DE69230120T2

DE69230120T2 - Zeitschlitz-Zuteilung an gleichzeitige Benutzer in einer Datenübertragungsanordnung mit zufallsbedingtem Zugang

Info

Publication number: DE69230120T2
Application number: DE69230120T
Authority: DE
Inventors: Yukari Kou
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: AU2030592A; CA2073929A1; AU647638B2; EP0523648A2; DE69230120D1; EP0523648B1; JPH0522206A; JP2730338B2; CA2073929C; EP0523648A3; US5303234A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zeitvielfachzugriff- Kommunikationssystem, in dem Benutzerpakete auf einem zufällig ausgewählten Zeitschlitz zum Zugreifen auf eine Zentralstation übertragen werden. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Konkurrenztechnik, die mit einer Kollision von Daten infolge gleichzeitiger Paketübertragungen von konkurrierenden Benutzern verbunden ist. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Satellitenkommunikationssysteme geeignet.
EP-A-0228709 offenbart ein Satellitenkommunikationssystem mit zufallsbedingten Mehrfachzugang und Zeitschlitzreservierung. US-A-5012469 betrifft ein Kommunikationssystem, in dem zwei oder mehrere der Konkurrenz-, Reservierungs- und feste Zuordnungsprotokolle genutzt werden.
Mit einem Satellitenkommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang, das geteilte Zeitintervalle nutzt, bekannt als das geteilte ALOHA-System, ist eine Schnellkommunikation zwischen einem Benutzerterminal und zentralen Hostcomputer möglich, wenn die Rate an Nachrichtenereignissen verhältnismäßig niedrig ist. Jedoch mit einer zunehmenden Rate an Nachrichtenübertragungen treten Datenkollisionen mit einer zunehmenden Rate auf. Unter solchen Umständen ist es wahrscheinlich, daß erneute Übertragungen auf eine Kollision mit Neupaketübertragungen treffen und die Kanalnutzungseffizienz des Systems ernsthaft verschlechtert wird. Diese Problem rührt von der Tatsache her, daß es unmöglich für Benutzerstationen ist, da keine Benutzerstation eine Kenntnis vom Status jedes Zeitschlitzes des Zugangskanals hat, ihre Paketübertragungen zu steuern, wenn eine Datenkollision mit anderen Stationen auftritt.
Es ist daher eine Aufgabe der an vorliegenden Erfindung, ein Kommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang bereitzustellen, das eine hohe Kanalnutzungseffizienz selbst dann sicherstellt, wenn das System einen starken Benutzerverkehr überträgt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Definieren von "Minischlitzen" in einem Zeitschlitz, der zufällig durch jede Benutzerstation ausgewählt wird, zur Paketübertragung an eine Zentralstation, zufälliges Auswählen eines der Minischlitze zur Datenblockübertragung und Überwachen der Minischlitze an der Zentralstation zum Zuordnen von Zeitschlitzen, wenn mehr als ein Minischlitz innerhalb eines Zeitschlitzes detektiert wird.
Erfindungsgemäß wird ein Kommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang bereitgestellt, das eine Zentralstation und mehrere Benutzerstationen aufweist. Jede der Benutzerstationen überträgt ein Paket an die Zentralstation auf einem zufällig ausgewählten Zeitschlitz eines Zeitvielfachzugriffskanals und definiert mehrere "Minischlitze" oder Kurzzeitschlitze innerhalb des ausgewählten Zeitschlitzes und überträgt einen Datenblock auf einem der Kurzzeitschlitze. Die Zentralstation überwacht die definierten Kurzzeitschlitze, um die Datenblockübertragung zu detektieren, und ordnet so viele Zeitschlitze wie erforderlich zu, wenn mehr als eine Datenblockübertragung innerhalb desselben Zeitschlitzes detektiert wird, und überträgt ein Schlitzzuordnungssignal an die Benutzerstationen, das eine negative Rückmeldung des übertragenen Pakets enthält. Die Benutzerstation, von der das Paket übertragen wurde, reagiert auf die negative Rückmeldung, um einen der zugeordneten Zeitschlitze auszuwählen und eine Kopie des Pakets auf dem ausge wählten zugeordneten Zeitschlitz erneut an die Zentralstation zu übertragen.
Vorzugsweise überträgt die Zentralstation ein Statussignal, das den Status jedes Kurzzeitschlitzes anzeigt, und der paketsendende Benutzer reagiert auf das Statussignal, indem er die relative Position des Kurzzeitschlitzes feststellt, auf dem der Datenblock übertragen wurde, und einen der zugeordneten Zeitschlitze gemäß der festgestellten Position auswählt. Zusätzlich detektiert die Zentralstation einen Fehler im Paket und überträgt eine negative Rückmeldung unter den Vorraussetzungen, daß keine Datenblockübertragung in irgendeinem der Kurzzeitschlitze detektiert wird, und daß eine Datenblockübertragung nur in einem der Kurzzeitschlitze detektiert wird und ein Fehler im Paket detektiert wird. Als Reaktion auf eine solche negative Rückmeldung überträgt die sendende Benutzerstation eine Kopie des Pakets auf einem zufällig ausgewählten Zeitschlitz erneut.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Satellitenkommunikationssystems, das Details einer Zentralstation zeigt;
Fig. 2 ein Paketformat, das durch die Terminalstationen des Systems verwendet wird;
Fig. 3 ein Rahmenformat der Zentralstation;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das programmierte Anweisungen zeigt, die durch eine Entscheidungsschaltung der Fig. 1 ausgeführt werden;
Fig. 5A Details der Zeitschlitzstatustabelle der Fig. 1, und
Fig. 5B ein Format des Minischlitzstatus und der Schlitzzuordnungsdaten;
Fig. 6 ein Blockschaltbild der Terminalstationen des Systems;
Fig. 7A, 7B und 7C jeweils Details der Übertragungsschlitztabelle, Reservierungstabelle bzw. Zuordnungstabelle der Fig. 6, und Fig. 7D Bitkombinationen, die aus den Reservierungs- und Zuordnungstabellen aufgebaut sind, uni den Übertragungsmodus auf jedem Zeitschlitz festzustellen;
Fig. 8 ein Nachrichtenflußdiagramm, das nützlich ist, um die Arbeitsweise des Systems kurz zu beschreiben;
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm, das programmierte Anweisungen zeigt, die durch die Schlitzsteuereinrichtung der Fig. 6 ausgeführt werden, wenn die Übertragungsschlitztabelle, Reservierungstabelle und Zuordnungstabelle aktualisiert werden; und
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm, das programmierte Anweisungen zeigt, die durch die Schlitzsteuereinrichtung ausgeführt werden, wenn ein Paket von einer Terminalstation übertragen wird.
Nun auf Fig. 1 bezugnehmend, wird ein erfindungsgemäßes TDMA- (Zeitvielfachzugriff-) Satellitenkommunikationssystem gezeigt. Das System weist eine Zentralstation 1 und mehrere entfernte Terminalstationen 2 auf, die zur Einfachheit bei 21, 22 und 23 gezeigt werden. Jede Terminalstation erlangt durch Übertragen eines Pakets in einem zufällig ausgewählten Zeitschlitz über einen Satelliten 3 einen Zugang zu einem Hostcomputer, der in der Zentralstation angeordnet ist, und als Reaktion sendet die Zentralstation Daten, die aus dem Computer erhalten werden, in einem Rundfunkmodus in einer Rahmenfolge an die Terminalstation zurück. Wenn eine Kollision zwischen Paketen auftritt, die gleichzeitig von zwei Terminalstationen übertragen werden, fährt die Zentralstation damit fort, zwei Zeitschlitze zuzuordnen und teilt die Kennungen der zugeordneten Zeitschlitze den sendenden Stationen mit, um eine erneute Übertragung der verstümmelten Pakete zu gestatten. Um es der Zentralstation zu gestatten, solche Datenkollisionen zu detektieren, definiert jede Terminalstation "Minischlitze" in einem spezifizierten Abschnitt eines zufällig ausgewählten Zeitschlitzes und einen "Datenschlitz", der den Minischlitzen unmittelbar folgt, und wählt zufällig einen der Minischlitze aus und überträgt eine Präambel und ein eindeutiges Wort in dem ausgewählten Minischlitz, gefolgt durch die Übertragung eines Pakets in dem Datenschlitz, in dem ebenso in einer herkömmlichen Weise eine Präambel und ein eindeutiges Wort übertragen werden.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Paketformat jeder Terminalstation 2 so gestaltet, daß jeder Zeitschlitz ein Minischlitzintervall 200 aufweist, das mehrere Minischlitze und einen Datenschlitz 201 definiert. Die Anzahl an Minischlitzen, die in jedem Zeitschlitz enthalten sind, wird anhand einer statistischen Analyse der Verkehrsdaten des Systems festgestellt, und entspricht einer maximalen Anzahl an Terminalstationen, von denen wahrscheinlich ist, daß sie Pakete gleichzeitig übertragen. In einem typischen Beispiel werden fünf Minischlitze in Fig. 2 angezeigt. Jeder Minischlitz ist eine Datenblockübertragung und weist eine Schutzzeit 202 auf, gefolgt durch ein Teilfeld 203, das eine Präambel und ein eindeutiges Wortteilfeld 204 enthält, das den Anfang einer Datenblockübertragung anzeigt. Der Datenschlitz 201 ist auch eine Datenblockübertragung, die eine Schutzzeit 205, eine Präambel 206, ein eindeutiges Wort 207, das identisch zu jenem ist, das im Minischlitz verwendet wird, ein Benutzerdatenfeld 208 und eine Rahmenprüffolge 209 umfaßt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Rahmenformat der Zentralstation so gestaltet, daß jeder Rahmen eine Rahmensynchronisation, die das Starttiming des Rahmens definiert, ein Steuerfeld und mehrere Datenfelder aufweist. Das Steuerfeld weist ein ACK/NAK- Teilfeld 300 zum Übertragen einer positiven oder negativen Rückmeldung eines Pakets und ein Minischlitzdatenteilfeld 301 zum Anzeigen des Besetzt/Frei-Status von in einen Zeitschlitz enthaltenen Minischlitzen auf. Dem Minischlitzteilfeld 301 folgt ein Zuordnungsteilfeld 302, in dem Identifizierungen zugeordneter Zeitschlitze eingefügt werden. Andere Steuerdaten werden in ein Teilfeld 303 eingefügt.
Zurückkehrend zu Fig. 1 empfängt die Zentralstation Abwärtsstreckensignale vom Satelliten und überträgt ein Aufwärtsstreckensignal durch ein Antennensystem 4, das einen rauscharmen Verstärker, einen Hochleistungsverstärker, und Auf- und Abwärtswandler umfaßt. Das durch die Antenne detektierte Signal wird durch den Abwärtswandler des Antennensystems auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt, und weiter durch einen Demodulator 5 auf eine Basisbandfrequenz umgesetzt. Der Ausgang des Demodulators 5 ist an einen Demultiplexer 6 gekoppelt, in dem das empfangene Signal durch Datenschlitz- und Minischlitztimingsignale aus einer Schlitztimingschaltung 19 zerlegt wird und an einen Datenschlitzdetektor 7 für ein eindeutiges Wort (UW-Detektor 7) und einen Minischlitzdetektor 8 für ein eindeutiges Wort (UW- Detektor 8) geliefert wird.
Das eindeutige Wort der sendenden Terminalstation wird durch jeden der Detektoren 7 und 8 für ein eindeutiges Wort detektiert, wenn das Paket von der Station richtig durch die Zentralstation empfangen wird, und die im Datenfeld 208 enthaltenen Benutzerpaketdaten und die Rahmenprüffolge 209 werden zu einer CRC- (zyklischen Redundanzprüf-) Schaltung 9 weitergeleitet, um Fehler zu detektieren und zu korrigieren und die Gültigkeit der Benutzerdaten sicherzustellen. Wenn die Benutzer daten verifiziert werden, erzeugt die CRC-Schaltung 9 ein ACK- Signal, andernfalls erzeugt sie ein NAK-Signal. Die durch die CRC-Schaltung 9 überprüften Benutzerdaten werden an eine Entscheidungsschaltung 10 angelegt, an die die Ausgabe des UW-Detektors 8 und die Fehler-Vorhanden/Fehlend-Daten aus der CRC- Schaltung 9 ebenfalls angelegt werden.
Die im Empfangspufferspeicher 11 gespeicherten Benutzerdaten werden in einen Hostcomputer 12 eingespeist, wo sie verarbeitet und in einem Übertragungspufferspeicher 13 gespeichert werden, wo sie gehalten werden, bis die Zentralstation zu einer Übertragung mittels eines Weges bereit ist, der einen Multiplexer 14 und einen Modulator 15 umfaßt, deren Ausgang an einen Aufwärtswandler des Antennensystem 4 zur Übertragung zum Satelliten gekoppelt ist.
Ein Rahmensynchronisationsgenerator 18 ist mit der Rahmentimingschaltung 17 gekoppelt, um eine Rahmensynchronisationsbitfolge zu erzeugen, die durch den Multiplexer 14 gemultiplext wird, um das Starttiming des Rahmens zu definieren.
Wenn eine Datenblockübertragung aus einer Terminalstation im Minischlitzintervall 200 eines Zeitschlitzes richtig empfangen wird, erzeugt der Detektor für ein eindeutiges Wort 8 eine Ausgabe, die anzeigt, daß ein Minischlitz durch eine Terminalstation verwendet wird. Wenn mehr als ein Datenblock im Minischlitzintervall 200 detektiert wird, wird der UW-Detektor 8 als Reaktion darauf zwei Ausgangssignale erzeugen. Wenn derselbe Minischlitz durch zwei Terminalstationen verwendet wird, heißt das, daß eine Kollision stattfindet und die eindeutigen Worte, die in einem solchen Minischlitz enthalten sind, verstümmelt und dazu gebracht werden, als Rauschen zu erscheinen. Unter solchen Umständen, erzeugt der Detektor 8 für ein eindeutiges Wort eine Ausgabe, die das Fehlen einer Datenblocküber tragung in irgendeinem der Minischlitze eines Zeitschlitzes anzeigt.
Die Entscheidungsschaltung 10 überwacht den Ausgang des UW- Detektors 8, um zu prüfen, um festzustellen, ob er mehr als ein eindeutiges Wort aus den Minischlitzen jedes Zeitschlitzes detektiert hat. Wenn dies der Fall ist, erkennt die Entscheidungsschaltung 10, daß eine Datenkollision stattgefunden hat, trifft eine ungünstige Entscheidung und löscht die Daten, die den Minischlitzen folgen und liefert ein Signal, das die Anzahl von Minischlitzen, die in einem Zeitschlitz detektiert werden, und den Besetzt/Frei-Status der Minischlitze des Zeitschlitzes an eine Schlitzzuordnungsschaltung 21 anzeigt. Wenn nur ein eindeutiges Wort in einem Zeitschlitz detektiert wird, stellt die Entscheidungsschaltung 10 fest, daß ein Paket korrekt empfangen wird und gestattet, daß der Datenteil des Pakets im Empfangspufferspeicher 11 gespeichert wird. Wie in Fig. 4 dargestellt, überprüft die Entscheidungsschaltung 10 die Ausgabe des Minischlitz-UW-Detektors 8 und stellt die Anzahl der Minischlitze fest, die während eines Zeitschlitzintervalls detektiert werden (Schritt 40). Wenn die Anzahl der detektierten Minischlitze 0 ist, wird ein NAK-Signal erzeugt (Schritt 41). Wenn die Anzahl der detektierten Minischlitze gleich 1 ist, wird das Ergebnis der Fehlerprüfung durch die CRC-Schaltung 9 untersucht (Schritt 42). Wenn ein Datenfehler vorhanden ist, wird ein NAK-Signal erzeugt (Schritt 41) und wenn kein Datenfehler vorhanden ist, wird ein ACK-Signal erzeugt (Schritt 43). Wenn die Anzahl der detektierten Minischlitze gleich oder größer als 2 ist, dann wird ein NAK-Signal erzeugt (Schritt 44) und die Anzahl der Zeitschlitze, die zur erneuten Übertragung benötigt werden, wird der Schlitzzuordnungsschaltung 21 mitgeteilt.
Die ACK/NAK-Daten aus der Entscheidungsschaltung 10 werden in einem Pufferspeicher 16 an einer Speicherstelle gespeichert, die durch einen Adreßzeiger aus einem Zeitschlitzzähler 20 unter Verwendung eines Datenschlitztimingsignals DS aus einer Timingschaltung 19 bestimmt werden. ACK/NAK-Daten für einen gegebenen Rahmen werden dann aus dem Pufferspeicher 16 als Reaktion auf ein Timingsignal ausgegeben, das von einer Rahmentimingschaltung 17 geliefert wird, und in das ACK/NAK-Teilfeld 300 des Rahmens gemultiplext und mit den Benutzerdaten vom Übertragungspufferspeicher 13 übertragen.
Als Reaktion auf das Signal, das die Anzahl der Minischlitze anzeigt, die verwendet werden, fährt die Schlitzzuordnungsschaltung 21 damit fort, so viele Zeitschlitze zuzuordnen, wie es Minischlitze gibt, die durch die Entscheidungsschaltung 10 unter Verwendung von Daten detektiert werden, die in einer Zeitschlitzstatustabelle 22 gespeichert sind. Eine Systemvereinfachung wird erreicht, indem Zeitschlitze eher als Ganzes konkurrierenden Terminalstationen zugeordnet werden, als daß eine eineindeutige Zuordnung zwischen den zugeordneten Zeitschlitzen und den konkurrierende Terminalstationen spezifiziert wird.
Wie in Fig. 5A gezeigt, definiert die Zeitschlitzstatustabelle 22 eine Abbildung, die den Besetzt/Frei-Status jedes Zeitschlitzes für eine Reihe von Rahmen #1 bis #N anzeigt. Unter Verwendung der Besetzt/Frei-Daten detektiert die Schlitzzuordnungsschaltung 21 freie Zeitschlitze und wählt so viele Zeitschlitze aus den detektierten freien Zeitschlitzen aus, wie es erforderliche Zeitschlitze gibt, die durch die Entscheidungsschaltung 10 mitgeteilt werden, und erzeugt für jeden Rahmen Minischlitzstatusdaten, die den Besetzt/Frei-Status aller Minischlitze anzeigen, die in jenem Rahmen enthalten sind, und Schlitzzuordnungsdaten, die Rahmen- und Zeitschlitzanzahlen der Zeitschlitze (Fig. 5B) enthalten, die den Benutzerstationen in einem Stück (als Ganzes) zugeordnet werden.
Die durch die Schlitzzuordnungsschaltung 21 erzeugten Daten werden in einem Pufferspeicher 23 in einer Speicherstelle gespeichert, die durch einen Adreßzeiger bestimmt wird, der vom Schlitzzähler 20 geliefert wird, und werden an einen Multiplexer 14 als Reaktion auf ein Rahmentimingsignal aus der Timingschaltung 17 ausgegeben und in das Minischlitzdatenteilfeld 301 und das Zeitschlitzzuordnungsteilfeld 302 eines geeigneten Rahmens gemultiplext.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild jeder Terminalstation. Ein Abwärtsstreckensignal vom Satellit wird durch ein Antennensystem 50 empfangen, das identisch zur Zentralstation ist, wobei die Zwischenfrequenzfassung des empfangenen Signals an einen Demodulator 51 zur Basisbandfrequenzwandlung angelegt wird. Das Basisbandsignal wird an einen Rahmensynchronisationsdetektor 59 angelegt, dessen Ausgang an eine Schlitztimingschaltung 60 gekoppelt ist, um Datenschlitz- und Minischlitztimingsignale DS und MS zu erzeugen. Die Ausgabe des Demodulators 51 wird auch an einen Demultiplexer 52 angelegt, der auf die Timingsignale DS und MS reagiert, um jeden der empfangenen Rahmen in das Steuerfeld und die Datenfelder zu zerlegen. Benutzerdaten, die in einem Datenfeld enthalten sind, das an die Terminalstation adressiert ist, werden an einen Empfangspufferspeicher 53 angelegt, wo sie gehalten werden, bis sie durch eine Benutzerdatenterminal 54 aufgerufen werden. ACK/NAK-Daten, die das Ergebnis der Übertragung eines vorhergehenden Pakets von der Terminalstation anzeigen, werden an eine Schlitzsteuereinrichtung 55 angelegt, und die Minischlitzdaten und zugeordneten Zeitschlitz-ID-Daten des Rahmens werden an eine Schlitzsteuereinrichtung 55 geliefert. Wie beschrieben werden wird, ist die Schlitzsteuereinrichtung 55 mit einer Übertragungsschlitz tabelle 56, einer Zeitschlitzreservierungstabelle 57 und einer Zeitschlitzzuordnungstabelle 58 verbunden, um die erneute Übertragung eines Pakets zu steuern, das vorher übertragen und durch Kollision mit anderen Paketen verstümmelt worden ist.
Benutzerdaten, die vom Datenterminal 54 geliefert werden, werden durch einen Paketierer 63 paketiert und in einen Übertragungspufferspeicher 64 eingespeist. Die Schlitzsteuereinrichtung 55 bestimmt die Identifizierung eines Zeitschlitzes, auf den das Paket gesendet wird und speichert eine 1 in einer Minischlitzposition der Übertragungsschlitztabelle 56. Für jede Übertragung eines Pakets aus dem Übertragungspufferspeicher 64 wird eine Kopie des übertragenen Pakets aus dem Pufferspeicher 64 in einen Neuübertragungspufferspeicher 65 gelesen. Die Schlitzsteuereinrichtung 55 überprüft die ACK/NAK-Daten von der Zentralstation mit einer entsprechenden Zeitschlitzidentifizierung, um die Kennung der ACK/NAK-Daten festzustellen und löscht ein entsprechendes Paket aus dem Neuübertragungspufferspeicher 65, wenn ein ACK-Signal empfangen wird. Wenn ein NAK empfangen wird, bewirkt eine Schlitzsteuereinrichtung 55, daß ein entsprechendes Paket aus dem Neuübertragungspufferspeicher 65 übertragen wird.
Das Paket aus jedem der Pufferspeicher 64 und 65 wird in einen Multiplexer 66 eingegeben, wo es mit dem Ausgaben eines Präambelgenerators 67 und eines Generators 68 für ein eindeutiges Wort kombiniert wird, die jeweils an einem geeigneten Minischlitz- und Datenschlitzübertragungstiming unter der Kontrolle der Schlitzsteuereinrichtung 55 aktiviert werden, wobei Timingsignale aus der Schlitztimingschaltung 60 verwendet werden. Das Multiplexsignal wird durch einen Modulator 69 an das Antennensystem 50 zur Übertragung an den Satelliten ausgegeben.
Details der Übertragungsschlitztabelle 56, der Reservie rungstabelle 57 und der Zuordnungstabelle 58 werden jeweils in den Fig. 7A, 7B bzw. 7C gezeigt. Diese Tabellen werden laufend durch die Schlitzsteuereinrichtung 55 aktualisiert. Die Übertragungsschlitztabelle 56 speichert eine Liste des Besetzt/Frei-Status jedes Minischlitzes (#1 bis #5) aller Zeitschlitze (#1 bis #K), die in den Rahmen #i und #(i+1) enthalten sind. Eine binäre 1 wird im Minischlitzeintrag gesetzt, wenn der entsprechende Minischlitz durch die Terminalstation verwendet wird. Die Reservierungstabelle 57 speichert eine Abbildung, die den Besetzt/Frei-Status jedes Zeitschlitzes anzeigt, der in irgendeinem der Terminalstationen für die Rahmen #1 bis #N verwendet wird. Die Zuordnungstabelle 58 zeigt den Besetzt/Frei- Status jedes Zeitschlitzes an, der nur der Lokalterminalstation zugeordnet ist, zu der die Tabelle 58 gehört, und die Tabelle 58 wird für die Rahmen #1 bis #N beibehalten.
Bevor in die Details der Funktionen und Operationen der Schlitzsteuereinrichtung 55 gegangen wird, wird im folgenden die Gesamtoperation des Systems unter Bezugnahme auf das in Fig. 8 gezeigte Nachrichtenflußdiagramm beschrieben werden. Angenommen, die Terminalstationen 2&sub1; und 2&sub2; übertragen die Pakete A&sub1; und B&sub1; während des Zeitschlitzes #2 des Rahmens #1, wobei sie die Minischlitze #1 bzw. #3 verwenden. Da sie an der Zentralstation kollidieren, sendet die letztgenannte Daten zurück, die ein NAK, Minischlitzdaten und Schlitzzuordnungsdaten, die #1 und #3 Zeitschlitze des Rahmens #3 Terminalstationen 2&sub1; bzw. 2&sub2; zuordnen, enthalten. Das Antwortsignal von der Zentralstation erreicht die Terminalstationen während des Rahmens #2. Auf den Empfang der jeweiligen Antwort hin, überträgt die Terminalstation 2&sub1; das Paket als A'&sub1; auf dem Zeitschlitz #1 erneut, wobei sie den Minischlitz #2 verwendet, und die Terminalstation 2&sub2; überträgt das Paket als B'&sub1; auf dem Zeitschlitz #3 erneut, wobei sie den Minischlitz #4 verwendet. Wenn die Terminalstation 23 ein Paket C&sub1; während des Rahmens #3 übertragen muß, schlägt sie in der Zeitschlitzreservierungstabelle 57 nach, um zu erkennen, daß Zeitschlitze #1 und #3 des Rahmens für andere Stationen reserviert worden sind und der Zeitschlitz #2 zum zufallsbedingtem Zugang verwendet werden kann, und wartet bis zum Zeitschlitz #2, um das Paket C&sub1; auf dem Minischlitz #3 zu übertragen.
Die Fig. 9 und 10 sind Ablaufdiagramme, die programmierte Anweisungen beschreiben, die durch die Schlitzsteuereinrichtung 55 ausgeführt werden. In Fig. 9 beginnt während eines gegebenen Rahmenintervalls "i" die Programmausführung mit dem Schritt 80, in dem eine Variable SN, die die Identifizierung eines Zeitschlitzes anzeigt, gleich 1 gesetzt wird. Ein Ausstieg findet dann zu Schritt 81 statt, um zu prüfen, um festzustellen, ob ein Paket auf dem Zeitschlitz SN des (i-1) ten Rahmen gesendet wurde, indem die Übertragungsschlitztabelle 56 untersucht wird. Wenn die Antwort bejahend ist, verzweigt die Steuerung bei Schritt 81 zu Schritt 82, um zu prüfen, um festzustellen, ob es eine ACK- oder NAK-Antwort von der Zentralstation hinsichtlich des übertragenen Pakets gibt. Wenn die Antwort eine positive Rüchneldung ist, verzweigt die Steuerung bei Schritt 82 zum Schritt 88, um die Variable SN um eins zu erhöhen und kehrt zum Ausgangspunkt des Programms zurück, wenn die Programmausführung das Ende des "i-ten" Rahmens (Schritt 89) nicht erreicht. Wenn die Antwort von der Zentralstation eine negative Rückmeldung ist, verzweigt die Steuerung bei Schritt 82 zu Schritt 83, um auf die Übertragungsschlitztabelle 56 zuzugreifen, und liest die Minischlitzidentifizierung, die vorher durch die Terminalstation verwendet wurde. Die Steuerung rückt zu Schritt 84 vor, um die Minischlitzidentifizierung mit den empfangenen Minischlitzdaten zu vergleichen. Da die Minischlitz daten den Besetzt/Frei-Status aller Minischlitze des Zeitschlitzes anzeigen, auf dem das vorherige Paket gesendet wurde, bestimmt die Terminalstation die Position des vorher verwendeten Minischlitzes relativ zu den Positionen der anderen Minischlitze, die durch andere konkurrierende Terminalstationen verwendet werden. Unter Verwendung der Position des so bestimmten Minischlitzes wird einer der Zeitschlitze, die allen der konkurrierenden Stationen zugeordnet, jedoch jeweils nicht für eine eineindeutige Beziehung identifiziert werden, nun als einer identifiziert, der zu erneuten Übertragung verwendet werden soll.
Das Ergebnis der Zeitschlitzbestimmung wird überprüft (Schritt 85). Wenn Zeitschlitze zugeordnet sind und einer von ihnen identifiziert wird, verzweigt die Steuerung bei Schritt 85 zu Schritt 86, um eine 1 in die Reservierungs- und Zuordnungstabellen 57 und 58 an Positionen zu setzen, die dem durch Schritt 84 identifizierten Zeitschlitz entsprechen. Wenn die Zeitschlitzbestimmung fehlschlägt oder nach der Ausführung des Schrittes 86, steigt die Steuerung zu Schritt 87 aus, um eine 1 in die Reservierungstabelle 57 an Positionen zu setzen, die den Zeitschlitzen entsprechen, die den anderen Terminalstationen zugeordnet sind.
Wenn kein Paket auf dem Zeitschlitz SN des (i-1)ten Rahmen gesendet wurde, verzweigt die Steuerung bei Schritt 81 zu Schritt 90, um zu prüfen, um festzustellen, ob empfangene Zeitschlitzzuordnungsdaten Zeitschlitze anzeigen, die anderen Terminalstationen zugeordnet sind. Wenn die Antwort bejahend ist, verzweigt die Steuerung zu Schritt 87, um eine 1 an entsprechenden Positionen der Reservierungstabelle 57 zu setzen. Andernfalls verzweigt die Steuerung zu Schritt 88. Der Prozeß wird wiederholt, bis alle Zeitschlitze untersucht sind.
In Fig. 10 beginnt die Programmausführung mit einem Entscheidungsschritt 100. Wenn ein geeignetes Übertragungstiming für einen gegebenen Zeitschlitz erreicht wird, verzweigt die Steuerung zu Schritt 101, um den Übertragungsmodus eines Pakets während des gegebenen Zeitschlitzes durch Untersuchen der Reservierungs- und Zuordnungstabellen 57 und 58 zu bestimmen. Spezifischerweise werden die Besetzt/Frei-Statusbits des gegenwärtigen Rahmens aus den entsprechenden Rahmeneinträgen beider Tabellen 57 und 58 ausgelesen und spaltenweise angeordnet, wie in Fig. 7D gezeigt. Dann wird eine Suche längs des Spalteneintrags des gegenwärtigen Zeitschlitzes nach einer Bitkombination "11", "00" oder "10" durchgeführt. Die Bitkombination "11" zeigt an, daß der gegenwärtige Zeitschlitz #j einer ist, der der Lokalterminalstation zugeordnet ist, und "00" zeigt an, daß der gegenwärtige Schlitz #(j+1) zur zufälligen Paketübertragung verwendet werden kann, und "10" zeigt an, daß der gegenwärtige Schlitz #(J+2) einer ist, der einer anderen Terminalstation zugeordnet ist.
Wenn festgestellt wird, daß der gegenwärtige Zeitschlitz der ist, der zur zufälligen Übertragung verwendet werden kann, verzweigt die Steuerung bei Schritt 101 zu Schritt 102, um einen Zählwert zu bestimmen, der die Anzahl von Neuübertragungspaketen anzeigt, von denen festgestellt wird, daß ihnen bei Schritt 85 (Fig. 9) keine Zeitschlitze zugeordnet wurden. Solche nicht zugeordneten Neuübertragungspakete treten auf, wenn die Terminalstation ein NAK unter der Voraussetzung empfängt, daß die Zentralstation keine Datenblockübertragung in irgendeinen der Minischlitze detektiert (siehe Block 41, Fig. 4).
Wenn der Neuübertragungspaketzählwert gleich oder größer als 1 ist, verzweigt die Steuerung zu Schritt 103, um den Zählwert eines Neuübertragungsintervallzählers RIC zu lesen. Wenn der RIC-Zählwert gleich 1 ist, dann wird ein Paket aus dem Neuübertragungspufferspeicher 65 ausgegeben (Schritt 104) und der RIC-Zähler wird um eins erniedrigt (Schritt 105) und der der nicht zugewiesene Neuübertragungspaketzählwert wird erniedrigt (Schritt 106). Dann wird die Anzahl der Neuübertragungspakete bestimmt (Schritt 107) und wenn sie gleich 0 ist, verzweigt die Steuerung zu Schritt 113. Wenn sie gleich oder größer als 1 ist, verzweigt die Steuerung zu Schritt 108, um den RIC-Zähler auf eine Zufallszahl rückzusetzen, die gleich oder größer als 1 ist, und die Steuerung rückt zu Schritt 113 vor.
Wenn festgestellt wird, daß der RIC-Zählwert gleich oder größer als 2 ist, wird er um eins erniedrigt (Schritt 109) und die Steuerung rückt zum Ende des Programms vor. Wenn festgestellt wird, daß der RIC-Zählwert gleich 0 ist, wird er auf eine Zufallszahl rückgesetzt, die gleich oder größer als 1 ist (Schritt 110), und die Steuerung rückt zum Ende des Programms vor.
Wenn festgestellt wird, daß die Anzahl der Neuübertragungspakete gleich 0 ist, verzweigt die Steuerung bei Schritt 102 zum Schritt 111, um ein neues Paket aus dem Übertragungspufferspeicher 64 auszugeben, und die Steuerung rückt zu Schritt 113 vor, um eine Zufallszahl zu erzeugen und einen Minischlitz auszuwählen, der der Zufallszahl entspricht, und speichert eine 1 an der entsprechenden Minischlitzposition der Tabelle 56. Ein Ausstieg findet dann zu Schritt 113 statt, um aufeinanderfolgend den Präambelgenerator 67 und den UW-Generator 68 zu aktivieren und eine Präambel gefolgt durch ein eindeutiges Wort auf dem ausgewählten Minischlitz des gegenwärtigen Zeitschlitzes zu übertragen. Anschließend an die Übertragung des Minischlitzes, werden der Präambelgenerator 67 und der UW-Generator 68 wieder aktiviert, um eine Präambel bzw. ein eindeutiges Wort in den Teilfeldern 206 und 207 des anschließenden Datenschlitzes des gegenwärtigen Zeitschlitzes (Schritt 116) zu übertragen, und die Steuerung geht zum Ende des Programms.
Wenn festgestellt wird, daß der gegenwärtige Zeitschlitz ein Schlitz zur erneuten Übertragung ist, verzweigt die Steuerung bei Schritt 101 zum Schritt 112, um ein Paket aus dem Neuübertragungspufferspeicher 65 auszugeben, und die Schritte 113 bis 116 werden aufeinanderfolgend ausgeführt.
Wenn festgestellt wird, daß der gegenwärtige Zeitschlitz einer ist, der einer anderen Terminalstation zugeordnet ist, verzweigt die Steuerung bei Schritt 101 zum Ende des Programms.

Claims

1. Kommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang, das aufweist:

eine Zentralstation (1); und

mehrere Benutzerstationen (2), wobei jede der Benutzerstationen Einrichtungen zum Übertragen eines Pakets an die Zentralstation auf einem zufällig ausgewählten Zeitschlitz eines Zeitvielfachzugriffskanal aufweist, die Benutzerstation mehrere Kurzzeitschlitze (200) innerhalb des ausgewählten Zeitschlitzes definiert und einen Datenblock auf einem der Kurzzeitschlitze überträgt,

wobei die Zentralstation aufweist: Einrichtungen zum Überwachen der definierten Kurzzeitschlitze, um die Datenblockübertragung zu detektieren, Einrichtungen zum Zuordnen so vieler Zeitschlitze wie erforderlich, wenn mehr als eine Datenblockübertragung innerhalb desselben Zeitschlitzes detektiert wird, und Einrichtungen zum Übertragen eines Schlitzzuordnungssignals an die Benutzerstationen, das eine negative Rückmeldung des übertragenen Pakets enthält, und die Benutzerstation, von der das Paket übertragen wurde, auf die negative Rückmeldung reagiert, zum Auswählen eines der zugeordneten Zeitschlitze und erneuten Übertragen einer Kopie des Pakets an die Zentralstation auf dem ausgewählten zugeordneten Zeitschlitz.

2. Kommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang nach Anspruch 1, wobei die Zentralstation (1) Einrichtungen zum Übertragen eines Statussignals aufweist, das einen Status jedes der definierten Kurzzeitschlitze anzeigt, die paketsendende Benutzerstation (2) auf das Statussignal reagiert, zum Feststellen einer relativen Position des Kurzzeitschlitzes, auf dem der Datenblock übertragen wurde und Auswählen des zugeordneten Zeitschlitzes, gemäß der festgestellten Position.

3. Kommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang nach Anspruch 2, wobei mehrere der Zeitschlitze in aufeinanderfolgenden Rahmen angeordnet sind, und jede der Benutzerstationen (2) aufweist:

Tabelleneinrichtungen (22) zum Halten einer Benutzungsstatusaufzeichnung der Benutzerstation, wobei die Aufzeichnung das Vorhandensein und Fehlen einer Datenblockübertragung der Benutzerstation auf jedem der Kurzzeitschlitze anzeigt; und

Steuereinrichtungen (55) zum Überprüfen des Statussignals aus der Zentralstation (1) mit der Benutzungsstatusaufzeichnung, um die relative Position des Kurzzeitschlitzes festzustellen, auf dem der Datenblock übertragen wurde.

4. Kommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Zentralstation (1) aufweist: Einrichtungen (9) zum Detektieren eines Fehlers im Paket und Einrichtungen (10) zum Übertragen der negativen Rückmeldung unter den Voraussetzungen, daß (1) die Datenblockübertragung in keinem der Kurzzeitschlitze detektiert wird, und daß (2) die Datenblockübertragung nur in einem der Kurzzeitschlitze detektiert wird und der Fehler in dem Paket detektiert wird, wobei die paketsendende Benutzerstation auf die negative Rückmeldung reagiert, die unter diesen Voraussetzungen zum erneuten Übertragen einer Kopie des Pakets auf einem zufällig ausgewählten Zeitschlitz übertragen wird.

5. Kommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang nach Anspruch 4, wobei jede der Benutzerstationen ferner aufweist:

Tabelleneinrichtungen (57) zum Halten einer Reservierungsstatusaufzeichnung aller Benutzerstationen des Systems, wobei die Reservierungstatusaufzeichnung eine Zuordnung eines Zeitschlitzes zu allen Benutzerstationen (2) anzeigt, und zum Halten einer Zuordnungsstatusaufzeichnung der Benutzerstation, wobei die Zuordnungsstatusaufzeichnung eine eindeutige Zuordnung eines Zeitschlitzes zur Benutzerstation anzeigt; und

Modusbestimmungseinrichtungen zum Bestimmen eines Paketübertragungsmodus entsprechend der Reservierungsstatusaufzeichnung und der Zuordnungsstatusaufzeichnung.

6. Kommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang nach Anspruch 5, wobei jede der Benutzerstationen aufweist:

einen Übertragungspufferspeicher (64) zum Halten von Paketen, die auf eine Erstübertragung warten;

einen Neuübertragungspufferspeicher (65) zum Halten von Kopien der Pakete, die erstmalig aus dem Übertragungspufferspeicher übertragen werden;

Einrichtungen (55) zum Bestimmen eines Zählwertes, der die Anzahl von Paketen im Neuübertragungspufferspeicher anzeigt, denen keine Paketezeitschlitze durch die Zentralstation zugeordnet werden, wenn die Modusbestimmungseinrichtungen feststellen, daß der Paketübertragungsmodus sich in einem zufallsbedingten Zugangmodus befindet;

Einrichtungen (55) zum Übertragen eines Pakets aus dem Übertragungspufferspeicher (64) auf einem zufällig ausgewählten Zeit schlitz, wenn der Zählwert gleich Null ist;

Einrichtungen (55) zum Bestimmen eines Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Paketübertragungen aus dem Neuübertragungspufferspeicher (65), wenn der Zählwert gleich oder größer als eins ist; und

Einrichtungen (55) zum Übertragen eines Pakets aus dem Neuübertragungspufferspeicher auf einem zufällig ausgewählten Zeitschlitz, wenn das Intervall einem vorgeschriebenen Wert entspricht.

7. Kommunikationssystem mit zufallsbedingtem Zugang nach Anspruch 4 oder 5, wobei jede der Benutzerstationen aufweist:

Einrichtungen (55) zum Bestimmen eines Paketübertragungsmodus während jedem aufeinanderfolgenden Zeitschlitz;

Einrichtungen (55) zum Übertragen eines Pakets aus dem Übertragungspufferspeicher auf einem zufällig ausgewählten Zeitschlitz, wenn der Zählwert gleich Null ist;

Einrichtungen (55) zum Bestimmen eines Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Paketübertragungen aus dem Neuübertragungspufferspeicher (65), wenn der Zählwert gleich oder grö ßer als eins ist; und

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Datenblockübertragung von jeder der Benutzerstationen eine vorherbestimmte Bitfolge aufweist.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jede der Benutzerstationen das Paket an die Zentralstation über einen Kommunikationssatelliten (3) überträgt.