der Stations-ID der erwarteten Quelle in das IRM-Paket Zweideutigkeit
und folglich Paketzusammenstöße dadurch
vermeiden, dass erlaubt wird, dass nur eine Station ein Paket in
dem entsprechenden Daten-Subschlitz sendet. Weiterhin kann, wenn
das IRM Paket auch die erwartete Anzahl Frames einer bestimmten
Station enthält,
die sich in der Empfangsmode befindet, eine Station, die dem Kanal
zuhört, antizipieren,
wenn der Schlitz frei wird. Neue Moden, die gerade sich an das Netzwerk
angeschlossen haben, können
die Information in dem IRM Paket auch benutzen. Diese Merkmale können auch
in einem IRM Tonsystem implementiert werden, würden aber erfordern, dass zusätzliche
Verwaltungspakete in dem Verwaltungssegment gesendet werden. Wenn aber
die Topologie und der Verkehr derart sind, dass oft auftretende
Zusammenstöße von IRM
Paketen auftreten, dann wird die in dem IRM Paket vorhandene zusätzliche
Information meistens nicht codiert werden und die IRM Pakete würden längeren IRM Tönen gleichwertig
sein.
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Um
die Verwendung der IRM Signale zu illustrieren wird die in 3 dargestellte
Situation betrachtet, und zwar im Zusammenhang mit den 6A und 6B.
Wie oben bereits beschrieben, tritt die Übertragung von S1 → S2 in dem
Schlitz des Reserveschlitzsegments auf und die Übertragung von S2 → S1 tritt
in dem Schlitz 2 auf. Weiterhin wird der Fall betrachtet,
in dem Daten zwischen S3 und S4 gesendet werden. Wie in 6A dargestellt,
würde,
durch Überwachung
der Schlitze in dem Reserveschlitzsegment, S3 folgern, dass sie
in dem Schlitz 1 aber nicht in dem Schlitz 2 übertragen
könnte.
Dies ist weil S1 Daten in dem Schlitz 2 empfängt, und
zwar auf Basis des IRM Signals, das von S1 in diesem Schlitz gesendet
wurde. Wie in 6A dargestellt, würde S3 auch
folgern, dass sie in dem Schlitz 2 empfangen könnte, nicht
aber in dem Schlitz 1, da S1 in dem Schlitz überträgt. Auf
gleiche Weise würde
S4 aus 6B folgern, dass sie in dem
Schlitz 1 empfangen und in dem Schlitz 2 übertragen
könnte.
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Auf
Basis der oben stehenden Information zusammen mit den zwei oben
beschriebenen Regeln folgt unten stehend ein Beispiel eines Protokolls
nach der vorliegenden Erfindung:
- 1. S3 überwacht
die Schlitze und ermittelt, dass der Schlitz 1 für Übertragung
frei ist;
- 2. S4 überwacht
die Schlitze und ermittelt, dass sie in dem Schlitz 1 empfangen
kann;
- 3. S3 sendet ein (Beantragungs)Paket "S3 beantragt Schlitz 1 mit
S4" in dem Verwaltungssegment 8;
- 4. S4 empfängt
das Beantragungspaket;
- 5. S4 sendet "Schlitz 1 ist
für S3
und S4 reserviert"
- 6. (Bestätigungs)Paket
in dem Verwaltungssegment 8;
- 7. S4 sendet ein IRM Signal in dem Schlitz 1, anfangend
bei dem nächsten
Frame;
- 8. S3 empfängt
das Bestätigungspaket,
hört auf Schlitz 1,
und startet das Senden von Paketen zu S4 in dem Daten-Subschlitz,
wenn sie das IRM Signal detektiert.
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Die
gesendeten Beantragungs- und Bestätigungspakete werden als Verwaltungspakete
verwendet um andere Stationen über
den laufenden Reservierungsprozess zu informieren, so dass diese
Stationen vermeiden, ähnliche
Anträge
für den
Schlitz zu stellen oder fortzusetzen. Diese Verwaltungspakete können unter
Verwendung eines beliebigen oder eines auf Priorität basierten
Mechanismus in dem Verwaltungssegment 8 geplant werden.
Zusätzliche
Verwaltungs- oder Fehlerwiederherstellungspakete sind erforderlich
um den Fall zu bewältigen,
wenn S4 nicht verfügbar
ist für
den beantragten Schlitz oder wenn ein Reservierungskonflikt auftritt.
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Als
eine alternative Ausführungsform
der in 5 dargestellten Zeitstruktur können alle IRM Subschlitze zusammen
gruppiert werden zum Bilden eines IRM Subsegmentes 6A.
Auf diese Weise kann dieses IRN Subsegment 6A an den Anfang
des Reserveschlitzsegmentes 6 gesetzt werden, wie in 7 dargestellt.
Dies wäre
eine erwünschte
Alternative, wenn Steuerpakete statt Töne für die IRM Signale verwendet
werden.
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Wenn
Steuerpakete in der Zeitstruktur nach 5 verwendet
werden, würde
die Dauer des Spaltes zwischen dem IRM- und dem Daten-Subschlitz die
Empfang-zu-Sende-Umkehrzeit
für die
Transceiver der betreffenden Stationen enthalten. Aber in den IRM
Subschlitzen nach 7 ist die Empfang-zu-Sendeumkehrung
für die
Transceiver nicht kritisch und der Spalt zwischen den IRM Paketen kann
kleiner gemacht werden, wodurch diese Struktur effizienter gemacht
wird als die vorhergehende Struktur. Obschon die IRM Subschlitzstruktur
anfälliger
ist für
Interferenz, weil ein Burst unfreundlicher Energie in dem Subschlitz
alle nachfolgenden Datensubschlitze beeinflussen könnte. Dies
ist weni ger wahrscheinlich in der vorhergehenden Zeitstruktur, wobei
die IRM Subschlitze über
die ganze Dauer des Reserveschlitzsegmentes 6 verteilt
sind.
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Wenn
vorausgesetzt wird, dass das Verwaltungssegment 8 zusammenstoßfrei ist,
können
die Stationen die Beantragungs- und Bestätigungspakete in dem Verwaltungssegment 8 überwachen,
damit sie über
die Aktivitäten
des Nachbarn, wie ob sie frei sind, ob sie übertragen oder ob sie empfangen,
im Bilde bleiben. Auf diese Weise wird eine Station imstande sein,
zu entscheiden, ob sie, auf Basis der Information über den
Zustand der Nachbarn, senden oder empfangen kann. Diese alternative
Annäherung kann
erscheinen um die Notwendigkeit von IRM Signalen zu eliminieren.
Aber um eine nahtlose Integration neuer Moden oder Stationen, die
sich an das Netzwerk anschließen,
zu unterstützen,
kann dies nicht wahr sein.
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Wenn
eine neue Station sich an das Netzwerk anschließt, kann sie schnell ermitteln,
welche Nachbarn übertragen.
Aber eine neue Station kann nicht imstande sein zu lernen, wenn
einer Nachbar oder mehrere Nachbarn beim Fehlen der IRM Signale
sich in der Empfangsmode befinden. Andererseits wird das Senden
von IRM Signalen in jedem Zeitschlitz mehr Gesamtkosten erzeugen,
obschon in diesem Fall die Stationen nicht erforderlich sind um Zustandsinformation
der Nachbarn zu speichern.
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Ein
Kompromiss zwischen der Unterstützung neuer
Stationen und der Reduktion von Gesamtkosten ist das Senden von
IRM Information in besetzten Zeitschlitzen, und zwar alle k Frames.
Auf diese Weise aus k Frames wird ein belegter Zeitschlitz (k – 1) Datenframes
enthalten und ein (1) Frame wird die beiden IRM Signale und Daten
enthalten. Eine neue Station, die sich an das Netzwerk anschließt, wird dann
imstande sein, zu ermitteln, ob einer der Nachbarn in einem bestimmten
Zeitschlitz empfängt,
und zwar wie folgt:
- 1. Die neue Station hört k Frames
lang auf einen Zeitschlitz;
- 2. Wenn einer der Nachbarn in diesem Schlitz Information empfängt und
wenn der entsprechende Absender in dem HF-Bereich der neuen Station liegt,
wird die neue Station während
des IRM Teils dieses Zeitschlitzes in allen k Frames die Aktivität hören. Es
sei aber bemerkt, dass in (k – 1)
Frames die gehörte
Aktivität
nur Daten zuzuschreiben ist und in einem einzigen Frame die Aktivität dem IRM
Signal zuzuschreiben ist, das von dem Nachbar in der Empfangsmode übertragen
wird;
- 3. Wenn einer der Nachbarn Information in diesem Schlitz empfängt und
wenn der entspre chende Absender außerhalb des HF-Bereichs der
neuen Station liegt, wird die neue Station während des IRM-Teils dieses
Zeitschlitzes in einem von allen k Frames die Aktivität hören;
- 4. Wenn keiner der Nachbarn sich in der Empfangsmode befindet,
wird die neue Station in wenigstens einem von allen k Frames überhaupt
keine Aktivität
während
des IRM Teils des Zeitschlitzes hören.
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Es
sei ebenfalls bemerkt, dass statt der Verwendung des Verwaltungssegmentes 8 zum
Senden einer Reservenachricht" und
einer "Bestätigungsnachricht" leere Zeitschlitze
in dem Reserveschlitzsegment 6 verwendet werden kann um
diese Nachrichten auszutauschen. Wenn beispielsweise ein Knotenpunkt
entscheidet, dass er in dem Zeitschlitz i übertragen kann, ohne dass dadurch
Nachbarn gestört
werden, kann er einfach eine "Reservenachricht" mit der eigenen
ID und der ID des Zielknotenpunktes in dem Zeitschlitz i übertragen.
Wenn es in dem Zeitschlitz i in der Nähe des Zielknotenpunktes keine
Aktivität
gibt, kann die Zielstation eine Bestätigungsnachricht senden. Wenn
zwei Stationen eine Reservierungsnachricht in demselben Zeitschlitz
zu senden versuchen, können
die zwei Nachrichten zusammenstoßen und werden eine beliebige
Zeit zurückweichen.
In einem nächsten
Versuch können
die zwei Stationen beliebig verschiedene Zeitschlitze selektieren,
falls verfügbar.
Es sei bemerkt, dass wenn ein Nachbar (sagen wir Station A) des
Ziels in dem Schlitz i empfängt,
kann die Zielstation nicht imstande sein, die Bestätigungsnachricht
unmittelbar zu senden. In dem Fall kann die Zielstation die Bestätigungsnachricht
während
des Frames senden, wenn die Station A das IRM Signal sendet.
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Da
die Übertragungen
in dem Reserveschlitzsegment 6 reservierungsbasiert sind,
erwarten die Empfänger,
die das IRM Signal senden, dass sie während des entsprechenden Datensubschlitzes
ein Datenpaket empfangen. Wenn der Empfänger nicht imstande war, ein
Paket zu empfangen oder nicht imstande war, das empfangene Paket
einwandfrei zu decodieren, kann er ein negatives Bestätigungspaket (NAK)
zu dem erwarteten Sender in dem Verwaltungssegment senden. Bei Empfang
dieses NAK kann der Sender eine Neuübertragung des Pakets in dem
asynchronen Neuübertragungssegment
in demselben Frame planen. Der Platen der Übertragungen in dem asynchronen
Neuübertragungssegment
kann beliebig oder auf Priorität
basiert sein.
-
Die
oben stehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist zur Illustration
und Beschreibung präsentiert.
Es wird nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die beschriebenen
genauen Formen zu begrenzen. Im Rahmen der oben stehenden Lehren
sind viele Abwandlungen und Variationen möglich. Deswegen ist es nicht
die Absicht, dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die
detaillierte Beschreibung begrenzt wird.
-
Text in der
Zeichnung
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4
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-
5
-
- Reserveschlitze
- Schlitz
- Daten
-
6A
-
- Daten von S1 zu S2
- IRM Signal von S1
- Schlitz
-
6B
-
- IRM Signal von S2
- Daten von S2 zu S1
- Schlitz
-
7
-
- IRM Subkanal mit N IRM Schlitzen
- N Datenschlitze