CN1077360C - 具有预分配的外围站的时隙分配系统 - Google Patents

Abstract

一种时隙分配系统，有一个中心站和多个外围站；中心站与各外围站之间的通信通过人造卫星进行。中心站存储各外围站的预分配时隙信息，并多路复用在下一个帧拟变换成预分配时隙信息的时隙分配信息。外围站收到该时隙分配信息时用分配给自己的时隙传输下一个帧。中心站作为非分配信息信号发送空时隙，外围站则识别该空时隙后用分配给自己的时隙发送要求利用空时隙的储备请求。中心站发送分配有该时隙的帧的下一个帧。

Description

具有预分配的外围站的时隙分配系统

本发明涉及这样一种时隙分配系统，即在中心站和多个外围站组成的星式卫星通信网络中，线路被时分为多个时隙，分配给各个外围站，更具体地说，涉及各外围站分派以预分配时隙(PA时隙)供其固定使用的一种时隙分配系统。

通常，在中心站和多个外围站组成的卫星网络中分配时隙时，为了提高线路的利用率，各外围站共用一个线路。在PA时隙分派给各外围站供预分配使用时，可以增加单位时间的传输量，这是因为和各外围站之间可以自由通信的随机联接系统不同，数据不会因通信上的冲突而受损。日本公开专利申请公开公报平2-10926中公开过这种参分配系统的实列。

上述公报公开的系统中，其通信过程如图1所示。从中心站传送到各外围站的信号(外发信号)011～015按叫做帧的固定时间间隙传输。各帧和时隙按循环方式编号，帧号为0～n，时隙号为0～m(n和m都是自然数)。各外围站X按外发信号的周期进行时隙的同步化。

现在，假设在时间T10，在中心站C改变预分配信息，则外发信号012时，要求将现行的数据线路切断一次，于是数据线路就被切断了。接着，外发信号013时，要求用经改变的预分配信息(PA信息)建立数据线路。此PA信息存入各外围站中，并在分配给其外围站时执行传输I101、I201。

在上述一般的预分配时隙(PA时隙)系统中，有这样一个问题：更改预分配信息时总须切除数据线路。之所以要这样做是因为，在这种系统中，从发送预分配变化信息直到在各外围站收到该预分配变化信息之后完成改变工作为止的这一段时间的这个时差于各外围站都不相同，因而只要各外围站要在变化过程中进行通信，发生冲突的可能性就大。

另外一个问题是，当外围站发送大量数据时，传输延迟时间就会拖长。就是说，外围站由于只能使用自己的PA时隙，被迫等待很长一段时间，到轮到它的时间才能发送想发送的大量数据。然而，现有技术的系统不容许为接受为在各外围站临时分配而进行储备的请求而增加时隙。

因此，本发明的目的是解决现有技术存在的上述问题，提供一种能在必要时更改PA信息而无须切断数据线路的时隙分配系统。

本发明的另一个目的是提供一种能减少传输延迟时间从而提高时隙利用率的时隙分配系统。

按照本发明的一个方面，本发明提供这样一种通信网络的时隙分配系统，该通信网络由一个中心站和多个外围站组成，其中从中心站至各外围站的通信通过人造卫星以广播的形式进行，从各外围站至中心站的通信通过时分成多个时隙的线路进行，同时采用公用信道，而且给各外围站分派预分配时隙，该系统包括：

预分配时隙信息存储装置，设在中心站中，供存储各外围站的预分配时隙信息用；

时隙分配信息多路复用装置，设在中心站中，供多路复用在下一个帧准备变换成预分配时隙信息的时隙分配信息用；和

帧传输装置，设在处外围站中，在收到时隙分配信息时用分配给自己的时隙传输下一个帧。

在本发明的时隙分配系统中，中心站根据预分配信息逐帧给各外围站传输时隙分配信息，且为进行传输，各外围站根据其预分配信息识别其预分配时隙，从而使时隙分配信息由中心站集中控制。这样，在中心站进行改变时，中心站无须将这类信息通知外围站，且无须切断中心站与外围站之间的数据线路就可以改变时隙分配信息。

此外，按照本发明，中心站发送DA(要求分配)信息，外围站可以根据该DA信息进行储备。接着，中心站用下一个帧分配DA时隙，因而可以有效利用DA时隙，从而可以根据业务情况进行分配，提高了时隙的利用率，而且最大限度地减少在各外围站的任何传输延迟。

在本发明的时隙分配系统中，由于中心站逐帧给各外围站发送下一个帧的时隙分配信息，因而各外围站无须将其PA时隙信息存储起来。各外围站能根据所收到的时隙分配信息识别其PA时隙位置，并能作下一次传输。

此外，由于DA时隙分配信息是从中心站发送给外围站的，因而各外围站可以提出储备DA时隙的要求，并利用该DA时隙。

从下面参看附图对本发明的一些最佳实施例进行的说明可以清楚了解本发明的上述和其它目的、特点和优点。附图中：

图1是采用传统的预分配系统的通信过程的时间图；

图2是本发明适用的卫量通信系统的一般原理的示意图；

图3是本发明中心站结构的方框图；

图4是本发明外围站结构的方框图；

图5A和5B分别为本发明实施例的外发信号格式和进来信号格式的示意图；

图6是采用传统时预分配系统的通信过程的时间图。

现在参看附图说明本发明的一个最佳实施例。

图2示出了本发明适用的卫星通信系统的结构图。该系统由一个中心站C和多个外围站X(i)组成(i为整数1，2，3，……，N)，且系配置得使各外围站X用公用信道通过人造卫星S与中心站C联接，而且是为时隙划分的时分多址联接而设计的。

图3是中心站C结构的方框图，其中收发部分101给人造卫星S发送无线电波，并从人造卫星S接收无线电波。时标信号发生部分102在发信时间和收信时间产生预定数量的时隙，即表示帧的各分段的时标信号。收信部分103处理所收到的数据，即经人造卫星S通过收发信部分收到的数据。接收数据缓存器104接收并缓存收信部分103的输出，用它作为接收数据。

时隙分配存储器105存储时隙分配信息。改变存储在存储器105中的时隙分配信息时采用终端装置106。控制信号发生部分107根据时隙分配存储器105的时隙分配信息输出时隙分配信息。控制信号发生部分107如果也具有通过储备进行分配的一般功能的话则接收收信部分103的输出，分配满足外围站X提出的储备要求所需数量的时隙，并将此信息发送给多路连接部分109。

此外，传输数据缓存器108缓存传输数据。多路连接部分109接收时标信号发生部分102、控制信号发生部分107和传输数据缓存器108的输出，并对其进行时分多路复用。传输部分110接收多路连接部分109的输出，将其发送给收发信部分101，由收发信部分101将所收到的数据发送给各外围站X的造卫星。

图4示出了外围站X的结构方框图，其中的收发信部分201给人造卫星S发送无线电波，并从人造卫星S接收无线电波。时标信号是从收发信分201通过人造卫星S从中心站C收到的传输数据提取得出的，帧同步部分202与该时标信号同步地计算时隙时标并产生时隙时标信号。收信部分203将来自人造卫星S(即来自中心站C)的接收信号分成时隙分配信息和接收数据。接收数据缓存器404将收信部分203所拟划分的接收数据缓存起来。

传输时隙控制部分205接收帧同步部分202的输出，并产生时隙指示信号，该信号表示根据收信部分203划分得出的时隙分配信息所分配的时隙。此时隙指示信号还包含所分配的时隙为PA(预分配)时隙抑或DA(要求分配)时隙的信息。PA数据级存器缓存有待PA时隙传输的数据，而DA数据缓存器207则缓存有待PA时隙以外的时传输隙的数据。在PA时隙的时隙时标，数据选择部分208根据传输时隙控制部分205产生的时隙指示信号给时隙输入来自PA数据缓存器206的数据。但若PA数据缓存顺空着，则数据就从DA数据缓存器207输入给时隙。发信部分209通过接收数据选择部分208的输出传输数据。

此外，分组划分部分210将待发送的数据划分成单一时隙所能容纳的长度的分组。若数据分成多个分组，各领头的分级一都设有有关对应于划分后分组的数目的储备请求数的信息。传输方式选择部分211接收分组划分部分210的输出，并将其在外围站只采用PA时隙或采用PA时隙和DA时隙进行传输时输入到PA数据缓存器206中，在只采用DA时隙进行传输时输出给DA数据缓存顺207。

图5A和5B分别为外发信号和从外围站至中心站的传输信号(进来的信号)的格式图。图5A所示的外发信号由控制信号部分和数据信号部分组成。若假设一个帧中的时隙数为(m＋1)，则数据信号部分由数据0～数据m组成。控制信号部分由帧样C1和时隙分配信息C2组成。时隙分配信息中写有对应于包括在一个帧中的时隙数的外围站数目的地址ADj(j＝0，1，2，……，m)。各外围站X检验地址ADj中是否有它自己的地址，如果有，则根据该时隙在时隙分配信息中的位置确定该时隙的位置。

如图5B中所示，进来的信号分成(m＋1)个时隙，例如时隙ST_K(K＝0，1，2，……，m)。

图6是在上述卫星通信系统中分配时隙过程的示意图。这里假设，图2实例中的外围站X(2)是只采用PA时隙的站，外围站X(1)是采用PA时隙和DA时隙或只采用DA时隙的站。从中心站至各外围站的外发信号01～06在各帧时间间隔传输，且各外围站X根据各外发信号的周期进行时隙同步化。

中心站C将各外围站X的PA信息存储在时隙分配存储器105中，并在传输时给外发信号配备里面写有下一个帧的时隙分配信息的部分。在时隙分配信息中，所分配的外围站地址按上述各时隙的次序书写。在此情况下，在表示不分配给任何外围站的时隙(即没有预分配的空时隙)中，写有不存在的各外围站的各地址(非分配信息信号)。

时间T1表示在中心站C改变PA时隙信息时的时间。在01的时隙分配信息在根据改变之前的PA信息书写时间T1之前从中心站C传输到外围站X。由于中心站根据这种信息进行传输，因而从外围站X传输到中心站C的进来信息是那些根据改变之前的PA信息产生的信息。在此情况下，由于所有的外围站X都外在改变之前的状态，因而和以前一样可以用中心站C执行外围站X(2)的传输I20。

时间T1之后，PA信息业已改变，因而02的时隙分配信息是根据改变之后的PA信息写的，从而使外围站X(2)根据这种信息执行传输I21。在此情况下，各外围站X观测02的时隙分配信息，若找到自己的地址就根据其找到时的位置计算时隙数，并确定下一个帧中的有关时隙为分配给其自己的站的时隙，从而用此时隙进行传输。在此情况下，同样由于所有的外围站X即使改变PA信息时也是根据已改变的时隙分配进行传输的，因而传输可以无须在数据线路被切断的情况下继续进行下去。而且，再改变PA信息时，也和上述一样，没有切断数据线路的情况发生。

在外围站X(1)是用PA时隙和DA时隙进行传输的站时，外围站X(1)的传输数据全都由传输方式选择部分211输入到PA数据缓存器206中。外围站X(1)在02得到通知：分配给其自己的站的PA时隙为下一个帧，因而用如此分配到的时隙进行传输。

传输大量的数据时，根据时隙数检测其DA时隙的外围站用分配给该站的时隙执行通信I11，该时隙上加有时隙分配储备请求。中心站C根据此进来信号I11提出的储备请求就DA时隙进行时隙分配，并在05通知各外围站根据PA信息进行的时隙分配的有关信息和通过储备进行分配的有关信息。外围站X(1)采用根据上述信息的的DA时隙执行通信I12和I13。

外围站X(1)为只使用DA时隙的站时，从外外围站X(1)发送来的数据全都由传输方式选择部分211只输入到DA数据缓存器207中。传输只采用DA时隙进行。若例如通过I11发送储备请求，则在05通知储备请求时隙。外围站X(1)的PA数据缓存器206空着，因而因储备而进行的传输也是以DA数据缓存器207进行的，并执行通信I12和I13。

如图5A和图6的实施例中所述的那样，时隙信息只用所分配外围站的地址表示，因而PA(预分配)时隙与DA(要求分配)时隙之间在格式上没有什么区别。

PA时隙与DA时隙彼此之间的区别在于书写在时隙信息适当时隙位置上的外围站的地址。

尚未分配给任何外围站的DA时隙(空时隙)用实际外围站不使用的伪地址(例如全0或全1)来表示。

DA时隙由中心站分配(要求分配)给任何外围站时，由于受分配的外围站的地址是写在时隙信息上的，因而在这种情况下，PA时隙与DA时隙之间没有什么差别。

外围站的传输时隙控制部分205(图4)的作用是确定写在时隙信息上的外围地址为专用地址、表示空DA时隙的伪地址抑或其它外围站的地址。通过这样做，可以区分时隙是分配给专用站(包括中心站所分配的PA时隙和DA时隙)的时隙、时隙为任何外围站所不分配的DA时隙、和时隙是分配给其它站的时隙。

PA数据缓冲器和DA数据缓冲器之间在结构上没有什么区别。数据选择部分208根据每一个传输时隙的时隙类别确定数据应从哪一些缓冲器传输。

在本申请中，没有说明使用两缓冲器的数据的区别或改变PA数据缓冲器或DA数据缓冲器的标准。三类外围站任一类的操作是固定进行的，以决定哪一个站只使用PA时隙，哪一个站既使用PA时隙也使用DA时隙，哪一个站只使用DA时隙。只有只使用DA时隙的外围站使用DA数据缓冲器，其它类型的外围站只使用PA数据缓冲器。

中心站传送给外围站的时隙信息的格式如图5A中的C2所示。外围站给中心站传输时，受访问线路的结构如图5B中所示。这是将固定时长帧进一步划分成一个固定长度时隙的格式。中心站传送给外围站的时隙信息即由这类帧单元构成。

中心站根据外围站的请求分配的时隙不是PA时隙而是DA时隙(更具体地说，不是任何外围站所分配的空DA时隙)。

给特定外围站分配DA时隙的有效条件是紧接着进行分配的时隙信息为外围站所接收的帧之后的一个帧。

时隙信息部分与实际传输部分(图5A中的数据传输部分)的比例取决于实施情况，但通过选择帧长和信息速度可以充分减小时隙信息部分对整个帧的比例。

至此已就本发明的一些最佳实施例对本发明进行说明，但不言而喻，上述说明所使用的语句都是说明性质的，而不是对本发明的限制，在不脱离本说明书所附权利要求书所述本发明真正范围的前提下在权利要求的限定范围内是可以对上述实施例进行修改的。

Claims (5)

1.通信网络的一种时隙分配系统，该通信网络由一个中心站(C)和多个外围站(X(i))组成，其中，从中心站至各外围站的通信是通过人造卫星以广播的形式进行的，从各外围站至中心站的通信是通过时分成多个时隙的线路进行的，且采用公用信道，各外围站都分配有预分配时隙，所述系统的特征在于，它包括：

预分配时隙信息存储装置，设在所述中心站中，供存储各所述外围站的预分配时隙信息用；

时隙分配信息多路复用装置，设在所述中心站中，供多路复用在下一帧准备变换成所述预分配时隙信息的时隙分配信息用；和

帧传输装置，设在所述各外围站中，用以在收到所述时隙分配信息时用分配给自己的时隙传输下一个帧。

2.如权利要求1所述的时隙分配系统，其特征在于，它还包括下列装置：空时隙发送装置，设在所述中心站中，用以作为非分配的信息信号发设有预分配的空时隙；空时隙识别装置，设在各所述外围站中，用以识别所述空时隙，并采用分配给自己的所述时隙传输为利用所述空时隙而提出的储备请求；和帧传输装置，设在所述中心站中，用以传输分配有所述时隙的帧的下一个帧。

3.如权利要求2所述的时隙分配系统，其特征在于，各所述外围站配置得使其既采用所述预分配时隙也采用所述空时隙，且采用所述预分配时隙提出储备所述空时隙的请求。

4.如权利要求2所述的时隙分配系统，其特征在于，各所述外围站配置得在识别出所述空时隙时发送利用所述空时隙的储备请求。

5.如权利要求1所述的时隙分配系统。其特征在于，所述中心站包括：

存储装置(105)，供存储有关分别分配给所述外围站的时隙的信息用；

控制信号发生装置(107)，从所述存储装置逐帧读取各帧的分配信息，并产生各所述外围站的预分配信息；

多路复用装置(109)，将含有所述分配信息的控制信号时分多路复用传输数据；和

第一传输装置(110)，将多路复用信号发送给各所述外围站；且

各所述外围站包括：

帧同步化装置(202)，在进行同步化的情况下根据所收到的信号产生时隙时标信号；

传输时隙控制装置(205)，通过从所述收到的信号提取时隙分配信息检测分配给自己的时隙，并产生与所述时隙时标信号同步的传输时隙时标；和

第二传输装置(209)，与所述时隙时标信号同步地进行传输。

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