CN1575568A - 用于同步和异步消息的无线数据传输的特设网络操作方法 - Google Patents

用于同步和异步消息的无线数据传输的特设网络操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于无线传输同步和异步消息数据的特设网络的操作方法。所述网络由任意数目的随机分配的网络节点构成，每个节点具有一个带有输入控制器的接收装置、一个转接站和一个带有输出控制器的发送装置。对于要传输的逻辑连接，根据一种路由方法，确定一条从开始节点经过中间节点直至目标节点的传输路径。节点管理位置地址信息或控制信息，这些信息分配给逻辑连接，并传送给传输路径的在前的节点。根据本发明，在传输路径上的相邻节点的发送装置和接收装置利用周期发送的标识符被同步，标识符的间隔定义了一个时间帧。传输路径的节点在该时间帧内为传输要同步传输的逻辑连接的数据分组预留了时隙。在逻辑连接的同步传输开始时发送一个开始信号，接着在先前确定的时隙中传输数据分组，并且同步传输以一个停止信号来结束。节点中的空闲时隙用可异步传输的数据分组来填充，所述的分组从节点的输出缓冲区中读出。

Description

用于同步和异步消息的 无线数据传输的特设网络操作方法
本发明涉及一种用于无线传输同步和异步消息的特设网络(AdHoc-Netzwerk)的操作方法，其中所述网络由任意分配的网络节点构成，这些网络节点分别具有一个带有输入控制器的接收装置、一个转接站以及一个带有输出控制器的发送装置，其中为了建立要传输的逻辑连接，根据一种路由方法来确定从开始节点出发、经过中间节点、直至目标节点的传输路径，并且其中所述节点管理位置地址信息和控制信息(LCI)，这些信息分配给逻辑连接，并且将这些信息通知给传输路径的在前的节点。
特设网络也可以没有中央网络元件。它由随机分配的网络节点构成，这些网络节点保证了数据传输。为此每个新加入的节点根据一个确定的程序被组合到网络中，该网络没有经过组织的过程而自行建立起来。在开始节点与目标节点之间的传输路径上的网络节点承担了具有转接站(交换机)的转接节点的作用。这些节点收到一个消息块(符号向量)，并将其发送到最近的一个适当节点，直至最终该消息达到目标节点。
在由DE-C19737897已知的方法中，为了操作一个特设网络，由节点所接收到的信号从各自的信道切换到与之不同的发送信道，其中到达接收信道的符号流以符号方式切换到发送信道上。这种符号方式的切换意味着：在每个节点处只需要符号流的一个符号位置数量级的延迟。这种延迟与下列事实相联系：在到来信道和发出信道上的符号序列通常没有同步，这样在发出的信号与接收信道之间能够同步发送之前就需要一定的等待时间。这种延迟要占用一个到两个符号位置，这将被加到传输路径上。
此外，从互联网中已知在数据传输网络的站点之间以分组方式传输数据。在这里，数据被汇聚成分组，分别通过适当的传输路径来传输。分组传输方式可以传输更大的数据量。但是并不能确保具有固定的、很小的时间延迟的快速数据传输。
因此本发明的目的在于，给出一种用于操作特设网络进行无线传输的方法，借助于这种方法，人们可以基于互联网协议(IP)或者异步传输模式标准(ATM)非常快速和灵活地在互连的网络结构中传输数据分组。
由具有如开始时所提到的特征的方法出发，本发明的任务这样来完成：
通过采用周期发送的标识符，这些标识符的间隔定义了一个时间帧，在一条传输路径上的相邻节点的发送装置和接收装置被同步，
在该时间帧之内，传输路径的节点为了传输逻辑连接上的要同步传输的数据分组而预留了时隙，其中在该逻辑连接上的同步传输开始时发送一个开始信号，接着数据分组在先前所确定的时隙中传输，同步传输以一个停止信号来结束，并且
节点内的空闲时隙以可异步传输的数据分组来填充，这些数据分组从节点的输出缓冲区中读出。
根据本发明的一种优选实施方式，数据分组以符号向量的形式传输，这些符号向量由预先确定数目的并行传输符号和一个包头组成，包头用来对向量符号进行识别。符号向量包含具有最大传输量(Maximum Transmission Unit，MTU)的要传输的数据分组，还包含一个用于识别符号向量的最小包头(Header)。此外，符号向量还可以包含信令单元。不同逻辑连接的各个符号向量在节点中被一个接一个地处理，并且最好以频分复用的方式从一个网络节点传输到另一个网络节点，这种频分复用方法作为正交频分复用(OFDM)已知。为此所采用的信息块和消息块的符号流被划分为确定数目的分符号流(Teilstrmen)，然后这些分符号流以相应数目的载波进行数字调制。
在确定的时间帧内，为了同步相邻节点的发送装置和接收装置，还传输系统指定(systemspezifische)的符号向量。这些系统指定的符号向量承载着已知的序列，例如M序列，该序列被周期地发送，其间隔形成了一个时间帧，也被称为“超帧”。节点的发送装置和接收装置可以用M序列来测量无线信道参数，设置调制方式，并且计算和平衡节点间的同步误差。在时间帧之内，还符合目的地传输一定数目的空向量，为了避免相邻节点的发送装置和接收装置之间的同步误差，根据节点中的需求而去除这些空向量。
借助于前向纠错(FEC)方法可以对符号向量以及每个并行传输的符号流进行差错识别和差错纠正。
根据本发明的方法将异步工作的网络结构的优点与同步工作的网络结构的优点结合起来。当异步工作的网络结构对于面向分组的应用给出最优结果时，(这种面向分组的应用没有用于数据传输的时间关系)，诸如“通过IP的语音应用”或“视频点播”的实时应用需要这样的保障：在一段确定的时间内传输数据分组，并且延时没有变得过长。根据本发明，不允许过长的延时的数据分组被同步传输，其中在确定了传输路径之后，通过一种路由方法，在传输间隔内网络的所有节点为各个逻辑连接预留了相应的时隙。在为同步传输的逻辑连接确定了传输路径之后，检验在无线信道上是否提供了同步传输所需的时隙。传输路径上所有的节点都预留了时隙，并将地址信息和预留的时隙通知给在前的节点。在为了同步传输的连接而确定传输路径和时隙时，可能会发生这样的情况：两个节点之间的两条不相关的逻辑连接会偶然地占用同一个时隙。在这种情况下对于两个连接中的一个连接在节点处出现了延时，其中从开始节点到目标节点的传输路径的所有延时被相加，并且这些用于同步传输的延时的总和不能超过一个预定值，这个预定值最好为150毫秒。如果遵循了这一限定值，可以采用星座图(Konstellation)。如果延时不能被接受的话，路由方法必须寻找另外的一条路径，或者拒绝请求，这样对于该逻辑连接没有建立同步数据传输。
在面向分组的应用中没有用于数据传输的时间关系，此时等待处理的数据分组相应地没有划分符号向量。这些符号向量在通过一种路由方法所确定的传输路径上异步传输。在异步传输中需要考虑节点处的延时。根据本发明，没有为同步传输所预留的空闲时隙在节点中用异步传输的符号向量来填充。通过这种方法，现有的网络能力被充分利用，而不会影响对时间要求严格的、要同步传输的数据的传输速度。
根据本发明的方法利用基于无线的离散网络结构的明显优点，将异步传输技术(例如ATM)的优点和同步传输技术(例如电信网)的优点结合起来。
下面借助于仅表示了一个实施例的附图更详细地说明本发明。图中以示例方式表示了：
图1为特设网络的结构，
图2为根据本发明传输的数据分组的结构，
图3为网络节点处数据分组的交换，
图4为根据本发明所述方法传输数据的原理。
图1中所示的网络是由任意分配的网络节点N构成的，这些网络节点分别具有一个带有输入控制器的接收装置、一个转接站和一个带有输出控制器的发送装置。该网络自行组织运作，其中附加的节点根据确定的程序组合到网络中。节点N具有经过定义的业务接入点(SAP)，用于连接不同的应用1。
对于一条要传输的逻辑连接，根据一种路由方法，从开始节点N1出发，经过中间节点N6、N7，直至目标节点N4，确定了传输路径2，其中所述节点管理位置地址信息和控制信息(LocalConnection Identifier，LCI)，这些信息都分配给逻辑连接，并且将这些信息通知给传输路径上的在前的节点。
在本发明所述的方法中，一条传输路径上的相邻节点的发送装置和接收装置利用周期发送的标识符3来进行同步，标识符的间隔定义了一个时间帧z。数据分组根据频分复用方法以符号向量4的形式传输，这些符号向量由预先给定数目的并行传输的符号S和一个包头(Header H)组成，包头用于识别该符号向量。有效负载区域(PI)用于传输有效信息。此外符号向量还可以具有一个用于信号控制的单元SCH，它由多个向量构成，并用于两个相连的节点之间的信令。(图2)
在确定的时间帧z内，还传输系统指定的符号向量5，用于同步相邻节点的发送装置和接收装置。系统指定的符号向量5承载已知的序列，例如M系列，它被周期地发送，其间隔定义了时间帧z。节点的发送装置和接收装置可以利用M序列来测量无线信道参数，并设置调制方式，计算和平衡节点之间的同步误差。此外在也被称为“超帧”的时间帧z之内装配了空向量6。这些空向量不承载信息，而是用来平衡节点中的传输时间差。为了避免相邻节点的接收装置和发送装置之间的同步误差，根据节点中的需求去除这些空向量6。
图3示出了到达一个节点的符号向量4从一个接收信道的逻辑连接A、B切换到与之不同的发送信道上，其中属于一个符号向量4的符号S1...Sn同时被继续切换并被传输。
传输路径的节点在时间帧内为了传输一条逻辑连接的要同步传输的数据分组而预留了时隙，其中在逻辑连接的同步传输开始时发送一个开始信号，接着在先前所确定的时隙中传输数据分组，并且同步传输以一个停止信号来中断。在为了要同步传输的逻辑连接而确定传输路径时，检验是否在无线信道上提供了同步传输所需的时隙。为此传输路径的所有节点都预留时隙，并将地址信息和预留的时隙通知给在前的节点。依赖于系统，在一个特设网络中在同一时间可能需要多个应用相竞争的无线资源。由此两个不相关的逻辑连接可能偶然地在两个节点之间占用相同的时隙。
在为了要同步传输的连接确定传输路径和时隙时，当两个节点之间的两个不相关的逻辑连接占用了相同的时隙时，在节点处出现了延时，其中从开始节点直至目标节点的传输路径的所有延时都被相加，并且用于同步传输的延时的总和不能超过预定值。这借助于图4中所示的例子来说明。
图3表示了具有两个竞争的应用的典型实现方式。在该例中，应用A通过节点N1、N3和N4传输两个符号向量4，而应用B通过节点N2、N1和N3传输三个符号向量4’。时间帧z被同步，即所有的M序列向量在同一时间开始。依赖于系统，在信道C4上可能不同时传输应用A和B的符号向量4、4’，因此应用B在节点N1中被延迟。在所表示的星座图中对于应用A总共得到了三个延迟单元TS，对于应用B总共得到了四个延迟单元TS。
在图4中表示提供了空闲时隙7，它对于要同步传输的数据分组并不是必需的。这些空闲时隙在节点中用可异步传输的数据分组来填充，这些可异步传输的数据分组从节点的输出缓冲区中读出。在充分利用空闲时隙的情况下，异步数据传输由所有面向分组的应用来使用，这些应用没有用语数据传输的时间关系。同步传输为实时应用而保留，如“通过IP的语音应用”或“视频点播”。这里一个符号向量的整个容量都可以用于传输有效信息。

Claims (8)

1.用于无线传输同步和异步消息的特设网络的操作方法，其中所述网络由任意分配的网络节点构成，这些网络节点分别具有一个带有输入控制器的接收装置、一个转接站和一个带有输出控制器的发送装置，其中对于要传输的逻辑连接，根据一种路由方法，确定一条从开始节点出发、经过中间节点、直至目标节点的传输路径，并且其中所述节点管理位置地址信息和控制信息(LCI)，这些信息分配给逻辑连接，并将这些信息通知给传输路径上的在前的节点，其特征在于，
传输路径上的相邻节点的发送装置和接收装置通过采用周期发送的标识符来进行同步，所述标识符的间隔定义了一个时间帧，
在该时间帧之内，传输路径的节点为了传输一条逻辑连接的要同步传输的数据分组而预留了时隙，其中在该逻辑连接的同步传输开始时发送一个开始信号，接着在先前所确定的时隙中传输数据分组，并且以一个停止信号来结束同步传输，
并且节点中的空闲时隙用可异步传输的数据分组来填充，这些可异步传输的数据分组从节点的输出缓冲区中读出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，数据分组根据频分复用方法以符号向量的形式被传输，这些符号向量由预定数目的并行传输的符号和一个包头组成，包头用来识别符号向量。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在确定的时间帧内传输系统指定的符号向量，用于同步相邻节点的发送装置和接收装置。
4.如权利要求3中所述的方法，其特征在于，在时间帧内传输一定数目的空向量，为了避免相邻节点的接收装置和发送装置之间的同步误差，根据节点中的需求去除这些空向量。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，实现对于一个符号向量和/或对于并行传输的符号流的差错识别和差错纠正。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在确定了传输路径之后，检验一个要同步传输的逻辑连接，检验在无线信道上是否提供了用于同步传输所需的时隙，并且传输路径的所有节点都预留时隙，并将地址信息和预留的时隙通知给在前的节点。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在为一个要同步传输的连接确定传输路径和时隙中，当在两个节点之间的两个不相关的逻辑连接占用了相同的时隙时，在节点处出现了延时，其中传输路径从开始节点直至目标节点的所有延时被相加，用于同步传输的延时的总和不能超过一个预定值。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，接收信道的到达节点的符号向量切换到与之不同的发送信道，其中属于一个符号向量的符号被同时继续切换并被传输。
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