在蜂窩網絡上的多鏈路數據發送的製作方法
2023-06-08 22:54:46 2
專利名稱：在蜂窩網絡上的多鏈路數據發送的製作方法
背景技術：
發明領域本發明一般涉及無線通信，尤其，涉及在蜂窩網絡上的數據通信。
背景在兩點之間必須傳送數據的速率經常會超過兩點之間單個通信信道的容量。在本技術領域中眾知，在這種情況中可使用多個鏈路並行傳遞數據。例如，可以使用點對點(PPP)多鏈路協議來代替通常用於計算機之間的數字分組通信上的一般PPP協議。Sklower等人在網際網路工程任務組(IETF)網絡工作組的第1990號徵求意見(RFC)(1996年8月)中描述這個協議，在此引用作為參考。它提供了一種方法，用於對跨越多個邏輯數據鏈路(諸如多個綜合業務數字網(ISDN)承載信道)的數據報進行分割、再組合和排序。然而，多鏈路協議需要專用的多鏈路數據機，並且與當前安裝在大多數計算機中的標準電話數據機不兼容。
在蜂窩領域中，電信工業協會(TIA)公布的用於碼分多址(CDMA)通信的IS-95標準提供一些稱為用於高速率數據業務的媒體數據速率(MDR)和高數據速率(HDR)發送的特徵。當移動站(MS)和基站子系統(BSS)之間的用戶數據速率超過正常的CDMA通信信道速率時，MDR和HDR允許同時開通多個通信信道。由於經常存在一個方向上傳送的數據量比另一個方向上傳送的數據量大的情況(最經常是在前向方向上，即，從BSS到MS)，所以在兩個方向上開通的信道數目不必相等。在MDR中，對於每個方向，一般存在一個基本代碼通信信道，它承載具有數據的信令，和多達七個的補充數據的補充碼通信信道用於高速數據。根據任何時刻的總數據速率的需要激活補充信道。
在全球移動系統(GSM)電信階段2+標準中提供了類似的高速數據業務，該標準用於高速電路切換數據(HSCSD)。這樣，分配了許多時分多址(TDMA)時隙來承載BSS和MS之間的高速數據。大多數當前使用的蜂窩系統不支持諸如HSCSD或MDR之類的標準。這些高速標準的實施需要在基礎結構和新設備方面進行相當大的投資。
發明內容
本發明的一些方面的目的是提供改進的設備和方法，用於在蜂窩通信網絡上高速數據的發送。
本發明的一些方面的又一個目的是提供設備和方法，所述設備和方法以對於應用程式和對於計算機用戶透明的方式在多個並聯的蜂窩鏈路上使應用程式數據能夠在計算機之間傳遞。
本發明的一些方面的再又一個目的是提供設備和方法，所述設備和方法用於在與當前使用的網絡基礎結構和設備充分兼容的蜂窩網上的高速數據通信。
在本發明的較佳實施例中，把一對計算機連接到各自的無線數據通信單元，所述無線數據通信單元同時在多個無線鏈路上交換數據。最好，所述單元在蜂窩網上進行通信。使用在每個單元中的兩個或多個蜂窩收發機來建立多個鏈路，所述鏈路在單元之間同時撥打多個並聯的呼叫。每個單元具有耦合到各自計算機的數據埠的數據接口，一般是串行接口，以仿真標準數據機的方式。運行在計算機上的應用程式通過無線單元交換數據，最好使用標準的點對點(PPP)協議，而不會察覺正在使用多個鏈路。在無線單元中的多路復用器負責將來自各個計算機的數據幀分發，用於在多個鏈路中發送，並負責根據接收重新排列幀，以便這些單元的操作對於使用它們的計算機來說基本上是透明的。
因此，本發明能夠以在單個信道上可用速率的數倍數據速率在無線網絡上發送數據。在帶寬受限制，而因此單信道數據發送較慢的蜂窩網絡中，這個特徵特別重要。使用不昂貴的硬體和無需改變現有的蜂窩基礎結構而得到增加的數據速率。同樣，並不需要對使用本發明的無線通信單元來交換數據的計算機或軟體應用程式進行修改。
因此，根據本發明的較佳實施例提供一種無線數據通信單元，所述無線數據通信單元包括數據接口，適用於接收來自第一計算機的數據，以發送到具有相似無線數據通信單元的第二計算機，並把從第二計算機接收到的數據傳遞到第一計算機；多個無線通信收發機，適用於在各自的無線鏈路上與在第二計算機的通信單元中的相應收發機進行通信；以及多路復用器，它適用於在多個收發機中間分發通過數據接口從第一計算機接收到的數據，從而在各自的鏈路上進行發送，並彙編在鏈路上從第二計算機接收到的數據成為單個、排序的數據流，以通過數據接口傳遞到第一計算機。
最好，多個無線通信收發機包括蜂窩收發機，並在蜂窩通信網上構建無線鏈路。最好，為了建立無線鏈路，收發機中的每一個收發機在蜂窩通信網上撥打到第二計算機的通信單元中的相應收發機的一個呼叫。
最好，以仿真標準數據數據機的方式，使數據接口適用於耦合到第一計算機，其中，數據接口包括RS-232接口。又最好，使用標準的點對點協議通過第一計算機上運行的應用程式來發送和接收數據，好象在第一和第二計算機之間只有單個鏈路在工作。
最好，把從第一計算機接收到的數據分割成幀，並且多路復用器把一個編號層添加到幀，根據它把在鏈路上發送的幀彙編成單個排序的流。
根據本發明的較佳實施例進一步提供用於無線數據通信的一種方法，包括從第一計算機輸入數據，用於發送到第二計算機在收發機的多個對之間建立多個相應無線通信鏈路，每一對包括耦合到第一計算機的第一收發機和耦合到第二計算機的第二收發機；對從第一計算機接收到的數據進行多路復用，以便在多個無線通信鏈路上並行發送數據的各個部分；接收多個無線通信鏈路上發送的數據；把所接收數據彙編成單個、排序的數據流以輸出到第二計算機。
最好，建立多個無線通信鏈路包括建立雙向鏈路，這樣，在多個鏈路上數據還是從第二計算機發送到第一計算機。
最好，建立多個無線通信鏈路包括在蜂窩通信網絡上建立鏈路。其中，建立鏈路包括在蜂窩通信網絡上撥打多個呼叫。最好，所述方法包括監測呼叫，以便判定鏈路中之一何時變成不工作的，其中，建立鏈路包括撥打呼叫以重新建立不工作的鏈路。
最好，從第一計算機輸入數據包括仿真耦合到第一計算機的標準數據數據機，其中，仿真標準數據數據機包括接收從第一計算機輸入的串行數據。最好，輸入數據包括使用標準點對點協議接收來自運行在第一計算機上的應用程式的數據，好象在第一和第二計算機之間只有單個鏈路在工作。
最好，輸入數據包括接收來自第一計算機的數據幀，而多路復用數據包括把編號層添加到幀，根據所述編號層，把在鏈路上發送的幀彙編成單個、排序的流。最好，彙編所接收數據包括根據編號層對所接收幀進行重排序，並從幀中除去編號層，以便運行在第二計算機上的應用程式接收數據，好象在第一和第二計算機之間只有單個鏈路在工作。
從下面結合附圖的本發明的較佳實施例的詳細描述中，對本發明將會更充分地理解，其中
圖1是方框圖，示意地說明根據本發明的較佳實施例的多鏈路蜂窩數據通信系統；圖2是流程圖，示意地說明根據本發明的較佳實施例用於在圖1的系統中發送數據的一種方法；圖3是流程圖，示意地說明根據本發明的較佳實施例用於在圖1的系統中處理所接收數據的一種方法；圖4是流程圖，示意地說明根據本發明的較佳實施例用於對使用圖3的方法接收到的數據幀進行重排序的一種方法。
具體實施例方式
圖1是方框圖，示意地說明根據本發明的較佳實施例的無線數據通信系統20。系統20包括一對個人計算機(PC)22和24，它們通過各自的蜂窩數據通信單元28和30連結。通過電纜(通常是連接到計算機的RS-232埠的標準串聯電纜)把每個計算機耦合到各自的蜂窩單元。另一方面，在計算機和無線單元之間基本上可以使用本技術領域中眾知的任何有線的數據連接。單元28和30在蜂窩通信網上進行通信，最好是CDMA網。另一方面，可以使用其它類型的網絡和其它蜂窩標準。
在圖1的實施例中，計算機22和24運行應用程式26，在該應用程式下，在計算機之間交換數據，最好使用點對點(PPP)協議，如本技術領域中所眾知。在每個計算機上，PPP協議以數據幀的序列對應用程式所產生的數據進行封裝，然後把它們傳遞到另一計算機。另一方面，在計算機之間可以使用任何其它合適的通信協議，最好是產生數據幀或數據分組的協議。
蜂窩單元28(相似地，蜂窩單元30)包括數據機仿真器32，通過電纜把它連接到計算機22的上述埠。多路復用器34在多個蜂窩電話模塊36、37、38中間分發通過數據機仿真器接收到的數據幀。每個這樣的模塊包括具有邏輯和控制電路的一個蜂窩收發機，如在本技術領域中眾知的傳統蜂窩電話中所使用的收發機。使電話模塊標有PHONE 1、PHONE 2、…、PHONE n，以表示在單元中實質上可以使用的任何需要的模塊號。發明人已經發現，在單元28中使用的方便電話模塊號是在2和6之間，在單元30中使用相同的號碼。為了方便和穩固，收發機最好共享公用的天線(未示出)。在蜂窩網中，每個電話模塊在蜂窩網絡中具有它自己的電話號碼，其中，為了便於實施，最好號碼是按順序的。
在單元28中的每個電話模塊36、37、38以全雙工模式在蜂窩網上把數據傳遞到單元30中的相應模塊。相應的多路復用器34對電話模塊接收到的數據進行去復用，然後通過數據機仿真器32傳遞到各自的計算機。雖然為了清楚起見，多路復用器和數據機仿真器作為獨立的功能塊示出，但是最好通過同一處理器執行這兩個功能，最好是用具有合適的輸入/輸出連接和軟體的通用處理器。另一方面，可以在專用硬體中或在硬體和軟體單元的組合中實現數據機仿真器32和多路復用器34。
圖2是流程圖，示意地說明根據本發明的較佳實施例用於使用通信單元28和30在計算機22和24之間發送數據的一種方法。為了清楚起見，在下文中參考從計算機22到計算機24的數據發送來描述所述方法，但是應該可以理解，通常計算機以全雙工模式通過單元28和30進行通信。
在撥號命令步驟50處，計算機22的用戶作出撥號請求，最好使用標準微軟撥號軟體程序。一般，軟體提示用戶輸入電話號碼。作為響應，用戶指定在蜂窩單元30中的第一電話模塊36(PHONE 1)的號碼。另一方面，對電話號碼進行預編程。根據接收用戶輸入號碼或預編程的號碼，計算機22向單元28發出撥號命令。
在呼叫始發步驟52處，響應撥號命令，單元28指令電話模塊36、37、38撥打到單元30中的相應模塊的呼叫。因此，同時建立n個呼叫。在指示步驟54處，當已經成功地進行所有呼叫時，單元28向計算機22返回連接指示，發出數據機鏈路已準備接收數據的信號。此時，計算機開始向單元28發送數據，好象該單元是標準的數據機。然而，數據發送速率大致是當只使用單個蜂窩鏈路時可得到的速率的n倍。
在接收幀步驟56處，數據機仿真器32按順序接收來自計算機22的PPP幀。在編號步驟58中，把專有的編號層添加到每個幀，表示幀在序列中的位置。一般，把報頭添加到包括幀號的幀。然後，在幀發送步驟60處，多路復用器34依次把幀分發給電話模塊36、37、38。最好，多路復用器以循環方式把幀傳遞給所有模塊。然後，在幀發送步驟62處，電話模塊把幀發送給它們在單元30中的對應者。
在單元28和30的通信期間，單元中電話模塊之間可能發生一個或多個連接丟失。通常是由於在蜂窩網中的故障導致這種丟失連接，但是也可能是由於單元28或30中的硬體故障而產生。多路復用器34有規律地檢查電話模塊36、37、38的狀態，以便驗證它們仍與另一單元中它們的對應者有效地連接。當發現連接之一不再有效時，多路復用器就停止發送給它數據幀。同時，電話模塊試圖再建立與它的對應者的蜂窩鏈路，以便可以再次將其變成可用於發送數據幀。當一個或多個蜂窩鏈路不在工作時，計算機22和24之間的數據發送速率降低，但是保持了計算機之間的連接。一旦模塊已經重新建立它的蜂窩鏈路，它就通知多路復用器，然後，多路復用器就恢復把數據幀發送給該模塊。
在掛機步驟64處，當完成數據通信時，計算機22的用戶指令計算機終止到計算機24的連接。一般，也使用用於開始連接的相同的撥號程序來終止連接。計算機把斷開連接請求傳遞到單元28，指示電話模塊36、37、38掛斷它們各自的呼叫。單元30還通知計算機24已經終止連接。
圖3是流程圖，示意地說明根據本發明的實施例用於接收在單元28和30之間所發送的數據的一種方法。在單元28和30兩者中，這個方法與上文中結合圖2描述的發送數據的方法同時和並聯地進行，並且繼續進行直到終止連接。
在振鈴指示步驟68處，在已經完成單元28和30之間的所有n個連接之後，單元30通知計算機24已經作出接入呼叫。在數據機仿真步驟69處，應用程式26接收振鈴指示，並把數據機初始化消息發送到在單元30中的數據機仿真器32。數據機仿真器確認接收到這些消息。此時，計算機24準備接收來自計算機22的數據。
在數據接收步驟70處，多路復用器34接收來自電話模塊36、37、38的數據幀。多路復用器按幀到達模塊處的次序接收幀，這個次序經常與計算機22發送幀所依照的次序不同。由於這個原因，在重排序步驟72處，多路復用器緩衝幀，並根據在發送之前添加到幀的專有編號信息對它們進行重排序。然後，在步驟74處，從數據幀中除去編號層。在發送幀步驟76處，數據機仿真器32通過在數據機仿真器和合適的計算機埠之間的電纜連接按次序把幀輸出到計算機24。
圖4是流程圖，示意地說明重排序步驟72的細節，從而多路復用器34接收到的數據幀是經排序的，以按正確的序列輸出。只要接收到新幀，或者當定時器已經到期還沒有接收到幀時，就調用該步驟。一般，根據蜂窩網的消息響應特徵，把定時器設置成7秒後到期。在流程圖中使用參數「計數」來根據在步驟58處(圖2)添加的專有編號層表示接收到的每個幀的號碼。使用「下一計數」用來表示期望發送/接收的下一個幀的號碼。把沒有按次序接收的幀存儲在池緩衝器中，直到它們時機到達，通過對幀的計數值和當前的下一個計數值進行比較來判定沒有按次序。
當多路復用器34接收數據幀時，它對照當前的下一個計數值檢查幀的計數值。如果這些值不同，則它把值的差與預定的窗口大小進行比較。一般設置成8個幀的窗口大小表示允許取得不按次序的幀並仍保留在池中的次序顛倒程度。如果計數和下一個計數值之間的差大於0但在窗口大小之內，則把當前幀添加到池中。否則，按幀的計數值的次序把在池中的所有幀傳遞到計算機24。對在池中的記錄(即，容納所接收幀的可用的存儲槽)作出「無效」的標誌，以表示已經發送出相應的幀。然後使下一個計數遞增到比最後的幀的計數值大1的一個值，而多路復用器等待下一個幀到達。
另一方面，如果多路復用器34接收到計數值與下一個計數值匹配的幀，則立刻把該幀發送到計算機24，並對池中相應的記錄作出「無效」的標記。停止幀定時器，並檢查池中其餘記錄，以判定是否也應該發送它們。對於每個記錄，遞增下一個計數值，並檢查在池中的相應記錄，以判定該記錄是否保持有效的待決幀。如果是的，則把該幀發送到計算機，並且相似地檢查池中下一個記錄，繼續進行直到找到無效記錄。此時，如果池不是空的，即，如果仍有有效記錄留在池中，則重新啟動定時器。(如果池是空的，則不需要再啟動定時器，直到又一個數據幀到達)。然後，多路復用器34等待下一個幀。
如果定時器在已經接收到幀之前到期，則對池中對應於下一個計數值的當前值的記錄作出無效標誌。遞增下一個計數，並檢查池中相應的下一個記錄，以判定它是否保持有效的未決幀。然後，繼續進行檢查池中記錄的過程，如上所述。只要單元30繼續接收數據，多路復用器34就繼續循環通過步驟72，如在圖4中所示。
雖然上文中參考蜂窩通信描述了較佳實施例，但是可以理解，可以把本發明的原理相似地應用於其它類型的無線通信系統，諸如個人通信系統(PCS)和衛星系統，以及地面通信。因此可以理解，上述較佳實施例只是作為示例，並且本發明不限於已經在這裡上面特別示出和描述的那些內容。而是，本發明的範圍包括上面描述的各種特徵的組合和子組合兩者，以及熟悉本技術領域的人員根據上述說明的閱讀而可能進行的本發明的改變和修改，以及在現有技術中沒有揭示的本發明的改變和修改。
權利要求
1.一種無線數據通信單元，其特徵在於，包括數據接口，適用於接收來自第一計算機的數據，用於發送到具有類似無線數據通信單元的第二計算機，並把從第二計算機所接收的數據傳遞到第一計算機；多個無線通信收發機，適用於在各自的無線鏈路上與在第二計算機的通信單元中的相應收發機進行通信；以及多路復用器，適用於在多個收發機中間分發通過所述數據接口從第一計算機接收到的數據，從而在各自的鏈路上進行發送，並把鏈路上從第二計算機接收到的數據彙編成單個、排序的數據流，以便通過所述數據接口傳遞到第一計算機。
2.如權利要求1所述的單元，其特徵在於，所述多個無線通信收發機包括蜂窩收發機，其中，所述無線鏈路是在蜂窩通信網絡上構建。
3.如權利要求2所述的單元，其特徵在於，每個收發機在所述蜂窩通信網上撥打到第二計算機通信單元中相應收發機的呼叫，以建立無線鏈路。
4.如權利要求1所述的單元，其特徵在於，所述數據接口適用於以仿真標準數據數據機的方式耦合到第一計算機。
5.如權利要求4所述的單元，其特徵在於，所述數據接口包括RS-232接口。
6.如權利要求4所述的單元，其特徵在於，使用標準點對點協議，由運行在第一計算機上的應用程式發送和接收數據，好象在第一和第二計算機之間只有單個鏈路在工作。
7.如權利要求1所述的單元，其特徵在於，把從第一計算機接收到的數據分割成幀，其中，所述多路復用器把編號層添加到幀中，根據所述編號層，把鏈路上發送的幀彙編成單個、排序的流。
8.一種用於無線數據通信的方法，其特徵在於，包括從第一計算機輸入數據，用於發送到第二計算機；在多對收發機之間建立多個相應無線通信鏈路，每對收發機包括耦合到第一計算機的第一收發機和耦合到第二計算機的第二收發機；多路復用從第一計算機接收到的數據，以便在所述多個無線通信鏈路上並行發送數據的各個部分；接收在所述多個無線通信鏈路上發送的數據；以及把所接收數據彙編成待輸出到第二計算機的單個、排序的數據流。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，建立多個無線通信鏈路包括建立雙向鏈路，這樣，數據也可以在所述多個鏈路上從第二計算機發送到第一計算機。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，建立多個無線通信鏈路包括在蜂窩通信網絡上建立鏈路。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，建立鏈路包括在所述蜂窩通信網上撥打多個呼叫。
12.如權利要求11所述的且包括監測呼叫，以便判定所述鏈路之一何時變成不工作的方法，其特徵在於，建立鏈路包括撥打呼叫以使不工作的鏈路重新建立鏈路。
13.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，從第一計算機輸入數據包括仿真耦合到第一計算機的標準數據數據機。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，仿真標準數據數據機包括從第一計算機接收串行數據輸入。
15.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，輸入數據包括使用標準點對點協議，從運行在第一計算機上的應用程式接收數據，好象在第一和第二計算機之間只有單個鏈路在工作。
16.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，輸入數據包括接收來自第一計算機的數據幀，其中，多路復用數據包括把編號層添加到幀，根據所述編號層，把鏈路上發送的幀彙編成單個、排序的流。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，彙編所接收數據包括根據所述編號層對所接收的幀進行重排序，並從所述幀中除去編號層，以便運行在第二計算機上的應用程式接收數據，就好象在第一和第二計算機之間只有單個鏈路在工作。
全文摘要
一種無線數據通信單元(28)包括數據接口，它接收來自第一計算機(24)的數據，用於發送到具有相似無線數據通信單元(30)的第二計算機(22)，並且把從第二計算機(22)接收的數據傳遞到第一計算機(24)。通信單元(28)進一步包括多個無線通信收發機(36、37、38)，它們在各自的無線鏈路上與在第二計算機(22)的通信單元中的相應收發機(36、37、38)進行通信。多路復用器(34)在多個收發機(36、37、38)中間分發通過數據接口從第一計算機(24)接收到的數據，從而在各自的鏈路上發送，並且把在鏈路上從第二計算機(22)接收到的數據彙編成單個流(24)。
文檔編號H04L25/14GK1398478SQ01804369
公開日2003年2月19日 申請日期2001年1月31日 優先權日2000年1月31日
發明者I·波格 申請人:高通股份有限公司