DE19845076C2 - Verfahren zum Übermitteln von paketorientierten Informationen über eine zeitmultiplexorientierte Funkstrecke - Google Patents

Verfahren zum Übermitteln von paketorientierten Informationen über eine zeitmultiplexorientierte Funkstrecke

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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.
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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