DE69025067T2

DE69025067T2 - Datenübertragungsverfahren für ein digitales nachrichtennetz

Info

Publication number: DE69025067T2
Application number: DE69025067T
Authority: DE
Inventors: Karl-Axel S-212 32 Malmoe Ahl; Kaj S-136 59 Haninge Lindfors; Joakim S-222 70 Lund Nelson
Original assignee: Inventahl AB
Current assignee: Inventahl AB
Priority date: 1989-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2010-10-20
Also published as: DE69025067D1; AU652922B2; US5313461A; CA2070423A1; RU2108673C1; EP0496810A1; EP0496810B1; WO1991006162A1; SE8903455D0; CA2070423C; AU6619490A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren in einem Funkverkehrssystem zur Übertragung einer Vielzahl von digitalen Signalen über einen gemeinsamen Funkkanal.
Zwischen Paaren unterschiedlicher Schalteinheiten werden terrestrisch fest angelegte synchrone digitale Datenfernübertragungskanäle verwendet. Schalteinheiten stehen zum Beispiel für bestehende schaltkreisgekoppelte oder paketlängengekoppelte Fernsprechvermittlungen für Sprache/Daten, mobile Basisstationen und damit verbundene mobile Nebenstationen, lokale Netzwerke (LAN) etc. Bestehende Lösungen zur Verbindung derartiger Einheiten basieren normalerweise auf Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, die eine effiziente Verwendung von Anschlußmitteln verhindern. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine gemeinsame Verwendung für mehr Benutzer zu schaffen, als Punkt-zu-Punkt verbunden werden können, wobei die Benutzer dadurch weniger Verbindungen benutzen und Bandbreite sparen. Ein klassisches Beispiel ist zum Beispiel, daß jeder Fernsprechteilnehmer mit demjenigen nicht direkt fest verbunden sein kann, mit dem er manchmal kommunizieren muß.
Das Verfahren beruht auf der Tatsache, daß zwischen zwei Punkten in einem System eine gewisse Anzahl von körperlichen Verbindungen hergestellt wird. Jede Verbindung weist eine Kapazität auf, die in einer theoretischen Situation der Gesprächs- oder Verkehrsdichte ein wahrscheinliches Hindernis des Verkehrs ergibt. Bei Datenanwendungen wird für viele ein gemeinsammes Betriebsmittel, wie z.B. ein bestehendes Kabel oder ein Leiter, Ethernet, FDDI, MAN verwendet. Eine Kommunikation zwischen Netzwerken kann auf OSI Ebene 2, HDLC, SDLC, etc. oder Schicht 3, d.h. Systempaketen entsprechend den IEEE- Normen oder dgl. basieren. Norwalerweise basiert eine Verbindung mit den Netzwerken auf Level 3, CSMA/CD in einem Ethernet, etc.
Feste digitale synchrone Fernverbindungen werden weiterhin zur Verbindung von Schalteinheiten verwendet, wie zum Beispiel: zwischen Multiplexern, digitalen Konzentratoren mit Fernsprechvermittlungen, mobilen Basisstationen oder Rundfunk- Relaisstationen mit höheren Relaisstationen, Verbindungen zwischen lokalen Netzwerken (LAN) oder entsprechendem werden durch Brücken hergestellt - Leitwege für eine Computer-computer-Kommunikation. Bei einem Austausch mit einer ISDN- Anschlußverbindung verwendet jede Einheit eine Anschluß- Verbindungseinheit.
Eine Schalteinheit ist gekennzeichnet durch heute verwendete Systeme oder zukünftige Systeme einer schaltkreisgekoppelten, paketlängengekoppelten Paketschaltart, die eine Möglichkeit schafft, Teilnehmer mit der Schalteinheit zu verbinden. Normalerweise werden bei der Verbindung von Schalteinheiten miteinander feste synchrone gemultiplexte oder nicht gemultiplexte Verbindung verwendet. Bei sogenannten LAN-Fernverbindungen werden Brücken mit genormten Schnittstellen, wie z.B. G.703, V.35, V.36, etc, zu den Telefonsystemen verwondet. Es können auch Paketsysteme verwendet werden, zum Beispiel als Brücken für Ethernet zu CSMA/CD-Protkoll oder dgl. für andere lokale Netzwerke (LANs) oder für die Verbindung von lokalen Netzwerken (LANs) miteinander.
Verbindungen werden von Punkt zu Punkt, normalerweise durch Multiplexer mit Medium/Verfahren, wie z.B.: Draht, Kabel, Leiter, Funkverbindungen, Lichtwellenverbindung oder Satellit hergestellt.
Auf diese Weise gebaute digitale synchrone Netzwerke werden auf eine Verkehrsdichte zwischen jedem Paar Schalteinheiten, die miteinander verbunden sind, optimiert.
Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Kapazität des Verkehrs in einem Übertragunsmedium nur für eine Kommunikation zwischen den beiden Punkten, die miteinander verbunden sind, verwendet wird. Dies bedeutet, daß jede Punkt-zu-Punkt- Verbindung abhängig von der Spitzen-Verkehrsdichte separat optimiert werden muß.
Die US-A-4,625,308 offenbart ein dynamisches TDMA-Satelliten- Kommunikationssystem mit Verkehrsdichtenzuteilung, wobei die einzelne Kapazität jedes Satellitenanschlusses durch Steuerung und Abänderung jeder Bündellänge entsprechend Anfordernissen des Verkehrs in jeder terrestrischen Station gesteuert wird.
Die US-A-4,686,672 offenbart ein flexibles Verfahren zur Identifikation varuerender Bündel- oder Paketlängen in einem TDMA-Satellitensystem.
De US-4,698,803 offenbart ein allgemeines Paket-Schalt-Kommunikationssystem für Sprach- und Datendienste, die eine effiziente Ausnutzung von Bandbreiten, etc. aufweisen.
Die GB-A 2 165 127 offenbart unterschiedliche Zugriffsverfahren in einem Funksystem während unterschiedlicher Verkehrssituat ionen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein terrestrisches Verfahren und ein Kommunikationssystem, das eine gegenseitige Verbindung und eine gemeinsame Nutzung von drei oder mehr Verbindungspunkten, die in einem Bereich, Raum oder Gebiet angeordnet sind, aufweist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das in einem System eines terrestrischen Funk-Fern- oder Großraumsystems ausgeführt werden soll, das es, im Gegensatz zur früher bekannt gewordenen Systemen, ermöglicht, Anschlüsse zwischen einer Vielzahl von genormten Schalteinheitsarten in einem flexibleren und kostengünstigeren, die Bandbreite effizienter sparenden, weniger störanfälligen und nicht protokollabhängigen Verfahren allgemein zu nutzen.
Anstelle eines bestehenden Verfahrens mit einer Punkt-zu- Punkt-Verbindung zwischen Schalteinheiten in digitalen synchronen Verbindungen wird ein neues Verfahren angewendet, das eine gewisse Verbindungsanforderung innerhalb eines Bereichs oder eines Raums einer gewissen geographischen Region erfüllen soll. Das Verfahren wird durch Verbindung von drei oder mehr Verbindungsanschlüssen von unabhängigen oder abhängigen Verbindungspunkten mit einem gemeinsamen Kommunikationsbetriebsmittel ausgeführt. Entsprechend den Anforderungen der Teilnehmerverkehrsdichte, werden nur solche Informationen in jedem geleiteten Signal, die für jeden einzelnen Anschluß notwendig sind und durch das Kommunikationssystem übertragen werden sollen, dynamisch, gewünschtenfalls wahlweise übertragen. Das Kommunikationssystem für jedes geleitete synchrone digitale Signal überträgt Informationen für jeden Anschluß entsprechend den Anforderungen zum Beispiel durch Zeitaufteilung geleiteter digitaler Signale und durch Auswählen der Informationen, die übertragen werden müssen. Die Inßormationsübertragung durch das Kommunikationssystem findet gemäß der System-Zeitaufteilungsstruktur statt, die von Zeitstrukturen, falls vorhanden, der geleiteten Signale getrennt ist. Geleitete Signale sind zeitgeteilt oder -gemultiplext, und eine Anpassung der Informationen der geleiteten Signale an die Zeitaufteilung des Kommunikationssystems vor der Übertragung von Informationen über das Kommunikationssystem, ist bei jedem der zu übertragenden Signale nötig.
Es zeigen:
Fig. 1 wie Verbindungen zwischen Schalteinheiten, wie z.B. schaltkreisgekoppelten Fernsprechstellen, von Punkt zu Punkt hergestellt werden;
Fig. 2 wie die Verbindunganforderungen zwischen herkömmlichen Einheiten, wie z.B. separaten Teilnehmereinheiten, Konzentratoren, in einem digitalen schaltkreisgekoppelten System gemultiplext werden;
Fig. 3 eine Verbindung eines Multiplexer-Netzwerks;
Fig. 4 wie lokale Netzwerke (LAN) normalerweise miteinander verbunden werden;
Fig. 5 ein Beispiel für eine Verzweigung eines digitalen Multiplexers zu unterschiedlichen Schalteinheiten;
Fig. 6 wie zwei Nebenanschlüsse durch separate Punkt-zu-Punkt- Verbindungen mit einem höheren Anschluß verbunden werden;
Fig. 7 wie Verbindungen mit mobilen Basistationen oder entsprechenden Einheiten durch separate Verbindungen mit einer höheren Relaisstation hergestellt werden;
Fig. 8 schematisch den Aufbau von Kommunikationsnetzen zwischen Schalteinheiten in terrestrischen Einheiten;
Fig. 9 die Grundlagen der Erfindung; d.h. ein terrestrisches Netzwerk teilt ein gemeinsames Anschluß-Betriebsmittel für unterschiedliche Schalteinheiten;
Fig. 10a) ein Beispiel für eine gemeinsame Kommunikationssystemausführung in einem terrestrischen Großraum- Kommunikationsnetz zwischen zum Beispiel einer mobilen Basisstation und einer mit diesen verbundenen Relaisstation;
Fig. 10b) andere Anwendungsbereiche als mobile Systeme;
Fig. 11 wie ein Großraum-Kommunikationssystem in der Praxis für mobile Basisstationen ausgeführt werden kann. Die Dynamik einer Verkehrsdichte, die so berechnet ist, daß sie sich in verschiedenen Teilen während unterschiedlicher Zeitabschnitte stark ändert, nutzt adaptiv die gesamten Betriebsmittel der Kommunikationssysteme in den zu dieser Zeit geeignetsten Teilen;
Fig. 12a) eine Anwendung einer Punkt-zu-Punkt-Funkverbindung, die verschiedene Schalteinheiten verbindet. Wenn sich die Stationen nahe zueinander befinden, so daß sie sich im Hinblick auf Funkwellen stören können, müssen normalerweise unterschiedliche Frequenzen verwendet werden;
Fig. 12b) daß ein Großraumsystem mit einer gemeinsamen Frequenz ausgeführt werden kann;
Fig. 13 wie unterschiedliche geleitete digitale zu übertragende Signale entsprechend sich ändernden Kapazitätserfordernissen oder möglichen Anwendungen zwischen Stationen im Großraumsystem übertragen werden;
Fig. 14 Grundlagen des Zeitaufteilungsverfahrens oder Tastung geleiteter digitaler Signale und die Übertragung gemäß der Zeitaufteilungsstruktur der Kommunikationssysteme, und auch, wie jedes übertragene Datenmuster von jedem geleiteten Signal auf dem gegenüberliegenden Stationsende wiederhergestellt wird;
Fig. 15 wie unterschiedliche Arten geleiteter Signale oder Informationen der Signale, die durch das System übertragen werden sollen, erstens im Hinblick auf Inhalt erfaßt werden, bevor sie einer Zeitrahmenstruktur des Kommunikationssystems ausgesetzt werden, und zweitens in der ursprünglichen Form zurückgeleitet werden, einschließlich der Simulation redundanter Informationen im gegenüberliegenden Stationsende, falls nötig;
Fig. 16 wie überschüssige Datenmuster einer Segmentinformation in einem geleiteten Signal mit vorherigen Datenmustern verglichen werden, um die Übertragung von redundanten Informationen zu vermeiden;
Fig. 17a) schematisch ein Großraum-Kommunikationssystem, das eine oder mehrere zentrale Stationen und eine oder eine Vielzahl von Peripheriestationen aufweist, die mit der (den) zentralen Station(en) verbunden sind. Jede zentrale Station weist Verbindungen mit einer Vielzahl von digitalen Signalen, 1...n, auf, und jede der Peripheriestationen weist eine Vielzahl von geleiteten digitalen Signalen, 1...k, auf;
Fig. 17b) daß das Verfahren in einem Kabel, Leiter oder einem entsprechenden Medium ausgeführt werden kann;
Fig. 18 die alternativen Rahmenstrukturen eines zeit- und raumgesteuerten Systems, wenn Duplex oder Zeitduplex verwendet wird. Zeitscheiben in der Rahmenstruktur des Kommunikationssystems sind durch eine Anzahl an digitalen Bits und durch einen Sicherheitsabstand zwischen Zeitrahmen der Kommunikationssysteme, um eine Überlappung zu verhindern, wiedergegeben;
Fig. 19 schematisch, wie unterschiedliche Signalarten, die gemäß dem POM oder HDLC, etc. gemultiplext sind, oder irgendwelche andere nicht-gemultiplexte geleitete Signalarten abgetastet und in Pakete in der Rahmenstruktur des Kommunikationssystems gesteckt werden;
Fig. 20 ein Beispiel dafür, wie aufeinanderfolgende Datenmuster eines digitalen Signals mit 2,048 Mbit/s, das gemäß G.732 in Zeitabschnitten von 2ms gemultiplext wird, im Hinblick auf einen Informationsgehalt in jeder Zeitscheibe in einem geleiteten Signal analysiert werden können, um in einer geeigneten Zeitscheibe in der Rahmenstruktur des Kommunikationssystems für diejenigen Zeitscheiben eines geleiteten Signals, die übertragen werden müssen, angeordnet zu werden;
Fig. 21 detaillierter die Grundlagen des Großraumsystems;
Fig. 22 schematisch, wie Informationen in einem Datenmuster zur Zuteilung eines neuen Zeitkanals im Kommunikationssystem führen, und auch, wie erfaßte wertvolle Informationen nach einem gewissen programmierten Zeitabschnitt eine Kapazität im Kommunikationssystem nutzen;
Fig. 23 wie Pakete, die Benutzerinformationen im Kommunikationssystem führen, zu einem geleiteten neu geschaffenen Ausgangssignal zusammengesetzt werden. Es ist auch gezeigt, daß Steuerinformationen zwischen zwei Stationen, die miteinander kommunizieren oder für eine Kommunikation vorbereitet werden, durch Steuerpakete geleitet werden;
Fig. 24 ein Beispiel, auf welche Weise externe Signalinformationen, die an ein geleitetes Signal angelegt werden, oder andere externe Steuerzustände, die übertragen werden sollen, erfaßt werden und die Herstellung von Verbindungen im Kommunikationssystem steuern;
Fig. 25 schematisch, wie Datenpakete mit unterschiedlicher Länge, OSI Schicht 3, an eine Rahmenstruktur in einem Großraum-Funknetzwerk angelegt werden. Die unterschiedliche Länge wird an eine unterschiedliche Anzahl von Zeitscheiben im Kommunikationssystem oder ein Sub- Multiplexen des Systems angepaßt;
Fig. 26 die strukturellen Grundlagen einer Zeitaufteilung des Kommunikationssystems durch Aufteilung in feste Zeitscheiben und auch durch Signalgebung zwischen jedem Paar Stationen im Hinblick auf Signale, die übertragen oder empfangen werden;
Fig. 27 weiterhin das Kommunikationssystem.
Die Beschreibung der Erfindung wird durch die Definition folgender Begriffe klarer:
Ein Kommunikationssystem ist das System, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Das System ist als ein Großraum-Funksystem vorgesehen, das Betriebsmittel zeitlich und räumlich teilt, wobei die Zeitaufteilung entsprechend den Anforderungen in jeder Anwendung Zeitduplex oder Frequenzduplex ist. Die Verwendung einer TDMA-Rahmenstruktur findet in einem festgelegten Zeitmuster statt, d.h. jeder TDMA-Rahmen beseht aus einer Anzahl von Zeitscheiben. Die Gesamtzeit für jede aufeinanderfolgende Zeitscheibe ist optimiert, u.a. im Hinblick auf eine Minimierung von Kapazitätsverlusten und eine Minimierung einer Übertragunqsverzögerung, um alternative Anwendungsbereiche zu ermöglichen. Jede Zeitscheibe wird durch eine Vielzahl von digitalen Bits wiedergegeben, die durch einen Funkkanal in einem Signalbündel oder -Paket übertragen werden. Das System soll einen oder mehrere Punkt-zu-Punkt- Verbindungen zwischen zwei Stationen oder Mehrpunkt-Verbindungen herstellen.
Ein geleitetes Signal ist ein digitales synchrones oder asynchrones Signal, das gemultiplext oder nicht gemultiplext ist oder ein Punkt-zu-Punkt-Signal ist, das entsprechend Datenverbindungsprotokollen für ein Telesystem gemäß OSI Schicht 2, wie z.B. CCITT, HDLC, SDLC, Datenrahmen aufweist. Die Aufgabe ist es, ein geleitetes Signal mit einer hohen Qualtität im Hinblick auf einen Bitfehler, etc., und eine minimierte Verzögerung transparent durch das Kommunikationssystem zu übertragen. Mit unterschiedlicher Verkehrsdichtenintensität bei geleiteten Signalen gibt es eine entsprechende Nutzung des Kommunikationssystems.
Alternativ kann ein geleitetes Signal eine Verbindung sein, bei der das Kommunikationssystem vervollständigt worden ist, um mit einer Adressierung eines OSI Schicht 3-Protokolls, Typ CSMA/CD für Ethernet, oder anderer Datenprotokolle umgehen zu können.
Ein Datenmuster ist eine Erfassung des Inhalts in einem geleitetem Signal während aufeinanderfolgender Zeitabschnitte. Die Erfassung kann sich auf Informationen in einer jeweiligen Zeitscheibe in einem verbundenen Kanal zum Beispiel für ein PCM-Signal gemäß G.732 beziehen. Alternativ kann ein Datenmuster aus einem oder mehreren HDLC-Verbindungsprotokollen oder Teilen davon, etc. bestehen. Derartige Informationen in jedem Datenmuster, die für jede Anwendung als wertvoll betrachtet werden, werden unter Berücksichtigung von freier Kapazität, Priorität, etc., durch das Kommunikationssystem übertragen. Alternativ wird das gesamte Signal übertragen, wenn eine feste Verbindung benötigt wird.
Eine externe Signalgebung steht für eine Kapazitätszuteilung im Kommunikationssystem für jedes geleitete Signal oder Gruppe von Signalen, wobei die Zuteilung durch einen manuellen oder sonstigen digitalen Austausch gesteuert wird.
Die Gesamtmenge an verfügbaren Anschlüssen wird somit basierend auf den Anforderungen des Verkehrs dynamisch und adaptiv aufgeteilt und gewünschtenfalls zwischen allen verbundenen Schalteinheiten gleich oder mit unterschiedlichen Prioritäten geteilt. Sprache kann eine höhere Priorität als Daten, etc. haben, da für Sprache eine konstante und kurze Verzögerung wichtig ist. Mehrere Benutzergruppen, zum Beispiel gemäß Fig. 10b), Bezugszeichen 20, wobei jede Gruppe durch eine jeweilige Schalteinheit verbunden ist, sind auf diese Weise unter demselben Kommunikationsnetz verbunden.
Dadurch ist es möglich, einen höheren Grad einer effizienten Nutzung der Gesamtzahl an Verbindungen innerhalb des Bereichs oder Raums zu erreichen. Insgesamt können mehr verbundene Benutzer in einem Bereich die gemeinsamen Betriebsmittel nutzen als dies der Fall wäre, wenn eine Kommunikation nur zwischen zwei fest verbundenen Schalteinheiten zugleich stattfinden würde, siehe Fig. 8 und 9 (auch die Erlang-Formel zur Verkehrsauslegung) auf einer gewissen Anzahl von Verbindungen. Das gesamte Verbindungserfordernis innerhalb des Bereichs oder der Fläche ist somit niedriger als bei herkömmlichen Lösungen, da auf diese Weise basierend auf einer größeren statistischen Auswahl der Anzahl von Teilnehmern mehr Teilnehmer Anschluß- Betriebsmittel teilen. Aus Fig. 8 wird deutlich, daß die Bandbreite, die benötigt wird, um drei geographisch getrennte Schalteinheiten 10 zu verbinden, die Summe des Bandbreitenraums oder der Kapazität an Anzahl von Kanälen, d.h. 100 + 100, ist. 100 ist das Bezugszeichen für die Anzahl an Verbindungen zwischen jeder Schalteinheit, die für eine bestimmte Verkehrsdichtenblockierung zwischen zwei Schalteinheiten ausgelegt ist. Aus Fig. 9 wird deutlich, daß, wenn ein Verkehr zwischen drei oder mehr Schalteinheiten entsprechend den Verkehrsanforderungen zusammen ein gemeinsames Anschluß-Betriebsmittel verwendet, der gesamte benötigte Bandbreitenraum oder die Gesamtzahl an Kanälen für eine Verbindung aller zugehöriger Schalteinheiten verringert wird, was, wie es durch die Gesamtzahl an Verbindungen oder Bandbreite mit separaten Kommunikationsverbindungen, 100 + 100, dargestellt ist, größer ist, als wenn gemeinsame Verbindungen 110 verwendet werden.
Die Folge sind geringere Kosten und, wenn eine Funkkommunikation verwendet wird, ein geringerer Frequenzbedarf, insbesondere in Fällen gerichteter Funkkommunikation in Großraumsystemen.
Terrestrische Großraum-Funksysteme, die dynamisch ausrichtbare Antennensysteme mit einer Betriebsmittelteilung nach Zeit- und Raumprinzipien aufweisen, können mit einer vergleichsweise hohen digitalen Kapazität für jeden Funkkanal errichtet werden, wodurch derartige Systeme für Koinmunikationsnetze für Schalteinheiten gut geeignet und anwendbar werden. Durch Verwendung beliebiger Zeitscheiben im Kommunikationssystem für jede Station oder für unterschiedliche Informationsteile, zum Beispiel Zeitscheiben gemäß PCM, HDLC, Datenrahmen, etc., in einem geleiteten digitalen Signal, das gemäß den Anforderungen des Verkehrs übertragen werden soll, ist es möglich, Informationen u.a. effizienter, flexibler, frei von Interferenzen bei einer höheren Leitungs- und Unterbrechungsgeschwindigkeit zu übertragen oder die Übertragung zu steuern, als es bei bestehenden Lösungen, die in anderen Großraum-Funksystemen der terrestrischen Art oder zum Beispiel Satellitensystemen mit Bündelschaltsteuerung in jeder Station möglich ist.
Das Verfahren wird mit Hilfe eines Großraum-Funksystems durchgeführt, das eine Kapazität aufweist, die zum Beispiel mindestens der Summe an Anforderungen des Verkehrs für drei Schalteinheiten entspricht. Das dynamische Kommunikationsnetz ist für jede Schalteinheit gemacht, siehe Fig. 10a) und 10b). Aus Fig. 10a) geht hervor, daß digitale Verbindungen 100 mit einem Kommunikationssystem 150 verbunden sind. Digitale Verbindungen von Schalteinheiten 10 und 19 sind mit Stationen 200 und 210 verbunden. Das Kommunikationssystem weist zum Übertragen für jede der Schalteinheiten ein gemeinsames Kommunikations- Betriebsmittel 220 auf. Aus Fig. 10b) geht hervor, wie das Kommunikationssystem in alternativen Schalteinheiten genutzt werden kann.
Die Vorteile der Durchführung des Systems durch Funk gehen deutlich hervor, wenn sich die Anforderungen des Verkehrs innerhalb eines gewissen lokalen Bereichs zeitlich stark unterscheiden und wenn sich die Menge des Verkehrs oder Spitzen des Verkehrs ebenfalls von Ort zu Ort, zum Beispiel zwischen einem Vorort und einer Stadt, entlang größerer Straßen zu verschiedenen Punkten verschiebt, wie bei mobiler Kommunikation, siehe Fig. 11. Fig. 11 zeigt, daß eine Vielzahl geographisch getrennter Basisstationen 19 durch digitale Signale 100 mit dem Kommunikationssystem verbunden ist.
Fig. 11 zeigt schematisch, wie das Kommunikationssystem durch Funk 220 mit den Basisstationen 19 in Verbindung steht und zeigt auch, daß die Verbindungen für mobile Basisstationen 100 an der Relaisstation 10 durch das Kommunikationssystem in beide Richtungen zu jeder der entsprechenden mobilen Basisstationen 100 übertragen werden. In Fig. 11 sind nur Grundlagen dessen gezeigt, wie die Basisstationen 19 das gemeinsame Anschluß-Betriebsmittel auf solche Weise nutzen können, daß sie ihr gemeinsamens Anschluß-Betriebsmittel gemäß den Anforderungen des verkehrs adaptiv und gemäß den Anforderungen des Verkehrs dynamisch teilen. Die Anpaßbarkeit kann selbstgesteuert sein, d.h. eine Kapazität wird schrittweise genutzt, wenn Betriebsmittel benötigt werden. Alternativ wird die Kapazität durch die Relaisstation oder eine Gruppe von zusammenwirkenden Relaisstationen oder eine andere externe Steuerung gesteuert.
Wenn zum Beispiel jede der Basisstationen durch ein oder eine Vielzahl von digitalen Signalen, die eine Kapazität von 1,544 oder 2,048 Mbit/s aufweisen, verbunden ist, und jedes der Signale gemultiplext wird, um eine Anzahl von Teinlehmerkanälen, zum Beispiel 24, 32, 64, 128 oder, abhängig von der Kanalbandbreite für jeden Teilnehmer in diesem mobilen Anschluß, jede andere Anzahl, zu halten, wird der Verkehr nur für diejenigen Teilnehmer, die ein Gespräch führen oder Daten übertragen, durch das Kommunikationssystem übertragen.
Im Grunde genommen wird jede verfügbare Zeitscheibe im Kommunikationssystem durch jeden Teilnehmer im mobilen System genutzt. Falls nötig, trifft das Kommunikationssystem selbst Entscheidungen, um Interferenzen zwischen Untersystemen beim Auswählen von Zeit zu vermeiden. Wenn eine Interferenz auftritt, wird die Verwendung von Zeitscheiben neu gestaltet.
Zur Klarheit ist nur ein mobiler Netzwerkanschluß gezeigt, aber unterschiedliche Netzwerkarten oder unterschiedliche Hierarchien von Kommunikationsanforderungen im selben Netzwerk können ein oder mehrere Systeme oder ein System in jedem Bereich, in dem das Kommunikationssystem eingesetzt wird, nutzen.
Eine mobile Kommunikation ist ein Beispiel, bei dem die Kommunikationsanforderung für eine Anzahl von Basisstationen als ganzes innerhalb eines Bereichs, wie einer Stadt mit Vororten, vom Standpunkt des Verkehrs aus wie oben offenbart wirkt. Das Problem ist, daß die Spitzenanforderung einer Anzabl von Verbindungen zwischen Relaisstation und Basisstation normalerweise wesentlich höher ist als die mittlere Anforderung für jede Basisstation. Die Anzahl an Basisstationen, die Verbindungen zwischen einem Bereich/Raum, u.a. für die ländliche Gegend, Städte, Büros, etc., für NMT, GSM, schnurlose Telefone und im zukünftigen PCN, UMTS und anderen ähnlichen Anschlüssen benötigen, steigt stark an.
Entsprechend den gegenwärtigen Verfahren sind die Auswirkungen wie nachfolgend dargelegt.
Zusammenfassend eine große Verschwendung von Betriebsmitteln im Hinblick auf die Anzahl von Verbindungen, da die Anzahl von Verbindungen für jede Basisstation individuell für eine Spitzen-Verkehrsdichte bemessen ist. Es bestehen Schwierigkeiten, Netzwerke durch herkömmliche Verfahren außer durch öffentliche Teleoperatoren, schnell und flexibel herzustellen.
Eine herkömmliche Funkverbindung der Punkt-zu-Punkt-Art liefert eine niedrige Frequenznutzung, siehe Fig. 12a.
Fig. 12a zeigt, wie Funkverbindungsanschlüsse 300, von denen jeder im selben geographischen Bereich eine eigene Frequenz aufweist, Schalteinheiten 10 verbinden. Es ist ebenfalls dargestellt, daß drei Paare von Frequenzen 400, 401, 402 erforderlich sind und diese Paare können die Frequenzen ungeachtet jedes vorhandenen oder nicht vorhandenen Verkehrs blockieren. Großraum-Funksystem für feste Anwendungsbereiche werden gegenwärtig verwendet, um fest verbundene oder für jeden individuell verbundenen Teilnehmer dynamisch verbundene synchrone oder asynchrone Kommunikationsverbindungen auf einem Teilnehmerniveau für eine Telefon- oder Datenkommunikation zu schaffen. D.h., in dem Moment, in dem eine Verbindung benötigt wird, wird entsprechend einem Schaltkreiskoppelverfahren zu jedem Teilnehmer ein transparente Verbindung hergestellt, siehe Fig. 12b. Bei der Telekommunikation wird zu jedem zusammenwirkenden TDMA-, FDMA-Systembenutzer, der kommunizieren möchte, eine schaltkreisgekoppelte Verbindung verwendet. Es gibt Großraum-Funksysteme für kleinere sporadische asynchrone Anforderungen für eine Datenkommunikation der Paketfunkart und diese nutzen eine beliebige Zuteilung von Betriebsmitteln, wie z.B. CSMA, ALOHA, etc.
Erfindungsgemäß sind digitale synschrone gemultiplexte oder nicht gemultiplexte Telekommunikationen zwischen Schalteinheiten der in der Einleitung beschriebenen Art in einem Großraumsystem verwirklicht, das Kommunikationsverbindungen in einem gewissen Bereich oder Raum schafft. Die Verkehrskapazität des Systems ist so hoch, daß zumindest eine Verbindung von drei oder mehr Schalteinheiten, von denen jede eine maximale Kapazitätsanforderung aufweist, die 2 Mbit/s und/oder 1,544 Mbit/s oder 160-192 kbit/s entspricht, verwendet wird. Die Erfindung wird in einem Großraum-Funksystem eingesetzt, das den Verkehr entsprechend den Anforderungen in jedem Dienst innerhalb jedes geleiteten Signals dynamisch verbindet und transparente Verbindungen verwirklicht, die wechselseitig mit der tatsächlichen gesamten Verkehrsanforderung zusammenwirken. Alle Schalteinheiten sind auf solche Weise mit dem Kommunikationssystem verbunden, daß gewählt werden kann, daß redundante Informationen, wie ungenutzte Informationen in Zeitscheiben von Signalen, nicht innerhalb jeder Verbindung übertragen werden, selbst wenn die Schnittstelle für jedes geleitete Signal zum Beispiel 2 Mbit/s, 1,544 Mbit/s beträgt oder eine höhere Kapazität, zum Beispiel 8 Mbit/s, 10 Mbit/s, etc. aufweist.
Das Großraumsystem wird mit einer TDMA-Rahmenstruktur hergestellt. Die Durchführung eines derartigen Systems in CSMA, einem Breitbandspektrum-Verfahren, ist ebenfalls möglich.
Die gesamte Funkkanalkapazität des Großraum-Funksystems ist auf solche Weise bemessen, daß insgesamt in einem Funkkanal für Verbindungen von drei oder mehr räumlich getrennten Schalteinheiten eine ausreichend hohe Kapazität verfügbar ist. Jede Schalteinheit ist durch ein oder mehr digitale Signale, die eine Kapazität aufweisen, die sich mindestens auf eine Kapazität beläuft, die 2,048 oder 1,544 Mbit/s, 144-, 160-192, etc. oder einem Vielfachen oder einem Teilvielfachen von 64 kbit/s entspricht, mit dem Kommunikationssystem verbunden. Durch Einsatz einer Zeitmultiplex im Kommunikationssystem ist es möglich, in Abhängigkeit von den Anforderungen der Informationsübertragung für jedes geleitete Signal das gemeinsame Kommunikations-Betriebsmittel dynamisch zu teilen, siehe zum Beispiel Fig. 13. Signale 1000, 1001, 1002 sind mit einer zentralen Einheit 200 des Systems verbunden. Bei entsprechenden Stationen 210 werden entsprechende Signale geleitet. Ein Signal 1000 in einer der Peripheriestationen wird zu einer Basisstation geleitet und ein zweites Signal 1001 wird zu einer anderen Einheit geleitet.
Fig. 14 zeigt die Grundlagen der Übertragung geleiteter Signale. Digitale Signale, die geleitet und übertragen werden sollen, sind von der CCITT-Art, G.703/G.704, V.35, V.36 oder anderen ähnlichen internationalen Normen. Normalerweise werden sie gemäß G.732/G.733, IK.721, 1.720 ISDN, Multiplexnormen für komprimierte Signale, wie z.B. ADPCM, oder mobilen Normen, etc., die in Europa, Japan, USA, etc. eine Unterteilung von 64, 32, 16, 8 kbit/s pro Kanal aufweisen, oder einer entsprechenden Hierarchie für Breitbandsysteme, d.h. geleiteten 2,048 oder 1,544 Mbit/s, oder anderen Normen oder "de facto" sich entwickelnden Normen für eine synchrone digitale Kommunikation zwischen Schalteinheiten, SONET, SDH, etc., gemultiplext. Für Brücken zwischen Computernetzwerken, etc., gibt es ein Multiplexen gemäß Datenverbindungsprotokollen, wie z.B. QSI Schicht 2.
Für die Anforderungen der Informationsübertragung, die sich mit dem Verkehr ändern, wird für zwei oder mehr geographisch getrennte Schalteinheiten die Kapazität in einem gemeinsamen Kommunikationssystem geteilt. Für die Anforderungen des Verkehrs für jede der Schalteinheiten wird in unterschiedlichem Ausmaß die Übertragungskapazität des Kommunikationssystems innerhalb des Bereichs/Raums, der durch das System abgedeckt wird, verwendet. Das Ausmaß der Nutzung wird, abgesehen von den Anforderungen des Verkehrs, durch Prioritäten oder andere externe Steuerbedingungen gesteuert Wenn freie Kapazität vorhanden ist, wird ein geleitetes digitales Signal transparent übertragen. Alternativ werden nur bestimmte Teile jedes geleiteten Signals durch das Kommunikationssystem übertragen, d.h. in aufeinanderfolgenden Datenmustern als redundant erfaßte Informationen oder auf irgendeine andere Weise als redundant betrachtete Informationen werden nicht übertragen. Redundante Informationen werden im gegenüberliegenden Stationsanschluß durch Signalisierung einer Bandbreiteneinsparung neu geschaffen, um im gegenüberliegenden Ende ein fiktives transparentes Signal zu schaffen.
Das oben beschriebene ist in Fig. 14 gezeigt. Gemäß Fig. 10a weist ein Kommunikationssystem 150 eine oder mehrere Peripheriestationen 200 und unter jeder der zentralen Stationen eine oder mehrere Peripheriestationen 210 auf. Zwischen den zentralen Stationen und den Peripheriestationen findet eine Funkübertragung in Bündeln 220 statt, jede zentrale Station ist mit einem Antennensystem 230 versehen, das in einer Richtung dynamisch gesteuert wird, wobei die zentrale Station Eingangsanschlüsse für Signale aufweist, die auf eine gegenüberliegende Station übertragen werden sollen, wobei die Eingangsanschlüsse an der zentralen Station mit 1000, 1001 und auf den Peripheriestationen mit 6000, 6001 bezeichnet sind.
Der Informationsgehalt in den beiden geleiteten Signalen 2000, 2001 ist fiktiv dargestellt. Der Aufbau des Informationsvolumens, etc., ist nur schematisch und illustrativ. Die Bezugszeichen 1i1 bzw. 1i2, etc., stellen derartige Informationen dar, deren Übertragung durch das System gewünscht oder notwendig ist. Andere Teile des Signals sind für die Anwendung nicht kritisch und müssen nicht unbedingt übertragen werden. Durch Erfassung von Signalen während den Zeitabschnitten F1 bzw. F2, Analysieren der Datenmuster im Hinblick auf gegebene Bedingungen und Anforderungen, werden die Informationen in geleiteten Signalen auf Zeitscheiben A1, B1, C1, etc., gerichtet, die bereits jedem Signal 2000, 2001 zugeteilt sind, und im nächsten Rahmen 7000, A2, B2, C2 für das nächste Datenmuster im Kommunikationssystem wiederholt.
Während des zweiten Datenmusters F2 wird eine neue Anforderung 2i3 erfaßt. Wenn Transparenz stark benötigt wird, wird ein derartiges Signal so bald wie möglich dem Kommunikationssystem zugeteilt. Aus der Figur geht hervor, daß die Information 2i3 dem Kommunikationssystem schnell zugeteilt worden ist.
Eine schnelle Zuteilung kann auch durch Halten einer Anzahl von Zeitscheiben, die vorher im Kommunikationssystem vorbereitet wurden, geschaffen werden, ohne das System während einer starken Verkehrsbelastung in irgendeinem Maße in einem negativen Zustand zu belasten.
Eine Unterbrechung von bereits zugeteilten Signalen findet normalerweise statt, wenn eine Anzahl aufeinanderfolgender Datenmuster anzeigt, daß eine gegenwärtige Information nicht mehr übertragen werden muß. Durch das Vorhandensein einer schnellen Herstellung und einer langsameren Unterbrechung wird eine transparente und eine Verkehrsanpassung effizient vorgenommen, die Anforderung einer Signalisierung und damit auch der Zusatz-Aufwand und die Komplexität des Systems werden beschränkt, wenn nicht die gesamte Dynamik durchgeführt wird.
Fig. 14 zeigt auch, wie Informationen von einem Datenmuster 2100 in einem Zeitabschnitt F1 auf einen Zeitrahmen 5000 im Kommunikationssystem (Fig. 18, 10.000) übertragen und im gegenüberliegenden Stationsanschluß 3100 entsprechend Signalen 3000, 3001, die eine Beschaffenheit entsprechend den Signalen 2000, 2001, die die Eingangssignale im anderen Ende sind, aufweisen, neu geschaffen werden.
Somit werden mit jedem einzelnen geleiteten digitalen gemultiplexten oder nicht gemultiplexten Signal bestimmte Signale oder Zeitrahmen, etc., für eine wahrscheinliche Übertragung durch das Funkkommunikationssystem auf solche Weise verbunden und unterbrochen, daß die Informationsübertragung für jeden verbundenen Teilnehmer zu den Schalteinheiten vom Standpunkt der Übertragung aus so gesteuert wird, daß im Großraum-Kommunikationssystem nur Informationen übertragen werden, die für jeden verbundenen Anschluß benotigt werden.
Zum System geleitete digitale Signale, die übertragen werden sollen, werden im Hinblick auf eine Verkehrs-Übertragungsvorrichtung analysiert. Die Informationsübertragung durch das Funk-Kommunikationssystem findet durch Übertragung der für jeden Anschluß benötigten Informationen durch das Funk-Kommunikationssystem statt. Unter Bezugnahme auf Fig. 14 sind Informationen, die auf das Funk-Kommunikationssystem in einen Rahmen hiervon übertragende werden müssen, 1i1, 1i2 und 2i1, 2i2. In der Figur sind zwei aufeinanderfolgende Datenmuster F1, F2, 2010 gezeigt. Der Menge an Informationen, die übertragen werden könnte, wird in jeder Zeitscheibe des Kommunikationssystems eine gewisse Menge an Raum für Informationen gegeben. Abhängig vom Informationsgehalt in jeder Informationsmenge, die in einem 64 kbit/s PCM-System, oder z.B. einem 16 kbit/s PCM-System für mobile Telefone, aus einem Sprach- Kanal bestehen kann, werden auf Zeitscheiben oder Bündeln des Kommunikationssystems unterschiedliche Arten von Multiplexen durchgeführt, um das Kommunikationssystem effizient zu nutzen.
Dies ist in Fig. 14 dadurch gezeigt, daß Informationen in der Zeitscheibe A1 aus Informationen aus zwei Übertragungsleitungen in einem PCM-System, HDLC oder entsprechendem, d.h. aus 2000, 2001, bestehen.
Die Länge des Datenmusters wird an eine geeignete Zeitverzögerung für Signale, die durch das System übertragen werden sollen, angepaßt, und die Anzahl an Bits der Bündel des Kommunikationssystems wird ebenfalls optimiert.
Die Flexibilität und Möglichkeiten der Dynamik im Hinblick auf den Verkehr ist somit verglichen mit früher verwendeten Systemen oder einem System, bei dem jede Station im Funk-Kommunikationssystem nach jeder Änderung der Anforderungen im Hinblick auf eine Bündellänge geprüft werden mußte, offensichtlich.
Bei dem Beispiel wurde eine Übertragung in eine Richtung von einer zentralen auf eine Peripheriestation beschrieben, aber grundsätzlich gibt es eine Entsprechung in der entgegengesetzten Richtung.
In Fällen, in denen die Informationen, wie z.B. in einer Zeitscheibe in einem gemultiplexten geleiteten Signal, nicht vollständig durch das Funk-Kommunikationssystem übertragen werden muß, können derartige Informationen stattdessen mit geringerer Bandbreite übertragen oder vollständig übersprungen werden. Dann findet während eines solchen Zeitabschnitts eine Neuschaffung im gegenüberliegenden Ende des Kommunikationssystems statt, die den synchronen Datenfluß erzeugen oder das digitale Signal in der ursprünglichen Form neu schaffen soll.
Solche Bedingungen werden zwischen betroffenen Stationen signalisiert.
Neben dem oben beschriebenen Verfahren kann das Kommunikationssystem mit einer Funktion versehen sein, die die Verbindung/Unterbrechung von externen Einheiten, Relaisstationen, etc. steuert.
Fig. 15 zeigt das grundlegende Verfahren, das u.a. auf nicht gemultiplexte Signale angewendet wird.
Für jedes geleitete Signal wird ein Bitstrom erfaßt. Das Vorhandensein von Informationen, die übertragen werden müssen, wird innerhalb eines Muster-Zeitabschnitts 1 erfaßt, Informationen A1, B1 und Zeit werden in einem Rahmen des Kommunikationssystems zugeteilt. Während eines oder einiger der folgenden Zeitabschnitte 2 sind in dem geleiteten Signal 1010 keine Informationen vorhanden, die übertragen werden sollen. Der Information B1 im Signal 1011 wird in den folgenden Rahmen 5010 Zeit zugeteilt.
Wenn sich die Informationsmenge sporadisch ändert, wie zum Beispiel normalerweise Paketgrößen in Computernetzwerken, OSI Schicht 3, könnnen mehrere Zeitrahmen in jedem Rahmen 7000 verwendet werden, und alternativ werden, abhängig von einer Übertragungstransparenz, etc. für die Anwendungen, mehrere aufeinanderfolgende Rahmen im Kommunikationssystem verwendet. Aus Eingangspaketen können benötigte Daten durch das Kommunikationssystem gelesen und zur Erzeugung einer geeigneten Verbindung und Signalisierung an eine gegenüberliegende Station oder Stationen verwendet werden.
Das Kommunikationssystem verwendet als ein Medium entweder eine auf Luft bzw. Ether basierende Übertragung oder alternativ Leiter, Kabel, Draht, etc. Die Basis des Verfahrens ist es, Übertragungszeit im Kommunikationssystem abhängig vom Informationsgehalt in geleiteten Signalen dynamisch zuzuteilen. Zwei grundlegende Prinzipien oder eine Kombination der Prinzipien bei der dynamischen Steuerung der Informationsübertragung durch das Kommunikationssystem sind wichtig: Erstens wird die Informationsübertragung durch Signalkanäle für geleitete digitale Signale 100, z.B. T16 bei einem gemultiplexten 2,048 Mbit/s Signal, oder entsprechende Kanäle für 1,544 Mbit/s Signalnormen oder externe Signalisierung gesteuert, und zweitens wird die Informationsübertragung, wie sie durch aufeinanderfolgende Segmente jedes geleiteten Signals gesteuert wird, mit vorherigen Segmenten gemäß vorher festgelegten steuerbaren Vergleichsbedingungen verglichen, bevor im System Informationen übertragen werden, siehe S1 und S2 in Fig. 16. Für den Fall, daß die Vergleichsbedingung zeigt, daß Informationen in einem Segment nicht transparent sein müssen, wird dies der gegenüberliegenden Station im Kommunikationssystem signalisiert. Auf der gegenüberliegenden Seite werden Informationen vorher übertragener Informationen wiederverwendet, um das Signal gewünschtenfalls zu simulieren. Vergleichsbedingungen, zum Beispiel für unterschiedliche Zeitscheiben in einem gemultiplexten geleiteten Signal, können sich aufgrund unterschiedlicher Anforderungen, die es für verschiedene Dienste, wie z.B. Sprache, Daten oder Bilder, etc, gibt, ändern. Dadurch ist es u.a. möglich, bestimmte Zeitkanäle, z.B. 64 kbit/s PCM CCITT G.732, in geleiteten gemultiplexten Signalen transparent durch das Kommunikationssystem zu übertragen. Dies gilt für Signalkanäle in geleiteten Signalen oder andere Kanäle, die aus irgendeinem Grund Priorität besitzen oder fest verbunden sind oder wenn sie bei Bedarf immer Kapazität erhalten. Kanäle beziehen sich in diesem Fall auf Zeitscheiben in einem geleiteten Signal oder auf ein bestimmtes Datenverbindungspaket in einem geleiteten Signal, etc.
Ein erfaßtes Segment (Datenmuster) kann aus einem oder einem Vielfachen oder Teilen von Zeitkanälen geleiteter Signale bestehen, wenn sie, wie oben beschrieben, gemultiplext sind.
Der Grund hierfür ist, daß bestimmte Anschlüsse mehrere 64 kbit/s benotigen können, wie z.B. ISDN oder Datenübertragung durch 256 kbit/s oder ähnliche Beispiele.
Weiterhin ist das System zur Informationsübertragung zwischen einer Relaisstation und mobilen Basisstationen geeignet, und da die Kanalgeschwindigkeit 32 oder 16 kbit/s betragen kann, wird das erfaßte Segment dementsprechend angepaßt, um zu steuern, daß die Übertragung durch das Kommunikationssystem optimiert wird, indem nur notwendige Kanalinformationen übertragen werden.
Fig. 16 zeigt, wie aufeinanderfolgende Informationssegmente in einem geleiteten Signal 1010 als S1, S2, etc. erfaßt werden, und wie das Ergebnis der Datenmuster in 1, 2, 20,000 gespeichert wird, wo es mit einem vorherigen Informationsgehalt verglichen wird. Bei dem dritten Datenmuster ist schematisch gezeigt, daß das Ergebnis einer bestimmten Anzahl von Datenmustern S2 zu einer Informationsunterbrechung führt. Es ist ebenfalls schematisch gezeigt, daß, wenn erfaßt wird, daß der Informationsgehalt in S2 nicht in der dritten Zeitscheibe übertragen werden muß, ein entsprechender transpondierter Informationskanal im Kommunikationssystem 5000, S? unterbrochen wird, d.h. daß eine Zeitreservierung für eine vollständige Übertragung von Informationen, die durch ein Segment wiedergegeben sind, unterbrochen wird. Informationen werden jedoch nach wie vor in der gegenüberliegenden Station simuliert.
Diese Darstellung dient nur der Offenbarung von Grundlagen der Erfindung.
Durch einen Steuerkanal oder Steuerkanäle S0 zwischen einer zentralen Station und zugehörigen Peripheriestationen, die im Kommunikationssystem 209 schematisch gezeigt sind, findet die benötigte Signalgebung zur gegenüberliegenden Seite des Systems in beide Richtungen statt, um übertragene Bündel neu zu schaffen und an den richtigen Bestimmungsort zu adressieren.
Um zu verhindern, daß das System überlastet wird, wenn das System eine begrenzte Kapazität aufweist, wird das System in solchen Fällen, wenn die oben beschriebenen Verfahren mit gesamter Dynamik verwendet werden, nur für eine bestimmte Menge an Verkehr verwendet. D.h., eine begrenzte Menge an Kapazität wird in den Fällen aufgespart, wenn das Kommunikationssystem mit einer Vielzahl von Untersystemen zusammenwirkt, die sich möglicherweise in Zeit und Raum überlagern, um nicht in eine Blockade zu geraten. Wenn es jedoch weiterhin Überlastungen gibt, werden Prioritäten verwendet oder es findet nacheinander eine zeitweilige Unterbrechung für Benutzer statt, die die niedrigste Priorität, von diesen im Hinblick auf die Priorität ansteigend, aufweisen, bis das Problem gelöst ist.
Zum Beispiel kann Sprache eine höhere Priorität aufweisen als Daten. Bestimmten Benutzer oder Zeitscheiben in geleiteten Signalen oder den vollständigen geleiteten Signalen kann verglichen mit anderen Signalen eine höhere Priorität gegeben werden.
Es wird eine schnelle Zuteilung von Zeitscheiben, deren Übertragung für notwendig befunden wird, durchgeführt. Eine zeitweilige Kapazität für derartige Erfordernisse kann in derartigen Fällen, in denen im Grunde eine "direkte" Verbindung benötigt wird, und in Fällen, in denen es wünschenswert ist, nicht irgendein oder eine begrenzte Anzahl an Informationsbits zu verlieren, oder um eine weitere Verzögerung zu vermeiden, zugeteilt werden, bevor in dem System eine permanente Zuteilung von Zeit stattfindet. Diese Verbindung von Zeitscheiben, die bereits im System zugeteilt sind, wird eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Datenmuster verzögert, um hohe Anforderungen an die Signalkapazität zu vermeiden.
Eine effiziente Dynamik des Verkehrs wird auch dadurch erzeugt, daß das System für ein langsames Abfragen einer im wesentlichen höheren Anzahl von Peripheriestationen als normalerweise gleichzeitig kommuniziert gebaut ist. Somit kann eine große Anzahl von Funkstationen mit dem Netzwerk verbunden und während Zeitabschnitten, in denen keine Informationen übertragen werden mussen, nur langsam abgerufen werden. Auf diese Weise können redundante Verbindungen geschaffen werden, ohne notwendigerweise mehr als einen Bruchteil der Kapazität des Kommunikationssystems in normalen Situationen zu verwenden. Hierdurch werden u.a. frequenzeffiziente, schnell verbindbare, dynamische Kommunikationsnetze, insbesondere für hochsporadische Anforderungen an den Verkehr, Redundanz bei Katastrophen, Alarmen, etc., geschaffen.
Vor einer Verbindung oder Zuteilung von Zeit im Kommunikationssystem zur Übertragung von geleiteten Signalen, werden Informationen, die nicht direkt durch das System übertragen werden können, gespeichert, um später übertragen zu werden, wenn im Kommunikationssystem Zeit für derartige Anwendungen, die dies erfordern, zugeteilt wird. Normalerweise kann eine begrenzte Anzahl von digitalen Bits, zum Beispiel beim Gesprächsverkehr während einer Verbindung, verloren werden, ohne daß dies durch einen Benutzer wahrgenommen wird. Aufgrund der Tatsache, daß eine bestimmte Menge an Zeit benötigt wird, um im Kommunikationssystem eine Zeitzuteilung zu empfangen, gibt es eine Verzögerung, wenn alle Informationen übertragen werden müssen. Eine Anzahl an verlorenen Informationsbits während einer Verbindung ist bei verschiedenen Anschlüssen unterschiedlich. Dies wird beim bestehenden DSI (digitale Sprachinterpolation)-Konzept für ein Satellitensystem verwendet, das unten näher beschrieben ist. Bei dem System wird eine unterschiedliche Reserve-Übertragungskapazität in Abhängigkeit von der Informationsmenge, die schnell zum Kommunikationssystem geleitet werden muß, verwendet.
Das Kommunikationssystem ist mit Funktionen versehen, die prinzipiell eine direkte Verbindung von Teilnehmern, die diese benotigen, ermöglicht. Die Kapazität wird direkt im nächsten Rahmen im Kommunikationssystem zugeteilt, und in diesem Rahmen kann eine Signalgebung direkt erfolgen, wenn das System zum Beisdiel in einem beliebigen geeigneten Zeitrahmen unabhängig von einer früheren Verwendung mit einer Signalfunktion versehen ist, die direkt irgendwo in der Zeitscheibe zugeteilt werden kann und schnell als Steuerbündel erkannt wird. Diese Funktion kann auch auf eine solche Weise genutzt werden, daß neue Zuteilungen vor einem sukzessiven ständigen Aktualisieren zeitweilig erfolgen.
Infolgedessen wird eine Verzögerung oder ein Verlust von Daten während eines Setups verringert oder vermieden.
Eine schnelle und "direkte" Zuteilung neuer Anforderungen an den Verkehr erfolgt von einer Peripheriestation durch Verwendung einer Kapazität, die vorher reserviert, aber nicht benutzt wurde, und durch eine direkte Signalgebung in einem nachfolgenden Rahmen zur zentralen Station. In Notfällen kann eine Signalgebung, falls notwendig, in einer Zeitscheibe, die bereits zugeteilt und durch Verkehr besetzt ist, stattfinden, da das System erfaßt, welche Art von Bündel eingeht. (Siehe nachfolgende Informationen zum Steuersignal).
In Fällen, in denen nur das letzere der beiden vorher erwähnten grundlegenden Verfahren eingesetzt wird, d.h., das Verfahren der Verbindung und Unterbrechung nicht durch Signalkanäle geleiteter Signale gesteuert wird, wird der Vorteil erzielt, daß das Kommunikationssystem nicht mit einer verbundenen Anwendung kommunizieren muß. Dies ist ein größerer Vorteil, da unterschiedliche Hersteller und Anwendungen unterschiedliche Arten der Signalgebung benötigen. In solchen Fällen sind wichtige Anforderungen ein schnelles Setup, Stabilität, Transparenz, eine geringe Verzögerung bei der Übertragung, um allgemeine Schalteinheiten verbinden zu können, ohne große Probleme zu schaffen. Jede aufeinanderfolgende Rahmenzeit im Kommunikationssystem ist an zugehörige Anwendungen angepaßt. Um das System an allgemeine Anwendungen der Datenfernübertragung anpassen zu können, ohne wirklich zu intervenieren, liegt die Rahmenzeit für das System unter einigen ms, wenn eine Anpassung an allgemeine Anwendungen stattfindet.
Weiterhin ist es möglich, bei Schaltsystemen, bei denen keine Signalkanäle verwendet werden, wie z.B. synchronen digitalen Datenfernübertragungsnetzen, zum Beispiel bei Verkehr zwischen lokalen Netzwerken (LANS), ein Kommunikationssystem zu verwenden, das den Verkehr konzentriert. Das Verfahren des Erfassens, des Vergleichens und Übertragens von "wertvollen" Informationen ist in einem gewissen Maße mit einer Art digitaler Verdichtung für Sprache gemäß DSI (digitale Sprachinterpolation) oder TASI vergleichbar. Ein Unterschied liegt darin, daß das Verfahren im wesentlichen breiter und nicht auf Sprache beschränkt ist.
Weitere Konsequenzen des Verfahrens sind, daß Großraumsysteme nicht mit Schnittstellen der Ausstattung des Teilnehmers, die zum System gehört, konstruiert werden müssen, wie es gegenwärtig bei bestehenden Systemen der Fall ist. Dies bedeutet, daß es bei der Entwicklung von Großraumsystemen nicht notwendig ist, eine bestimmte Ausstattung zur Verbindung von Teilnehmern zu entwickeln, wie es gegenwartig bei bestehenden Systemen der Fall ist. Alle genormte Schalteinheiten können verwendet werden. Dies bedeutet, daß die Großraumsysteme nicht so geschlossen und so spezifisch werden wie bestehende TDM/TDMA-Systeme, die gegenwartig verwendet werden, bei denen bestimmte Schaltsysteme entwickelt wurden, ohne das System in einem allgemeineren Aspekt anwendbar zu machen.
Das Verfahren kann auch in einem anderen Medium als dem Ether 220, wie z.B. einem Leiterkabel, Draht 230, etc. durchgeführt werden, wie aus Fig. 17a und b hervorgeht.
Unter Bezugnahme auf Fig. 17a ist der grundlegende Aufbau des Kommunikationssystem 200 gezeigt, wobei das System eine oder mehrere zentrale Stationen wiedergibt, von denen jede mit zugehörigen Peripherie-Nebenstationen 210 kommuniziert. Eine Anzahl von digitalen Signalen, 1...n, die auf eine gewünschte Peripheriestation oder Peripheriestationen übertragen werden sollen, werden zur zentralen Station geleitet. An jeder der Peripheriestationen werden entsprechende Signale, die an der zentralen Station verbunden werden und für jede Station 1...k beabsichtigt sind, verbunden. Das Bezugszeichen 10 ist eine Standard-Schalteinheit, und die Teilnehmer sind durch 20 wiedergegeben.
Ein in Fig. 17b gezeigtes terrestrisches Bündeldauer-Kommunikationssystem kann gemäß dem oben beschriebenen Verfahren auch dort ausgeführt werden, wo das Ether- bzw. Luftmedium durch Draht, Kabel oder Leiter ersetzt ist. Die Vorteile sind im Grunde ähnlich den Vorteilen des Funkverfahrens, aber normalerweise liefert das Funkverfahren sanftere Zugriffsmöglichkeiten.
Zentrale Stationen sind durch 90 wiedergegeben und Peripheriestationen durch 9. Das Medium Draht, etc., ist durch 230 wiedergegeben.
Es ist günstig, das Verfahren in zeitlich und räumlich gesteuerten Großraum-Funksystemen gemäß PCT/SE89/00047 (WO-A- 89/07327) auszuführen. In diesem Fall ist das Kommunikationssystem das zeitlich und räumlich gesteuerte System. Die Vorteile der Schaffung dieser Art von zeitlich und räumlich gesteuertem System, das einen TDMA-Rahmenaufbau aufweist, sind offensichtlich, denn es ist ein Vorteil, wenn die Informationen in genau definierte Zeit-Bruchstücke aufgeteilt werden, um den Grad der möglichen Aufteilung von Betriebsmittel nach Zeit und Raum zu erhöhen. Weiterhin ist eine sorgfältige zeitliche Steuerung in Zeitabschnitten in diesen Fällen wichtig, um eine Übertragungskapazität nicht falsch zu nutzen, d.h. in das "falsche" Raum- (Bereichs-) Segment zu richten.
Bei dem zeitlich und räumlich gesteuerten System wird die Qualität in verwendeten Zeitscheiben im System überwacht. Nicht für Verkehr, etc. verwendete Zeitscheiben werden im Hinblick auf Interferenz, Qualität, etc. analysiert. Bei zufälliger Zuteilung von Zeit im Kommunikationssystem kann es in ungünstigen Situationen, wie z.B. einer starken Nutzung des Verkehrs, zu einer schlechten Wahl der Zeit- und Raumzuteilung zwischen unterschiedlichen Teilen des Kommunikationssystems kommen. Im Grunde muß die Zuteilung schnell sein, wenn sie tatsächlich gebraucht wird. Zur Verhinderung einer völligen Interferenz, die ohne Unterbrechung großer Teile verbundenen Verkehrs an mehreren Stellen, zum Beispiel an unterschiedlichen Plätzen, schwer zu beheben ist, wird im System eine Reservekapazität gehalten.
Offensichtliche Risiken für eine Interferenz in sog. Risikopaaren versucht man von vornherein auszuschalten. Ein anderes anwendbares Verfahren ist es, vorher ständig Zeitscheiben auszuwählen, die für eine Übertragung zugeteilt werden sollen, und die Qualität und das Ergebnis derartiger sukzessiver Auswahlen zu messen. Die Auswahl von Zeit für gesteuerte Signalbündel ist sorgfältiger, und Informationen, die diese betreffen, werden mit leistungsfähigen Fehler-Erfassungsverfahren vervollständigt. Bündel für einen Kundenverkehr weisen eine einfachere Fehlererfassung auf als die Steuersignale, um u.a. eine ausgedehnte separate Analyse und Verarbeitung dieser zu vermeiden und auch, um einen Zusatzaufwand im Kommunikationssystem niedrig zu halten. Unterschiedliche Bündelarten werden schnell erkannt, da sich die Synchronisierungsinformationen unterscheiden. Bei normalen Benutzerdaten werden Synchronisierungsinformationen auch als eine Fehlererfassung verwendet, um einen Zusatzaufwand niedrig zu halten und auch, um die Erfordernisse der Verarbeitung zu verringern.
Eine Signalisierungsanforderung für einen Setup und zum Unterbrechen wird optimiert, um eine sichere Signalisierung und eine niedrige Signalkapazität zu schaffen. Um dies bei der Verwendung von DSI (digitale Sprachinterpolation) oder ähnlichen Funktionen, d.h., wenn ein herkömmlicher Signalkanal keine Kapazität zuteilt, wenn eine feste Kapazität verbunden wird, zu realisieren, werden Signalanforderungen in unterschiedliche Phasen aufgeteilt.
Wenn nach der Erfassung eines geleiteten Signals eine im wesentlichen direkte Verbindung stattfinden soll, wird eine vorher durchgeführte zeitliche und räumliche Zuteilung zeitweilig verwendet.
Neue Anforderungen für einen Setup teilen Zeitscheiben innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts zu, der aus einer Anzahl von Zeitrahmen, einem Multirahmen, besteht.
Eine vollständige Aktualisierung und in manchen Fällen auch Anforderungen einer Unterbrechung von Zeit- und Raumkapazität werden mit einer zusätzlichen Anzahl von Zeitrahmen, einem Superrahmen, ausgeführt. Durch diesen gesamten ständigen Aktualisierungsvorgang wird u.a. Sicherheit in kurzen Pausen, Schwinden, etc. erreicht.
Dieses Verfahren führt zu einer schnellen und zyklischen Aktualisierung, einem möglichen direkten Setup ohne oder mit einer begrenzten zeitlichen Verzögerung, einer Beschränkung einer benötigten Signalkapazität und auch zu einer möglichen vollständigen langsamen zyklischen Aktualisierung, die zum Beispiel Probleme beim Schwinden oder Fading in einem Funkkanal oder andere Störungen verhindert.
Die Vorteile aus dem Kommunikationssystem, bei dem eine zufällige oder gesteuerte Zuteilung in einer geeigneten Position in einem Zeitrahmen genutzt wird, sind, verglichen mit einer Nutzung einer bestimmten unterschiedlichen Bündellänge für jede Paket-Transaktion oder einer bestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Zeitscheiben, die von den tatsächlichen Anforderungen des Verkehrs abhängen, offensichtlich, insbesondere bei einem zeitlich und räumlich gesteuerten System, bei dem eine Zersplitterung in genau definierte Zeitscheiben und eine Verwendung eines Raums während der Scheiben größere Vorteile aufweist, indem eine effizientere Aufteilung von Betriebsmitteln für mehrere Stationen ermöglicht wird als bei der Nutzung unterschiedlicher kontinuierlicher Bündellängen. Weiterhin ist das Verfahren bei der dynamischen Zuteilung oder Unterbrechung von Verkehr vorteilhaft, ohne einen ausgedehnten Neuaufbau, normalerweise keinen Neuaufbau, wenn sich der Verkehr ändert. Es wird somit, verglichen mit dem Anwenden einer Bündellängenänderung im Kommunikationssystem für digitale gemultiplexte Signale oder ähnliche Informationen, die vor ihrer Übertragung aufgesplittert werden können, ein hoher Flexibilitätsgewinn erreicht.
Ein auf zeitlicher und räumlicher Steuerung beruhendes Kommunikationssystem ist mit einer Vorrichtung zur Verwendung einer strukturierten Zeitaufteilung in Zeitscheiben versehen. Zur Erzielung einer effizienten Verkehrsdynamik wird im Grunde eine schnelle und zuverlässige Signalisierung zwischen zugehörigen Stationen benötigt. Um eine Anforderung einer ausgedehnten Prozeßerkennung des Inhalts jedes Bündels auszuschalten, findet die Erkennung von Bündeln bereits aus den beigefügten Synchronisierungsinformationen statt. Infolgedessen gibt es eine Möglichkeit eines separaten Prozesses, der zum Beispiel in Hardware realisiert wird, um im Grunde die Art der ankommenden Pakete direkt zu bestimmen. Die beigefügte Synchronisierungsinformation, die aus einigen Codes besteht, wird schnell erkannt und im Hinblick auf Qualität erfaßt. Auf diese Weise gibt es eine einfache Auswahl, wenn Daten reine Benutzerdaten oder Steuerinformationen sind. Gemäß dem Verfahren ist es jederzeit möglich, eine TDMA-Verkehrs-Zeitscheibe zu "bekommen" und, zum Beispiel zeitweilig, Steuerdaten anzuwenden. Die Steuerinformationen werden mit weiterer Fehlererfassung vervollständigt, um die Qualität von Steuermeldungen zu garantieren. Dies erfolgt in einem CRC- (zyklischen Redundanzprüfungs-) oder einem alternativen Fehlererfassungscode. Weiterhin schafft dieses Verfahren Möglichkeiten, anstelle von Benutzerdaten im Grunde zeitweilig Steuerinformations-Pakete zu senden, wenn das System im Hinblick auf den Verkehr stark überlastet ist und Störungen erzeugt werden, um ein Problem schnell zu lösen und auch, um Zeitrahmen, etc. zuzuteilen oder neu zuzuteilen.
Fig. 18-24 zeigen detaillierter Prinzipien des dynamischen Kommunikationssystems.
Die Bündel sind, abhängig von der tatsächlichen Aufgabe, in unterschiedliche Form und Funktion aufgeteilt. Die Figur zeigt schematisch, daß Synchronisierungsinformationen, Teilnehmerinformationen und möglicherweise auch ein Fehlercode und auch ein weiterer Steuercode und ein Schutzbereich alle benötigt werden.
Fig. 18 zeigt die TDMA-Rahmenstruktur des Kommunikationssystems, wenn Frequenzduplex oder 10.000 oder Zeitduplex 5.000 gemacht wird. Es ist auch offensichtlich, daß der Systemrahmen mit einer Zeitscheibenaufteilung gemäß TDMA 10.020 oder 5020 versehen ist.
Der grundlegende Aufbau eines Bündels ist durch 220 gezeigt. Die gesamte Menge an Informationen oder Steuerdaten ist durch 219 wiedergegeben. Synchronisierungsdaten 2311 und eine Erkennung einer Paketart sind ebenfalls gezeigt. In Fällen, in denen eine Fehlererfassung oder eine alternative Fehlerkorrektur angewendet wird, wird das Bezugszeichen 2312 verwendet. Ein geschützter Bereich zwischen Bündeln ist durch 2313 wiedergegeben.
Wenn ein Zeitduplex angewendet wird, kann eine separate Zuteilung von Betriebsmitteln im Kommunikationssystem einzeln stattfinden. Auf diese Weise wird eine weitere Verdichtung der Daten-Übertragungskapazität im Kommunikations system erreicht.
Fig. 19 zeigt, wie unterschiedliche Arten geleiteter Signale 200, 2001, 2002, falls nötig, durch unterschiedliches Multiplexen an die Bündelgröße des Kommunikationssystem angepaßt werden. D.h., wenn das Kommunikationssystem zum Beispiel eine Kapazität von 64 kbit/s für jedes Bündel wiedergibt, können vier Teilnehmer, die eine Kanalkapazität von 16 kbit/s nutzen, an das Bündel gemultiplext werden. Umgekehrt kann, wenn ein verbundender Teilnehmerkanal eine größere Kapazität aufweist als das Bündel, eine Anzahl von Bündeln in jedem aufeinanderfolgenden Rahmen den Teilnehmer wiedergeben.
Wenn ein geleitetes Signal nicht für jeden Teilnehmer eine Kanalauf teilung aufweist, werden Informationen hiervon nacheinander Bündel für Bündel oder, falls nötig, eine Anzahl von Bündeln in jedem Rahmen im Kommunikationssystem übertragen, wie es bei 2312 gezeigt ist.
Fig. 20 zeigt ein Beispiel eines genormten CCITT-Signals 2000 gemäß G.732. Dieses Signal wird nur zu Darstellungszwecken verwendet. Jedes andere digitale Signal oder Zeitsegment kann verwendet werden. Ein digitaler Fluß von 2,048 Mbit/s, der transparent durch das Kommunikationssystem übertragen werden soll, wird innerhalb von 2 ms im Hinblick auf seinen Informationsgehalt analysiert. Der gesamte Inhalt beträgt 4096 digitale Bits. Diese stellen 32 Kanäle dar. Jeder Kanal weist 128 Informationsbits 219 auf. Abhängig davon, ob jeder erfaßte Teilnehmerkanal (mit 64 kbit/s) mit 128 Bits übertragen werden soll, d.h., ob der Kanal eingerichtet wird oder nicht oder ob freie Kapazität vorhanden ist, etc., im Hinblick auf Prioritäten, etc., wird jeder Informationssatz mit 128 Bit pro Teilnehmerkanal auf Zeitscheiben, Bündel 220 aufgebracht oder nicht. Wenn der Teilnehmerkanal transparent übertragen werden soll, werden 128 Bits auf den Zeitrahmen des Kommunikationssystems aufgebracht, wobei der Zeitrahmen eine Rahmenzeitfolge von 2 ms aufweist. Während der nächsten Folge von 2 ms wird der nächste erfaßte Inhalt von 128 Bits übertragen usw., bis eine Unterbrechung gewünscht ist. In umgekehrter Richtung gilt das umgekehrte.
Wenn ein Zeitabschnitt von 4 ms ausgewählt wird, beträgt der Informationsgehalt jedes Kanals 256 Bits, etc. Wenn ein Zeitabschnitt von 2 ms ausgewählt wird und jeder Kanal 16 kbit/s wiedergibt, beträgt der Informationsgehalt auf jedem Kanal 32 Bits, etc.
Anstelle oder als eine Ergänzung zu einer Unterteilung von Zeitscheiben des Systems gemäß einer Schmalband-TDMA kann eine Breitband-CDMA (Mehrfachzugriff im Codemultiplex) oder ein sog. Streuspektrum-Verfahren im Kommunikationssystem verwendet werden.
Das Kommunikationssystem, das für eine Verbindung von Verkehr zwischen unterschiedlichen Schalteinheiten vorgesehen ist, kann auch auf eine solche Weise hergestellt werden, daß Bündellängen, die sich mit den Anforderungen des Verkehrs ändern, im Großraumsystem dynamisch hergestellt werden. Dieser Fall eignet sich insbesondere für Verkehr zwischen lokalen Datennetzwerken, Ethernet, Tokenring, FDDI und kann auch in anderen integrierten Systemen für Sprache und Daten, bei denen eine Bündellängenkopplung verwendet wird, eingesetzt wird. Ein lokaler Netzwerk-Verkehr wird nicht durch eine Kommunikation durch Brücken oder ähnliche Einheiten, die für eine Integration mit synchronen Fern-Netzwerken geeignet sind, beeinflußt, d.h. ein Verkehr in einem Computernetzwerk (Terminal-PC, etc.) mit unterschiedlicher Länge wird auf das Großraumsystem aufgebracht. In dem System findet eine Zuteilung von Betriebsmitteln mit unterschiedlicher wechselnder Bündelzeitlänge statt. Normalerweise wird im Kommunikationssystem jedoch, falls nötig, eine wechselnde Anzahl von Zeitscheiben verwendet und zugeteilt
Wenn das System an wechselnde Bündellängen, z.B. an diese Art interaktiver Anwendungsbereiche gemäß OSI Schicht 3 oder entsprechendes, angepaßt wird, wird auch die Rahmenstruktur angepaßt, um eine Interferenz zwischen geographisch geschlossenen Untersystemen zu verhindern. Zur Vermeidung einer Interferenz zwischen nahe beieinander liegenden zentralen Stationen, wenn ein Zeitduplex verwendet wird, findet eine Anpassung der Rahmenzeit für eine erlaubte Übertragungszeit und Empfangszeit, und der gewünschten gesamten maximalen Datenpaketlänge, die übertragen werden muß, statt. Dieses Prinzip ist in Fig. 25 gezeigt, bei der eine wechselnde Bündellänge verwendet wird.
Die Schalteinheiten, die mit dem System verbunden werden können, können für jeden einzelnen Zeitkanal unterschiedliche Bandbreiten benutzen. Dies erfolgt in der herkömmlichen CCITT- Norm mit 64 kbit/s, die zum Beispiel bei der Sprachübertragung eine sehr hohe Qualität liefert. Neue Dienstleistungen und Anwendungsbereiche, z.B. beim Computer und bei mobiler Kommunikation, führen zu neuen Anforderungen an bandbreitensparende digitale Sprachalgorithmen, z.B. 8-16 kbit/s, ADPCM in CT2, 34 kbit/s. ISDN mit Einfachzugriff und/oder eine Datenkommunikation können ein alternatives Multiplexen auf 64 kbit/s, z.B. einen Wechsel auf 144, 160, 256, 384, etc., wie z.B. Untergeschwindigkeiten durch z.B. 2,048 Mbit/s oder 1,544, erfordern.
Fig. 21 zeigt die Grundlagen des Kommunikationssystems. 203 gibt die Einheit wieder, die die Informationen im Hinblick auf den Informationsgehalt steuert, und steuert auch, welche Informationen übertragen werden sollen. Eine Einheit 202 gibt die Einheit wieder, die es ermöglicht, durch externe Signahsierung die Zuteilung, welche Informationen durch das Kommunikationssystem übertragen werden sollen und auch welche Informationen neu geschaffen oder simuliert werden könnten, zu steuern. Die Einheit 209 gibt die Kommunikationsanforderungen jedes geleiteten Signals mit einem entsprechenden geleiteten Signal in einer anderen Station wieder.
Eine Einheit 204 bezieht sich auf eine zentrale Station. Bei der gezeigten Ausführungsform ist offensichtlich, daß zwei zentrale Stationen 2500 zusammenwirken können.
Fig. 22 zeigt schematisch, wie jedes geleitete Signal nacheinander erfaßt und bei 20.000 verglichen wird. Abhängig vom Ergebnis wird ein Setup oder eine Unterbrechung gestartet oder eingeleitet. Dies erfolgt bei 20.100, was eine benötigte Entwicklung einleitet. Durch einen Steuerkanal 20.101 werden Signalinformationen, falls nötig, auf eine gegenüberliegende Station angelegt.
Unterschiedliche Bedingungen für einen Setup und eine Unterbrechung, Prioritäten, Setup-Zeitabschnitte sind hochschematisch bei den Bezugszeichen 20.002, 20.001, 20.005, 20.006, und einen Austausch von Steuerinformationen 20.007, etc. mit dem Kommunikationssystem gezeigt. Ein Signalbündel 219 und 2192 gibt ein Steuerbündel wieder.
Somit ist das Kommunikationssystem geeignet, digitale gemultiplexte oder nicht gemultiplexte Signale durch sog. Datenmuster des Signals und durch Anlegen dieser auf die Rahmenstruktur und Aufteilen der Kapazität des Kommunikationssystem, transparent durch das System zu übertragen. Es ist ein fester oder ein anpassungsfähiger Setup möglich.
Das System kann so hergestellt werden, daß es eine bestehende oder ähnliche Signalisierung wie T 16 in einem 2 Mbit/s Signal verwendet, wobei das System dabei Kanäle durch das Kommunikationssystem in einem schaltkreisgekoppelten Verfahren durchläuft. In diesem Fall mit Hilfe einer beliebigen Funktion zur Erfassung einer derartigen Signalisierung. Kanäle, die schaltkreisgekoppelt sind, können durch die Benutzer oder einen Anwendungszweck zu einem ständigen Setup gezwungen werden, ungeachtet dessen, ob ein Verkehr vorliegt oder nicht. Weiterhin kann bei einem Verfahren entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren jeder Kanal in einem gemultiplexten Signal, das angelegt wird, basierend auf Informationen, die übertragen werden müssen oder nicht, erfaßt werden. Zum Beispiel können bei einer Sprach-Anwendung ausgedehnte Schweigesequenzen zeitweilig durch anderen Verkehr benutzt werden, um die Kapazität effizienter zu nutzen.
Es werden unterschiedliche Prioritäten verwendet, um zu gewährleisten, daß Informationen, die übertragen werden müssen, unabhängig von der Verkehrssituation übertragen werden. Dies gilt für Signalkanäle T 16, die 2,048 Mbit/s Signalen entsprechen, und ähnlich für T1, Hochprioritäts-Verkehr, etc. Um zu verhindern, daß z.B. ein Kanal, der durch ein schaltkreisgekoppeltes Verfahren angelegt wird, in einer "Schweigekopplung" endet, wenn Verkehr mit einer höhren Priorität während hoher Verkehrsbelastung eine Unterbrechung aufgrund einer Interferenz, etc., eine Zeitscheibe zurückzieht, die bereits in einer Sprach-Anwendung zugeteilt wurde, kann während eines erlaubten Zeitabschnitts eine Beschränkung für eine "Schweigekopplung" erfolgen.
Es ist auch möglich, eine Verkehrskapazität zwischen mehreren Nebenstationen zu verwenden, insbesondere, wenn die zentralen Stationen an derselben Stelle angeordnet sind. Wenn eine Nebenstation verkehrstechnisch am höchsten belastet ist, kann ein parallel arbeitendes System den Verkehr übernehmen.
Eine Signalisierung zu einer entsprechenden Station ist schematisch bei 20.100 gezeigt. Dadurch werden Steuerdateninformationen, die mit einer entsprechenden Station 2194, Fig. 23, ausgetauscht werden, gesteuert.
Fig. 23 zeigt, wie Kanalinformationen 219 in das neu geschaffene digitale Signal eingebracht werden. Es ist auch schematisch gezeigt, wie Steuerdaten 2191 im Grunde eine Neuerzeugung des digitalen Signals für ein gemultiplextes Signal 2000 steuern.
Fig. 24 zeigt schematisch eine externe Steuerung einer Kanalverbindung. Für schaltkreisgekoppelte digitale Telefonsysteme in Europa erfolgt dies gemäß T 16 in einem digitalen 2,048 Mbit/s Signal. Das Prinzip gilt für jede externe Steuerung.
Der Signalkanal gibt z.B. an, daß vier Teilnehmerkanäle in einem digitalen Signal verbunden und durch das Kommunikationssystem übertragen werden sollen. Abhängig von einer verfügbaren Kapazität, einer Priorität des Kanals im Vergleich zu anderen Kanälen, etc., werden Zeitscheiben im Kommunikationssystem zugeteilt.
Durch das Vorhandensein von beliebigen Prioritäten auf einzelnen Teilnehmerkanälen oder vollständigen digitalen geleiteten Signalen, ist es im Grunde immer möglich, die Anforderung der Transparenz zu erfüllen, wenn die Summe der durch den Benutzer mit der notwendigsten höchsten Priorität geforderten Kapazität nicht die Systemkapazität übersteigt.
Mögliche Anforderungen der Transparenz, z.B. für ISDN-Verbindungen, werden auf diese Weise erfüllt.
Fig. 26 und 27 zeigen, wie ankommende Datenpakete auf Zeitscheiben des Kommunikationssystems gerichtet werden.
In den Fällen, in denen Zeittransparenz eine absolute Anforderung ist, wie zB. bei der Sprachkommunikation, kann jede Station eine anpassungsfähige dynamische Zuteilung einer Anzahl von Zeitrahmen pro Rahmen entsprechend der wechselnden Anforderung aufweisen. In diesem Fall findet vor einer Übertragung durch das System eine Zwischenspeicherung statt, oder es wird alternativ eine Pückübertragung, etc. durch ein höheres System gesteuert, wenn Datenpakete verloren werden oder nicht richtig sind, etc.
Von der zentralen Station aus findet entsprechend den Informationen, die zu einer Zentrale in jeder Peripheriestation übertragen werden müssen, eine adaptive Kapazitätszuteilung statt.

Claims

1. Verfahren in einem Funkverkehrssystem zur Übertragung einer Vielzahl von digitalen Signalen, die aus Segmenten von Benutzerdaten bestehen, zwischen einer Übertragungsstation (10, 19) und einer Empfangsstation (19, 10) über ein gemeinsames Funkverkehrsbetriebsmittel, das von mindestens drei Stationen geteilt wird, das die folgenden Schritte aufweist:

Analysieren von Segmenten der Daten im Hinblick auf Inhalt und Menge an zu übertragenden Daten; adaptives Zuteilen der Kapazität des Betriebsmittels basierend auf dem Analysieren, gekennzeichnet,

durch Aufbringen der Signale auf eine Zeitrahmenstruktur, wobei jeder Rahmen eine vorher festgelegte Anzahl an Zeitscheiben aufweist; Übertragen von in den Zeitscheiben enthaltenen Daten als Pakete durch das Funkbetriebsmittel;

durch Übertragen von Steuerungsdaten von der Übertragungsstation (10, 19) auf die Empfangsstation (19, 10), wobei die Steuerungsdaten in Steuerungspaketen (C) in Zeitscheiben der Zeitrahmenstruktur geschaffen werden; und

durch dynamisches und wahlweises Zuteilen von Zeitscheiben in der Rahmenstruktur auf die Signale, wobei die Zeitscheiben der Benutzerdatensignale als Informationspakete (1) übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Übertragung von Daten den Schritt der Übertragung eines Synchronisierungssignals in jedem Paket beinhaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens das Auf teilen jedes Rahmens in Zeitscheiben gleicher Länge beinhaltet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Übertragung von Daten den Schritt der Übertragung eines Synchronisierungssignals in jedem Paket beinhaltet, wobei das Synchronisierungssignal Daten aufweist, die die Informationspakete (1) von den Steuerungspaketen (C) unterscheiden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaffung von Signalisierungsinformation in den Steuerungsdaten, um in der Empfangsstation (19, 10) Benutzerdaten neu zu schaffen, die nicht durch das System übertragen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung der digitalen Signale als synchrone nicht gemultiplexte Signale.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung der digitalen Signale als asynchrone Signale.

8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung der digitalen Signale als synchrone gemultiplexte Signale.

9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung der digitalen Signale als asynchrone gemultiplexte Signale.

10. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung der digitalen Signale in einer Topologie entsprechend OSI Schicht 2.

11. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung der digitalen Signale in einer Topologie entsprechend OSI Schicht 3.

12. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Analysieren von Proben des Inhalts der Benutzerdaten, die die Benutzeraktivität anzeigen, um die Daten auszuwählen, die durch das System übertragen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines Zeitduplex in dem Funkverkehrssystem.

14. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines Frequenzduplex in dem Funkverkehrssystem.

15. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung von CDMA in dem Funkverkehrssystem.

16. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung von Mehrfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDMA) in dem Funkverkehrssystem.

17. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung einer Kombination aus Mehrfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDMA) und Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA) in dem Funkverkehrssystem.

18. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaffung geographisch fixierter Stationen in dem Funkverkehrssystem.

19. Verfahren nach Anspruch 1D gekennzeichnet durch Schaffung geographisch mobiler Stationen in dem Funkverkehrssystem.

20. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaffung einer Kombination aus geographisch fixierten Stationen und geographisch mobilen Stationen in dem Funkverkehrssystem.

21. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Hinzufügen von Fehlererkennungscodes zu den Daten, die durch das Funkverkehrssystem übertragen werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Auswertung der Fehlererkennungscodes in der Empfangsstation, um in Abhängigkeit davon die zur Übertragung bestimmter digitaler Signale zu verwendenden Zeitscheiben auszuwählen.

23. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Analysieren von Proben des Inhalts von Benutzerdaten, die die Anforderungen der Benutzerbandbreiten anzeigen, um in Abhängigkeit davon Betriebsmittelkapazität zuzuteilen.

24. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Verwenden einer Steuerung der digitalen Signale, um die Daten auszuwählen, die durch das System übertragen werden.

25. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch dynamische Steuerung der Richtung der in dem System zur Übertragung von Signalen verwendeten Antennen.

26. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz von Prioritätsniveaus bei den digitalen Signalen, um Überlastungs- und Blockadenzustände zu vermeiden.

27. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Funkverkehrssystem mindestens eine zentrale Station (200) aufweist, wobei zur Übertragung von digitalen Signalen mindestens eine Peripheriestation (210) mit der (den) zentrale(n) Station(en) (200) verbunden ist.

28. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Hinzufügen von Fehlerkorrekturcodes zu den Daten, die durch das Funkverkehrssystem übertragen werden.

29. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch vorherige Auswahl von Zeitscheiben, die für die Übertragung von Signalen zugeteilt werden sollen, und

durch kontinuierliche Messung der Qualität und des Ergebnisses der Verwendung der ausgewählten Zeitscheiben, um eine Interferenz oder Störung zu vermeiden.

30. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Hinzufügen von Fehlerkorrektur und/oder Fehlerkorrekturcodes zu den Daten, die durch das Funkverkehrssystem übertragen werden, und

durch Auswählen von für die Übertragung von Signalen zuzuteilenden Zeitscheiben basierend auf den Codes.

31. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Wiedergabe der Zeitscheiben durch eine Vielzahl von digitalen Bits,

durch Übertragung der Bits in einem Signalbündel durch das Funkbetriebsmittel, und

durch Variieren der Länge des Bündeis.