用於同步和異步消息的無線數據傳輸的特設網絡操作方法
2023-08-11 13:45:41
專利名稱：用於同步和異步消息的無線數據傳輸的特設網絡操作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於無線傳輸同步和異步消息的特設網絡(AdHoc-Netzwerk)的操作方法，其中所述網絡由任意分配的網絡節點構成，這些網絡節點分別具有一個帶有輸入控制器的接收裝置、一個轉接站以及一個帶有輸出控制器的發送裝置，其中為了建立要傳輸的邏輯連接，根據一種路由方法來確定從開始節點出發、經過中間節點、直至目標節點的傳輸路徑，並且其中所述節點管理位置地址信息和控制信息(LCI)，這些信息分配給邏輯連接，並且將這些信息通知給傳輸路徑的在前的節點。
特設網絡也可以沒有中央網絡元件。它由隨機分配的網絡節點構成，這些網絡節點保證了數據傳輸。為此每個新加入的節點根據一個確定的程序被組合到網絡中，該網絡沒有經過組織的過程而自行建立起來。在開始節點與目標節點之間的傳輸路徑上的網絡節點承擔了具有轉接站(交換機)的轉接節點的作用。這些節點收到一個消息塊(符號向量)，並將其發送到最近的一個適當節點，直至最終該消息達到目標節點。
在由DE-C19737897已知的方法中，為了操作一個特設網絡，由節點所接收到的信號從各自的信道切換到與之不同的發送信道，其中到達接收信道的符號流以符號方式切換到發送信道上。這種符號方式的切換意味著在每個節點處只需要符號流的一個符號位置數量級的延遲。這種延遲與下列事實相聯繫在到來信道和發出信道上的符號序列通常沒有同步，這樣在發出的信號與接收信道之間能夠同步發送之前就需要一定的等待時間。這種延遲要佔用一個到兩個符號位置，這將被加到傳輸路徑上。
此外，從網際網路中已知在數據傳輸網絡的站點之間以分組方式傳輸數據。在這裡，數據被匯聚成分組，分別通過適當的傳輸路徑來傳輸。分組傳輸方式可以傳輸更大的數據量。但是並不能確保具有固定的、很小的時間延遲的快速數據傳輸。
因此本發明的目的在於，給出一種用於操作特設網絡進行無線傳輸的方法，藉助於這種方法，人們可以基於網際網路協議(IP)或者異步傳輸模式標準(ATM)非常快速和靈活地在互連的網絡結構中傳輸數據分組。
由具有如開始時所提到的特徵的方法出發，本發明的任務這樣來完成通過採用周期發送的標識符，這些標識符的間隔定義了一個時間幀，在一條傳輸路徑上的相鄰節點的發送裝置和接收裝置被同步，在該時間幀之內，傳輸路徑的節點為了傳輸邏輯連接上的要同步傳輸的數據分組而預留了時隙，其中在該邏輯連接上的同步傳輸開始時發送一個開始信號，接著數據分組在先前所確定的時隙中傳輸，同步傳輸以一個停止信號來結束，並且節點內的空閒時隙以可異步傳輸的數據分組來填充，這些數據分組從節點的輸出緩衝區中讀出。
根據本發明的一種優選實施方式，數據分組以符號向量的形式傳輸，這些符號向量由預先確定數目的並行傳輸符號和一個包頭組成，包頭用來對向量符號進行識別。符號向量包含具有最大傳輸量(Maximum Transmission Unit，MTU)的要傳輸的數據分組，還包含一個用於識別符號向量的最小包頭(Header)。此外，符號向量還可以包含信令單元。不同邏輯連接的各個符號向量在節點中被一個接一個地處理，並且最好以頻分復用的方式從一個網絡節點傳輸到另一個網絡節點，這種頻分復用方法作為正交頻分復用(OFDM)已知。為此所採用的信息塊和消息塊的符號流被劃分為確定數目的分符號流(Teilstrmen)，然後這些分符號流以相應數目的載波進行數字調製。
在確定的時間幀內，為了同步相鄰節點的發送裝置和接收裝置，還傳輸系統指定(systemspezifische)的符號向量。這些系統指定的符號向量承載著已知的序列，例如M序列，該序列被周期地發送，其間隔形成了一個時間幀，也被稱為「超幀」。節點的發送裝置和接收裝置可以用M序列來測量無線信道參數，設置調製方式，並且計算和平衡節點間的同步誤差。在時間幀之內，還符合目的地傳輸一定數目的空向量，為了避免相鄰節點的發送裝置和接收裝置之間的同步誤差，根據節點中的需求而去除這些空向量。
藉助於前向糾錯(FEC)方法可以對符號向量以及每個並行傳輸的符號流進行差錯識別和差錯糾正。
根據本發明的方法將異步工作的網絡結構的優點與同步工作的網絡結構的優點結合起來。當異步工作的網絡結構對於面向分組的應用給出最優結果時，(這種面向分組的應用沒有用於數據傳輸的時間關係)，諸如「通過IP的語音應用」或「視頻點播」的實時應用需要這樣的保障在一段確定的時間內傳輸數據分組，並且延時沒有變得過長。根據本發明，不允許過長的延時的數據分組被同步傳輸，其中在確定了傳輸路徑之後，通過一種路由方法，在傳輸間隔內網絡的所有節點為各個邏輯連接預留了相應的時隙。在為同步傳輸的邏輯連接確定了傳輸路徑之後，檢驗在無線信道上是否提供了同步傳輸所需的時隙。傳輸路徑上所有的節點都預留了時隙，並將地址信息和預留的時隙通知給在前的節點。在為了同步傳輸的連接而確定傳輸路徑和時隙時，可能會發生這樣的情況兩個節點之間的兩條不相關的邏輯連接會偶然地佔用同一個時隙。在這種情況下對於兩個連接中的一個連接在節點處出現了延時，其中從開始節點到目標節點的傳輸路徑的所有延時被相加，並且這些用於同步傳輸的延時的總和不能超過一個預定值，這個預定值最好為150毫秒。如果遵循了這一限定值，可以採用星座圖(Konstellation)。如果延時不能被接受的話，路由方法必須尋找另外的一條路徑，或者拒絕請求，這樣對於該邏輯連接沒有建立同步數據傳輸。
在面向分組的應用中沒有用於數據傳輸的時間關係，此時等待處理的數據分組相應地沒有劃分符號向量。這些符號向量在通過一種路由方法所確定的傳輸路徑上異步傳輸。在異步傳輸中需要考慮節點處的延時。根據本發明，沒有為同步傳輸所預留的空閒時隙在節點中用異步傳輸的符號向量來填充。通過這種方法，現有的網絡能力被充分利用，而不會影響對時間要求嚴格的、要同步傳輸的數據的傳輸速度。
根據本發明的方法利用基於無線的離散網絡結構的明顯優點，將異步傳輸技術(例如ATM)的優點和同步傳輸技術(例如電信網)的優點結合起來。
下面藉助於僅表示了一個實施例的附圖更詳細地說明本發明。圖中以示例方式表示了
圖1為特設網絡的結構，圖2為根據本發明傳輸的數據分組的結構，圖3為網絡節點處數據分組的交換，圖4為根據本發明所述方法傳輸數據的原理。
圖1中所示的網絡是由任意分配的網絡節點N構成的，這些網絡節點分別具有一個帶有輸入控制器的接收裝置、一個轉接站和一個帶有輸出控制器的發送裝置。該網絡自行組織運作，其中附加的節點根據確定的程序組合到網絡中。節點N具有經過定義的業務接入點(SAP)，用於連接不同的應用1。
對於一條要傳輸的邏輯連接，根據一種路由方法，從開始節點N1出發，經過中間節點N6、N7，直至目標節點N4，確定了傳輸路徑2，其中所述節點管理位置地址信息和控制信息(LocalConnection Identifier，LCI)，這些信息都分配給邏輯連接，並且將這些信息通知給傳輸路徑上的在前的節點。
在本發明所述的方法中，一條傳輸路徑上的相鄰節點的發送裝置和接收裝置利用周期發送的標識符3來進行同步，標識符的間隔定義了一個時間幀z。數據分組根據頻分復用方法以符號向量4的形式傳輸，這些符號向量由預先給定數目的並行傳輸的符號S和一個包頭(Header H)組成，包頭用於識別該符號向量。有效負載區域(PI)用於傳輸有效信息。此外符號向量還可以具有一個用於信號控制的單元SCH，它由多個向量構成，並用於兩個相連的節點之間的信令。(圖2)在確定的時間幀z內，還傳輸系統指定的符號向量5，用於同步相鄰節點的發送裝置和接收裝置。系統指定的符號向量5承載已知的序列，例如M系列，它被周期地發送，其間隔定義了時間幀z。節點的發送裝置和接收裝置可以利用M序列來測量無線信道參數，並設置調製方式，計算和平衡節點之間的同步誤差。此外在也被稱為「超幀」的時間幀z之內裝配了空向量6。這些空向量不承載信息，而是用來平衡節點中的傳輸時間差。為了避免相鄰節點的接收裝置和發送裝置之間的同步誤差，根據節點中的需求去除這些空向量6。
圖3示出了到達一個節點的符號向量4從一個接收信道的邏輯連接A、B切換到與之不同的發送信道上，其中屬於一個符號向量4的符號S1...Sn同時被繼續切換並被傳輸。
傳輸路徑的節點在時間幀內為了傳輸一條邏輯連接的要同步傳輸的數據分組而預留了時隙，其中在邏輯連接的同步傳輸開始時發送一個開始信號，接著在先前所確定的時隙中傳輸數據分組，並且同步傳輸以一個停止信號來中斷。在為了要同步傳輸的邏輯連接而確定傳輸路徑時，檢驗是否在無線信道上提供了同步傳輸所需的時隙。為此傳輸路徑的所有節點都預留時隙，並將地址信息和預留的時隙通知給在前的節點。依賴於系統，在一個特設網絡中在同一時間可能需要多個應用相競爭的無線資源。由此兩個不相關的邏輯連接可能偶然地在兩個節點之間佔用相同的時隙。
在為了要同步傳輸的連接確定傳輸路徑和時隙時，當兩個節點之間的兩個不相關的邏輯連接佔用了相同的時隙時，在節點處出現了延時，其中從開始節點直至目標節點的傳輸路徑的所有延時都被相加，並且用於同步傳輸的延時的總和不能超過預定值。這藉助於圖4中所示的例子來說明。
圖3表示了具有兩個競爭的應用的典型實現方式。在該例中，應用A通過節點N1、N3和N4傳輸兩個符號向量4，而應用B通過節點N2、N1和N3傳輸三個符號向量4』。時間幀z被同步，即所有的M序列向量在同一時間開始。依賴於系統，在信道C4上可能不同時傳輸應用A和B的符號向量4、4』，因此應用B在節點N1中被延遲。在所表示的星座圖中對於應用A總共得到了三個延遲單元TS，對於應用B總共得到了四個延遲單元TS。
在圖4中表示提供了空閒時隙7，它對於要同步傳輸的數據分組並不是必需的。這些空閒時隙在節點中用可異步傳輸的數據分組來填充，這些可異步傳輸的數據分組從節點的輸出緩衝區中讀出。在充分利用空閒時隙的情況下，異步數據傳輸由所有面向分組的應用來使用，這些應用沒有用語數據傳輸的時間關係。同步傳輸為實時應用而保留，如「通過IP的語音應用」或「視頻點播」。這裡一個符號向量的整個容量都可以用於傳輸有效信息。
權利要求
1.用於無線傳輸同步和異步消息的特設網絡的操作方法，其中所述網絡由任意分配的網絡節點構成，這些網絡節點分別具有一個帶有輸入控制器的接收裝置、一個轉接站和一個帶有輸出控制器的發送裝置，其中對於要傳輸的邏輯連接，根據一種路由方法，確定一條從開始節點出發、經過中間節點、直至目標節點的傳輸路徑，並且其中所述節點管理位置地址信息和控制信息(LCI)，這些信息分配給邏輯連接，並將這些信息通知給傳輸路徑上的在前的節點，其特徵在於，傳輸路徑上的相鄰節點的發送裝置和接收裝置通過採用周期發送的標識符來進行同步，所述標識符的間隔定義了一個時間幀，在該時間幀之內，傳輸路徑的節點為了傳輸一條邏輯連接的要同步傳輸的數據分組而預留了時隙，其中在該邏輯連接的同步傳輸開始時發送一個開始信號，接著在先前所確定的時隙中傳輸數據分組，並且以一個停止信號來結束同步傳輸，並且節點中的空閒時隙用可異步傳輸的數據分組來填充，這些可異步傳輸的數據分組從節點的輸出緩衝區中讀出。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，數據分組根據頻分復用方法以符號向量的形式被傳輸，這些符號向量由預定數目的並行傳輸的符號和一個包頭組成，包頭用來識別符號向量。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，在確定的時間幀內傳輸系統指定的符號向量，用於同步相鄰節點的發送裝置和接收裝置。
4.如權利要求3中所述的方法，其特徵在於，在時間幀內傳輸一定數目的空向量，為了避免相鄰節點的接收裝置和發送裝置之間的同步誤差，根據節點中的需求去除這些空向量。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特徵在於，實現對於一個符號向量和/或對於並行傳輸的符號流的差錯識別和差錯糾正。
6.如權利要求1至5中任一項所述的方法，其特徵在於，在確定了傳輸路徑之後，檢驗一個要同步傳輸的邏輯連接，檢驗在無線信道上是否提供了用於同步傳輸所需的時隙，並且傳輸路徑的所有節點都預留時隙，並將地址信息和預留的時隙通知給在前的節點。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，在為一個要同步傳輸的連接確定傳輸路徑和時隙中，當在兩個節點之間的兩個不相關的邏輯連接佔用了相同的時隙時，在節點處出現了延時，其中傳輸路徑從開始節點直至目標節點的所有延時被相加，用於同步傳輸的延時的總和不能超過一個預定值。
8.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其特徵在於，接收信道的到達節點的符號向量切換到與之不同的發送信道，其中屬於一個符號向量的符號被同時繼續切換並被傳輸。
全文摘要
本發明涉及一種用於無線傳輸同步和異步消息數據的特設網絡的操作方法。所述網絡由任意數目的隨機分配的網絡節點構成，每個節點具有一個帶有輸入控制器的接收裝置、一個轉接站和一個帶有輸出控制器的發送裝置。對於要傳輸的邏輯連接，根據一種路由方法，確定一條從開始節點經過中間節點直至目標節點的傳輸路徑。節點管理位置地址信息或控制信息，這些信息分配給邏輯連接，並傳送給傳輸路徑的在前的節點。根據本發明，在傳輸路徑上的相鄰節點的發送裝置和接收裝置利用周期發送的標識符被同步，標識符的間隔定義了一個時間幀。傳輸路徑的節點在該時間幀內為傳輸要同步傳輸的邏輯連接的數據分組預留了時隙。在邏輯連接的同步傳輸開始時發送一個開始信號，接著在先前確定的時隙中傳輸數據分組，並且同步傳輸以一個停止信號來結束。節點中的空閒時隙用可異步傳輸的數據分組來填充，所述的分組從節點的輸出緩衝區中讀出。
文檔編號H04L12/56GK1575568SQ01820570
公開日2005年2月2日 申請日期2001年12月14日 優先權日2000年12月14日
發明者漢斯－約根·麥可博格, 麥可·霍恩 申請人:七層股份公司