DE69636786T2

DE69636786T2 - Mehrdienste-MAC-Protokoll für drahtloses ATM-System

Info

Publication number: DE69636786T2
Application number: DE69636786T
Authority: DE
Inventors: Dipankar Princeton Junction Raychaudhuri; Hai Highland Park Xie; Ruixi Plainsboro Yuan
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2016-06-20
Also published as: EP0755164B1; AU5468996A; JPH0918435A; DE69636786D1; EP0755164A2; US5638371A; EP0755164A3; AU701487B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft drahtlose ATM- (Asynchronous Transfer Modus) Systeme und insbesondere ein in derartigen Systemen verwendetes MAC- (Mediumzugriffssteuerung) Schicht-Protokoll für eine integrierte Unterstützung von ATM-Diensten, wie beispielsweise CBR- (konstante Bitrate), VBR- (variable Bitrate) und ABR- (verfügbare Bitrate) Diensten. Das MAC-Protokoll unterstützt sowohl verbindungslose Paket- als auch verbindungsorientierte virtuelle Verbindungsmodi mit einer geeigneten Dienstparameter- und Dienstgüte- [QoS (Quality-of-Service)] Auswahl.
Drahtlose persönliche Kommunikationsnetzwerke der nächsten Generation werden mit faseroptischen Breitbandkommunikationsnetzwerken koexistieren müssen, die in der nahen Zukunft überall zu finden sein werden. Diese Breitbandsysteme (z.B. B-ISDN/ATM und ATM-LAN) werden CBR- (konstante Bitrate), VBR- (variable Bitrate) und ABR- (verfügbare Bitrate) und Pakettransportdienste ermöglichen, die dazu geeignet sind, einen breiten Bereich von Sprach-, Daten-, Video- und Multimediaanwendungen zu unterstützen. Um eine ernsthafte Inkompatibilität zwischen zukünftigen verdrahteten und drahtlosen Netzwerken zu vermeiden, ist es notwendig, drahtlose Breitbandsysteme mit ähnlichen Dienstfähigkeiten zu betrachten. Persönliche Kommunikationsnetzwerke, die in zukünftige Multimediaanwendungen integriert werden, sollten neue Dienstmerkmale bereitstellen, wie beispielsweise eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, eine flexible Band breitenzuweisung, VBR-/CPR-/Paketmodi, Dienstgüte(QoS)auswahl, usw.
Die gesamten technischen Grundlagen der vorliegenden Erfindung basieren auf der Erkenntnis, dass ATM in letzter Zeit als vorherrschende Vermittlungs- und Transporttechnologie für Weitbereich- und lokale Breitbandnetzwerke hervorgegangen ist, die während der nächsten Jahre angewendet werden sollen. D.h., dass es wünschenswert ist, wenn das drahtlose persönliche Kommunikationsnetzwerk der nächsten Generation weitestgehend ähnliche ATM-Dienst-Fähigkeiten unter Verwendung eines drahtlosen Mediums bereitstellt. Obwohl bestimmte quantitative Einschränkungen hinsichtlich der Bitrate oder der Dienstgüte (QoS) für das drahtlose Netzwerk hingenommen werden müssen, würden durch die nahtlose Verfügbarkeit qualitativ gleichwertiger Dienstklassen wesentliche Vorteile der Uniformität für Netzwerkoperateure, Dienstanbieter und Endgerätdesigner bereitgestellt.
Für die Entwicklung ATM-basierter drahtloser Breitbandnetzwerke müssen mehrere Grundprobleme betrachtet werden, wie beispielsweise:

1. Eine Hochgeschwindigkeits-Funkübertragung, die mit Dienstanforderungen zukünftiger Endgeräte konsistent ist. Für typische Video- und Multimediadienste können Übertragungs-Bitraten von 1–10 Mbps erforderlich sein, eine Kanalgeschwindigkeit, die wesentlich höher ist als diejenige für drahtlose Systeme der ersten Generation.
2. Mediumzugriffssteuerungs(MRC)verfahren, die relativ transparente Mehrdienste-Fähigkeiten, ähnlich ATM, über das inhärent gemeinsam verwendete drahtlose Medium bereitstellen. Zu unterstützende Dienstklassen sind CBR (konstante Bitrate), VBR (variable bitrate) und Paketdaten, die jeweils geeignete QoS-Parameter aufweisen.
3. Drahtlose Data-Link-Protokolle zum Verknüpfen der relativ unzuverlässigen Hochgeschwindigkeits-Funkübertragungsstrecken mit dem Breitband- (ATM) Festnetz mit einer minimalen Protokollumwandlung.
4. Signalisierungs- und Transportprotokollmodifikationen, die zum Unterstützen der Mobilität und neuartiger persönlicher Kommunikationsdienste im drahtlosen Netzwerk erforderlich sind. Durch die vorliegende Erfindung wird eine Lösung für

In einem Artikel von D. Raychaudhuri et al. mit dem Titel "ATM-Based Transport Architecture for Multiservices Wireless Personal Communication Networks", IEEE Journal on Selected Areas in Communication, Bd. 12, Nr. 8, Oktober 1994, Seiten 1401 bis 1414, wird ein drahtloses ATM-System auf einer Basissystemebene beschrieben. Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Ausführungsform einer Mediumzugriffssteuerung (MAC), die in Systemen wie dem im Artikel von D. Raychaudhuri et al. beschriebenen System verwendbar ist. In der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein dynamisches TDMA- (Zeitmultiplex-Vielfachzugriff)/TDD- (Zeitduplex) Verfahren zum Bereitstellen von ATM-Transportdiensten über einen drahtlosen Kanal beschrieben.
Im US-Patent Nr. 4491947 ist ein Verfahren für ein dynamisches Scheduling von integrierter Leitungsvermittlung und Paketvermittlung in einer TDMA-Umgebung mit Multibeam-Satellitenvermittlung beschrieben. Das Scheduling wird unter der Steuerung eines Controllers durch einen Scheduler an Board des Satelliten ausgeführt. Für jeden Zeitschlitz wird eine Zuweisung mit minimalen Kosten (Least-Cost-Assignment) angewendet.
Im US-Patent Nr. 4641304 ist ein spezifisches Verfahren zum Teilen von Zeitrahmen in Meldungsschlitze beschrieben, die Minischlitze für die erneute Übertragung oder Retransmission von Datenpaketen aufweisen.
Im US-Patent Nr. 4897834 ist ein bitorientiertes Kommunikationsnetzwerk beschrieben, wobei jeder Knoten des Netzwerks in einem Rundlaufverfahren in Zeitschlitzen rundsendet.
Im US-Patent Nr. 4937822 ist ein adaptives TDMA-Kommunikationssystem dargestellt, das verschiedene Frequenzen zwischen Knoten eines Kommunikationssystems beibehält. Die Frequenz, bei der die Übertragungen ausgeführt werden, wird gemäß der Signalqualität geändert. Das verwendete TDMA-System verwendet einen Frequenz-/Zeitschlitz, der von anderen Zeitschlitzen verschieden ist.
Im US-Patent Nr. 5012469 schaltet ein adaptives Hybrid-Vielfachzugriffsprotokoll als Funktion des Verkehrs eines Kanals dynamisch zwischen Wettbewerbs- oder Contention- (ALOHA), Reservierungs- und festen Zuweisungs(TDMA)protokollen um.
Im US-Patent Nr. 5065398 ist eine TDMA-Satellitenkommunikationsanordnung beschrieben. Zu übertragende Daten werden in Subpakete geteilt, und dann werden die Subpakete in vorgegebenen Zeitschlitzen übertragen.
Im US-Patent Nr. 5172375 wird eine Kombination aus einer festen Zuweisung, einem wahlfreien Zugriffsverfahren und einem Zugriffsverfahren nach Bedarf in einem Satellitenkommunikationssystem verwendet. In der vorliegenden Erfindung werden Daten durch ein TDMA-Verfahren übertragen.
In den vorstehenden Patenten wird ein breiter Hintergrund des Stand der Technik beschrieben. Einige dieser Patente betreffen z.B. Satellitensysteme. Diese Patente be treffen im Allgemeinen keine ATM-Netzwerke, Multimediaanwendungen oder mikrozellulare drahtlose Systeme.
Im US-Patent Nr. 5384777 ist ein Mediumzugriffssteuerungs(MAC)protokoll für einen drahtlosen Zugriff für mehrere entfernte Stationen (Remote Stations) auf eine Basisstation oder ein LAN beschrieben.
Durch die vorliegende Erfindung wird gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 eine Weiterentwicklung bereitgestellt, die über die in den vorstehend erwähnten Patenten beschriebenen Inhalte hinausgeht, indem eine ATM-Kompatibilität mit Mehrdienst-Dienstgüten für Dienste bereitgestellt wird, wie beispielsweise Paket-ABR-, UPC-basierte VBR- oder isochrone CBR-Dienste. Die beschriebene Medienzugriffssteuerung (MAC) betrifft eine ATM-Kompatibilität sowohl auf Dienst- als auch auf Zell-Ebene, was bisher nicht erreicht worden ist.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein drahtloses ATM-System bereitgestellt, durch das ein integrierter Mehrdienst-Rahmen für Sprach-, Video-, Daten- und Multimediadienste bereitgestellt wird, während ein hoher Kompatibilitätsgrad mit zukünftigen Breitband-ISDN/ATM-Systemen beibehalten wird.
Es existieren mehrere technische Faktoren, die die Verwendung von ATM-Zellentransport für ein derartiges drahtloses Mehrdienste-Netzwerk begründen, wie beispielsweise: eine flexible Bandbreitenzuweisung für einen Bereich von Diensten; effizientes Multiplexen von Verkehr von Quellen mit unregelmäßigem Datenaufkommen bzw. Multimediaquellen; die Eignung verfügbarer ATM-Vermittlungstechniken; die Einfachheit der Verknüpfung mit verdrahteten B-ISDN-Systemen, die den Telekommunikationshintergrund bilden, usw. Das erfindungsgemäße System verwendet ein ATM-kompatibles Zell-Relay-Format mit fester Länge.
Daher ist eine 48-Byte-ATM-Zelle die Basiseinheit von Daten innerhalb des drahtlosen Netzwerks. Der ATM-Header selbst wird für Netzwerkdienste und Dienste höherer Ebenen im drahtlosen Segment beibehalten, obwohl aus Effizienzgründen eine gewisse Komprimierung für bestimmte Felder angewendet werden kann. Spezifische Protokoll-Schichten drahtloser Kanäle (z.B. Data-Link- und MAC-Schichten) werden ATM-Zellen nach Erfordernis hinzugefügt und durch Standard-ATM-Header ersetzt, bevor sie dem Festnetz zugeführt werden. Die Gesamtstruktur dient dazu, die Transcodierungskomplexität an der Basisstation zu minimieren und gleichmäßige ATM-Dienste im gesamten System bereitzustellen.
Die Systemstruktur dient dazu, Netzwerkfunktionen in eine drahtlose ATM-Netzwerkschnittstelleneinheit (WATM-NIU) zu trennen, die für drahtlose physikalische MAC- und Data-Link-Schichten der drahtlosen Protokollschichten verantwortlich ist. Die WATM-NIU ist mit einem entfernten Endgerät bzw. einer entfernten Station oder mit einer Basisstation verbunden, das/die normale ATM-Funktionen mit erforderlichen Mobilitätserweiterungen bereitstellt. Die entfernte Station bietet eine Standard-ATM-Schnittstelle zur Benutzerverarbeitung auf der entfernten Station, wodurch die normalen Dienstklassen und -paramter bereitgestellt werden. Anwendungen, die gegenwärtig über das verdrahtete ATM-System laufen, werden auf dem drahtlosen System weiterhin transparent laufen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges MRC-Schichtprotokoll, das in einem drahtlosen ATM-System für eine integrierte Unterstützung von ATM-Diensten verwendet wird, wie beispielsweise CBR- (konstante Bitrate), VBR- (variable Bitrate) und ABR- (verfügbare Bitrate) Dienste. Das MAC-Protokoll handhabt sowohl verbindungslose Paket- als auch verbindungsorientierte virtuelle Vermittlungsmodi mit geeigneten Dienstparametern.
Das im drahtlosen ATM-System verwendete MAC-Protokoll basiert auf einem neuartigen dynamischen TDMA (Zeitmultiplex-Vielfachzugriff)/TDM (Zeitmultiplex)-System, in dem die Dienstklassen auf integrierte Weise aufgenommen sind.
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein TDMA-MAC-System mit Zuweisung nach Bedarf bereitzustellen, das dazu geeignet ist, ATM zu unterstützen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, TDM/TDMA- bzw. TDD-MAC-Framing und Burstformate bereitzustellen, die für die Übertragung von ATM-Zellen dazu geeignet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Überwachungs-MAC-Verarbeitung bereitzustellen, die virtuelle ATM-ABR/VBR/CBR-Verbindungen (ATM-ABR/VBR/CBR-VCs) integriert, um eine burstweise (Burst-by-Burst-) Zuweisung von ABR-Zellen und eine rufweise (Call-by-Call-) Zuweisung von VBR- und CBR-Bandbreitenparametern bereitzustellen. Dies beinhaltet Mechanismen für eine dynamische Zuweisung von Subrahmen(Subframe)fähigkeiten, d.h. bewegliche Grenzen, Zuweisung von ABR-Schlitzen basierend auf gewünschten Queueing-Regeln (z.B. FCFS), Zuweisung von VBR-Schlitzen basierend auf ATM-Verkehrsformungsparametern und Zuweisung von CBR-Schlitzen basierend auf Bandbreitenanforderungen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Überrahmenstruktur bereitzustellen, die für eine feingranulare Zuweisung von VBR- und CBR-Bandbreiten erforderlich ist.
Es ist eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Uplink- und Downlink-Steuerungsmechanismen zum Unterstützen von ABR-, VBR- und CBR-MAC-Operationen bereitzustellen.
Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines drahtlosen Mehrdienste-Netzwerks;
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines ATM-kompatiblen drahtlosen Netzwerks;
3 zeigt ein schematisches Diagramm einer Implementierung eines drahtlosen ATM-Netzwerks auf Systemebene;
4 zeigt eine Darstellung einer basisstationsgesteuerten MAC-Architektur;
5 zeigt eine schematische Darstellung eines dynamischen TDMA-MAC-Rahmens;
6 zeigt eine schematische Darstellung von Kern-MAC-Protokollfunktionen;
7 zeigt eine schematische Darstellung von Hauptfunktionen eines MAC-Überwachungsprozessors einer entfernten Station;
8 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Scheduling-(oder Plan-)Verarbeitung eines MAC-Überwachungsprozessors in einer entfernten Station;
9 zeigt eine schematische Darstellung von Hauptfunktionen eines MAC-Überwachungsprozessors in einer Basisstation;
10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ALOHA-Kanal-, ABR- und ACK-Schedule-Managers;
11 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Einrichtung zum Erzeugen einer Meldung von einer Basisstation zu einer entfernten Station (Base-to-Remote-Meldungserzeugungseinrichtung); und
12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines CBR-Schedule-Managers.
Systemarchitektur
Nachstehend wird auf die Figuren und insbesondere auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Gesamtansicht eines drahtlosen Mehrdienste-Netzwerks 10 zeigt. Mehrere persönliche Kommunikationssystem(PCS)zellen 12 sind durch ein PCS-Verbindungsnetz 14 miteinander verbunden. Das drahtlose ATM-System ist dazu vorgesehen, einen integrierten Mehrdienst-Rahmen für Sprach-, Video-, Daten- und Multimediadienste bereitzustellen, während eine hochgradige Kompatibilität mit zukünftigen ISDN-/ATN-Systemen beibehalten wird.
Das Netzwerk handhabt Verkehr von verschiedenartigen Daten-/Multimediaquellen. Zu Erläuterungszwecken ist ein tragbarer Multimedia-PC 16 in einer PCS-Zelle 18 dargestellt, während ein tragbares Telefon 20 und ein digitaler Handheld-Assistent 22 beide in einer PCS-Zelle 24 dargestellt sind. Für Fachleute ist ersichtlich, dass mehrere Einheiten in der gleichen oder in verschiedenen Zellen des Netzwerks angeordnet sein können und weitere Sprach-, Video-, Daten-, Telekommunikations- und/oder Multimediaquellen oder ähnliche im Netzwerk angeordnet sein können.
Die Verwendung eines ATM-Zellentransports für ein drahtloses Mehrdienste-Netzwerk führt zur Verwendung eines kompatiblen ATM-Zell-Relay-Formats mit fester Länge, wie beispielsweise in 2 dargestellt ist. Eine drahtlose 48-Byte-ATM-Zelle 30 ist die Basiseinheit von Daten innerhalb des drahtlosen Netzwerks. Der ATM-Header selbst wird für Netzwerkdienste und Dienste höherer Ebenen im drahtlosen Segment beibehalten, obwohl auf bestimmte Felder (z.B. VPI/VCI) für Effizienzzwecke eine gewisse Komprimierung angewendet werden kann. Spezifische Protokollschichten drahtloser Kanäle (z.B. Data-Link- und MAC-Schicht) werden ATM-Zellen nach Erfordernis hinzugefügt und durch Standard-ATM- Header ersetzt, bevor sie dem Festnetz zugeführt werden. Dieses Verfahren dient dazu, die Transcodierungskomplexität an der Basisstation zu minimieren und ATM-Dienste im gesamten System bereitzustellen.
Im drahtlosen ATM-Netzwerk überträgt ein mobiles Endgerät 32 mit einer drahtlosen Netzwerkschnittstelleneinheit (W-NIU) 34 drahtlose ATM-Zellen 30 an eine entsprechende, in einer Basisstation 38 angeordnete W-NIU 36. Die Daten werden in eine Standard-48-Byte-ATM-Zelle 40 umgewandelt und von einer ATM-NIU 42 für eine weitere Verteilung an ein ATM-basiertes Vermittlungsnetzwerk 44 übertragen.
Die Protokollarchitektur basiert auf einer Harmonisierung von drahtlos-spezifischen Funktionen in den Standard-ATM-Protokoll-Stack, wie nachstehend dargestellt ist:
Das vorgeschlagene drahtlose ATM-Netzwerk folgt einer Protokollschichtstruktur, die mit derjenigen eines Standard-ATM-Systems harmonisiert ist. Durch die verwendete Technik sollen neue für drahtloser Kanäle spezifische physikalische Schichten, MAC-, DLC- (Data Link Control) und drahtlose Netzwerksteuerungsschichten in den vorstehend dargestellten ATM-Protokoll-Stack eingefügt werden. D.h., dass eine reguläre ATM-Netzwerkschicht und Steuerungsdienste, wie bei spielsweise E.164 oder IP-over-ATM-Adressing, VC-Multiplexing, Zellenpriorisierung (CLP), explizite Überlastungsmitteilung (ECN), Q.2931-Signalisierung für einen Rufaufbau, usw. weiterhin für mobile Dienste verwendet werden. Natürlich werden eine begrenzte Anzahl von Mobilitätserweiterungen für ein ATM-Netzwerk und Steuerungsschichten erforderlich sein, um zusätzliche Funktionen zu unterstützen, wie beispielsweise Positionsmanagement, Handoff, QoS-Spezifizierung/Neuverhandlung, usw.
Außerdem können später weitere ATM-Adaptionsschicht(AAL) Optionen für eine kundenspezifische Unterstützung drahtloser Anwendungen in Betracht gezogen werden.
3 zeigt eine Implementierung des drahtlosen ATM-Netzwerks auf Systemebene. Die allgemeine Technik für die Implementierung besteht darin, Netzwerkfunktionen in eine für drahtlose physikalische, MAC- und Data-Link-Schichten verantwortliche drahtlose ATM-Netzwerkschnittstelleneinheit (WATM-NIU) zu trennen. Die WATM-NIU 48, 48' ist mit einer entfernten Station oder mit einer Basisstation verbunden, durch die zusammen mit den erforderlichen Mobilitätserweiterungen normale ATM-Funktionen bereitgestellt werden. Die entfernte Station 50 weist eine Standard-ATM-API-Schnittstelle 52 zur Benutzerverarbeitung auf der entfernten Station auf, wodurch die normalen Dienstklassen und -parameter bereitgestellt werden. Anwendungen, die gegenwärtig über verdrahtete ATM-Systeme laufen, werden weiterhin transparent auf dem drahtlosen System laufen.
Die entfernte Station 50 weist ferner eine CPU 54, einen Speicher 56 und ein Display 58 auf, die über ein Verbindungsnetz 60 mit der WATM-NIU 48 verbunden sind. Außer der ATM-API- (Application Programming Interface) Schnittstelle 52 sind ein AP (Anwendungsprogramm) 62, eine AAL (ATM Adaptionsschicht) 64 und eine SAR (Segmentation And Resegmenta tion) 66 mit der CPU 54 verbunden. Die MAC-Funktionen, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, werden in der WATM-NIU 48 implementiert.
Die drahtlose ATM-Zelle wird durch eine Antenne 68 der entfernten Station 50 über eine Vielfachzugriff-Funkstrecke an eine Antenne 70 der Basisstation 46 übertragen. Die mit der Antenne 70 verbundene WATM-NIU 48' empfängt die ATM-Zelle und führt die Zelle über das Verbindungsnetz 72 einer WATM-Ressourcenzuweisungseinheit 74, einer WATM/ATM-Header-Umwandlungseinheit 76, einer ATM-Signalisierungs- und Mobilitätseinheit 78 und einer ATM-Netzwerkschnittstelle 80 zu. Die ATM-Netzwerkschnittstelle ist mit einem ATM-Multiplexschalter 82 verbunden, der durch eine Steuerungs-CPU 84 gesteuert wird, um Zellen in Antwort auf ATM-Signalisierungs- und Mobilitätserweiterungssignale an andere Basisstationen (nicht dargestellt) zu übertragen.
Drahtlose Netzwerkschnittstelleneinheit (WNIU) Eine typische Software-/Firmware-Implementierung der drahtlosen Netzwerkschnittstelleneinheit (WNIU) weist die folgenden Hauptmodule auf: einen Sender auf physikalischer Ebene (PHY TX), einen Empfänger auf physikalischer Ebene (PHY RX), ein Synchronisationsmodul (SYNC), eine Medienzugriffssteuerung (MAC) und eine Data-Link-Steuerung (DLC). Weil durch ein drahtloses ATM-System der gleichzeitige Betrieb mehrerer virtueller Verbindungen (VCs) ermöglicht wird, ist ein einzelner PHY- und MAC-Prozessor mit mehreren DLC-Prozessoren verbunden, die den einzelnen aktiven virtuellen Verbindungen (VCs) auf dem Kanal zugeordnet sind.
4 zeigt eine durch eine Basisstation gesteuerte MAC-Architektur. Ein MAC-Prozessor 100 der Basisstation mit einer Überwachungs-MAC 101 empfängt Kanalanforderungen von Data-Link-Steuerungen 103(1) ... (k), die als eine Zwischen schicht zwischen der ATM-Schicht und der MAC-Schicht dienen. Die Data-Link-Steuerungen 103(1) ... (k) übertragen Anforderungen für Kanäle an die Überwachungs-MAC 101, die Kanäle plant oder festlegt und Steuerungsmeldungen an den Kern-MAC-Prozessor 102 überträgt. Die DLC 103 und der Kern-MAC-Prozessor 102 tauschen Daten und ACK-Signale (Bestätigungssignale) aus. Der Kern-MAC-Prozessor 102 steuert außerdem den Sender PHY TX 108 auf physikalischer Ebene zum Übertragen von Signalen an einen einer entfernten Station zugeordneten Empänger PHY RX 111 auf physikalischer Ebene. Ein Empfänger PHY RX 109 leitet vom einer entfernten Station zugeordneten Sender PHY TX 110 empfangene Signale an den Kern-MAC-Prozessor 102 weiter.
Ein MAC-Prozessor 104 einer entfernten Station weist einen Überwachungs-MAC-Prozessor 105 und einen Kern-MAC-Prozessor 106 auf. Ein Satz von DLCs 107(1) ... (k), die dem MAC-Prozessor 104 der entfernten Station zugeordnet sind, übertragen Kanalanforderungen an den Überwachungs-MAC-Prozessor 105 der entfernten Station. Der Überwachungs-MAC-Prozessor 105 der entfernten Station und der Kern-MAC-Prozessor 106 tauschen Steuerungsmeldungen und Kanal-Scheduling-Information aus. Die DLCs 107(1) ... (k) und der Kern-MAC-Prozessor 106 tauschen Daten- und ACK-Signale aus. Der Sender PHY TX 110 wird durch den Kern-MAC-Prozessor 106 gesteuert. Der Empfänger PHY RX 111 führt dem Kern-MAC-Prozessor 106 Empfangssignale zu.
Der dem MAC-Prozessor 104 der entfernten Station zugeordnete Sender PHY TX 110 überträgt Signale über einen Funkkanal an den dem MAC-Prozessor 100 der Basisstation zugeordneten Empfänger PHY RX 109. Ähnlicherweise überträgt der dem MAC-Prozessor 100 der Basisstation zugeordnete Sender PHY TX 108 über einen Funkkanal Signale an den dem MAC-Prozessor 104 der entfernten Station zugeordneten Empfänger PHY RX 111.
Physikalische Schicht
Das erfindungsgemäße drahtlose ATM-System ist dazu geeignet, mit verschiedenen physikalischen Ebenen zu arbeiten, die sich hinsichtlich der Bitrate und der Burst-Erfassungseigenschaften unterscheiden können. Die Grundvoraussetzung für das drahtlose ATM-Netzwerk ist ein Burst-Modem mit einer ziemlich hohen Bitrate (typischerweise 10 Mbps oder höher) und einer relativ kurzen Erfassungs-Präambel (16 Bytes oder weniger). Die Systemdefinition ermöglicht die Verwendung von Burst-Modems, die die vorstehenden Leistungsmerkmale nicht vollständig erfüllen, wobei in diesem Fall bestimmte Dienstqualitäts- und Kanaleffizienzeinschränkungen erhalten werden.
Mediumzugriffssteuerungs(MAC)protokoll
Das MAC-Schichtprotokoll ist dazu geeignet, eine integrierte Unterstützung von ATM-Diensten bereitzustellen, wie beispielsweise CBR- (konstante Bitrate), VBR- (variable Bitrate) und ABR- (verfügbare Bitrate) Dienste. Das MAC-Protokoll handhabt sowohl verbindungslose Paket- als auch verbindungsorientierte virtuelle Verbindungsmodi mit geeigneten Dienstparametern. Die durch die vorliegende Erfindung ins Auge gefassten Dienstklassen und allgemeinen Dienstparameter sind folgende:
Das im erfindungsgemäßen drahtlosen ATM-System verwendete MAC-Protokoll basiert auf einem dynamischen TDMA/TDM/TDD-Rahmen, in dem die vorstehenden Dienstklassen auf integrierte Weise aufgenommen sind. Dieses Zugriffssteuerungsverfahren basiert auf einer Rahmeneinteilung (Framing) des Kanals (wie in 5 dargestellt) in T_f-ms-Einheiten, die weiter unterteilt sind in B_m-Byte-Schlitze. Uplink- und Downlink-Übertragungen verwenden den gleichen Rahmen in einem Zeitduplexverfahren. Downlink-Übertragungen werden von einer Basisstation zu einer entfernten Station in ein einziges Burstsignal TDM-gemultiplext, während für Uplink-Übertragungen ein dynamisches TDMA-Verfahren verwendet wird. Das dynamische TDMA-Zugriffsprotokoll erfordert, dass jede entfernte Station eine Zufallszugriffs(Slotted ALOHA)steuerungsmeldung im ersten Teil des Uplink-Subrahmens überträgt und mit einer geeigneten Verzögerung (Backoff) neu überträgt, wenn eine Kollision auftritt. Erfolgreiche Uplink-Anforderungen werden in einem TDM-Steuerfeld im nächsten Rahmen zusammen mit einer Zuweisung eines TDMR-Schlitzes (mehrerer TDMA-Schlitze) für eine Übertragung bestätigt (es kann ein Blockiersignal zurückübertragen werden, wenn keine geeignete Kanalressourcen verfügbar sind). Dieser D-TDMA-MAC-Rahmen ist in 5 dargestellt.
Die Eigenschaften der Schlitzzuweisung wird vom Diensttyp abhängen: für ABR wird für diesen Rahmen eine einmalige Zuweisung von k TDMA-Schlitzen bereitgestellt, während für CBR eine spezifische Folge von j Schlitzen für jeweils m Rahmen zugewiesen wird, bis eine Unterbrechungsanforderung von der entfernten Station empfangen wird. Für VBR werden Schlitze auch auf einer Verbindungsbasis zugewiesen, aber die in einem vorgegebenen Rahmen verfügbare spezifische Anzahl kann in Abhängigkeit von Nutzungsparametersteuerungs(UPC)zählwerten und einer Kanalüberlastung variieren. Es wird ein aus K Rahmen bestehendes "Überrahmen"-Konzept eingeführt, um die Zuweisung von CBR- und VBR-Bandbreiten mit relativ feiner Granularität zu ermöglichen. Beispielsweise entspricht bei T_f = 2 ms und einer Kanalgeschwindigkeit = 8 Mbps eine ATM-Zelle jeweils 3 Rahmen (d.h. 4 Zellen pro K = 12 Rahmen, d.h. pro Überrahmen) entsprechen einer CBR-Bandbreitenzuweisung von 64 kbps.
Die MAC-Schicht basiert auf einem Kanalformat, das Überrahmen, Rahmen und Schlitze aufweist, die (ATM) Datenzellen, Steuerungsmeldungen und ACK-Meldungen tragen. Ein Überrahmen besteht aus K > 1 Rahmen, die durch eine Sequenznummer identifiziert werden. Außerdem besteht jeder Rahmen aus: (1) einem Rahmen-Header 120 mit Synchronisations- (Sync), Rahmenaufbau und algemeiner Überwachungsinformation; (2) einer Base-to-Remote- (B→R) Steuerung 122; (3) einer Base-to-Remote- (B→R) ACK 124; (4) Base-to-Remote- (B→R) Daten 126; (5) einer Remote-to-Base- (R→B) Steuerung 128; (6) einer Remote-to-Base – (R→B) ACK 130; und (7) Remote-to-Base- (R→B) Daten. Die nominelle Rahmengröße ist auf 2 ms gesetzt, und es wird das nachstehend dargestellte Rahmenformat verwendet: MAC-Rahmenformat
In der vorstehenden Beschreibung ist die Basiseinheit ein 8-Byte-Schlitz. Das bevorzugte Design erfordert 2 Schlitze (16 Byte) für die Präambel und 1 Schlitz (8 Byte) für das Steuerungs-/ACK-Meldungs-Payload, 1 Schlitz (8 Byte) für den drahtlosen + ATM-Header und 6 Schlitze (48 Byte) für das ATM-Payload. Für Fachleute ist ersichtlich, dass durch Reduzieren der Modempräambel und der Header-Dauer die Kanaleffizienz verbessert wird.
Die bevorzugte Ausführungsform basiert auf den folgenden Subrahmenzuweisungen:
Eine bevorzugte Spezifikation von in jedem Subrahmen mit der vorstehenden Spezifikation zu verwendenden Paketformaten ist folgende: Dienst-Datenzelle
Base-Remote-Steuerungspaket
Remote-Base-Steuerungspaket
ACK-Pakete
Implementierung der Medienzugriffssteuerung (MAC) Die drahtlose ATM-MAC-Protokollschicht kann hinsichtlich zwei Hauptmodulen beschrieben werden, d.h. des Kern-MAC-Prozessors und des Überwachungs-MAC-Prozessors, wie in den 6, 7, 8 und 9 dargestellt ist. Der in 6 dargestellte Kern-MAC-Prozessor ist zum Aufrechterhalten einer aktiven VC-Tabelle und zum Abbilden (Mapping) von VCs auf spezifische Steuerungs- oder Dienstschlitze verantwortlich, die ihnen rahmenweise (Frame-by-Frame) zugewiesen werden. Die Überwachungs-MAC-Verarbeitung ist für eine Schlitzzuweisungslogik einer höheren Ebene verantwortlich, die zum Bestimmen von Tabelleneintragungen in der Kern-MAC-Verarbeitung erforderlich sind. Das Ergebnis ist, dass an der entfernten Station die in 7 dargestellte Überwachungsverarbeitung für eine Slotted-ALOHA-Zugriffssteuerungslogik von Steuerungsmeldungen und zum Interpretieren bestimmter Zugriffssteuerungsmeldungen verantwortlich ist, die von der Überwachungs-MAC-Verarbeitung der Basisstationen empfangen werden. 8 zeigt die Schedule-Verarbeitungen des Überwachungs-MAC-Prozessors der entfernten Station. In der Basisstation ist die in 9 dargestellte Überwachungsverarbeitung für ein Ressourcenzuweisungs-/Warteschlangenmanagement auf dem TDM-Downlink und dem TDMA-Uplink verantwortlich. D.h., die Überwachungsverarbeitung an der Basisstation muss Kanalzeit zwischen ABR-, VBR-, CBR- und Steuerungs-/ACK-Verkehr teilen und dann spezifizierte Warteschlangenmanagementregeln für eine Ressourcenteilung innerhalb jeder dieser Dienste aufrechterhalten. Durch eine derartige Trennung zwischen (schnellen) Kern-MAC-Funktionen und (langsameren, logikintensiveren) Überwachungs-MAC-Funktionen wird erfindungsgemäß eine geeignete Basis für eine Hardware-/Softwareteilung bereitgestellt.
6 zeigt eine schematische Darstellung von Kern-MAC-Protokollfunktionen. Der MAC-Prozessor ist an Basisstationen und entfernten Stationen der Gleiche.
In 6 werden Daten von einem Überwachungs-MAC-Prozessor einer Rahmenzeiteinteilungs- oder Rahmen-Schedule-Tabelle 134 zugeführt. Die Daten von der Tabelle 134 und ein Synchronisations(Sync)signal werden einem Controller 136 zugeführt. Der Controller stellt gemäß den von der Tabelle 134 empfangenen Daten einen E/A-Befehl für jede VC sowie einen E/A-Typ und eine Schlitzanzahl bereit. Der Controller überträgt ein Signal an eine Empfängereinheit 138, um Zellen/Pakete auf dem Schlitz #r vom Empfänger PHY RX zu empfangen. Die Empfängereinheit 138 überträgt die empfangenen Zellen/Pakete an einen Sender 140, um sie beim Empfang eines Signals vom Controller 136 durch den Sender 140 an die DLC für die VC #k weiterzuleiten.
Ein Empfänger 142 empfängt beim Empfang eines Signals vom Controller 136 Zellen/Pakete von einer DLC auf der VC #j. Die empfangenen Zellen/Pakete werden beim Empfang eines Signals durch den Sender 144 vom Controller 136 an den Sender 144 weitergeleitet, um sie anschließend auf einem zugewiesenen Schlitz #s zu übertragen. Die übertragenen Zellen werden einem Sender PHY TX zugeführt, um sie über einen Funkkanal an eine andere Station zu übertragen.
7 zeigt die Hauptfunktionen eines MAC-Überwachungsprozessors einer entfernten Station. Beim Empfang einer Unterbrechung von einer CBR/VBR-Signalisierungsmeldung oder einer ABR-DLC für die VC(i) (162) wird ein Steuerpaket zum die Anforderung eines Dienstes konstruiert (Schritt 164). Ein ALOHA-Schlitz für eine Steuerungsmeldung tx wird zufällig ausgewählt (Schritt 166). Der Kern-MAC-Prozessor wird über die Steuerungsschlitznummer informiert (Schritt 168). Das Steuerungspaket wird dem Kern-MAC-Prozessor zugeführt, um es zu übertragen (Schritt 170). Das Paket wartet auf eine Schlitzzuweisung (Schritt 172). Wenn eine Schlitzzuweisung für die VC(i) empfangen wird (Schritt 174), ist das Paket für eine Übertragung bereit. Die VC ↔ Schlitz-Tabelle des Kern-MAC-Prozessors wird aktualisiert (Schritt 178), und der Prozessor kehrt auf seinen Bereitschaftszustand zurück (180).
Wenn vor dem Empfang einer Schlitzzuweisung ein Timeout auftritt, wird entschieden, ob mehr als eine vorgegebene Anzahl (N) von Zeitschlitzen vorhanden ist (Schritt 182). Wenn die Antwort JA lautet, wird eine Fehlermeldung an eine Signalisierungs- oder DLC-Entität ausgegeben, und der Prozessor kehrt auf seinen Bereitschaftszustand zurück (180). Wenn mehr als N Timeout-Ereignisse aufgetreten sind, wird ein neuer ALOHA-Schlitz zufällig ausgewählt (Schritt 166), und die Verarbeitung wird wie vorstehend beschrieben fortgesetzt.
Wenn der Prozessor sich im Bereitschaftszustand befindet (180), wird, wenn die Unterbrechung empfangen wird (162), in einer ersten Entscheidung bestimmt, ob eine neue Schlitzzuweisung erforderlich ist (Schritt 184). Wenn die Antwort NEIN lautet, springt die Verarbeitung zum Bereitschaftszustand (180) zurück. Wenn die Antwort JA lautet, wird ein Steuerungspaket konstruiert (Schritt 164), und die Verarbeitung schreitet wie vorstehend beschrieben fort.
Dann wird entschieden, ob die VC ↔ Schlitz-Tabelle aktualisiert werden muss (Schritt 186). Wenn die Antwort NEIN lautet, nimmt der Prozessor wieder seinen Bereitschaftszustand (180) an. Wenn die Antwort JA lautet, wird die Tabelle des Kern-MAC-Prozessors aktualisiert (Schritt 178), woraufhin die Verarbeitung auf den Bereitschaftszustand (180) zurückspringt.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Scheduling-Verarbeitung für einen Überwachungs-MAC-Prozessor einer entfernten Station. Nach dem Empfang einer Information über die Ankunft eines Rahmen-Headers vom Kern-MAC-Prozessor (282) wird der Header empfangen und der CRC-Wert geprüft (Schritt 284). Wenn der CRC-Wert fehlerhaft ist, liegt ein Fehler vor (Schritt 286), und die Verarbeitung springt zum Wartezustand (288) zurück. Wenn der Rahmen-Header korrekt ist, wird der Offset des ALOHA-Schedule gesetzt (Schritt 290), und das geeignete Signal (292) wird für ein ALOHA-Scheduling übertragen.
Der Index i wird inkrementiert (Schritt 294), und die Verarbeitung tritt in einen Wartezustand ein (296), bis eine Information über den Empfang eines Base-to-Remote-Steuerungspakets vom Kern-MAC-Prozessor 298 empfangen wird. Dann wird die Base-to-Remote-Steuerungsmeldung gelesen (Schritt 300). Dann wird der CRC-Wert geprüft (Schritt 302). Wenn die CRC-Prüfung fehlschlägt, springt die Verarbeitung zu Schritt 294 zurück. Wenn die CRC-Prüfung korrekt ist, wird bestimmt, ob eine lokale VC vorhanden ist (Schritt 304). Wenn dies nicht der Fall ist, springt die Verarbeitung zu Schritt 294 zurück. Wenn das Steuerungspaket an eine lokale VC übertragen wird, wird bestimmt, ob ein ABR-Schedule vorhanden ist (Schritt 306). Wenn dies nicht der Fall ist, wird es gemäß dem Meldungstyp an andere Meldungsprozessoren übertragen (Schritt 308). Daraufhin springt die Verarbeitung zu Schritt 294 zurück. Wenn ein ABR-Schedule vorhanden ist, werden der CBR-Schedule und der ALOHA-Schedule mit dem empfangenen ABR-Schedule kombiniert, um eine Rahmen-Schedule-Tabelle zu erzeugen (Schritt 310). Der ALOHA-Schedule 312 und der CBR-Schedule 314 werden für den Kombinierschritt 310 empfangen. Daraufhin springt die Verarbeitung zu Schritt 294 zurück. Dann wird ein aktuelles Schedule-Tabellensignal übertragen (Schritt 316).
In Schritt 294 wird der Index i bereitgestellt, um das i-te B→R-Steuerungspaket anzuzeigen (die Gesamtzahl beträgt n). Daraufhin springt die Verarbeitung bis zur nächsten Ankunft eines Rahmen-Headers auf den Wartezustand (288) zurück. Dann wird ein Ausführungssignal 320 an den Kern-MAC-Prozessor übertragen.
Der MAC-Überwachungsprozessor der -Basisstation ist für ein Ressourcenzuweisungs-/Warteschlangenmanagement sowohl auf dem TDM-Downlink als auch auf dem TDMA-Uplink verantwortlich. Durch diese Verarbeitung wird eine Kanalzeit zwischen ABR, VBR und CBR geteilt und ein Wartschlangenmanagement für jede Dienstklasse mit spezifizierten Dienstdisziplinen, usw. ausgeführt.
9 zeigt die Hauptfunktionen eines Überwachungs-MAC-Prozessors 188 der Basisstation. Ein ALOHA-Kanal-, ABR- und ACK-Schedule-Manager 190 empfängt als Eingangssignale eine ABR-Tx/Rx-Anforderung von einer DLC, eine CBR/VBR-Re/Tx-Anforderung von einer DLC, eine Remote-to-Base-ACK-Anforderung von einer DLC und eine Base-to-Remote-ACK-Anforderung von einer DLC. Jedes dieser Eingangssignale wird einer Anforderungswarteschlange 192a, 192b, 192c bzw. 192d für die jeweiligen Signale zugeführt. Die Ausgangssignale der Anforderungswarteschlangen 192 werden dem ABR- und ACK-Scheduler 194 zugeführt. Ein geeignetes Ausgangssignal des Managers 190 wird einem CBR/VBR-Schedule-Manager 196 zuge führt. Der CBR/VBR-Schedule-Manager 196 empfängt außerdem CBR/VBR-Setup- oder Ausgangssignale. Das Ausgangssignal des Managers 196 wird einem Rahmen-Scheduler 198 als erstes Eingangssignal zugeführt. Das andere Eingangssignal des Rahmen-Schedulers 198 ist ein Ausgangssignal vom ABR- und ACK-Scheduler 194 des Managers 190. Das Ausgangssignal des Rahmen-Schedulers 198 ist ein Rahmen-Schedule-Signal vom Überwachungs-MAC-Prozessor für den Kern-MAC-Prozessor.
Ein anderes Ausgangssignal des Schedule-Managers 190 wird als erstes ACK-Schedule-Eingangssignal einer Base-to-Remote-ACK-Meldungserzeugungseinrichtung 200 zugeführt. Ein anderes Eingangssignal der Base-to-Remote-ACK-Meldungserzeugungseinrichtung 200 ist eine Base-to-Remote-ACK-Meldung von einer DLC gemäß dem ACK-Schedule. Die Ausgangssignale der Base-to-Remote-ACK-Meldungserzeugungseinrichtung sind Base-to-Remote-Steuerungs- und ACK-Pakete für den Kern-MAC-Prozessor.
Außerdem weist der Überwachungs-MAC-Prozessor 188 der Basisstation ein ABR-Anforderungsmodul 202 auf, das als Eingangssignal eine ABR-Tx-Anforderung von einem in einer entfernten Station angeordneten Kern-MAC-Prozessor empfängt. Das Ausgangssignal des Moduls 202 ist ein ABR-Ankunft-Anzeigesignal für eine DLC.
Nachstehend werden die anderen im Überwachungs-MAC-Prozessor der Basisstation angeordneten Module beschrieben. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm des ALOHA-Kanal-, ABR- und ACK-Schedule-Managers 190. Beginnend bei START (220) werden die ABR-Anforderungswarteschlange 192a, die CBR/VBR-Re/Tx-Anforderungswarteschlange 192b (es kann auch eine weitere VBR-Tx-Anforderung an diese Warteschlange übertragen werden), die Base-to-Remote-ACK-Anforderungswarteschlange 192d und die Remote-to-Base-ACK-Anforderungswarteschlange 192c gelesen, und in Schritt 222 wird basierend auf einem vorgegebenen Prioritätsschema eine Schedule-Folge bestimmt.
Wenn eine Base-to-Remote-ACK-Anforderung vorhanden ist, wird entschieden, ob irgendwelche Base-to-Remote-Steuerungsschlitze zur Verfügung stehen (Schritt 224). Wenn ein Schlitz vorhanden ist, wird eine Base-to-Remote-ACK im Base-to-Remote-Steuerungskanal 226 festgelegt, und der Manager springt zurück zum Lese- und Bestimmungsschritt 222. Wenn keine Schlitze verfügbar sind, werden alle Base-to-Remote-Steuerungspakete in Schritt 228 registriert bzw. geordnet, um einen Teil eines Rahmen-Schedule zu erzeugen. Daraufhin endet die Verarbeitung in Schritt 230.
Wenn Daten oder eine Remote-to-Base-ACK-Anforderung vorhanden sind, werden für eine Downlink-Übertragung Zellen vom Beginn des ABR-Kanals ausgehend festgelegt und eingeteilt, oder die Zellen (Remote-to-Base-ACK) werden für eine Uplink-Übertragung vom Ende des ABR-Kanals ausgehend festgelegt und eingeteilt, und in Schritt 232 wird ein Raum für einen ALOHA-Kanal reserviert.
In Schritt 234 wird entschieden, ob irgendwelche Base-to-Remote-Steuerungsschlitze verfügbar sind. Wenn ein Steuerungsschlitz verfügbar ist, wird entschieden, ob mindestens eine Zelle oder ein Paket festgelegt oder eingeteilt ist (Schritt 236). Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt 238 der Schedule bestätigt, ein Schlitz des Base-to-Remote-Steuerungskanals reserviert und ein Base-to-Remote-Zuweisungspaket erzeugt, woraufhin das System zu Schritt 222 zurückspringt.
Wenn in Schritt 234 kein Base-to-Remote-Steuerungsschlitz verfügbar ist, wird der Schedule in Schritt 240 gelöscht, und die Verarbeitung schreitet zu Schritt 228 fort.
Wenn in Schritt 236 keine Zelle oder kein Paket festgelegt oder eingeteilt ist, wird der Schedule gelöscht, und das Datenzellen-Scheduling wird in Schritt 242 gestoppt. Dann wird entschieden, ob dies eine Remote-to-Base-ACK-Anforderung ist (Schritt 244). Wenn dies nicht der Fall ist, springt die Verarbeitung zu Schritt 222 zurück. Wenn dies eine Remote-to-Base-ACK-Anforderung ist, wird das Remote-to-Base-ACK-Signal-Scheduling gestoppt (Schritt 246), und die Verarbeitung springt zu Schritt 222 zurück.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm der Base-to-Remote-Meldungserzeugungseinrichtung 200. Nach dem START (Schritt 250) wird der Base-to-Remote-ACK-Schedule vom Manager gelesen (Schritt 252). ACK-Information wird von der DLC gelesen (Schritt 254). Es werden ACK-Pakete erzeugt (Schritt 256). Die Base-to-Remote-Steuerungspakete werden dem Kern-MAC-Prozessor zugeführt, um sie zu übertragen (Schritt 258), woraufhin die Verarbeitung endet (Schritt 260).
12 zeigt ein Ablaufdiagramm des CBR/VBR-Schedule-Managers 196. Nach dem Empfang eines VBR/VBR-Kanalanforderungssignals 262 vom einer Signalisierungs- oder von einer Funksteuerung wird in Schritt 264 versucht, verfügbare Schlitze innerhalb der CBR/VBR-Bandbreite zu finden, ohne dass der ALOHA-Kanal-Schedule und die QoS-Anforderungen verletzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden VPR-Rufe auf ähnliche Weise zugeordnet wie CBR bei einer Spitzenbitrate. Es wird entschieden, ob das CBR/VBR-Signal akzeptiert werden kann (Schritt 266). Wenn das Signal akzeptiert werden kann, wird in Schritt 268 eine Kanalzuweisung ausgeführt, und ein entsprechendes Signal wird für eine Signalisierung oder eine Funksteuerung übertragen (270). Die Verarbeitung springt auf einen Wartezustand (271) zurück.
Wenn die Basisstation das CBR/VBR-Signal nicht akzeptieren kann, wird die Anforderung 262 in Schritt 272 zurückgewiesen, und es wird ein geeignetes Signal übertragen (274). Daraufhin springt die Verarbeitung auf den Wartezustand zurück (271).
Wenn ein CBR/VBR-Ausgangssignal oder ein Endeanzeigesignal 276 empfangen wird, wird in Schritt 278 eine Anforderung zum Umgestalten des CPR/VBR-Schedules erzeugt, und es wird ein geeignetes Signal 278 übertragen. Daraufhin springt die Verarbeitung auf den Wartezustand (271) zurück.
Der MAC-Überwachungsprozessor der Basisstation kann einen Bereich von Verkehrssteuerungsdisziplinen für ABR, VBR und CBR implementieren, um eine Überlastungssteuerung bereitzustellen und eine Dienstgüte zu garantieren. Die verwendeten spezifischen Warteschlangenmanagementalgorithmen sind von für das Dienstszenario geeigneten Kompromissen zwischen der Leistungsfähigkeit und der Komplexität abhängig. Weil die verwendeten spezifischen Algorithmen den Gesamtbetrieb der MAC/Data-Link-Schicht nicht beeinflussen, können sie als Benutzeroptionen betrachtet werden, die in Software hinzugefügt werden können.
Obwohl vorstehend eine bevorzugte Ausführungsform eines drahtlosen ATM-Systems und insbesondere eine zur Verwendung in einem solchen System geeignete Mediumzugriffssteuerung beschrieben worden sind, ist für Fachleute ersichtlich, dass innerhalb des durch die Patentansprüche definierten Schutzumfangs und der Prinzipien der vorliegenden Erfindung Änderungen und Modifikationen möglich sind.

Claims

Drahtloses ATM-Kommunikationssystem mit einer Basisstation und mindestens einer entfernten Station zum Übertragen von Datenpaketen zwischen der Basisstation und der entfernten Station über einen drahtlosen Kanal, mit: einer Basis-(Base)Station; einer entfernten (Remote) Station; und einer Mediumzugriffssteuerungseinrichtung zum: – Steuern der Übertragung von Datenpaketen zwischen der Basisstation und der entfernten Station über den drahtlosen Kanal; – Einteilen des Kanals in Tf Rahmen, die in Bm-Byte-Schlitze unterteilt sind; – TDM-Multiplexen von Downlink-Übertragungen von der Basisstation zur entfernten Station in einem einzelnen Burstsignal unter Verwendung eines ersten Teilsatzes der Byte-Schlitze; und – Zuweisen von Uplink-Übertragungen von der entfernten Station zur Basisstation unter Verwendung eines dynamischen TDMA-Verfahrens und unter Verwendung eines zweiten Teilsatzes der Byte-Schlitze.
System nach Anspruch 1, wobei die TDMA-Schlitzzuweisung für ABR- (verfügbare Bitraten) Daten eine einmalige Zuweisung von k TDMA-Schlitzen für jeden Rahmen ist, wobei k eine ganze Zahl ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die TDMA-Schlitzzuweisung für CBR- (kontinuierliche Bitraten) Daten eine spezifische Folge von j Schlitzen ist, die einmal pro m Rahmen zugewiesen wird, bis die Basisstation eine Unterbrechungsanforderung von der entfernten Station empfängt, wobei j und m ganze Zahlen sind.
System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die TDMA-Schlitzzuweisung für VBR-(variable Bitraten)Daten auf einer Verbindungsbasis ausgeführt wird und von Nutzungsparametersteuerungswerten und einer Kanalüberlastung abhängig ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einem Überrahmen für eine Schlitzzuweisung für CBR-Daten und VBR-Daten, wobei der Überrahmen mehrere durch eine Folgenummer identifizierte Rahmen aufweist, und wobei jeder Rahmen einen Rahmen-Header, Rahmenaufbau- und allgemeine Überwachungsinformation, ein Base-to-Remote-Steuerungssignal, ein Base-to-Remote-ACK-Signal, Base-to-Remote-Daten, ein Remote-to-Base-Steuerungssignal und Remote-to-Base-Daten enthält.
System nach Anspruch 1, wobei die Mediumzugriffssteuerungseinrichtung aufweist: eine Kern-Mediumzugriffssteuerungseinrichtung zum Steuern einer Übertragung zwischen der Basisstation und der entfernten Station durch Aufrechterhalten einer Tabelle für aktive virtuelle Kanäle und Abbilden der virtuellen Kanäle auf spezifische Steuerungs- oder Dienstschlitze, die rahmenweise (Frame-by-Frame) zugeordnet werden; und eine Überwachungs-Mediumzugriffssteuerungseinrichtung zum Bestimmen von Tabelleneintragungen in der Kern-Mediumzugriffssteuerungseinrichtung.
System nach Anspruch 6, wobei die Überwachungs-Mediumzugriffssteuerungseinrichtung in der entfernten Station eine ALOHA-Zugriffssteuerungslogik für Steuerungsmeldungen bereitstellt.
System nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Überwachungs-Mediumzugriffssteuerungseinrichtung in der Basisstation Ressourcen für TDM-Downlink-Übertragungen von der Basisstation zur entfernten Station und TDMA-Uplink-Übertragungen von der entfernten Station zur Basisstation zuweist und in eine Warteschlange einordnet.