DE10295696B4

DE10295696B4 - Schlitzformat und Quittierungsverfahren für ein drahtloses Kommunikationssystem

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Publication number: DE10295696B4
Application number: DE10295696T
Authority: DE
Inventors: Robert D. Hoffman Estates Logalbo; Alan P. St. Charles Conrad; Gregory A. Algonquin Dertz; Bradley M. Glen Ellyn Hiben; Donald G. Hoffmann Estates Newberg
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2022-01-12
Also published as: IL156255A0; GB2385245B; US20020093928A1; HK1057431A1; WO2002058299A1; GB2385245A; IL156255A; US6947446B2; DE10295696T5; GB0313447D0

Abstract

Verfahren, das umfasst:
– Identifizieren eines Diensttyps aus mindestens einem ersten und einem zweiten Diensttyp für ein über eine drahtlose Verbindung zu übertragendes Paket, wobei der erste Diensttyp einen verzögerungsminimierten Dienst und der zweite Diensttyp einen zuverlässigkeitsmaximierten Dienst umfasst;
– Bestimmen eines dem Diensttyp entsprechenden Quittierungserfordernisses, wobei a) wenn das Paket dem ersten Diensttyp zugeordnet ist, keine Quittierung des Schlitzes durch das empfangende Gerät erforderlich ist, und b) wenn das Paket dem zweiten Diensttyp zugeordnet ist, eine Quittierung des Schlitzes durch das empfangende Gerät erforderlich ist;
– Senden eines mindestens einen Teil des Pakets aufweisenden Schlitzes von einem sendenden Gerät an ein empfangendes Gerät, wobei a) wenn das Paket dem ersten Diensttyp zugeordnet ist, der mindestens eine Teil des Pakets unter Verwendung eines fehlerkorrigierenden Codes mit einer ersten höheren Rate codiert wird, und b) wenn das Paket dem zweiten Diensttyp zugeordnet ist, der mindestens eine Teil des...

Description

Diese Erfindung betrifft Kommunikationssysteme im Allgemeinen und spezieller ein Kommunikationssystem-Schlitzformat, das zum Übertragen sowohl von fehlerintoleranten als auch verzögerungsintoleranten Daten, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Multimedia-Daten, über mindestens eine drahtlose Verbindung nützlich ist.
Aus der US 5717689 A ist es bereit bekannt, ATM-Zellen über drahtlose Verbindungen zu übertragen, wobei die zu übertragenden Nachrichten in mehrere Pakete aufgeteilt werden, die nachfolgend in einzelnen Abschnitten als Zeitschlitze über den drahtlosen Kanal übertragen werden.
Aus der EP 0 634 854 A2 ist bekannt, dass Pakete, die von verschiedenen Kommunikationseinheiten über eine gemeinsame Verbindungsstation zu einem gemeinsamen Empfänger übertragen werden sollen, mit verschiedenen Prioritäten ausgestatten sein können, derart, dass empfangene Segmente, die von einem ersten Gerät mit einer niedrigeren Priorität übertragen werden, gegenüber den von einem zweiten Gerät mit einer höheren Priorität übertragenen verzögert werden, indem die Segmente mit niederer Priorität zwischengespeichert werden und folglich die Fortsetzung der Übertragung zu dem gemeinsamen Empfänger mit den Segmenten des zweiten Paketes höherer Priorität erfolgt.
Weiterhin ist es aus "WALKE, B.: Mobilfunknetze und ihre Protokolle, Stuttgart: B.G. Teubner, 1998 (Band 2, insbesondere Seiten 268 bis 270 und 273 bis 278)" bekannt, dass für ATM-Zellen als physikalischer Kanal die Verwendung eines TDMA-Verfahrens geeignet ist, bei dem gleich lange oder unterschiedlich lange Zeitschlitze für die Signalisierungsinformationen und die ATM-Zellen verwendet werden, wobei ein entsprechendes System eine Basisstation und mehrere mobile Terminals umfassen kann. Die Anwendung von an unterschiedliche Diensttypen angepassten Fehlerkorrekturverfahren und eine gegebenenfalls vorzusehende Daten-Empfangbestätigung sind in der genannten Veröffentlichung ebenfalls bereits angesprochen.
Kommunikationssysteme, wie mobile Landfunk- und zellulare Kommunikationssysteme, sind wohlbekannt. Typischerweise enthalten derartige Systeme eine Mehrzahl von Funkkommunikationseinheiten (z.B. am Fahrzeug montierte mobile oder tragbare Funkgeräte in einem mobilen Landfunksystem und Funkgeräte/-telefone in einem zellularen Funksystem), einen oder mehrere Repeater (z.B. nicht tragbare, normalerweise an einem festen Repeater-Standort vorgesehene Funkgeräte) und andere bei der Verarbeitung und Überwachung von Nachrichtenübertragungen verwendete Ausrüstung. Die Repeater sind typischerweise über Drahtverbindungen mit anderen festen Teilen des Systems (d.h. der Infrastruktur) verbunden, wohingegen die Repeater mit Kommunikationseinheiten und/oder anderen Repeatern innerhalb des Abdeckungsgebietes ihrer jeweiligen Standorte über eine drahtlose Verbindung kommunizieren. Das heißt, die Repeater übertragen und empfangen Informationen über Funkfrequenz- bzw. Radiofrequenz- (RF-) Kommunikationsressourcen, die typischerweise Sprach- und/oder Datenressourcen umfassen, wie zum Beispiel schmalbandige frequenzmodulierte Kanäle, zeitgeteilte modulierte Schlitze, Trägerfrequenzen, Frequenzpaare etc., die innerhalb ihrer jeweiligen Standorte drahtlose Nachrichtenübertragungen unterstützen.
Kommunikationssysteme können mit Bezug auf die Art und Weise, wie Daten zwischen Endpunkten übertragen werden, als durchschaltvermittelte oder paketvermittelte eingestuft werden. In der Vergangenheit haben Funkkommunikationssysteme durchschaltvermittelte Architekturen verwendet, bei denen jeder Endpunkt (z.B. Repeater- und Konsolenstandorte) durch speziell zugeordnete oder Bedarfsschaltungen mit einem zentralen Funksystemvermittlungspunkt, oder einer "Zentralvermittlung", verbunden ist. Die Schaltungen, welche die Zentralvermittlung mit Konnektivität ausstatten, benötigen für jeden Endpunkt einen speziell zugeordneten Draht, ob der Endpunkt- an einem bestimmten Anruf beteiligt ist oder nicht. Seit Kurzem beginnen Kommunikationssysteme damit, paketvermittelte Netzwerke zu verwenden, die das Internet-Protokoll (IP) benutzen. In paketvermittelten Netzwerken werden die zwischen Endpunkten (oder "Hosts" in der IP-Terminologie) zu versendenden Daten in Datagramme genannte IP-Pakete unterteilt. Die Datagramme enthalten Adressierinformationen (z.B. Quellen- und Zieladressen), die es unterschiedlichen, ein IP-Netzwerk bildenden Routern ermöglichen, die Pakete an das angegebene Ziel zu routen. Paketvermittelte Netzwerke werden als effizienter als durchschaltvermittelte Netzwerke erachtet, weil sie keine speziell zugeordnete Bandbreite oder speziell zugeordneten Verbindungen zwischen Endpunkten benötigen, sondern es vielmehr zulassen, dass Übertragungen zwischen mehreren Endpunkten gleichzeitig über gemeinsam genutzte Wege oder Verbindungen weiterlaufen.
In Kommunikationssystemen ist der Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA) eine für die gemeinsame Benutzung drahtloser Verbindungen durch mehrere Funkkommunikationseinheiten weithin verwendete Technik. Beim TDMA werden die drahtlosen Verbindungen in Schlitze genannte Zeitscheiben unterteilt. Die Funkkommunikationseinheiten wechseln sich beim Empfangen und Senden in den unterschiedlichen Schlitzen ab. In den meisten TDMA-Kommunikationssystemen haben sämtliche Schlitze die gleiche Zeitlänge. Dies schafft jedoch ein Problem, wenn die Schlitze verwendet werden, um IP verwendende Pakete zu versenden, da IP-Pakete eine variable Länge aufweisen. Die IP-Pakete müssen auf mehreren Schlitzen auf geteilt und in der richtigen Reihenfolge wieder zusammengefügt werden.
Das Internet-Protokoll wurde zur Verwendung in drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerken entwickelt, die eine Kombination von Ethernet, Glasfaserverbindungen, T1-Leitungen etc. verwenden. Ein solches Netzwerk weist bei der Übertragung von Paketen über das Netzwerk eine sehr niedrige Fehlerrate auf. Aus diesem Grunde enthält das IP keinen Mechanismus zum Erfassen von Fehlern und zur Neuübertragung von mit Fehlern empfangenen Paketen. Das Übertragungskontrollprotokoll ("Transport Control Protocol" (TCP)) wird oft in Verbindung mit dem IP verwendet, um eine Fehlererfassung und Neuübertragung bei Fehlern bereitzustellen. Wenn dies erfolgt, wird das Netzwerk üblicherweise als ein TCP/IP-Netzwerk bezeichnet. Ein das TCP verwendendes Gerät führt die Erfassung von Fehlern der IP-Pakete nur an dem Zielendpunkt durch. Wenn ein das TCP verwendendes Zielendpunktgerät einen Fehler erfasst, muss das Paket von der Quelle zu dem Zielendpunkt übertragen werden.
Eine drahtlose Verbindung weist eine viel höhere Fehlerrate auf, als die Drahtleitungsverbindungen, die traditionell in Netzwerken benutzt werden, die das IP verwenden. Daher weist ein drahtlose Verbindungen enthaltendes TCP/IP-Kommunikationsnetzwerk eine hohe Rate an Paketneuübertragungen auf. Diese Pakete müssen von einem Kommunikationsendpunkt zu dem anderen übertragen werden, anstatt lediglich über die drahtlose Verbindung, wo der Fehler aufgetreten ist. Wenn die IP-Pakete beim Übertragen über eine drahtlose Verbindung unter mehreren TDMA-Schlitzen aufge teilt werden und nur ein Schlitz Fehler enthält, muss weiterhin das gesamte Paket neu übertragen werden. Ein derartiges TCP/IP-Kommunikationsnetzwerk wird eine höhere Verkehrsrate und größere Verzögerungen aufweisen als ein ausschließlich drahtgebundenes Kommunikationsnetzwerk.
Nicht alle in einem IP-Netzwerk übertragenen Pakete benötigen hinsichtlich Verzögerung und Fehlerpegel dieselbe Art von Performance. Zum Beispiel kann ein Sprachanruf zwischen zwei Kommunikationseinheiten nur geringe Verzögerungen tolerieren, jedoch in der Lage sein, eine bestimmte Anzahl von Fehlern zu tolerieren, ohne die Sprachqualität merklich zu beeinflussen. Ein Datentransfer zwischen zwei Computern kann jedoch eine fehlerfreie Übertragung erfordern, aber die Verzögerung wäre unwichtig. Alle Verfahren zum Ausgleich der fehleranfälligen Natur der drahtlosen Verbindungen müssen den für unterschiedliche Verwendungen des Kommunikationsnetzwerks erforderlichen unterschiedlichen Typen von Diensten Rechnung tragen.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem paketorientierten Kommunikationsnetzwerk, das der fehleranfälligen Natur von drahtlosen Verbindungen Rechnung trägt. Ein solches Kommunikationssystem sollte das Aufteilen und die Wiederzusammenfügung von Paketen über drahtlose TDMA-Verbindungen ermöglichen. Außerdem sollte das Kommunikationsnetzwerk, wenn notwendig, das Erfassen von Fehlern und die Neuübertragung von Teilen von Paketen über die drahtlosen Verbindungen ermöglichen, während den verschiedenen Bedürfnissen von unterschiedlichen Typen von Netzwerkverkehr Rechnung getragen wird. Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, sich dieser Bedürfnisse anzunehmen.
Die vorstehenden und andere Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei Bezugnahme auf die Zeichnungen klar werden. Es zeigen:
1 ein Kommunikationsnetzwerk, das eine oder mehrere drahtlose Verbindungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
2 ein Format für die Schlitze beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex, zur Verwendung über drahtlose Verbindungen in einem Kommunikationsnetzwerk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Format des Schlitz-Headers für Schlitze beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Format des Mediumzugriffssteuerungs-Headers von Schlitzen beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ein Format des Mediumzugriffssteuerungs-Headers von Schlitzen beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Format des Verbindungsschicht-Headers von Schlitzen beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ein weiteres Format des Verbindungsschicht-Headers von Schlitzen beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ein Format der Datenblöcke von Schlitzen beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ein Format einer Quittierungsdatenstruktur von Schlitzen beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ein Flussdiagramm, das unterschiedlichen Diensttypen entsprechende unterschiedliche Quittierungserfordernisse/-modi gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
11 ein Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie durch ein sendendes Gerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Quittierungsinformationen und -daten in einem TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz vorgesehen werden;
12 ein Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie eine Kommunikationseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den fehlerfreien Empfang von mehreren Datenblöcken quittiert;
13 ein Flussdiagramm, das zeigt, wie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Repeater einer ersten Kommunikationseinheit einen Aufwärtsverbindungsschlitz in dem TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz zuteilen kann, der für eine zweite Kommunikationseinheit bestimmte Daten enthält;
14 ein Format für die Schlitze beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex zur Verwendung über drahtlose Verbindungen in einem Kommunikationsnetzwerk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
15 ein Flussdiagramm, das zeigt, wie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein sendendes Gerät die Übertragung eines Pakets innerhalb eines TDMA-Schlitzes unterbricht, um mit der Übertragung eines Pakets mit höherer Priorität zu beginnen
Die Erfindung stellt ein Verfahren bereit, wie es im Anspruch 1 angegeben ist.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
In diesem Zusammenhang können auch Verfahren eingesetzt werden, mit den Schritten: Ein Repeater empfängt einen ersten Datenblock von einem ersten Gerät. Der Repeater stellt fest, ob der erste Datenblock eine Quittierung erfordert. Falls der Repeater feststellt, dass der erste Datenblock eine Quittierung erfordert, bildet der Repeater einen Zeitschlitz, der einen an ein zweites Gerät gerichteten zweiten Datenblock und Quittierungsvermerke ("indicia of acknowledgment") des ersten Datenblocks enthält. Der Repeater überträgt den Zeitschlitz.
Weiterhin können im Zusammenhang mit der Erfindung Verfahren angewendet werden, bei denen vorgesehen ist, dass eine Kommunikationseinheit N Blöcke von Daten empfängt. Die Kommunikationseinheit bestimmt eine Teilmenge der N Blöcke von Daten, die quittiert werden müssen. Ein mit der Kommunikationseinheit kommunizierender Repeater weist einen Quittierungszeitschlitz zur Verwendung durch die Kommunikationseinheit zu. Die Kommunikationseinheit sendet dann eine Quittierungsstruktur innerhalb des zugewiesenen Quittierungszeitschlitzes.
Auch die folgenden Schritte können im Zusammenhang mit der Erfindung in vorteilhafter Weise durchgeführt werden: Ein sendendes Gerät bestimmt, dass einer ersten Kommunikationseinheit ein zukünftiger Zeitschlitz zugewiesen werden sollte. Das sendende Gerät bildet einen Zeitschlitz, der eine Identifikation der ersten Kommunikationseinheit und für eine zweite Kommunikationseinheit bestimmte Daten umfasst. Das sendende Gerät sendet den Zeitschlitz.
Es ist auch denkbar, dass ein Schlitz bereitgestellt wird, der ein Quellenidentifikationsnummernfeld zum Identifizieren eines sendenden Geräts; ein Ziel-Identifikationsnummernfeld zum Identifizieren eines empfangenden Geräts; ein Blocknummernfeld zum Identifizieren des Segments eines in dem Schlitz übertragenen ersten Pakets; ein Paketnummernfeld zum Identifizieren des ersten Pakets; ein Feld für die Gesamtanzahl von Blöcken, um anzugeben, in wie viele Segmente das erste Paket unterteilt worden ist, ein Feld für die Länge des letzten Blocks, um die Größe des letzten Segments des ersten Pakets anzugeben; und einen oder mehrere Datenblöcke, wobei jeder Datenblock ein Segment des ersten Pakets enthält, umfasst.
Nun wird sich den Zeichnungen zugewendet und zunächst auf 1 Bezug genommen, wo ein Multimedia-Kommunikationssystem ("Netzwerk") 100 gezeigt ist, das einen Repeater-Standort 102, einen Konsolenstandort 104 und einen Kernausrüstungsstandort 106 mit durch T1 oder andere geeignete Verbindungen 110 verbundenen zugeordneten Routern 108 umfasst. Der Repeater-Standort 102 enthält einen Repeater 112, der mit Kommunikationseinheiten 120, 122 innerhalb des geografischen Abdeckungsgebietes des Repeaters über eine drahtlose Verbindung 116 gekoppelt ist. Der Konsolenstandort 104 enthält eine Dispatchkonsole 124. Wie gezeigt, ist die Dispatchkonsole 136 eine Drahtleitungskonsole. Es wird jedoch klar sein, dass die Konsole entweder eine drahtlose oder eine Drahtleitungskonsole sein kann. Der Kernausrüstungsstandort 106 kann einen Pförtner ("gate keeper") 126, einen Webserver 128, einen Videoserver 130, ein IP-Gateway 132 oder andere Ausrüstung enthalten. Wie klar sein wird, kann das Kommunikationssystem 100 mehrere Repeater-Standorte, Konsolenstandorte und/oder Kernausrüstungsstandorte enthalten mit geringeren oder größeren Anzahlen von Ausrüstungen, mit geringeren oder größeren Anzahlen von Kommunikationseinheiten und/oder mit zwischen den Standorten in einer unterschiedlichen Weise als der in 1 gezeigten verteilter Ausrüstung. Wie weiterhin klar sein wird, kann jeder Repeater-Standort mehrere Repeater enthalten, die über unterschiedliche drahtlose Verbindungen mit Kommunikationseinheiten gekoppelt sind.
In einer Ausführungsform umfassen die Kommunikationseinheiten 120, 122 drahtlose Funkterminals, die für eine Zweiwegekommunikation von IP-Datagrammen (oder -Paketen) die Multimedia-Anrufen zugeordnet sind (z.B. Sprache, Daten oder Video einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Hochgeschwindigkeitsübertragungen von Sprache und Video) und Datentransfers ausgerüstet sind, einzeln oder gleichzeitig mit anderen Hosts in dem Kommunikationssystem 100. In einem solchen Fall enthalten die Kommunikationseinheiten 120, 122 die notwendige Anrufsteuerung, eine Sprach- und Videocodierung und eine Anwenderschnittstelle, die zum Tätigen und Empfangen von Multimedia-Anrufen benötigt werden. Wie jedoch klar sein wird, können die Kommunikationseinheiten praktisch irgendwelche mobilen oder tragbaren drahtlosen Funkgeräteeinheiten, zellulare Funkgeräte/-telefone, Geräte mit variierenden Kapazitäten zum Unterbringen von Multimedia-Anrufen, tragbare Computer mit drahtlosen Modems oder irgendein anderes drahtloses Gerät mit Bedarf für Datenkommunikation auf Paketbasis umfassen. Zum Beispiel ist ge plant, dass einige Kommunikationseinheiten in der Lage sein können, Sprache und Daten, nicht Video, zu senden/empfangen; andere Kommunikationseinheiten können in der Lage sein, Video zu empfangen, aber nicht zu senden; während noch andere Kommunikationseinheiten in der Lage sein können, nur Daten zu senden/empfangen und so weiter.
In einer Ausführungsform umfassen der Repeater 112, die Kommunikationseinheiten 120, 122, die Dispatchkonsole 124, der Pförtner 126, der Webserver 128, der Videoserver 130 und das IP-Gateway 132 alle IP-Hostgeräte, die in der Lage sind, zwischen anderen Hostgeräten des Netzwerks IP-Datagramme zu senden und zu empfangen. Aus Bequemlichkeit werden die Kommunikationseinheiten 120, 122 als "drahtlose Hostgeräte" bezeichnet. Wie klar sein wird, können die drahtlosen Hostgeräte auch drahtlose Konsolen oder andere Typen von drahtlosen Geräten enthalten. Alle anderen Hostgeräte in 1 werden als "feste Ausrüstungshostgeräte" bezeichnet. Jedes Hostgerät hat eine einzigartige IP-Adresse. Die Hostgeräte enthalten jeweilige Prozessoren (die zum Beispiel Mikroprozessoren, Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen solcher Geräte umfassen können) und Speicher (die zum Beispiel flüchtige oder nicht-flüchtige digitale Speichervorrichtungen oder Kombinationen solcher Vorrichtungen umfassen können).
In einer Ausführungsform sind die festen Ausrüstungshostgeräte an den jeweiligen Standorten mit ihren zugeordneten Routern 108 mittels Drahtleitungsverbindungen (z.B. Ethernet-Verbindungen 134 oder irgendeine andere geeignete Verbindung) verbunden, und die Router selbst sind ebenfalls durch Kabel- bzw. Drahtleitungsverbindungen (z.B. T1-Verbindungen oder Glasfaserverbindungen), oder alternativ feste Punkt-zu-Punkt-Mikrowellenverbindungen, verbunden. Somit umfassen diese Drahtleitungsverbindungen eine paketvermittelte Drahtleitungsinfrastruktur ("Paketnetzwerk") 136 zum Routen von IP-Datagrammen zwischen den festen Ausrüstungshostgeräten. Einer der vielen Aspekte der vorliegenden Erfindung ist die Ausdehnung von IP-Hostfunktionalität auf die drahtlosen Hostgeräte (z.B. die Kommunikationseinheiten 120, 122) über eine drahtlose Verbindung 116. Aus Gründen der Bequemlichkeit wird der Begriff "drahtloses Paketnetzwerk" nachfolgend ein Paketnetzwerk definieren, das sich, wie hier beschrieben, über mindestens eine drahtlose Verbindung zu einem drahtlosen Hostgerät ausdehnt.
In einer Ausführungsform ist der Repeater 112 ein Gerät, dessen Funktionen das Empfangen und Senden von Datagrammen über das Drahtleitungsnetzwerk, das Segmentieren und Formatieren von Datagrammen für die Übertragung über die drahtlose Verbindung 116, das Priorisieren von Daten für die Übertragung über die drahtlose Verbindung 116, das Steuern des Zugriffs der Kommunikationseinheiten 120, 122 auf die drahtlose Verbindung 116 und das Senden und Empfangen von Funksignalen über die drahtlose Verbindung 116 einschließen. In anderen Ausführungsformen können die Funktionen der Repeater 112 über mehrere Geräte aufgeteilt sein. Zum Beispiel kann der Repeater in einen Drahtlosverbindungsmanager und eine Basisstation aufgeteilt werden. Der Drahtlosverbindungsmanager wird über das Drahtleitungsnetzwerk Datagramme empfangen und senden, Datagramme für die Übertra gung über die drahtlose Verbindung 116 segmentieren und formatieren, Daten für die Übertragung über die drahtlose Verbindung 116 priorisieren und den Zugriff der Kommunikationseinheiten 120, 122 auf die drahtlose Verbindung 116 steuern, während die Basisstation über die drahtlose Verbindung 116 Funksignale sendet und empfängt. In einer solchen Ausführungsform können mehrere Basisstationen an einen einzelnen Drahtlosverbindungsmanager angeschlossen sein. Wie klar sein wird, sind andere Ausführungsformen von Geräten mit den Funktionen des Repeaters 112 möglich.
Unterschiedliche Typen von über das drahtlose Paketnetzwerk gesendeten Daten können hinsichtlich der Übertragungsverzögerungen, Fehlerhäufigkeit und des Datendurchsatzes unterschiedliche Diensttypen erfordern. Wenn zum Beispiel die Daten für einen Sprachanruf über IP sind, müssen die Datenpakete schnell geliefert werden, so dass der Empfänger des Anrufs die Verzögerung nicht bemerkt. In den Daten kann eine bestimmte Anzahl von Fehlern auftreten, ohne sich merklich auf die Qualität des Sprachanrufs auszuwirken. Als weiteres Beispiel kann der Transfer einer Datendatei zwischen zwei Computern eine große Verzögerung tolerieren, aber keine Fehler in der Datenübertragung kann gestattet werden. Aufgrund dessen stellt das drahtlose Paketnetzwerk in einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung mindestens zwei Diensttypen für den Datentransfer zwischen Endpunkten zur Verfügung: Verzögerungsminimierung und Zuverlässigkeitsmaximierung.
Der Verzögerungsminimierungsdiensttyp wird für Echtzeitdienste verwendet, die nur geringe Verzögerungen tolerieren können. Beispiele solcher Dienste schließen Sprache über IP, ein interaktives Video, eine Streaming-Videoübertragung, oder Multimedia-Dienste ein, die eine Kombination von Sprache, Video oder andere Datendienste erfordern. Normalerweise wird Daten des Verzögerungsminimierungstyps Priorität vor anderen Daten für die Übertragung innerhalb des drahtlosen Paketnetzwerks und über die drahtlosen Verbindungen gegeben. Der Zuverlässigkeitsmaximierungstyp wird für Dienste verwendet, die Verzögerungen verkraften können, aber einen fehlerfreien Empfang am Zielendpunkt erfordern. Beispiele solcher Dienste schließen Dateitransfers zwischen Computern, E-Mail und Web-Browsing ein.
Zusätzlich zu den mindestens zwei Diensttypen können IP-Pakete, die in dem drahtlosen Paketnetzwerk transportiert werden, unterschiedliche Prioritätseinstufungen aufweisen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind an jedem Punkt in dem drahtlosen Paketnetzwerk, wie bei den Routern 108, den Repeatern 112 und den Kommunikationseinheiten 120, 122, für jede Prioritätseinstufung getrennte Warteschlangen eingerichtet. IP-Pakete in den Warteschlangen mit höherer Priorität werden vor den Daten in den Warteschlangen mit niedrigerer Priorität über die verdrahteten und drahtlosen Verbindungen übertragen. Der Diensttyp und die Prioritätseinstufung von jedem IP-Paket sind in dem Diensttypfeld des IP-Pakets angezeigt. Wie in der Technik von Paketdatennetzwerken wohlbekannt, enthält der Header von jedem IP-Paket ein Diensttypfeld, das zum Anzeigen des Diensttyps und der Priorität des Pakets verwendet werden kann, während es sich durch ein IP-Paketnetzwerk bewegt. Im Allgemeinen wird IP-Paketen, die Daten des Verzögerungsmi nimierungstyps enthalten, eine höhere Prioritätseinstufung gegeben als Daten des Zuverlässigkeitsmaximierungstyps. Zusätzlich zu den Verzögerungsminimierungs- und Datendurchsatzmaximierungsdiensttypen können die IP-Paketdiensttypfelder ebenfalls einen Durchsatzmaximierungs-, einen Kostenminimierungs- und einen Defaultdiensttyp anzeigen. Diese Diensttypen können ebenfalls in einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einbezogen werden.
In einer Ausführungsform verwendet die drahtlose Verbindung 116 ein frequenzgeteiltes Duplexverfahren ("Frequency Division Duplexing" (FFD)). Beim FDD werden zum Übertragen von den Repeatern 112 an die Kommunikationseinheiten 120, 122 (Abwärtsverbindung genannt) und von den Kommunikationseinheiten 120, 122 an die Repeater 112 (Aufwärtsverbindung genannt) unterschiedliche Frequenzen verwendet. Die mehreren Kommunikationseinheiten 120, 122 nutzen unter Anwendung des Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA) gemeinsam die drahtlose Verbindung 116. Wie in der Technik wohlbekannt ist, wird beim TDMR die drahtlose Verbindung 116 in Schlitze genannte Zeitblöcke unterteilt. Die Schlitze können unterschiedlichen Kommunikationseinheiten 120, 122 zugeteilt werden. Auf der Abwärtsverbindung senden die Repeater 112 kontinuierlich in jedem der TDMA-Schlitze mit den für die unterschiedlichen Kommunikationseinheiten 120, 122 bestimmten Schlitzen. Auf der Aufwärtsverbindung wechseln sich die Kommunikationseinheiten 120, 122 beim Übertragen in den unterschiedlichen TDMA-Schlitzen ab. Obwohl die Kommunikationseinheiten 120, 122 die drahtlose Verbindung 116 gemeinsam nutzen, brauchen die TDMA-Schlitze nicht gleichmäßig zwischen den Kommunikationseinheiten 120, 122 aufgeteilt werden, und tatsächlich können einer einzelnen Funkeinheit mehrere zusammenhängende Schlitze zugewiesen werden.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet die drahtlose Verbindung 116 zeitgetrenntes Duplexverfahren ("Time Division Duplexing" (TDD)). Beim TDD werden durch die Kommunikationseinheiten 120, 122 und die Repeater 112 für die Kommunikation auf der Aufwärtsverbindung und der Abwärtsverbindung die gleichen Frequenzen verwendet. Für die Verwendung bei der Aufwärtsverbindungskommunikation und der Abwärtsverbindungskommunikation werden die Frequenzen in Zeitblöcke unterteilt. Die Zeitblöcke werden weiter in Zeitschlitze unterteilt, so dass die Frequenz durch die mehreren TDMA verwendenden Kommunikationseinheiten 120, 122 gemeinsam sowohl in der Aufwärtsverbindung als auch in der Abwärtsverbindung benutzt werden kann. Wie bei FDD werden sich während dem für eine Aufwärtsübertragung verwendeten Zeitblock die mehreren Kommunikationseinheiten 120, 122 beim Übertragen in den unterschiedlichen TDMA-Zeitschlitzen abwechseln. In dem für eine Abwärtsverbindungsübertragungen reservierten Zeitblock senden die Repeater 112 fortlaufend mit den für unterschiedliche Kommunikationseinheiten 120, 122 bestimmten TDMA-Zeitschlitzen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden auf der Aufwärtsverbindung fünf unterschiedliche Typen von TDMA-Schlitzen verwendet: reservierte Schlitze mit offenem Ende, reservierte Schlitze mit geschlossenem Ende, Schlitze mit wahlfreiem Zugriff, Quittierungsschlitze und inaktivierte Schlitze. Die Zuteilung der TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitze an die unterschiedlichen Typen erfolgt durch die Basisstation 112 während einem vorher gesendeten Abwärtsverbindungsschlitz. Die reservierten Schlitze mit offenem Ende werden für Daten des Verzögerungsminimierungstyps wie Sprache über IP und Streaming-Videoübertragungen verwendet. Die reservierten Schlitze mit offenem Ende werden in regelmäßigen Intervallen einer der Kommunikationseinheiten 120, 122 für eine unbestimmte Zeitspanne zugewiesen. Dies gestattet eine Übertragung der Daten mit geringen festen Verzögerungen. Beispielsweise können während einem Sprachanruf über IP während der Anrufsdauer alle 30 Millisekunden Schlitze reserviert werden. Die reservierten Schlitze mit geschlossenem Ende werden für Daten anderer Typen als dem Verzögerungsminimierungstyp verwendet. Eine feststehende Anzahl von Schlitzen mit geschlossenem Ende wird einer der Kommunikationseinheiten 120, 122 zugewiesen, wenn diese Daten zu übertragen hat. Während einem Schlitz mit wahlfreiem Zugriff kann irgendeine der Kommunikationseinheiten 120, 122 übertragen. Wenn jedoch mehr als eine der Kommunikationseinheiten 120, 122 während dem Schlitz mit wahlfreiem Zugriff überträgt, tritt eine Kollision ein, und die Daten in dem Schlitz werden von dem Repeater 112 nicht empfangen. Die Schlitze mit wahlfreiem Zugriff werden von den Kommunikationseinheiten 120, 122 verwendet, um die Zuteilung von Schlitzen mit geschlossenem Ende oder von Schlitzen mit offenem Ende anzufordern oder um Daten irgendeines Diensttyps zu senden, die in einen TDMA-Schlitz passen. Die Quittierungsschlitze werden von den Kommunikationseinheiten 120, 122 zum Benachrichtigen der Repeater 112 verwendet, dass vorher übertragene Abwärtsverbindungsschlitze ohne Fehler empfangen wurden. Wäh rend der inaktivierten Schlitze wird keiner der Kommunikationseinheiten 120, 122 eine Übertragung gestattet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden vor der Übertragung der TDMA-Schlitze über die drahtlose Verbindung 116 die TDMA-Schlitze mit einem Faltungscode codiert. Die Faltungscodierung ist eine wohlbekannte Weise, die Übertragung von Informationen über eine drahtlose Verbindung fehlerbeständiger zu machen. Der TDMA-Schlitz wird am Sender codiert. Am Empfänger wird der TDMA-Schlitz unter Verwendung des wohlbekannten Viterbi-Decodieralgorithmus oder irgendeines anderen Verfahrens decodiert. Die Faltungscodierung fügt zu den übertragenen Informationen Redundanz hinzu und reduziert deshalb den Informationsumfang, der über die drahtlose Verbindung 116 übertragen werden kann. Die zu den Informationen hinzugefügte Redundanzmenge wird als Bruchzahl ausgedrückt. Zum Beispiel würde ein Faltungscode mit ¾-Rate vier Bits codierte Ausgabe für jeweils drei Datenbits erzeugen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein Faltungscode mit ½-Rate für Daten des Zuverlässigkeitsmaximierungs- und des Verzögerungsminimierungsdiensttyps und ein Faltungscode mit ¾-Rate für Daten des Datendurchsatzmaximierungs-, Kostenminimierungs- und Defaultdiensttyps verwendet. Selbstverständlich wird klar sein, dass in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere Faltungscodierraten oder andere Arten von Fehlerkorrekturcodes verwendet werden können. Alternativ dazu können keine Fehlerkorrekturcodes verwendet werden.
Im Zusammenhang mit dem Senden von IP-Paketen über die drahtlose Verbindung 116 gibt es verschiedene Probleme. Wie bereits erwähnt, können die zwischen Endpunkten in dem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk 100 gesendeten IP-Pakete veränderliche Größen aufweisen. Jedoch sind gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die TDMA-Zeitschlitze von feststehender Größe. Daher müssen die IP-Pakete möglicherweise in mehrere TDMA-Schlitze aufgeteilt werden. Ferner kann es sein, dass mehrere IP-Pakete oder Teile von IP-Paketen innerhalb eines einzelnen Schlitzes angeordnet werden, um die TDMA-Schlitze effizienter zu nutzen. Die drahtlose Verbindung 116 ist fehleranfälliger als die traditionell in IP-Netzwerken verwendeten verdrahteten Netzwerke. Dies macht es wünschenswert, irgendeine Möglichkeit zu schaffen, Fehler auf der drahtlosen Verbindung 116 zu erfassen und möglicherweise TDMA-Schlitze oder Teile von Schlitzen mit Fehlern für Daten des Zuverlässigkeitsmaximierungstyps neu zu übertragen.
Im Allgemeinen führen Geräte, die das IP-Protokoll benutzen, keinerlei Art von Fehlerprüfung der in den Paketen übertragenen Daten durch. Jedoch betreiben Zielendpunktgeräte, die das Übertragungskontrollprotokoll ("Transport Control Protocol" (TCP)) in Verbindung mit dem IP nutzen, doch eine Fehlererkennung durch. TCP wird oftmals auf das IP aufgesetzt, so dass unter Verwendung des TCP-Protokolls versendete Daten innerhalb von IP-Paketen angeordnet werden. Wenn ein TCP nutzendes Zielendpunktgerät einen Fehler erfasst, muss das Paket von einem Endpunkt zu dem anderen neu übertragen werden. Falls der Fehler über eine drahtlose Verbindung in einem Paket auftritt, das in mehrere TDMA- Schlitze aufgeteilt worden ist, wird das gesamte IP-Paket von Endpunkt zu Endpunkt neu übertragen, selbst wenn nur der in einem der TDMA-Schlitze enthaltene Teil des IP-Pakets den Fehler enthält. Die Neuübertragung von Paketen über das gesamte Netzwerk kann eine große Verzögerung zur Folge haben. Falls viele Pakete Fehler aufweisen, wird weiterhin in dem gesamten Kommunikationsnetzwerk 100 signifikanter zusätzlicher Verkehr verursacht. In den traditionell für Übertragungen auf Paketbasis verwendeten verdrahteten Netzwerken stellt dies kein Problem dar, da Fehler relativ selten sind, jedoch ist dies für eine drahtlose Verbindung nicht der Fall. Aus diesen Gründen ist es wünschenswert, dass Neuübertragungen über die drahtlose Verbindung 116 nur für Daten des Zuverlässigkeitsmaximierungstyps erfolgen. Für Daten des Verzögerungsminimierungstyps werden die Pakete normalerweise verworfen, wenn Fehler über die drahtlose Verbindung 116 auftreten, da die zusätzliche Verzögerung, welche die Neuübertragung nach sich zieht, die neu übertragenen Daten wertlos macht.
2–9 zeigen ein Format der TDMA-Schlitze, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Senden von Datenpaketen über die drahtlose Verbindung 116 verwendet werden. Im Allgemeinen gestattet es das Schlitzformat der Basisstation 112, den Zugriff des Aufwärtsverbindungsbereichs der drahtlosen Verbindung 116 unter den verschiedenen Kommunikationseinheiten zu verteilen. Es unterstützt die Übertragung von mehreren Datentypen über die drahtlose Verbindung 116 und lässt zu, dass Datenpakete segmentiert werden, um in die TDMA-Schlitze hineinzupassen. Es sorgt weiterhin für die Quittierung der richtigen Übertragung von Daten über die drahtlose Verbindung 116, wenn der Datentyp eine fehlerfreie Übertragung erfordert. In einer Ausführungsform ist die Quittierungstechnik auf der Aufwärtsverbindung und der Abwärtsverbindung der drahtlosen Verbindung 116 asymmetrisch. Auf der Abwärtsverbindung werden Quittierungen innerhalb des Schlitz-Headers eines jeden TDMA-Schlitzes erledigt. Auf der Aufwärtsverbindung werden Quittierungen für viele TDMA-Schlitze in speziell zugeordneten Quittierungsschlitzen erledigt.
In 2 wird das Basisformat der TDMA-Schlitze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der obere Teil von 2 stellt den zeitlich am frühesten vorkommenden Teil des TDMA-Schlitzes dar, und der untere Teil stellt den zeitlich am spätesten vorkommenden Teil des TDMA-Schlitzes dar. In einer Ausführungsform ist der TDMA-Schlitz in drei Teile unterteilt: einen Schlitz-Header 205 und zwei Datenblöcke 210. Der Schlitz-Header enthält durch das sendende Gerät zum Identifizieren der sendenden und empfangenden Geräte verwendete Informationen, eine Identifikation des bzw. der durch den TDMA-Schlitz übertragenen IP-Pakets oder Teile des IP-Pakets, eine Quittierung des korrekten Empfangs von früheren Paketen (nur Abwärtsverbindung) und einen TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitztyp. Die Datenblöcke 210 enthalten Daten von den IP-Paketen, die über die drahtlose Verbindung 116 übertragen werden.
3 zeigt ausführlicher den Schlitz-Header 205 für die TDMA-Schlitze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Schlitz-Header 205 umfasst einen Mediumzugriffssteuerungs-Header 305, zwei Verbindungsschicht-Hea der 310 und eine zyklische Redundanzprüfung ("Cyclic Redundancy Check" (CRC)) 320. Wie unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ausführlicher beschrieben werden wird, ist in einer Ausführungsform der MAC-Schicht-Header 305 für die TDMA-Aufwärtsverbindungs- und die TDMA-Abwärtsverbindungsschlitze geringfügig unterschiedlich und enthält Informationen, welche die Quellen- und Zielfunkgeräte und den Aufwärtsverbindungsschlitztyp identifizieren. Die zwei Verbindungsschicht-Header 310 liefern Informationen, die den Teil des IP-Pakets identifizieren, der in zwei Datenblöcken übertragen wird. Sie liefern auch die Quittierung eines fehlerfreien Empfangs von einigen der Datenblöcke 210 in früher empfangenen TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzen. Die CRC 320 ermöglicht die Erfassung von Fehlern in dem Schlitz-Header 205 während der Übertragung über die drahtlose Verbindung 116. CRCs sind in der Technik wohlbekannt und werden hier nicht ausführlich beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, enthält der MAC-Header 305 für die Abwärtsverbindung einen Schlitztyp 405, eine Identifikationsnummer 410 der für den nächsten Schlitz vorgesehenen Kommunikationseinheit, eine MAC-Zielidentifikationsnummer 415, eine MAC-Quellenidentifikationsnummer 420 und einen reservierten Bereich 425. Der Schlitztyp 405 identifiziert den Schlitztyp eines zukünftigen TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzes. wie bereits erläutert, können die Aufwärtsverbindungsschlitze von fünf verschiedenen Typen sein: wahlfreier Zugriff, reserviert mit offenem Ende, reserviert mit geschlossenem Ende, Quittierung und inaktiviert. Die Identifikationsnummer 410 der für den nächsten Schlitz vorgesehenen Kommunikationseinheit ist die Identifikationsnummer der Kommunikationseinheit 120, 122, der gestattet wird, auf einem zukünftigen Aufwärtsverbindungsschlitz zu übertragen. In einer Ausführungsform beziehen sich der Schlitztyp 405 und die Identifikationsnummer 410 der für den nächsten Schlitz vorgesehenen Kommunikationseinheit auf den Aufwärtsverbindungsschlitz, der eineinhalb von TDMA-Schlitzperioden nach dem Abwärtsverbindungsschlitz beginnt. Wenn der nächste Aufwärtsverbindungsschlitz ein Schlitz mit wahlfreiem Zugriff oder ein inaktivierter Schlitz ist, ist die die Identifikationsnummer 410 der für den nächsten Schlitz vorgesehenen Kommunikationseinheit nicht gültig. Die MAC-Zielidentifikationsnummer 415 ist die Identifikationsnummer der Kommunikationseinheit 120, 122, für welche die Daten in dem TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz bestimmt sind. Die MAC-Quellen-Identifikationsnummer 420 ist die Identifikationsnummer des Repeaters 112, der den TDMA-Schlitz überträgt. Der reservierte Bereich 425 wird gegenwärtig nicht benutzt, kann aber in künftigen Versionen des drahtlosen Kommunikationssystems 100 für irgendeinen Zweck verwendet werden.
5 zeigt den MAC-Header 305 für TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitze. Der MAC-Header 305 für die Aufwärtsverbindung umfasst einen Schlitztyp 505, eine MAC-Zielidentifikationsnummer 515, eine MAC-Quellenidentifikationsnummer 520 und einen oder mehrere reservierte Bereiche 525. Der Schlitztyp 505 identifiziert den Typ des TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzes, der durch die Kommunikationseinheit 120, 122 übertragen wird. Diese Schlitztypen umfassen mit Ausnahme des inaktivierten Schlitzes alle fünf der oben für den Abwärtsverbindungsschlitztyp 405 aufgelisteten TDMA-Schlitztypen. Die MAC-Zielidentifikationsnummer 515 ist die Identifikationsnummer des Repeaters 112, für den die Daten in dem TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitz bestimmt sind. Die MAC-Quellenidentifikationsnummer 520 ist die Identifikationsnummer der Kommunikationseinheit 120, 122, die den TDMA-Schlitz überträgt. Der reservierte Bereich 525 wird gegenwärtig nicht benutzt, kann aber in der Zukunft für irgendeinen Zweck verwendet werden, wenn das drahtlose Kommunikationssystem 100 überarbeitet wird. Im Gegensatz zu dem MAC-Header für die Abwärtsverbindung von 4 enthält der MAC-Header für die Aufwärtsverbindung von 5 keine Identifikationsnummer 410 der für den nächsten Schlitz vorgesehenen Kommunikationseinheit. Diese wurde in dem MAC-Header für die Abwärtsverbindung benötigt, damit die zukünftigen Aufwärtsverbindungsschlitze den unterschiedlichen Kommunikationseinheiten 120, 122 durch den Repeater 112 zugeteilt werden können. Da die Abwärtsverbindungsschlitze nicht unter mehreren Repeatern aufgeteilt werden, besteht keine Notwendigkeit, die Abwärtsverbindungsschlitze dem MAC-Header zuzuweisen.
6 zeigt ausführlicher den Verbindungsschicht-Header 310 für die TDMA-Abwärtsverbindungsschlitze. Das Format der Verbindungsschicht-Header für die Abwärtsverbindung ist für beide Datenblöcke 210 gleich. Die Informationen in einem der Verbindungsschicht-Header 310 entsprechen einem der Datenblöcke 210, und die Informationen in dem anderen Verbindungsschicht-Header 310 entsprechen dem anderen Datenblock 210. Der Verbindungsschicht-Header 310 umfasst ein oder mehrere reservierte Felder 630, eine Quittierungsidentifikationsnummer 605, eine Quittierungspaketnummer 610, ein Quittierungsbit 615, ein Bestätigungsbit 620, ein FEC-Feld 622, eine Quittierungsblocknummer 625, eine Paketnummer 635, eine Blocknummer 640, eine Gesamtanzahl von Blöcken 645 und eine Länge des letzten Blocks 650. Das eine oder die mehreren reservierten Felder 630 werden gegenwärtig nicht benutzt, können aber in der Zukunft für irgendeinen Zweck verwendet werden, wenn das drahtlose Kommunikationssystem 100 überarbeitet wird.
Einer der Zwecke des Verbindungsschicht-Headers 310 für die Abwärtsverbindung ist das Identifizieren des Teils des IP-Pakets, das durch den entsprechenden Datenblock 210 übertragen wird. Wenn IP-Pakete, wie bereits erläutert, über drahtlose Verbindungen übertragen werden, sind sie oftmals zu groß, um in einem TDMA-Schlitz oder innerhalb eines der Datenblöcke eines TDMA-Schlitzes übertragen zu werden. Wenn die IP-Pakete zu groß sind, um in einem der Datenblöcke 210 des TDMA-Schlitzes übertragen zu werden, werden die IP-Pakete in Segmente aufgeteilt und innerhalb mehrerer Datenblöcke 210, die viele TDMA-Schlitze 200 überspannen können, übertragen. Wenn die IP-Pakete über die drahtlosen Verbindungen übertragen werden, wird ihnen eine Paketnummer zugeteilt. Jedem der Segmente von jedem der IP-Pakete wird ebenfalls eine Segmentnummer zugeteilt. Dies ermöglicht es dem empfangenden Funkgerät, die IP-Pakete aus den in den verschiedenen Blöcken übertragenen Daten in der richtigen Reihenfolge wieder zusammenzufügen. Die Teile des Verbindungsschicht-Headers 310, die verwendet werden, um den Teil des durch den entsprechenden Datenblock übertragenen IP-Pakets zu identifizieren, umfassen die Paketnummer 635, die Blocknummer 640, die Gesamtanzahl von Blöcken 645 und die Länge des letzten Bocks 650. Die Paketnummer 635 ist die Nummer des IP-Pakets oder des Teils des IP-Pakets, das bzw. der in dem Datenblock transportiert wird, dem der Verbindungsschicht-Header entspricht. Die Blocknummer 640 ist die Nummer des Segments des IP-Pakets, das in dem Datenblock übertragen wird, dem der Verbindungsschicht-Header entspricht. Die Gesamtanzahl von Blöcken 645 ist die Anzahl von Segmenten in die das IP-Paket, das in dem Datenblock transportiert wird, unterteilt worden ist. Die Länge des letzten Blocks 650 spezifiziert den Umfang der Daten in dem letzten Segment des IP-Pakets. Dies wird benötigt, damit die den Datenblock empfangenden Repeater 112 oder Kommunikationseinheiten 120, 122 in dem Datenblock 210 die Position des Endes des letzten IP-Paketsegments feststellen können.
Der Verbindungsschicht-Header 310 in TDMA-Abwärtsverbindungsschlitzen wird auch für die Quittierung des richtigen Empfangs von Datenblöcken 210 in früheren TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzen verwendet. Da jedoch nur einige der Datenblöcke quittiert werden müssen, besteht keine Notwendigkeit, Quittierungsinformationen in jeden TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz einzuordnen. Wenn keine Quittierungsinforrmation innerhalb eines TDMA-Abwärtsverbindungsschlitzes anzuordnen ist, werden die zum Quittieren benutzten Teile des Verbindungsschicht-Headers 310 nicht verwendet. Die Teile des Verbindungsschicht-Headers 310, die zum Quittieren benutzt werden, umfassen die Quittierungsidentifikationsnummer 605, die Quittierungspaketnummer 610, das Quittierungsbit 615 und die Quittierungsblocknummer 625. Das Quittierungsbit 615 zeigt an, ob die anderen Quittierungsfelder in dem Verbindungsschicht-Header 310 gültig sind. Die Quittie rungsidentifikationsnummer 605 identifiziert die Kommunikationseinheit 120, 122, für welche die Quittierungsinformation in dem Verbindungsschicht-Header 310 bestimmt ist. Diese kann verschieden von der Kommunikationseinheit 120, 122 sein, für welche die Daten in dem TDMA-Schlitz bestimmt sind. Die Quittierungspaketnummer 610 ist die Nummer des IP-Pakets, das durch den Datenblock, der quittiert wird, übertragen wurde. Die Quittierungsblocknummer 625 ist die Segmentnummer des IP-Pakets, das durch den vorliegenden Block übertragen wurde.
In dem Verbindungsschicht-Header 310 für die Abwärtsverbindung gibt es zwei zusätzliche Felder, die durch die den TDMA-Schlitz empfangende Kommunikationseinheit 120, 122 verwendet werden, um zu bestimmen, wie die Daten in dem Datenblock 210, der dem Verbindungsschicht-Header 310 entspricht, zu verarbeiten sind: das Bestätigungsbit 620 und das Vorwärts-Fehlerkorrektur ("Forward Error Correction" (FEC))-Feld 622. Das Bestätigungsbit 620 zeigt an, ob die Kommunikationseinheit 120, 122 den fehlerfreien Empfang des Datenblocks 210 quittieren sollte, dem der Verbindungsschicht-Header 310 in dem gegenwärtigen TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz entspricht. Wenn das Bestätigungsbit 620 gesetzt ist, wird die Kommunikationseinheit den fehlerfreien Empfang des entsprechenden Datenblocks 210 quittieren. Wenn das Bestätigungsbit nicht gesetzt ist, wird die Kommunikationseinheit 120, 122 keine Quittierung des fehlerfreien Empfangs des entsprechenden Datenblocks 210 an den Repeater 112 senden. Das Vorwärts-Fehlerkorrekturfeld 622 zeigt an, welche Art von Fehlerkorrekturcode zum Codieren des dem Verbindungsschicht-Header 310 entsprechenden Datenblocks verwendet wurde.
7 zeigt ausführlicher die Verbindungsschicht-Header 310 für die TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitze. Der Verbindungsschicht-Header 310 für den TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitz umfasst ein Bestätigungsbit 720, ein Vorwärts-Fehlerkorrektur-(FEC-) Bit 725, eine Paketnummer 735, eine Blocknummer 740, eine Gesamtanzahl von Blöcken 745 und eine Länge des letzten Blocks 750. Diese Felder des Verbindungsschicht-Headers 310 für den TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitz haben die gleiche Funktion wie die entsprechenden Felder für die vorstehend unter Bezugnahme auf 6 erörterten Verbindungsschicht-Header für den TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz.
8 zeigt das Format der Datenblöcke 210. Die Datenblöcke 210 umfassen übertragene Daten 805 und ein CRC-Feld 810. Das Feld für übertragene Daten 805 enthält das Segment eines IP-Pakets, das in dem Datenblock übertragen wird. Das CRC-Feld 810 enthält eine CRC-Summe, die verwendet wird, um auf Fehler in dem übertragenen Datenfeld 805 zu prüfen, die während der Übertragung des Datenblocks 210 über die drahtlose Verbindung 116 auftreten. Wenn die CRC einen Fehler erfasst, werden die übertragenen Daten 805 durch den Repeater 112 oder die Kommunikationseinheit 120, 122 verworfen.
Wenn das Bestätigungsbit (620 für einen TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz oder 720 für einen TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitz) in dem dem Datenblock 210 entsprechenden Verbindungsschicht-Header 310 gesetzt ist, wird der korrekte Emp fang des Segments des in dem Datenblock 210 gesendeten IP-Pakets quittiert, wenn durch die CRC keine Fehler erfasst werden. Wenn die CRC einen Fehler erfasst oder wenn das Bestätigungsbit (620 für einen TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz oder 720 für einen TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitz) nicht gesetzt ist, wird keine Quittierung für den Datenblock 210 gesendet. Für Daten in den TDMA-Aufwärtsverbindungs- und -Abwärtsverbindungsschlitzen werden Quittierungen unterschiedlich ausgeführt. Für Abwärtsverbindungsdatenblöcke werden die Quittierungen in einem der Datenblöcke 210 eines TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzes gesendet, wie nachstehend beschrieben wird.
9 zeigt eine Quittierungsdatenstruktur 900, die in einen oder mehreren der Datenblöcke 210 eines TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzes 200 angeordnet werden. Die Quittierungsdatenstruktur 900 kann durch die Kommunikationseinheiten 120, 122 zum Quittieren des richtigen Empfangs von mehreren Segmenten mehrerer unterschiedlicher IP-Pakete verwendet werden. Wie oben erläutert wurde, wird jedes Segment der IP-Pakete in einem unterschiedlichen Datenblock 210 der TDMA-Schlitze übertragen. Jedes IP-Paket weist eine Paketnummer und jedes Segment jedes IP-Paket weist eine Segmentnummer auf. Die Quittierungsdatenstruktur enthält ein Feld für die Anzahl von Quittierungen 905, ein oder mehrere Paketnummernfelder 910 und ein oder mehrere Sätze von Segment-quittierungsanzeigern 915. Das Feld für die Anzahl von Quittierungen 905 enthält die Anzahl von IP-Paketen, die in der Quittierungsdatenstruktur 900 quittiert werden. Das Paketnummernfeld 910 und der Satz von Blockquittierungsanzeigern 915 kommen immer als ein entsprechen des Paar 930, 932 vor. Obwohl zu Illustrationszwecken zwei der entsprechenden Paare 930, 932 gezeigt sind, kann die Quittierungsdatenstruktur 900 irgendeine Anzahl von entsprechenden Paaren enthalten. In jedem der entsprechenden Paare 930, 932 listet das Paketnummernfeld 910 die IP-Paketnummer des IP-Pakets auf, das quittiert wird, und der Satz von Segmentquittierungsanzeigern 915 zeigt an, welche Segmente des IP-Pakets fehlerfrei empfangen wurden und welche Fehler aufwiesen: Der Satz von Segmentquittierungsanzeigern 915 ist aus einer Anzahl von Segmentquittierungsanzeigern 950 zusammengesetzt. Jeder Segmentquittierungsanzeiger 950 ist ein Bit das anzeigt, ob eines der Segmente des IP-Pakets fehlerfrei empfangen wurde oder nicht.
Sobald die Quittierungsdatenstruktur 900 durch einen Repeater 112 empfangen wird, bestimmt der Repeater 112 durch Konsultieren des entsprechenden Segmentquittierungsanzeigers, welche Segmente der in der Quittierungsdatenstruktur aufgelisteten IP-Pakete fehlerhaft empfangen wurden. Die diese IP-Paketsegmente enthaltenden Datenblöcke 210 werden dann neu übertragen.
Es wird klar sein, dass andere Ausführungsformen möglich sind, ohne von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können unterschiedliche Datentypen in dem drahtlosen Kommunikationssystem transportiert werden. Andere Geräte und Netzwerke können außer den Repeatern 112, den Kernausrüstungsstandorten 106 und den Routern 108 etc. an das Kommunikationsnetzwerk 110 angeschlossen werden. Das Kommunikationsnetzwerk kann mit anderen Netzwerke auf Paketbasis oder dem Internet zusammengeschlossen werden. Au ßer den zwei beschriebenen Datenblöcken können unterschiedliche Anzahlen von Datenblöcken in dem TDMA-Schlitz 200 vorhanden sein. Falls andere als die zwei Datenblöcke vorhanden sind, wird selbstverständlich die Anzahl von Verbindungsschicht-Headern ebenfalls entsprechend verändert. Die Reihenfolge der verschiedenen Teile des MAC-Headers 305 und der Verbindungsschicht-Header 310 kann verändert werden, und zusätzliche Felder können hinzugefügt werden. Andere Verfahren des Erfassens von Fehlern in dem Schlitz-Header 205 und den Datenblöcken 210 als CRC können verwendet werden. Die für das Faltungscodieren verwendeten Raten können andere als ¾ oder ½ sein. Andere Verfahren zur Durchführung des Fehlerkorrekturcodierens und -decodierens von übertragenen Daten 805 als die Faltungskodierung und die Viterbi-Decodierung können verwendet werden. Alternativ kann überhaupt keine Fehlerkorrekturcodierung verwendet werden. Quittierungen können für gesamte TDMA-Zeitschlitze 200 oder Datenblöcke 210 anstatt für Segmente von IP-Paketen durchgeführt werden. Datenblöcke 205 können andere Daten als Segmente von IP-Paketen und die Quittierungsstruktur 900 für die Aufwärtsverbindung übertragen. Zusätzliche Typen von TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzen können spezifiziert werden. Negative Quittierungen von fehlerhaft befundenen Datenblöcken können zusätzlich zur oder anstelle der Quittierung des fehlerfreien Empfangs von Datenblöcken durchgeführt werden.
Andere Verfahren der Durchführung des Quittierens von Abwärtsverbindungs-IP-Paketsegmenten können ebenfalls verwendet werden anstatt die Quittierungsdatenstruktur 900 in dem Datenblockteil 210 eines TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzes 200 anzuordnen. Eine vollkommen unterschiedliche, nicht den gleichen Schlitz-Header 205 verwendende TDMA-Schlitzstruktur kann verwendet werden. Ein unterschiedliches Format der Quittierungsdatenstruktur 900 kann definiert werden. Die Quittierungsanzeigen können innerhalb des TDMA-Schlitz-Headers 205 angeordnet werden anstatt in einer Quittierungsdatenstruktur.
10 ist ein Flussdiagramm, das verschiedene, unterschiedlichen Diensttypen entsprechende Quittierungsanforderungen/-modi veranschaulicht. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1002, wenn das sendende Gerät über Daten verfügt, die einen Teil eines zum Senden an ein empfangendes Gerät geeigneten Pakets umfassen. Die empfangenden und sendenden Geräte können Kommunikationseinheiten 120, 122, Repeater 112 oder andere Geräte umfassen, welche TDMA-Schlitze verwenden, die die in den 2–9 gezeigten Formate aufweisen. Bei Schritt 1004 identifiziert das sendende Gerät den Diensttyp der zu übertragenden Daten. In einer Ausführungsform umfasst der Diensttyp einen der folgenden Dienste: Verzögerungsminimierungs-, Durchsatzmaximierungs-, Zuverlässigkeitsmaximierungs-, Kostenminimierungs- und Defaultdienst. Auf der Grundlage des Diensttyps bestimmt das sendende Gerät, ob das Quittieren des fehlerfreien Empfangs der Daten erforderlich ist. In einer Ausführungsform sind Quittierungen für Daten der Zuverlässigkeitsmaximierungs-, Kostenminimierungs- und Defaultdienste erforderlich und für die Verzögerungsminimierungs- und Durchsatzmaximierungsdienste nicht erforderlich. Falls keine Quittierung erforderlich ist, wird das Bestätigungsbit 620 (6) für TDMA-Abwärtsverbindungsschlitze, 720 (7) für TDMA- Aufwärtsverbindungsschlitze in den Schritten 1006, 1012 für die Verzögerungsminimierungs- und Durchsatzmaximierungsdienste gelöscht. Falls Quittierung erforderlich ist, wird das Bestätigungsbit in den Schritten 1018, 1024 und 1030 für die Zuverlässigkeitsmaximierungs-, Kostenminimierungs- und Defaultdienste gesetzt. Die für den Fehlerkorrektur-Faltungscode verwendete Rate hängt auch von dem Diensttyp der Daten ab. Ein Code mit ½-Rate wird für die Verzögerungsminimierungs- und Zuverlässigkeitsmaximierungsdienste verwendet, und ein Code mit ¾-Rate wird für die Durchsatzmaximierungs-, Kostenminimierungs- und Defaultdienste verwendet.
Für den Verzögerungsminimierungsdienst löscht das sendende Gerät bei Schritt 1006 das Bestätigungsbit in dem TDMA-Verbindungsschicht-Header 310. Bei Schritt 1008 codiert das sendende Gerät die Daten unter Verwendung eines Faltungscodes mit ½-Rate und gibt dann bei Schritt 1010 die Coderate in dem FEC-Feld (622 für den TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz, 725 für den TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitz) an. Für den Durchsatzmaximierungsdienst löscht das sendende Gerät bei Schritt 1012 das Bestätigungsbit in dem TDMA-Verbindungsschicht-Header 310. Bei Schritt 1014 codiert das sendende Gerät die Daten unter Verwendung eines Faltungscodes mit ¾-Rate und gibt dann die Coderate in dem FEC-Feld an. Für den Zuverlässigkeitsmaximierungsdienst setzt das sendende Gerät bei Schritt 1018 das Bestätigungsbit in dem TDMA-Verbindungsschicht-Header 310. Bei Schritt 1020 codiert das sendende Gerät die Daten unter Verwendung eines Faltungscodes mit ½-Rate und gibt dann bei Schritt 1022 die Coderate in dem FEC-Feld an. Für den Kostenminimierungs dienst setzt das sendende Gerät bei Schritt 1024 das Bestätigungsbit in dem TDMA-Verbindungsschicht-Header 310. Bei Schritt 1026 codiert das sendende Gerät die Daten unter Verwendung eines Faltungscodes mit ¾-Rate und gibt dann bei Schritt 1028 die Coderate in dem FEC-Feld an. Für den Defaultdienst setzt das sendende Gerät bei Schritt 1030 das Bestätigungsbit in dem TDMA-Verbindungsschicht-Header 310. Bei Schritt 1032 codiert das sendende Gerät die Daten unter Verwendung eines Faltungscodes mit ¾-Rate und gibt dann bei Schritt 1034 die Coderate in dem FEC-Feld an. Nachdem die Coderate bei Schritt 1010, 1016, 1022, 1028 oder 1034 angegeben ist, werden die Daten in den TDMA-Schlitz angeordnet und das sendende Gerät sendet den TDMA-Schlitz bei Schritt 1036 über die drahtlose Verbindung 116.
Bei Schritt 1038 empfängt das empfangende Gerät den TDMA-Schlitz. Das empfangende Gerät prüft dann das Betätigungsbit des empfangenen TDMA-Schlitz-Headers bei Schritt 1040, um zu bestimmen, ob eine Quittierung eines fehlerfreien Empfangs der Daten erforderlich ist. Falls das Bestäti- gungsbit gelöscht ist, verarbeitet das empfangende Gerät die Daten, und das Verfahren endet bei Schritt 1042. Falls das Bestätigungsbit gesetzt ist, führt das empfangende Gerät bei Schritt 1044 eine Prüfung durch, um festzustellen, ob sich in den Daten des TDMA-Schlitzes Fehler befinden. Wenn die Daten Fehler aufweisen, werden die Daten verworfen und der Prozess endet bei Schritt 1046. Wenn bei Schritt 1044 die Daten keine Fehler aufweisen, wird an das sendende Gerät bei Schritt 1048 eine Quittierung gesendet und der Prozess endet bei Schritt 1050.
11 ist ein Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie Quittierungsinformationen und Daten durch einen Repeater, eine Kommunikationseinheit oder ein anderes zur TDMA-Kommunikation befähigtes Gerät in einen TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz angeordnet werden. Aus Bequemlichkeit werden die Schritte von 7 als durch einen Repeater ausgeführt beschrieben, es wird aber klar sein, dass die Schritte von 7 durch irgendein sendendes Gerät wie eine Kommunikationseinheit, einen Repeater, ein Zellulartelefon, ein Funkgerät, ein drahtloses Modem etc. ausgeführt werden können. Bei Schritt 1101 empfängt der Repeater 112 einen oder mehrere Datenblöcke von einer oder mehreren Kommunikationseinheiten 120, 122. In Schritt 1102 stellt der Repeater 112 fest, ob irgendwelche von den Kommunikationseinheiten 120, 122 empfangenen Datenblöcke Quittierung erfordern. Jeder der von den Kommunikationseinheiten 120, 122 empfangenen Datenblöcke ist ein Teil eines IP-Pakets, das eindeutig durch eine Kombination von Paketnummer und Blocknummer identifiziert werden kann.
Falls ein Datenblock Quittierung erfordert, setzt der Repeater bei Schritt 1104 ein Quittierungsbit 615 in dem Verbindungsschicht-Header 310 (6). Bei Schritt 1106 ordnet der Repeater die Identifizierungsnummer der Kommunikationseinheit 120, 122, die den Datenblock an den Repeater sendete, in dem Quittierungsidentifikationsnummernfeld 605 des Verbindungsschicht-Headers 310 für die Abwärtsverbindung an. Bei Schritt 1108 ordnet der Repeater die Nummer des Pakets, von dem der Datenblock ein Teil ist, in dem Quittierungspaketnummernfeld 610 des Verbindungsschicht-Headers 310 und die Nummer des Segments des in dem Daten block übertragenen Pakets in dem Quittierungsblocknummernfeld 625 des Verbindungsschicht-Headers 310 für die Abwärtsverbindung an. Das Paketnummernfeld 610, das Quittierungsblocknummernfeld 625, das Quittierungsidentifikationsnummernfeld 605 und das Quittierungsbit 615 weisen zusammen oder einzeln Quittierungsvermerke auf, die den Datenblock identifizieren, der quittiert wird. Als nächstes ordnet der Repeater bei Schritt 1110 Daten in einem der Datenblöcke 210 des TDMA-Schlitzes an. Diese Daten können an die gleiche oder eine unterschiedliche Kommunikationseinheit 120, 122 wie die Quittierungsvermerke gerichtet sein. Bei Schritt 1112 gibt der Repeater die Identifikationsnummer der Kommunikationseinheit 120, 122, für welche die in dem Datenblock 210 angeordneten Daten bestimmt sind, in das MAC-Zielidentifikationsnummernfeld 415 (4) des MAC-Headers 305 ein.
Wenn sich bei Schritt 1102 keine vorher durch den Repeater empfangenen Datenblöcke befinden, die Quittierung erfordern, löscht der Repeater bei Schritt 1114 das Quittierungsbit 615 in dem Verbindungsschicht-Header 310. Als nächstes ordnet der Repeater bei Schritt 1116 Daten in einem der Datenblöcke 210 des TDMA-Schlitzes 200 an. Bei Schritt 1118 gibt der Repeater die Identifikationsnummer der Kommunikationseinheit 120, 122, für welche die in dem Datenblock 210 angeordneten Daten bestimmt sind, in das MAC-Zielidentifikationsnummernfeld 415 des MAC-Headers 305 ein. Nachdem die Identifikationsnummer der Kommunikationseinheit in den Schritten 1118 oder 1112 in dem TDMA-Schlitz angeordnet wurde, führt der Repeater eine Prüfung durch, um festzustellen, dass bei Schritt 1120 alle der Datenblöcke 210 in dem TDMA-Schlitz gefüllt worden sind. In dem in 2–9 gezeigten TDMA-Schlitzformat enthält jeder TDMA-Schlitz zwei Datenblöcke. Jedoch wird klar sein, dass in anderen Ausführungsformen andere Anzahlen von Datenblöcken in den TDMA-Schlitzen vorhanden sein können. Wenn sich bei Schritt 1120 Datenblöcke 210 in dem TDMA-Schlitz befinden, die nicht gefüllt worden sind, wiederholt der Repeater das Verfahren der Schritte 1102–1120, bis alle Datenblöcke 210 in dem TDMA-Schlitz gefüllt sind. Wenn alle Datenblöcke 210 in den TDMA-Schlitzen gefüllt worden sind, überträgt der Repeater bei Schritt 1112 den TDMA-Schlitz über die drahtlose Verbindung und das Verfahren endet bei Schritt 1124.
12 ist ein Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie eine Kommunikationseinheit 120, 122 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen fehlerfreien Empfang von mehreren Datenblöcken quittiert, die in TDMA-Schlitzen mit dem in 2–9 gezeigten Format empfangen wurden. Bei Schritt 1202 empfängt die Kommunikationseinheit 120, 122 N Blöcke von Daten. Diese Blöcke von Daten können innerhalb mehrerer TDMA-Schlitze empfangen werden, und sie können Teile von mehreren in einer Mehrzahl von TDMA-Zeitschlitzen empfangenen Paketen enthalten. Die Kommunikationseinheit 120, 122 stellt fest, welche der N Blöcke von Daten quittiert werden müssen, falls sie bei Schritt 1204 fehlerfrei empfangen werden. In einer Ausführungsform wird diese Feststellung durch die Kommunikationseinheit 120, 122 mittels Konsultieren des Bestätigungsbits 620 (6) des jedem Datenblock entsprechenden Verbindungsschicht-Headers für die Abwärtsverbindung durchgeführt. wenn das Bestätigungsbit 620 gesetzt ist, quittiert die Kommunikationseinheit den Empfang des entsprechenden Datenblocks, wenn er fehlerfrei empfangen wurde, durch anordnen von Quittierungsvermerken für diese Datenblöcke innerhalb einer Quittierungsstruktur, die innerhalb eines zugeordneten Quittierungsschlitzes gesendet wird. Bei Schritt 1206 stellt dann die Kommunikationseinheit 120, 122 fest, welche der N Datenblöcke fehlerfrei sind. Daher hat die Kommunikationseinheit 120, 122 nach den Schritten 1204 und 1206 eine Teilmenge der N Blöcke von Daten bestimmt, die aufgrund ihres Fehlerstatus und des Bestätigungsbits 620 quittiert werden muss. Bei Schritt 1208 weist ein Repeater 112 einen Quittierungsschlitz zur Verwendung durch die Kommunikationseinheit 120, 122 zu. Die Kommunikationseinheit 120, 122 ordnet dann bei Schritt 1210 die Nummern von all den Paketen, die in den zu quittierenden Datenblöcken übertragene Segmente aufweisen, in den Paketnummernfeldern 910 (9) einer Quittierungsdatenstruktur 900 an. Bei Schritt 1212 setzt die Kommunikationseinheit den Segmentquittierungsanzeiger 950 entsprechend dem Segment eines Pakets, das innerhalb von jedem der Datenblöcke übertragen wird, die quittiert werden. Wenn beispielsweise der Datenblock quittiert wird, der das Segment 6 des Pakets 12 enthält, wird eine 12 in dem Paketnummernfeld 910 angeordnet und der sechste Quittierungsanzeiger des entsprechenden Satzes von Quittierungsanzeigern wird gesetzt. Die Quittierungsstruktur 900 wird dann in einem TDMA-Schlitz angeordnet und bei Schritt 1214 durch die Kommunikationseinheit 120, 122 über die drahtlose Verbindung 116 übertragen.
13 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie ein Repeater 112 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einer ersten Kommunikationseinheit 120, 122 einen Aufwärtsverbindungsschlitz in demselben TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz zuweisen kann, der für eine zweite Kommunikationseinheit 120, 122 bestimmte Datenblöcke 210 enthält. Bei Schritt 1302 stellt der Repeater 112 fest, dass einer ersten Kommunikationseinheit 120, 122 ein zukünftiger TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitz zugewiesen werden sollte. Dann ordnet der Repeater 112 bei Schritt 1304 die Identifikationsnummer der ersten Kommunikationseinheit 120, 122 in dem Identifikationsnummernfeld 410 der für den nächsten Schlitz vorgesehenen Kommunikationseinheit (4) eines TDMA-Abwärtsverbindungsschlitzes an. Bei Schritt 1306 ordnet der Repeater den Schlitztyp des zukünftigen TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzes, welcher der ersten Kommunikationseinheit 120, 122 in dem TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz zugewiesen wird, in dem Schlitztypenfeld 405 an. Bei Schritt 1308 ordnet der Repeater einen für eine zweite Kommunikationseinheit 120, 122 bestimmten Datenblock 210 in dem TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz in Schritt 1308 an. Bei Schritt 1310 gibt der Repeater die Identifikationsnummer der zweiten Kommunikationseinheit 120, 122 in den TDMA-Schlitz in das MAC-Zielidentifikationsnummernfeld 415 ein. Bei Schritt 1312 wird eine Überprüfung durchgeführt, um festzustellen, ob alle Datenblöcke in dem Schlitz gefüllt worden sind. Während das Schlitzformat von 2–9 zwei Datenblöcke enthält, können in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere Anzahlen von Datenblöcken vorhanden sein. Wenn bei Schritt 1312 nicht alle Datenblöcke gefüllt worden sind, werden die Schritte 1308 und 1310 wiederholt, bis alle der Datenblöcke in dem TDMA-Schlitz gefüllt worden sind. wenn alle Datenblöcke gefüllt worden sind, wird der TDMA-Abwärtsverbindungsschlitz in Schritt 1314 durch den Repeater 112 über die drahtlose Verbindung 116 gesendet.
14 zeigt einen TDMA-Schlitz 1400 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der TDMA-Schlitz 1400 umfasst einen MAC-Header 1405, zwei Verbindungsschicht-Header 1410, 1412, zwei Datenblöcke 1420, 1422 und eine CRC 1430. Der MAC-Schicht-Header enthält Informationen zum Identifizieren der die TDMA-Schlitze 1400 sendenden und empfangenden Geräte sowie die Zuweisung von zukünftigen TDMA-Aufwärtsverbindungsschlitzen. In einer Ausführungsform kann der MAC-Header 1405 die in 4 für die Abwärtsverbindung und 5 für die Aufwärtsverbindung gezeigten Formate haben. Die Verbindungsschicht-Header 1410, 1412 enthalten Informationen zum Identifizieren des in dem entsprechenden Datenblock 1420, 1422 enthaltenen Pakets und des Segments eines Pakets sowie Informationen in Bezug auf Quittierungen von fehlerfreien Empfängen. In einer Ausführungsform weisen die Verbindungsschicht-Header 1410, 1412 die in 6 für die Abwärtsverbindung und 7 für die Aufwärtsverbindung gezeigten Formate auf. Der erste Verbindungsschicht-Header 1410 in dem TDMA-Schlitz 1400 entspricht dem ersten Datenblock 1420 in dem Schlitz, und der zweite Verbindungsschicht-Header 1412 in dem Schlitz entspricht dem zweiten Datenblock 1422 in dem Schlitz. Jeder Datenblock 1420, 1422 enthält einen Teil eines Pakets. In einer Ausführungsform weisen die Datenblöcke 1420, 1422 das in 8 gezeigte Format auf. In einer Ausführungsform kann die CRC in den Datenblöcken (810 von 8) zum Erfassen von Fehlern sowohl in dem Block 1420, 1422 als auch in dem entsprechenden Verbindungsschicht-Header 1410, 1412 verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können dem TDMA-Schlitz zum Erfassen von Fehlern in den Verbindungsschicht-Headern getrennte CRC-Felder hinzugefügt werden. Während nur zwei Verbindungsschicht-Header 1410, 1412 und Datenblöcke 1420, 1422 gezeigt sind, wird klar sein, dass der TDMA-Schlitz 1400 mehrere Verbindungsschicht-Header und Datenblöcke enthalten kann. Das CRC-Feld 1430 wird zum Durchführen einer zyklischen Redundanzprüfung verwendet, um Fehler in dem MAC-Schicht-Header 1405 zu erkennen.
15 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein sendendes Gerät die Übertragung eines Pakets innerhalb eines TDMA-Schlitzes unterbricht, um mit der Übertragung eines Paketes mit höherer Priorität zu beginnen. Diese Ausführungsform nutzt das TDMA-Schlitzformat von 14. Wie vorstehend erwähnt, müssen IP-Pakete, die über die drahtlose Verbindung 116 übertragen werden, in Segmente unterteilt werden, um in TDMA-Schlitzen transportiert zu werden. Jedes Segment eines IP-Pakets wird in getrennten Datenblöcken 1420, 1422 der TDMA-Schlitze übertragen, und Segmente eines IP-Pakets können in mehreren TDMA-Schlitzen übertragen werden. Jedes IP-Paket weist eine Prioritätseinstufung auf. Wenn das sendende Gerät den TDMA-Schlitz über die drahtlose Verbindung 116 sendet, sendet es immer das Segment eines Pakets mit der höchsten Priorität zuerst. Daher kann die Ankunft eines Pakets mit höherer Prioritätseinstufung die Unterbrechung der Übertragung eines Pakets mit niedrigerer Prioritätseinstufung an den Segmentbegrenzungen bewirken.
Bei Schritt 1505 empfängt das sendende Gerät ein erstes Paket mit einer ersten Prioritätseinstufung. Bei Schritt 1510 unterteilt dann das sendende Gerät das erste Paket in Segmente. Bei Schritt 1515 beginnt das sendende Gerät mit der Übertragung eines TDMA-Schlitzes. Der TDMA-Schlitz enthält mindestens ein Segment des ersten Pakets in einem Datenblock 1420, 1422. Nachdem die Übertragung des Zeitschlitzes begonnen hat, aber bevor alle der Datenblöcke 1420, 1422 übertragen worden sind, empfängt das sendende Gerät bei Schritt 1520 ein zweites Paket mit einer zweiten Prioritätseinstufung. Die zweite Prioritätseinstufung ist höher als die erste Prioritätseinstufung. Bei Schritt 1525 unterteilt das sendende Gerät das zweite Paket in Segmente. Bei Schritt 1530 ordnet das sendende Gerät ein Segment des zweiten Pakets in dem TDMA-Schlitz an und setzt die Übertragung des TDMA-Schlitzes fort. Das Verfahren endet, nachdem der gesamte TDMA-Schlitz übertragen worden ist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die effizientere Übertragung von auf IP beruhenden paketierten Daten zwischen Endpunkten eines Kommunikationssystems, das eine oder mehrere drahtlose Verbindungen enthält. Die Erfindung definiert ein Verfahren zur Bereitstellung von mehreren Typen von Datendiensten über die drahtlose(n) Verbindung(en). Bei der Reise über die drahtlose(n) Verbindung(en) können den mehreren Datentypen unterschiedliche Prioritäten und unterschiedliche Stufen von fehlerkorrigierenden Faltungscodes gegeben werden. Die Erfindung wirkt der fehleranfälligen Natur der drahtlosen Verbindung durch Bereitstellung eines Quittierungs- und Neuübertragungsschemas für einige Datentypen entgegen. In einer Ausführungsform unterscheidet sich das Quittierungsschema für die Aufwärtsverbindung und die Abwärtsverbindung aufgrund der asymmetrischen Natur der drahtlosen Verbindung.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verwirklicht werden, ohne von ihrem Geist oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in allen Hinsichten als lediglich veranschaulichend und nicht beschränkend zu betrachten. Der Rahmen der Erfindung wird deshalb durch die beigefügten Ansprüche angezeigt und nicht durch die vorhergehende Beschreibung. Alle Veränderungen, die von innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, liegen im Schutzumfang.

Claims

Verfahren, das umfasst: – Identifizieren eines Diensttyps aus mindestens einem ersten und einem zweiten Diensttyp für ein über eine drahtlose Verbindung zu übertragendes Paket, wobei der erste Diensttyp einen verzögerungsminimierten Dienst und der zweite Diensttyp einen zuverlässigkeitsmaximierten Dienst umfasst; – Bestimmen eines dem Diensttyp entsprechenden Quittierungserfordernisses, wobei a) wenn das Paket dem ersten Diensttyp zugeordnet ist, keine Quittierung des Schlitzes durch das empfangende Gerät erforderlich ist, und b) wenn das Paket dem zweiten Diensttyp zugeordnet ist, eine Quittierung des Schlitzes durch das empfangende Gerät erforderlich ist; – Senden eines mindestens einen Teil des Pakets aufweisenden Schlitzes von einem sendenden Gerät an ein empfangendes Gerät, wobei a) wenn das Paket dem ersten Diensttyp zugeordnet ist, der mindestens eine Teil des Pakets unter Verwendung eines fehlerkorrigierenden Codes mit einer ersten höheren Rate codiert wird, und b) wenn das Paket dem zweiten Diensttyp zugeordnet ist, der mindestens eine Teil des Pakets unter Verwendung eines fehlerkorrigierenden Codes mit einer zweiten niedrigeren Rate codiert wird; – Ausführen des dem Diensttyp entsprechenden Quittierungserfordernisses, auf der Grundlage eines Fehlerstatus des Schlitzes, durch das empfangende Gerät, wobei a) der Empfang des dem verzögerungsminimierten Dienst zugeordneten Schlitzes nicht quittiert wird, und b) der Empfang des dem zuverlässigkeitsmaximierten Dienst zugeordneten Schlitzes quittiert wird, wenn der Schlitz ohne Fehler empfangen wird, – wobei der Schlitz ein TDMA-Zeitschlitz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausführens des Quittierungserfordernisses umfasst, dass das empfangende Gerät: – den Empfang von dem verzögerungsminimierten Dienst zugeordneten Schlitzen nicht bestätigt; und – den Empfang von einem Defaultdiensttyp zugeordneten Schlitzen bestätigt, wenn die Schlitze ohne Fehler empfangen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens eines Quittierungserfordernisses von dem sendenden Gerät durchgeführt wird, wobei das Verfahren weiterhin umfasst, dass das sendende Gerät an das empfangende Gerät Hinweise auf das Quittierungserfordernis sendet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens eines Quittierungserfordernisses von dem empfangenden Gerät durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Fehlerkorrekturcode der ersten Rate einen ¾-Faltungscode und der Fehlerkorrekturcode der zweiten Rate einen ½-Faltungscode aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das sendende Gerät einen Repeater und das empfangende Gerät eine Kommunikationseinheit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das sendende Gerät eine Kommunikationseinheit und das empfangende Gerät einen Repeater umfasst.