DE19845076C2 - Verfahren zum Übermitteln von paketorientierten Informationen über eine zeitmultiplexorientierte Funkstrecke - Google Patents
Verfahren zum Übermitteln von paketorientierten Informationen über eine zeitmultiplexorientierte FunkstreckeInfo
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Description
An Zubringernetze von Kommunikationsnetzen - beispielsweise
öffentliche oder private Kommunikationsnetze - sind häufig
Kommunikationsendgeräte mit paketorientierter Informa
tionsübermittlung angeschlossen - beispielsweise Personalcom
puter mit einer Internetfunktion. In zunehmenden Maße sind
die Kommunikationsendgeräte drahtlos, d. h. über eine Funk
strecke, mit dem Zubringernetz verbunden, wobei das Kommuni
kationsendgerät drahtgebunden an eine die Kommunikationsend
geräte-seitige Funkstrecke realisierende Abschlußeinrichtung
angeschlossen ist. Zubringernetz-seitig ist die Funkstrecke
durch eine Basisstation realisiert, die meist über weitere
optische oder Koaxial- oder Kupfer-Übertragungsstrecken mit
einer Zubringernetz-Zugangseinrichtung verbunden ist. Die
teilweise die Steuerung der Funkstrecken übernehmende Zubrin
gernetz-Zugangseinrichtung ist beispielsweise über eine ISDN-
orientierte Schnittstelle - beispielsweise eine ISDN-Primär
schnittstelle S20 - direkt oder über ein öffentliches oder
privates Kommunikationsnetz an einen Internet-Server ange
schlossen. Funkstrecken im Zubringernetz sind derzeit vor
zugsweise gemäß einem Zeitmultiplex-Zugriffsverfahren- bzw.
TDMA-Zugriffsverfahren - insbesondere gemäß dem standardi
sierten DECT-Zugriffsverfahren realisiert - siehe hierzu auch
ETSI-Standard 300 175 Teil 1 bis 9.
Bei einem Einleiten eines Verbindungsaufbaus durch ein Kommu
nikationsendgerät wird eine physikalische Verbindung über die
Funkstrecke und das Zubringernetz direkt oder mit Hilfe der
Vermittlungseinrichtung entsprechend der beim Verbindungsauf
bau angegebenen Wahlinformation bei einer Internetverbindung
zum zuständigen Internet-Server aufgebaut. Im Rahmen des Ver
bindungsaufbaus wird eine logische Verbindung zwischen dem
Kommunikationsendgerät und dem Internet-Server installiert.
Diese logische Verbindung ist bei einer Internet-Verbindung
durch ein Punkt-zu-Punkt-Protokoll realisiert - in der Fach
welt als PPP bezeichnet -, mit dessen Hilfe der Austausch der
Internet-Pakete geregelt wird. Hierbei werden Informationspa
kete unterschiedlicher Protokolle mit Hilfe eines übergeord
neten PPP-Protokolls transparent transportiert. Die zum In
ternet-Server aufgebaute Verbindung bleibt solange bestehen,
bis die jeweilige Verbindung von dem Kommunikationsendgerät
ausgelöst und die Verbindung abgebaut wird. Da bei einer In
ternet-Verbindung häufig Phasen auftreten - z. B. Betrachten
oder Auswerten einer übermittelten Graphik -, bei denen keine
Internet-Pakete übermittelt werden, werden die Ressourcen
insbesondere der aufwendigen Funkstrecke ineffizient genutzt.
Aus GB 2 301 992 ist ein TDMA-Funkkommunikationssystem zur
Datenkommunikation mit einer Basisstation und mit einer Mehr
zahl von Mobilstationen bekannt, bei dem leitungsvermittelte
und paketorientierte Kommunikation miteinander kombiniert
wird.
Aus WO 96/22665 ist ein Verfahren zur dynamischen Aufteilung
und eine Zuordnung von Kanalressourcen zu leitungsvermittel
ten und paketorientierten Diensten eines TDMA-Funkkommuni
kationssystems bekannt.
Aus DE 197 05 449 ist ein Punkt-zu-Mehrpunkt-Funküber
tragungssystem mit einer Zentralstation und mit mehreren
Teilnehmerstationen bekannt. Dabei werden Übertragungskanäle
sowohl für geschalteten als auch für paketorientierten Daten
verkehr zwischen der Zentralstation und den Teilnehmerstatio
nen jeweils bedarfsweise zugeteilt.
Aus DE 195 35 329 ist ein Verfahren und ein zellulares Mobil
funksystem zum drahtlosen breitbandigen Anschluss mobiler
Stationen mit einer ATM-Schnittstelle an ein ATM-Netz
bekannt. Mit Hilfe einer MAC-Teilschicht wird die Verkehrska
pazität zwischen konkurrierenden Mobilstationen aufgeteilt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die
Ressourcen der Funkstrecke, d. h. deren Übertragungskanäle ef
fizienter zu nutzen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
darin zu sehen, daß in Downstream-Übermittlungsrichtung zu
mindest ein Teil der Übertragungskanäle allen Kommunikations
endgeräten permanent zugeteilt wird und die für die jeweili
gen Kommunikationsendgeräte zu übermittelnden, paketorien
tierten Informationen mit Hilfe eines paketorientierten Über
tragungsprotokolls in Übertragungspakete eingefügt werden,
wobei für die jeweiligen Kommunikationsendgeräte jeweils eine
Zieladresse in die Übertragungspakete eingefügt ist. Die Ü
bertragungspakete werden über die permanent zugeteilten Über
tragungskanäle an alle Kommunikationsendgeräte rundgesendet
und die rundgesendeten Übertragungspakete werden von den Kom
munikationsendgeräten mit den zugeordneten Zieladressen emp
fangen und weitergeleitet. Vorteilhaft ist das Zugriffsproto
koll durch ein Frame-Relay-Übertragungsverfahren realisiert -
Anspruch 2.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren ist
darin zu sehen, daß die funktechnischen Ressourcen in Down
stream-Richtung maximal genutzt werden können, wobei in den
die Funkstrecke realisierenden Komponenten keine Änderung des
implementierten, zeitmultiplexorientierten Zugriffsverfahrens
vorgenommen werden muß. Dies bedeutet eine Effizienzsteige
rung der funktechnischen Ressourcen mit geringstem zusätzli
chen Aufwand. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß
die Realisierung eines paketorientierten Übertragungsproto
kolls extern, d. h. nicht in den die Funkstrecke realisieren
den Komponenten, möglich ist, wobei durch die Verwendung des
einfachen, leistungsfähigen Frame-Relay-Übertragungsproto
kolls der Realisierungsaufwand gering gehalten wird.
Die Zieladressen können vorteilhaft direkt den vorgesehenen
Kommunikationsnetz-Adressen der Kommunikationsendgeräte ent
sprechen - Anspruch 3 - oder jedem Kommunikationsendgerät
wird eine Zieladresse zugeordnet und bei einer Übermittlung
eines Übertragungspaketes wird aus der kommunikationsnetz-
spezifischen Zieladresse die protokollorientierte Zieladresse
abgeleitet und in die jeweiligen Übertragungspakete eingefügt
- Anspruch 4. Dies bedeutet, daß entweder für die zielgerich
tete Übermittlung der Übertragungspakete an die jeweiligen
Kommunikationsendgeräte die bereits im Verbindungsaufbau
übermittelte Kommunikationsnetz-spezifische Zieladresse oder
eine Übertragungsprotokoll-spezifische Zieladresse aus der
Kommunikationsnetz-spezifischen Zieladresse abgeleitet und
benutzt wird.
Vorteilhaft kann in Upstream-Übermittlungsrichtung ein DECT-
oder ein CDMA-Zugriffsverfahren vorgesehen sein, wobei die
Übertragungskanäle (UPC) verbindungsindividuell, oder durch
einen Token- oder durch ein TDMA-orientiertes oder durch ein
Kollisions- oder ein Zeittabellen-gesteuertes Verfahren zuge
teilt werden. - Anspruch 5. In Upstream-Übermittlungsrichtung
ist ein Zugriffsverfahren vorteilhaft, bei dem die funktech
nischen Ressourcen, d. h. die Übertragungskanäle temporär ei
ner Verbindung zugteilt werden, da bei einer Realisierung ei
ner Busähnlichen Upstream-Funkstrecke die Zuteilung einen
erheblichen Steuerungsaufwand verursachen würde.
Vorteilhaft ist die Anzahl der je Zeiteinheit übermittelbaren
Übertragungspakete (tp1 . . tpn) für jede Verbindung V variabel
- Anspruch 7. Dies bedeutet, daß die funktechnischen Ressour
cen in Abhängigkeit von dem verfügbaren Ressourcenumfang Ver
maximal genutzt werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird vom Kommunikationsendgerät zu einem Internet-
Server eine logische Verbindung aufgebaut und die aufgebaute
Verbindung V bleibt permanent bestehen - Anspruch 8. Durch
diese Maßnahme kann dem Kommunikationsendgerät, insbesondere
einem Personalcomputer mit einer E-Mail-Funktion, jederzeit
eine E-Mail übermittelt werden. Auch ist eine feste Gebühr
für einen derartigen Anschluß möglich, da die Verbindungsdau
er nicht berücksichtigt werden muß.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand drei
er Blockschaltbilder näher erläutert.
Dabei zeigen
Fig. 1 in einem Blockschaltbild eine zur Implementierung
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Kommuni
kationsanordnung und
Fig. 2a, Fig. 2b in einem Blockschaltbild die Struktur der Übertra
gungspakete und deren Einfügen in Zeitschlitze bzw.
Übertragungskanäle der DECT-orientierten Downlink-
Funkstrecke.
Fig. 1 zeigt beispielhaft einen Internet-Server IS, an den
eine Basisstations-Steuereinrichtung BSC über eine 2 Mbit/s-
Schnittstelle angeschlossen ist. Die Basis
stations-Steuereinrichtung BSC ist mit einer Basisstation BS
verbunden, die die zentrale Einrichtung eines drahtlosen
Anschlußssystems DAS repräsentiert. Im drahtlosen Anschluß
system ist die Basisstation BS über eine Funkstrecke FS mit
Abschlußeinrichtungen RNT verbunden - in Fig. 1 ist bei
spielhaft eine Abschlußeinrichtung RNT dargestellt. Das
drahtlose Anschlußsystem DAS und die Basisstations-
Steuereinrichtung BSC bilden zusammen ein Zubringernetz AN.
In der Abschlußeinrichtung RNT ist eine V.24-Schnittstelle
V.24 oder optional eine USB-Schnittstelle USB realisiert, an
die ein durch einen Personalcomputer PC realisiertes Kommuni
kationsendgerät KE angeschlossen ist. Für das Kommunikations
endgerät KE ist beispielsweise eine Internet-Funktion vorge
sehen, mit deren Hilfe internetorientierte, paketorientierte
Informationen pi gebildet und den Internet-Server IS übermit
telt bzw. von diesem empfangen werden.
Die paketorientierten Informationen pi sind gemäß dem bekann
ten Internetprotokoll 4 oder 6 - in der Fachwelt auch als IP
4 oder IP 6 bekannt - gebildet, d. h. die Internetpakete wei
sen die jeweiligen Internetadressen ia1 . . ian im Kopfteil auf.
Derartig gebildete paketorientierte Informationen pi1. .pin
bzw. Internetpakete - siehe hierzu Fig. 2a - werden für die
an das drahtlose Anschlußsystem DAS angeschlossenen Personal
computer PC von dem Internet-Server IS an die Basisstations-
Steuereinrichtung BSC übermittelt und in dieser werden die
paketorientierten Informationen pi in Übertragungspakete tp
eingefügt, die nach dem Frame-Relay-Übertragungsverfahren ge
bildet sind. Ein Übertragungspaket tp nach dem Frame-Relay-
Übertragungsverfahren besteht aus einer Anfangsbitkombina
tion, einem Kopffeld, einem Nachrichtenfeld, einer Überprü
fungsinformation für das Kopffeld und eine Endebitkombina
tion, wobei für die Nachrichteninformationen keine Datensi
cherungsinformation gebildet und eingefügt wird. Das Frame-
Relay-Übertragungsverfahren wird insbesondere bei der Über
mittlung von paketorientierten, transaktionsorientierten Da
ten eingesetzt. Dies bedeutet, daß es besonders vorteilhaft
für die Übermittlung von paketorientierten, transaktionsori
entierten Internetpaketen verwendet werden kann. In den Kopf
teil der Übertragungspakete tp 1. . tpn werden in der Basissta
tions-Steuereinrichtung BSC entsprechende Zieladressen
za1. .zan eingefügt, wobei jedem Kommunikationsendgerät KE ei
ne Zieladresse za1 . . zan zugeordnet ist. In die Übertragungs
pakete tp1 . . tpn wird jeweils diejenige Zieladresse 2a derje
nigen Abschlußeinheiten RNT bzw. Kommunikationsendgeräte (KE)
eingefügt, an die die darin enthaltenen paketorientierten In
formationen pi zu übermitteln sind.
Die Funkstrecke FS ist in Upstream- und in Downstream-Über
tragungskanäle UPC, DOC aufgeteilt. Bei einer Realisierung der
Funkstrecke FS gemäß dem standardisierten DECT-Zugriffsver
fahren sind bei einem Frequenzbereich 12 Upstream- und 12
Downstream-Übertragungskanäle UPC, DOC verfügbar. Bei mehreren
Frequenzbereichen stehen entsprechend mehr Upstream- und
Downstream-Übertragungskanäle UPC, DOC zur Verfügung. Erfin
dungsgemäß werden alle oder ein großer Teil der verfügbaren
Downstream-Übertragungskanäle DOC - es kann auch eine asymme
trische Aufteilung von Upstream- und Downstream-Übertragungs
kanälen vorgesehen werden - für die Übermittlung von Informa
tionen allen Abschlußeinrichtungen RNT bzw. Kommunikations
endgeräten KE permanent zugeteilt. Dies bedeutet, daß bei
spielsweise bei einem DECT-Frequenzbereich eine Übertragungs
kapazität von 12 × 32 kbit/s zur Verfügung steht. Im Rahmen
eines vom Kommunikationsendgerät KE eingeleiteten Verbin
dungsaufbaus wird eine virtuelle Verbindung V vom Kommunika
tionsendgerät KE über die Funkstrecke FS zur Basisstations-
Steuereinrichtung BSC aufgebaut. Beim Verbindungsaufbau wird
ebenfalls eine Verbindung zum Internet-Server IS aufgebaut
und beide Verbindungen können permanent bestehen bleiben. Al
ternativ kann bei einer Realisierung des Frame-Relay-Über
mittlungsverfahrens bis zum Internet-Server IS die logische
Verbindung V bis zum Internet-Server IS eingerichtet werden
und permanent bestehen bleiben. Dies bietet den Vorteil, daß
insbesondere in der Downstream-Übertragungsrichtung zu belie
bigen Zeitpunkten paketorientierte Informationen pi - insbe
sondere e-mail-Informationen - übermittelt werden können.
Die gebildeten Übertragungspakete tp1 . . tpn einschließlich der
eingefügten Zieladressen za1 . . zan werden über die Downstream-
Übertragungskanäle DOC an alle Abschlußeinrichtungen RNT ü
bermittelt. Gebildete Übertragungspakete tpx, tpy werden bei
spielsweise mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von
64 kbit/s in "freien Double Slot Channels" der Downstream-
Übertragungskanäle DOC1 . . DOC12 übermittelt - siehe hierzu
Fig. 2b. In den Abschlußeinrichtungen RNT werden in allen zu
geteilten Downstream-Übertragungskanälen DOC1 . . DOC12 die ü
bermittelten Übertragungspakete tp1 . . tpn empfangen und die
in den Kopfteil eingefügte Zieladresse za1. .zan untersucht.
Stimmt die eingefügte Zieladresse za1. .zan mit der der je
weiligen Abschlußeinrichtung RNT bzw. dem Kommunikationsend
gerät KE zugeordneten Zieladresse za1 . . zan überein, wird das
zugehörige Übertragungspaket pt1 . . ptn in der betreffenden
Abschlußeinrichtung RNT empfangen und an den Personalcomputer
PC weitergeleitet.
In den Upstream-Übertragungskanälen UPC - nicht detailliert
dargestellt - können beliebige Zugriffsverfahren für den
Zugriff der Abschlußeinrichtungen RNT auf die funktechnischen
Ressourcen der Upstream-Übermittlungsrichtung verwendet wer
den. Mögliche Zugriffsverfahren sind das bereits angegebene
DECT-Zugriffsverfahren oder das CDMA-Verfahren. Des weiteren
können die für den Zugriff auf lokale Netzwerke vorgesehenen
Token-Zugriffsverfahren oder Zugriffsverfahren mit Kollisions
erkennung oder Zeittabellen-gesteuerte Verfahren eingesetzt
bzw. vorgesehen werden.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht auf
das Ausführungsbeispiel beschränkt und kann bei anderen Zu
bringernetz-Konfigurationen mit mehreren Funkstrecken FS oder
mehreren Zubringernetzkomponenten eingesetzt werden, wobei
leidiglich die Zieladressen za bei unterschiedlichen Zu
griffs- und Vermittlungsverfahren konvertiert bzw. angepaßt
werden müssen.
Claims (8)
1. Verfahren zum Übermitteln von paketorientierten Informa
tionen (pi) zwischen einer zentralen Einrichtung (IS) und
Kommunikationsendgeräten (KE) über ein Zubringernetz (AN),
wobei in dem Zubringernetz im Kommunikationsendgeräte-Bereich
zumindest eine Funkstrecke (FS) mit gemäß einem TDMA-Zu
griffsverfahren realisierten Übertragungskanälen (DOC, UPC)
angeordnet sind,
bei dem in Downstream-Übermittlungsrichtung zumindest ein Teil der Übertragungskanäle (DOC) allen Kommunikationsend geräten (KE) permanent zugeteilt wird,
bei dem die für die jeweiligen Kommunikationsendgeräte (KE) zu übermittelnden, paketorientierten Informationen (pi) mit Hilfe eines paketorientierten Übertragungsprotokolls in Übertragungspakete (tp1 . . tpn) eingefügt werden, wobei für die jeweiligen Kommunikationsendgeräte (KE) jeweils eine Zieladresse (za1 . . n) in die Übertragungspakete (tp1. .tpn) eingefügt wird,
bei dem die Übertragungspakete (tp1 . . tpn) über die perma nent zugeteilten Übertragungskanäle (DOC) an alle Kommuni kationsendgeräte (KE) rundgesendet werden, und
bei dem die rundgesendeten Übertragungspakete (tp 1. . tpn) von den Kommunikationsendgeräten (KE) mit den zugeordneten Zieladressen (za 1. . zan) empfangen und weitergeleitet wer den.
bei dem in Downstream-Übermittlungsrichtung zumindest ein Teil der Übertragungskanäle (DOC) allen Kommunikationsend geräten (KE) permanent zugeteilt wird,
bei dem die für die jeweiligen Kommunikationsendgeräte (KE) zu übermittelnden, paketorientierten Informationen (pi) mit Hilfe eines paketorientierten Übertragungsprotokolls in Übertragungspakete (tp1 . . tpn) eingefügt werden, wobei für die jeweiligen Kommunikationsendgeräte (KE) jeweils eine Zieladresse (za1 . . n) in die Übertragungspakete (tp1. .tpn) eingefügt wird,
bei dem die Übertragungspakete (tp1 . . tpn) über die perma nent zugeteilten Übertragungskanäle (DOC) an alle Kommuni kationsendgeräte (KE) rundgesendet werden, und
bei dem die rundgesendeten Übertragungspakete (tp 1. . tpn) von den Kommunikationsendgeräten (KE) mit den zugeordneten Zieladressen (za 1. . zan) empfangen und weitergeleitet wer den.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net,
daß das Übertragungsprotokoll durch ein Frame-Relay-Übertra
gungsverfahren realisiert ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Zieladressen (za1 . . zan) den vorgesehenen Kommunika
tionsnetz-Adressen der Kommunikationsendgeräte (KE) entspre
chen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet,
daß jedem Kommunikationsendgerät (KE) eine protokollorien
tierte Zieladresse (za 1. . zan) zugeordnet wird, und daß aus
der kommunikationsnetzspezifischen Zieladresse die proto
kollorientierte Zieladresse (za 1. . zan) abgeleitet und in die
jeweiligen Übertragungspakete (tp 1. . tpn) eingefügt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet,
daß in Upstream-Übermittlungsrichtung ein DECT- oder ein
CDMA-Zugriffsverfahren vorgesehen ist, wobei die Übertra
gungskanäle (UPC) verbindungsindividuell, oder durch einen
Token- oder durch ein TDMA-orientiertes oder durch ein Kolli
sions- oder eine Zeittabellen-gesteuertes Verfahren zugeteilt
werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet,
daß die Summe der über zumindest einen Teil der Downstream-
Übertragungskanäle (DOC) rundgesendeten Übertragungspakete
(tp1 . . tpn) je Zeiteinheit der Summe aller über den Frame-
Relay-Übertagungsweg übermittelten Übertragungspakete
(tp 1. . tpn) je Zeiteinheit entspricht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der je Zeiteinheit übermittelbaren Übertra
gungspakete (tp 1. . tpn) für jede Verbindung V variabel ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet,
daß vom Kommunikationsendgerät (KE) zum Internet-Server IS
eine logische Verbindung V aufgebaut wird, und daß diese auf
gebaute Verbindung V permanent bestehen bleibt.
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