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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Paketumschaltnetzwerken.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren
zum Verbinden eines ersten Teilnetzes mit einem zweiten Teilnetz
eines Kommunikationsnetzwerkes mit Hilfe eines Überbrückungsanschlusses, auf einen Überbrückungsanschluss,
auf ein Kommunikationsnetzwerk mit einem ersten Teilnetz und einem
zweiten Teilnetz und einem Überbrückungsanschluss
zum Verbinden des ersten und des zweiten Teilnetzes, und auf ein
Computerprogramm zum Betreiben eines Überbrückungsanschlusses eines Kommunikationsnetzwerkes
zum Verbinden eines ersten Teilnetzes mit einem zweiten Teilnets.
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Funknetzwerke
entsprechend den Standards und Typen, beispielsweise WCHAMB, ETSI BRAN
Hiper-LAN/2, HomeRF, DECT, Bluetooth/IEEE 802.15 und IEEE 802.11
wurden entwickelt für
den Betrieb in nicht lizenzierten Bändern. Im Allgemeinen teilen
sich derartige Netzwerke Funkmittel.
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Das
Dokument: "Broadband
Radio Access Networks (BRAN), HIPERLAN Typ 2, "Funfcional Specifications; Data Link
Control (DLC) Layer; Part 4; Extension for Home Environment" DTS 101 761-4, ETSI,
Apr. 200'0" beschreibt ein ad
hoc Netzwerk mit einer Anzahl Anschlüsse. Wenigstens ein Anschluss ist
als Controller zur Steuerung des ad hoc Netzwerkes vorgesehen. In
einigen Fällen
kann es notwendig sein, dass ein anderer Anschluss der Controller
des ad hoc Netzwerkes wird. In dem Fall, dass ein derartiges Netzwerk
eine vorher bestimmte Größe erreicht,
ist eine Aufteilung des ad hoc Netzwerkes in Teilnetzwerke erforderlich.
Zum Durchführen
und zur Steuerung der Kommunikation zwischen den Teilnetzwerken
kann ein Anschluss vorgesehen sein, der als Überbrückungsanschluss vorgesehen
ist. Ein derartiger Überbrückungsanschluss,
der auch als "Versender" ("Forwarder") bezeichnet werden
kann, ist beispielsweise in
DE 101 07 816 A1 beschrieben.
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EP 0 996 257 A2 beschreibt
ein Kommunikationsnetzwerk mit einem Überbrückungsanschluss zum Übertragen
von Daten zwischen verschiedenen Teilnetzen innerhalb des Kommunikationsnetzwerkes.
Der Überbrückungsanschluss
wird auf alternative Weise mit jedem der Teilnetze verbunden um
Daten auszutauschen. Es sind Speichermittel vorgesehen zur Speicherung
von Daten, die dazu bestimmt sind, von dem einen Teilnetz in das
andere übertragen
zu werden. Im Falle einer Trennung des einen Teilnetzes von dem Kommunikationsnetzwerk
wird von dem Überbrückungsanschluss
eine Schlafnachricht zu dem Controller des einen Teilnetzes gesendet,
wobei diese Nachricht einen Vorschlag über den Start und die Dauer
der Schlafzeit enthält.
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Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache
und zuverlässige
Kommunikation zwischen den Teilnetzen eines Kommunikationsnetzwerkes
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch Merkmale der Hauptansprüche.
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Nach
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann die oben genannte Aufgabe mit einem
Verfahren zum Verbinden eines ersten Teilnetzes mit einem zweiten
Teilnetz eines Kommunikationsnetzwerkes gelöst werden, und zwar mit Hilfe
eines Überbrückungsanschlusses,
wobei das erste Teilnetz in einem ersten Frequenzkanal arbeitet
und das zweite Teilnetz in einem zweiten Frequenzkanal arbeitet.
Nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wird ein Betrieb des Überbrückungsanschlusses
zwischen einem Betreib in dem ersten Teilnetz in dem ersten Frequenzkanal
und einem Betrieb in dem zweiten Teilnetz in dem zweiten Frequenzkanal
umgeschaltet. Wenn der Überbrückungsanschluss
in dem ersten Teilnetz betrieben wird, ist er für das zweite Teilnetz nicht
verfügbar. Wenn
der Überbrückungsanschluss
in dem zweiten Teilnetz betrieben wird, ist er für das erste Teilnetz nicht
verfügbar.
Die Nichtverfügbarkeit
des Überbrückungsanschlusses
in dem ersten und zweiten Teilnetz wird den Anschlüssen des
ersten und zweiten Teilnetzes mit Hilfe eines Stromsparsignals des
Kommunikationsnetzwerkes mitgeteilt.
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Nach
diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein sehr einfaches Verfahren zur
Steuerung des Überbrückungsanschlusses
geschaffen, und zwar auf eine derartige Art und Weise, dass während der
Abwesenheitszeit in dem ersten und zweiten Teilnetz keine Information
verloren geht, während
das Verfahren eine hohe Datenübertragungsrate
ermöglicht.
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Nach
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 2 definiert, ist das Kommunikationsnetzwerk
ein Paketübertragungsnetzwerk
oder Schaltnetzwerk nach dem IEEE 802.11 Standard. Der IEEE 802.11
Standard (IEEE 801.11, 1999 Edition (ISO/IIC8802-11: 1999) IEEE Standards
für Informationstechnologie,
Telekommunikation und Informationsaustausch zwischen Systemen) soll
durch Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet werden.
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Nach
einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 3 definiert, wird der Überbrückungsanschluss
periodisch zwischen dem ersten und dem zweiten Teilnetz umgeschaltet
und Jittereffekte in einer vorbestimmten Abwesenheitsdauer in den
Teilnetzen werden über eine
Anzahl Umschaltzyklen dadurch kompensiert, dass die Umschaltung
gesteuert wird.
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Auf
vorteilhafte Weise kann dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung gewährleisten,
dass die Anwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses
für die
beiden Teilnetze gleich ist. Auf vorteilhafte Weise vermeidet dies
Verzögerungen
in der Datenübertragung.
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Nach
einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 4 definiert, wird ein Inhalt
verfehlter Bakensignale durch den Überbrückungsanschluss mit Hilfe einer Tast/Tastsignalisierung
mitgeteilt. Auf vorteilhafte Weise ermöglicht dies eine sehr genaue
Datenübertragung.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 5 definiert, schafft einen Überbrückungsanschluss
zum Verbinden des ersten und des zweiten Teilnetzes, wobei die Nichtverfügbarkeit
des Überbrückungsanschlusses
in dem ersten und zweiten Teilnetz, d. h. die Abwesenheitszeit und
Anwesenheitszeit in dem betreffenden ersten und zweiten Teilnetz
wird innerhalb der betreffenden Teilnetze mit Hilfe eines Stromsparsignals
des Kommunikationsnetzwerkes signalisiert. Auf vorteilhafte Weise
wird nach diesem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung eine einfache Verbindung zwischen Teilnetzen
eines Kommunikationsnetzwerkes geschaffen, wobei eine bereits bestehende
Signalstruktur, und zwar die Signale in Bezug auf eine Stromsparmode,
zum Signalisieren der Abwesenheitszeit und der Anwesenheitszeit
des Überbrückungsschaltkreises
in dem betreffenden Teilnetz verwendet wird.
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Die
Patentansprüche
6, 7 und 8 schaffen weitere Ausführungsbeispiele
des Überbrückungsanschlusses
nach der vorliegenden Erfindung, die eine verbesserte Datenübertragungsrate
zwischen den Teilnetzen ermöglichen,
während
keine weitere Signalisierungsstruktur zum Informieren anderen Anschlüsse in dem
ersten und zweiten Teilnetz über
die Abwesenheitszeit und die Anwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses
erforderlich ist.
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Die
Patentansprüche
9 und 10 schaffen Ausführungsbeispiele
von Kommunikationsnetzwerken nach der vorliegenden Erfindung, wodurch
eine einfache Netzwerkar chitektur ermöglicht wird, die mit geringem
Aufwand und zu geringen Kosten aufgebaut werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogramm
zum Betreiben eines Überbrückungsanschlusses
eines Kommunikationsnetzwerkes zur Verbindung eines ersten Teilnetzes und
eines zweiten Teilnetzes, wobei das erste Teilnetz in einem ersten
Frequenzkanal und das zweite Teilnetz in einem zweiten Frequenzkanal
arbeitet. Das Computerprogramm nach der vorliegenden Erfindung wird
weiterhin in dem Patentanspruch 11 definiert. Das Computerprogramm
nach der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise in einen Arbeitsspeicher
eines Datenprozessors in dem Überbrückungsschaltkreis
geladen. Der Datenprozessor in dem Überbrückungsschaltkreis ist auf diese
Weise vorgesehen zum Durchführen
des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung. Das Computerprogramm
kann auf einem vom Computer auslesbaren Medium, wie einer CD-ROM
gespeichert werden. Das Computerprogramm kann auch über ein
Netzwerk, wie dem "WorldWideWeb" angeboten und in den
Arbeitsspeicher eines Datenprozessors aus einem derartigen Netzwerk
herunter geladen werden.
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Es
kann als das Wesentliche eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung gesehen werden, dass der Überbrückungsschaltkreis oder Übermittlungsstation
auf den anderen Frequenzkanal des anderen Teilnetzes umschaltet,
um dort während
einer vorher definierten Anwesenheitsdauer zu bleiben. Nach einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung werden Jittereffekte der Anwesenheitszeit,
verursacht durch überlappende
Paketübertragung,
kompensiert. Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die
Anwesenheit und Abwesenheit des Überbrückungsschaltkreises
in den betreffenden Teilnetzen in den betreffenden Teilnetzen zu
beispielsweise anderen Unschlüssen
signalisiert, unter Verwendung von Signalen in Bezug auf die Stromsparmode
des Kommunikationsnetzwerkes.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
vereinfachte schematische Darstellung eines ad hoc Netzwerkes mit
drei Teilnetzen, wobei jedes Teilnetz Anschlüsse für Funkübertragung nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst,
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2 ein
Zeitabhängigkeitsdiagramm,
das die Umschaltung zwischen zwei Teilnetzen nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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3 ein
Zeitabhängigkeitsdiagramm,
das die Zeitjitterkompensation nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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4 ein
MAC Frameformat nach dem IEEE 802.11 Standard,
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5 ein
Zeitabhängigkeitsdiagramm,
das eine Signalisierung einer Anwesenheit und Abwesenheit in einem
Teilnetz mit einem Ausführungsbeispiel
nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
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6 ein
Zeitabhängigkeitsdiagramm
einer Aussendung zur Signalisierung einer Schlummermode nach einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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7 ein
Zeitabhängigkeitsdiagramm
einer Übertragung
eines Datenframes zur Signalisierung der Schlummermode nach einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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8 ein
Zeitabhängigkeitsdiagramm
einer ad hoc Verkehrsangabennachricht nach einem Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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9 ein
Zeitabhängigkeitsdiagramm,
das die Effekte von ATIM auf die Frequenzumschaltung nach einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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10 ein
Zeitabhängigkeitsdiagramm,
das die Verwendung des Tastreaktionsmechanismus nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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11 ein
Zeitabhängigkeitsdiagramm
eines Ausführungsbeispiels
eines Verfahrens zum Betreiben eines Kommunikationsnetzwerkes nach
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
eine vereinfache schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
eines ad hoc Kommunikationsnetzwerkes nach der vorliegenden Erfindung.
Das in 1 dargestellte Netzwerk umfasst drei Teilnetze 1 bis 3,
die eine Anzahl Anschlüsse 4 bis 16 umfassen.
Die Anschlüsse 4 bis 9 binden einen
Teil des Teilnetzes 1, die Anschlüsse 4 und 10 bis 12 bilden
einen Teil des Teilnetzes 2 und die Anschlüsse 5 und 13 bis 16 bilden
einen teil des Teilnetzes 3. Innerhalb eines Teilnetzes
tauschen die Anschlüsse,
die zu dem betreffenden Teilnetz gehören, über Funkübertragung Daten aus. Die in 1 dargestellten
Ellipsen geben die Funkbereiche der Teilnetze 1 bis 3 an,
in denen eine Kommunikation zwischen Anschlüssen, die zu dem betreffenden
Teilnetz gehören,
möglich
ist.
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Die
Anschlüsse 4 und 5 werden
als Überbrückungsanschlüsse oder
Versender bezeichnet, da diese Anschlüsse eine Datenübertragung
zwischen den Teilnetzen 1 und 2 und 1 und 3 ermöglichen.
Der Überbrückungsanschluss 4 ist
für die
Datenübertragung zwischen
den Teilnetzen 1 und 2 vorgesehen und der Überbrückungsanschluss 5 ist
für die
Datenübertragung
zwischen den Teilnetzen 1 und 3 vorgesehen.
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Die
Anschlüsse 4 bis 16 des Örtlichen
Netzwerkes können
mobile oder feste Kommunikationsanordnungen sein und können beispielsweise
eine Station, eine Verbindungssteueranordnung, einen Funktransceiver
mit einer Antenne oder dergleichen umfassen. Eine Station kann beispielsweise
ein tragbarer Computer oder ein Telefon sein.
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Nachstehend
wird die vorliegende Erfindung anhand eines Kommunikationsnetzwerkes
und anhand von Teilnetzen entsprechend dem IEEE 802.11 Standard
beschrieben. Es sei bemerkt, dass trotz der Tatsache, dass die vorliegende
Erfindung nachstehend anhand von Kommunikationsnetzwerken entsprechend
dem IEEE 802.11 Standard beschrieben wird, beschränkt sich
die vorliegende Erfindung nicht auf derartige Standards, sondern
kann auf jedes beliebige paketgeschaltete Funkkommunikationsnetzwerk
mit einer Signalisierungsstruktur zur Angabe einer Schlummer-Stromsparmode
eines Anschlusses angewandt werden.
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2 zeigt
ein Zeitabhängigkeitsdiagramm zur
weiteren Erläuterung
der Umschaltung des Überbrückungsanschlusses
von dem einen Teilnetz 1, das mit der Frequenz f1 arbeitet, auf ein anderes Teilnetz 2,
das mit der Frequenz f2 betrieben wird.
Wie aus 2 ersichtlich, wird der Überbrückungsanschluss periodisch
von dem Teilnetz 1 in das Teilnetz 2 und zurück zu Teilnetz 1 umgeschaltet.
Während
der zeit, worin der Überbrückungsanschluss
sich in dem Teilnetz 1 befindet, ist er nicht in dem Teilnetz 2.
In der Zeit, worin der Überbrückungsanschluss
sich in dem Teilnetz 2 befindet, ist er nicht in dem Teilnetz 1.
Wie aus 2 ebenfalls ersichtlich ist,
kann die Frequenzumschaltung etwa 2 Millisekunden dauern. Während der
Frequenzumschaltung, d. h. während
dieser 2 Millisekunden, ist der Überbrückungsschaltkreis weder
imstande, etwas zu empfangen, noch zu übertragen.
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3 zeigt
ein Zeitabhängigkeitsdiagramm zur
weiteren Erläuterung
einer Erweiterung oder Reduktion der Anwesenheitszeit des Überbrückungskreises
in einem der Teilnetze, Netz 1 und Netz 2 nach
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wegen des Konkurrenz-Zugriffsverfahrens
zum Zugreifen auf einen Funkkanal kann die Umschaltung, d. h. die Änderung
zwischen der Anwesenheit und der Abwesenheit des Überbrückungskanals
in dem einen Teilnetz nicht zu einem genauen Zeitpunkt durchgeführt werden.
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Nach
dem Ende des Impulses 20 wird die Frequenz des Funksenders
des Überbrückungsschaltkreises
von der Frequenz des Teilnetzes 1 auf die Frequenz des
Teilnetzes 2 umgeschaltet. Dies ist durch den Pfeil 22 angegeben.
Wie bereits anhand der 2 angegeben, dauert die Umschaltung
zwischen den Teilnetzen etwa 2 ms. Danach ist das Teilnetz vorhanden,
d. h. es wird in dem Teilnetz 2 gearbeitet, wie mit dem
Impuls 24 angegeben. Ein Vergleich des Impulses 20 mit
dem Impuls 24 zeigt, dass der Impuls 24 länger ist
als der Impuls 20. In diesem Fall wird wegen des Konkurrenz-Zugriffsverfahrens die
Anwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses
um eine Erweiterung 26 erweitert. Danach wird der Betrieb
des Überbrückungsanschlusses
in das Teilnetz 1 zurück
geschaltet, wo nach etwa 2 ms der Umschaltung der Überbrückungsanschluss
während einer
Zeit verfügbar
ist, angegeben durch einen Impuls 28. Nach dem Ende des
Impulses 28 wird der Überbrückungsschaltkreis
wieder für
den Betrieb in das Teilnetz 2 geschaltet. Wie aus dem Impuls 30 ersichtlich,
der die Anwesenheit des Überbrückungsanschlusses
in dem Teilnetz 2 angibt, ist der Impuls 30 kürzer als
der Impuls 20, der die Standard-Anwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses
in dem betreffenden Teilnetz angibt. Der Impuls 30 wurde
um eine Zeit 32, angegeben in 3, reduziert.
Nach dem Impuls 30 wird der Betrieb des Überbrückungsanschlusses
auf den Betrieb in dem Teilnetz 1 zurückgeschaltet.
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Ein
weiterer Grund der Erweiterung der Abwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses
in einem der Teilnetze ist die interne Übertragung zwischen Stationen
und Kollisionen zwischen Abwesenheitszeitsignalisierungsnachrichten.
Die Jittereffekte der Umschaltung sind stakt abhängig von dem zwischen den Teilnetzen
zu übertragenden
Verkehr.
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Eine
Erweiterung der Anwesenheitszeit verursacht eine Verzögerung der
Datenübertragung.
Um eine gerechte Anwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses in den beiden
Teilnetzen zu ermöglichen,
ist es notwendig, eine mittlere Anwesenheitszeit einzustellen. Die
mittlere Anwesenheitszeit in dem in 3 dargestellten
Beispiel ist mit dem Impuls 20 angegeben. Wie aus 3 ersichtlich,
wird die Anwesenheitszeit 30 nach einer erweiterten Anwesenheitszeit 24 um
den Betrag 32 reduziert, um den die Anwesenheitszeit 34 über die
erweiterte Anwesenheitszeit 20 hinausragt. Auf diese Weise
sollte der Impuls 32 die gleichen Abmessungen haben wie der
Impuls 26. Nach dieser Grundlage kann nach genügend Umschaltzyklen
zwischen den zwei Teilnetzen eine mittlere Anwesenheitszeit entsprechend
der eingestellten Anwesenheitszeit 20 erreicht werden.
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Anwesenheit
und Abwesenheit auf Basis der Energiesparmoden.
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In
der Energiesparmode kann eine Station oder ein Anschluss sich in
einem von zwei Zuständen befinden:
- 1. wach: die Station ist bereit für Übertragung und/oder
Empfang
- 2. schlummernd: die Station/der Anschluss sendet und empfängt nicht
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Der
Wachzustand einer Station oder eines Anschlusses umfasst das ständige Lauschen
nach dem Funkimpuls für
ein Frame zum Starten einer Übertragung
oder einer Aktualisierung des NAV. Dadurch können durch den Empfang eines
Frames alle Stationen Folgerungen in Bezug auf den Energieverwaltungszustand
der Übertragungs-
oder Empfangsstation des empfangenen Frames ziehen. Der IEEE 802.11
Standard definiert drei verschiedene Kategorien von Frametypen:
Datenframes, Steuerframes und Verwaltungsframes. Der Header jedes
zu übertragenden
Frames umfasst eine Anzahl Steuer- und Verwaltungsinformationen,
wie aus 4 ersichtlich, wobei diese Figur
das allgemeine Format entsprechend dem IEEE 802.11 Standard zeigt.
Eine komplette Beschreibung der Information in dem Header kann dem
IEEE 802.11 Standard entnommen werden, der durch Bezeichnung als
hierin aufgenommen betrachtet werden soll.
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5 zeigt
eine Einzelheit eines Headers zur weiteren Erläuterung der Grundlage der vorliegenden
Erfindung. Wie in 5 dargestellt wird die Angabe
der Energiesparmode mit Hilfe eines Stromverwaltungsbitfeldes (PWRMgtBit),
angegeben durch das Bezugszeichen 40 in 5.
Wie aus 5 ersichtlich kann während einer
Datenaustauschsequenz mit dem Austausch des Datenframes 42,
eine Umschaltung aus dem Teilnetz 1 in das Teilnetz 2 durch
den Überbrückungsanschluss
angegeben werden, und zwar durch Einstellung des Stromverwaltungsbits 40.
Nachdem das Stromverwaltungsbit 40 übertragen worden ist, wissen
alle anderen Anschlüsse
in dem Teilnetz 1, dass der Überbrückungsanschluss sich in dem
Schlummerzustand befindet, d. h. in dem Teilnetz 1 nicht
verfügbar
ist. Da alle Stationen ständig
die Funkstrecke abhören
wird dieser Schlummerzustand des Überbrückungsanschlusses an allen
Stationen/Anschlüsse
in dem Teilnetz 1 gemeldet. Danach kann der Überbrückungsanschluss
auf das Teilnetz 2 umgeschaltet werden und startet den
Betrieb in dem Teilnetz 2.
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Das
CSMA/CA Verfahren, welches das Basiszugriffsverfahren nach dem IEEE
802.11 Standard ist, vermeidet Kollisionen durch die Verwendung
eines Prioritätsschema,
nach dem Zugriffsrechte der betreffenden Stationen signalisiert
werden. In dem Fall, dass eine Station bereits ist, zu übertragen,
hört die
Station die Übertragungsmedien
ab, d. h. die Funkstrecke, und wenn die Strecke frei ist, sendet
sie einen Übertragungsantrag.
Einzelheiten in Bezug auf CSMA/CA sind in dem IEEE 802.11 Standard
beschrieben, der durch Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet
werden soll. Wegen des CSMA/CA Verfahrens kann das Auftreten von
Kollisionen reduziert werden, aber es kann nicht völlig vermieden
werden.
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Dadurch
kann das Abschließen
des Überbrückungsanschlusses
von den restlichen Stationen in dem betreffenden Teilnetz nicht
immer ohne Kollisionen durchgeführt
werden. Eine bevorzugte Art und Weise das Abschalten zu signalisieren
oder zu übertragen
ist die normale Datenübertragungssequenz,
die RTS/CTS ("ready
to send/clear to send") von
dem Überbrückungsanschluss
zu anderen Stationen oder von anderen Stationen zu dem Überbrückungsanschluss
umfasst. Dieser Datenaustausch wird durch den NAV geschützt und
umfasst weiterhin eine Bestätigung
für die
empfangene Signalisierung der nachfolgenden Schlummermode.
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Falls
die Anwesenheitszeit des Überbrückungsschaltkreises
endet und falls keine Datenübertragung
geplant ist, gibt es zwei Alternativen zur Signalisierung der Abschaltung.
Die erste Alternative ist, das Senden einer Übertragungsnachricht, die von dem Überbrückungsanschluss
an alle oder die meisten der restlichen Anschlüsse oder Stationen in dem betreffenden
Teilnetz gesendet wird. Die zweite Alternative ist die Übertragung
eines Datenframes, was eine Anschluss zu Anschluss Übertragung
ist. Die erste Alternative, d. h. die Funkübertragung ist in 6 dargestellt
und die Datenframeübertragung,
d. h. die zweite Alternative, ist in 7 dargestellt.
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Wie
aus 6 ersichtlich, ist der Überbrückungsanschluss bis an das
Ende der Funkübertragungen
des Frames 50 wach (das schraffierte Frame). Nach dem Ende
der Übertragung
der Sendung des Frames 50 mit dem Stromverwaltungsbit hat
der Überbrückungsanschluss
den aufkommenden Schlummerzustand an die restlichen Stationen in dem
Teilnetz angegeben. Danach kann er auf das andere Teilnetz umgeschaltet
werden.
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Eine
derartige Funkübertragung
ist eine einfache und effektive Möglichkeit, alle Stationen innerhalb
eines Teilnetzes zu erreichen, d. h. innerhalb eines unabhängigen Basisdienstsatzes
(IBSS). Ein Nachteil aber der Funkübertragung tritt auf, wenn
es Kollisionen gibt. Es gibt keine Bestätigung für eine Funknachricht entsprechend
dem IEEE 802.11 Standard. Dadurch gibt es keine Steuerung für eine erfolgreiche
Lieferung der Funknach richt an alle restlichen Stationen. Nach einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann dieses Problem dadurch gelöst werden,
dass erfolgreich eine Anzahl Funkframes übertragen werden. Auf diese
Weise können
beispielsweise die Frames 52 und 54 Funkframes
mit dem Stromverwaltungsbit sein. Sogar die Übertragung einer Anzahl Sendungen
ermöglicht
nicht die Bestätigung
des erfolgreichen Empfangs von Übertragungen
durch alle Anschlüsse
innerhalb des Teilnetzes.
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Die
zweite Alternative ist die bevorzugte Ausführungsform. Nach diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Datenframe ohne RTS/CTS durch
den Überbrückungsanschluss
gesendet. Nach dem IEEE 802.11 Standard bestätigt die Empfangsstation den
Empfang eines derartigen Datenframes. Die Anwendung der Übertragung
eines derartigen Datenframes zur Angabe eines aufkommenden Schlummerzustandes
ermöglicht
die Bestätigung
der erfolgreich empfangenen Schlummermodensignalisierung des Überbrückungsanschlusses. Eine
fehlende Bestätigung
nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sorgt automatisch für eine neue Übertragung
dieses Datenframes. Der Inhalt eines derartigen Datenframes kann
eine Dummyeingabe enthalten mit einer Länge gleich 0. Dies ist in 7 dargestellt.
Wie aus 7 ersichtlich, wird ein Frame 56 (schraffiert
angegeben) vor dem aufkommenden Ende der Anwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses
in diesem Teilnetz übertragen. Danach
schaltet, nachdem der Überbrückungsanschluss
(in diesem Fall gibt es nur einen anderen Anschluss) sein Bestätigungsframe
ACK 58 gesendet hat, das angibt, dass er das Frame mit
dem Stromverwaltungsbit erfolgreich empfangen hat, der Überbrückungsanschluss
auf das andere Teilnetz um. Deswegen befindet sich vom Gesichtspunkt
des in 7 dargestellten Teilnetz nach der Umschaltung auf
das andere Teilnetz der Überbrückungsanschluss in
diesem Zustand.
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Synchronisation des Überbrückungsanschlusses
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Die
Energiesparmode setz die Synchronisation aller Stationen innerhalb
eines IBSS, d. h. innerhalb eines Teilnetzes voraus. Die Synchronisation selber
wird durch die Übertragungsbaken
durchgeführt.
Diese Baken werden zu regelmäßigen Zeitintervallen übertragen.
Nach der Ausrichtung der Zeitsynchronisationsfunktion (TSF) werden
die restlichen Übertragungen
mit Hilfe eines ad hoc Verkehrsangabennachricht (ATIM) angegeben.
Dies ist in 8 dargestellt. 8 zeigt
ein ATIM Fenster. Am Anfang des ATM Fensters gibt es die Übertragung
der Bake 60. Danach werden die restlichen Übertragungen
je mit Hilfe der Übertragung
einer ATIM Nachricht 62 angegeben. Die ATIM Nachrichten sollen
mit Hilfe einer Bestätigungsnachricht
ACK 64 von dem empfangenen Anschluss bestätigt werden.
In 8 fehlt eine Bestätigungsnachricht. Folglich
wird die betreffende Übertragung
wiederholt.
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Stationen,
die sich in der Schlummermode befinden, sollen für das ATIM Fenster in den Wachzustand
umgeschaltet werden, damit die restlichen Übertragungen von anderen Stationen
nicht verfehlt werden.
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Das
ATIM Fenster und die Synchronisation ist für den Überbrückungsanschluss wichtig. Da
der Überbrückungsanschluss
ständig
zwischen zwei oder sogar mehreren Teilnetzen umschaltet, soll der Überbrückungsanschluss
in diesen Teilnetzen synchronisiert sein und soll Bestätigungsnachrichten ACK
für jede
ATIM in jedem der beiden Teilnetze senden. Das Fehlen einer derartigen
Bestätigungsnachricht
ACK kann zwei Gründe
haben, Der erste Grund ist, dass die gesendete ATIM Nachricht durch
eine Kollision nicht empfangen wurde. Der zweite Grund kann sein,
dass wegen einer verfehlten Synchronisation die empfangende Station
sich in dem Schlummerzustand befindet.
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Für die beiden
Fälle schafft
der IEEE 802.11 Standard eine neue Wiedergabe der restlichen Übertragungen
in dem nachfolgenden ATIM Fenster. Um zu vermeiden, dass Stationen
die Neuübertragung von
Datenframes nach der zweiten Wiederholung des ATIM Fensters beendet,
ist der Überbrückungsanschluss
nach der vorliegenden Erfindung derart vorgesehen, dass er in den
betreffenden Teilnetzen für
jedes zweite ATIM Fenster vorhanden ist.
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8 zeigt
ein Zeitabhängigkeitsdiagramm der
Frequenzänderungen
zwischen zwei Teilnetzen und zeigt die Position des ATIM Fensters.
Die Impulse 70 geben die Anwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses
in dem Teilnetz 1 und in dem Teilnetz 2 an. Die
Impulse 72 geben die ATIM Nachrichten in dem Teilnetz 2 an
und die Impulse 74 geben die ATIMs in dem Teilnetz 1 an.
Die Wirkungsweise des Teilnetzes 1 ist in dem oberen Teil
der 9 angegeben, während
die Wirkungsweise des Teilnetzes 2 in dem unteren Teil
der 9 angegeben ist. Das Bezugszeichen 76 gibt
die erweiterte Anwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses in einem
der Teilnetze 1 und 2 an.
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Wegen
der variablen Länge
der ATIM Periode und der Zielbakenübertragungszeitperioden (TBTT),
die durch Anschlüsse
variier werden können, die
dynamisch selektiert werden, sollen die unterschiedlichen ATIM und
TBTT der beiden Netze betrachtet werden, wie der 9 entnommen
werden kann.
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In
dem Fall, dass ein ATIM Fenster verpasst worden ist, oder wenn die
betreffende Bestätigung verpasst
worden ist (wie in dem Fall des ATIM Fensters 74 während des
Impulses 78), ermöglicht
der IEEE 802.11 Standard, dass die betreffenden Stationen oder Anschlüsse Voraussetzungen
aus den vorhergehenden Übertragungen
benutzen um die Anwesenheit einer Station zu beurteilen oder zu
ermitteln. Eine derartige Definition ermöglicht es, dass der Überbrückungsschaltkreis
ein ATIM Fenster komplett überspringt,
wie in dem Fall, während
des Impulses 78, der die Anwesenheitszeit des Überbrückungsschaltkreises
in dem Teilnetz 1 angibt. Wenn aber ein ATIM Fenster verpasst
worden ist, fehlt auch die Bestätigung
des gesendeten ATIM. Deswegen sollen bis an die nachfolgende Bake,
die Stationen ihre Voraussetzungen in Bezug auf die Anwesenheit
einer Station auf Basis von Frames machen müssen, die bisher empfangen
worden sind. Wegen dieser Kenntnisse können die Stationen Datenaustauschsequenzen
auslösen,
sogar während
einer derartigen Übertragungsphase.
Ein ständiges
Fortbleiben oder Vermissen des ATIM Fensters oder eine ständige Nichtbestätigung von
ATIM Nachrichten kann nicht auftreten, da andere Stationen, die
auch in die Schlummermode umgeschaltet sein können, über aufkommende Übertragungen
von dem Überbrückungsanschluss informiert
werden. Abgesehen davon ist es für
den Überbrückungsanschluss
notwendig zu wissen, wann die nächste
Bake übertragen
wird. Dadurch kann eine Ausrichtung gegenüber Zeitsynchronisationsfunktionen
(TSF) der beiden Teilnetze für
den Überbrückungsanschluss
wichtig sein.
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Synchronisation über Tast/Tastreaktion
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Nachdem
eine Bake verpasst worden ist, kann es sein, dass die Zeitsynchronisationsfunktion (TSF)
des Überbrückungsschaltkreises
nicht länger zu
den TSFen der restlichen Stationen/Anschlüsse synchronisiert ist. Danach
wäre die
Zeit der nachfolgenden Bake bei dem Überbrückungsanschluss nicht langer
bekannt und folglich wäre
keine neue Synchronisation möglich.
In einem derartigen Fall schafft der IEEE 802.11 Standard den Tast-P/Reaktionsmechanismus.
Dieser Mechanismus ist ein aktiver Antrag in Bezug auf die Zugehörigkeit
oder Mitgliedschaft einer Station zu einer Funkzelle. Während des
Tast-P/Reaktionsmechanismus
wird eine Tastbeantragungsnachricht an alle Stationen des Teilnetzes
gesendet. Danach antwortet die Station, an welche die Bake vorher
gesendet wurde, mit einer Tast-Reaktionsnachricht auf den Antrag.
Die Tastbeantragungsnachricht umfasst Information, wie eine Zeitmarkierung
und ein Bakenintervall. Diese zwei Informationsfelder bieten eine
neue Synchronisation der TSF des Überbrückungsanschlusses.
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10 zeigt
die Verwendung einer Tast-P/Reaktionsnachricht in einer Frequenzumschaltphase.
Die Verwendung des Tastreaktionsmechanismus für den Überbrückungsanschluss nach der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
die Synchronisation der TSF sowie die Signalisierung der Abwesenheit
derselben Zeit.
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Anhand
der 11 wird die Interaktion der einzelnen Elemente
und die Aspekte der vorliegenden Erfindung, die oben stehend anhand
der 1 bis 10 beschrieben worden sind,
näher beschrieben.
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Wie
der 11 entnommen werden kann, wird am Anfang der Überbrückungsanschluss
in dem Teilnetz 1 betrieben. Mit Hilfe der Bake 80 am
Anfang der TBTT der Überbrückungsanschluss
synchronisiert. Für
den restlichen Teil des ATM Fensters 82 wird der Überbrückungsanschluss
in dem Teilnetz 1 betrieben. Nach dem Anfang der Übertragungsphase versucht
der Überbrückungsanschluss
seine Umschaltung in den Stromsparzustand (Schlummerzustand) dadurch
anzugeben, dass er Frames 84 überträgt, die das gesetzte Stromverwaltungsbit
umfasst. Für
den Fall, dass es notwendig ist, die Umschaltung mit Hilfe aufkommender
Datenübertragungen
anzugeben, überträgt der Überbrückungsanschluss
die sog. Dummy-Datenframes ohne Inhalt, einschließlich des
gesetzten Stromverwaltungsbits. Das Datenframe wird an die Station
adressiert, welche die letzte Übertragung
durchführte
und die sich in dem Wachzustand befindet. Nach dem Empfang der kompletten Bestätigung für das übertragene
Datenframe, schaltet der Überbrückungsanschluss
die Frequenz um und wird Teilnehmer in dem Teilnetz 2.
Während
der Anwesenheitszeit in dem Teilnetz 2 befindet sich der Überbrückungsanschluss
in dem Schlummerzustand oder in der Stromsparmode, und zwar aus
dem Gesichtspunkt der Anschlüsse
in dem Teilnetz 1. Dazu verschieben alle Stationen, die
das Dummy-Datenframe in dem Teilnetz 1 empfangen haben,
ihre Übertragungen
am den Überbrückungsanschluss.
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Nach
der Umschaltzeit D1, die, wie oben bereits erwähnt, meistens 2 ms beträgt, belauscht
der Überbrückungsanschluss
das Medium, d. h. die Funkstrecke für den verteilten Interframe-Raum DIFS.
Auf vorteilhafte Weise vermeidet dies, dass eine Datenübertragung
zwischen anderen Stationen gestört
wird oder dass Übertragungen
in einem ATIM Fenster gestört
werden. Wenn der Überbrückungsanschluss
nach einem DIFS ermittelt, dass das Übertragungsmedium nicht besetzt
ist, sendet der Überbrückungsanschluss über die
aktive Abtastung zur Synchronisation des TSF mit dem Teilnetz 2 eine Tastantragsnachricht.
Nun ist der Überbrückungsanschluss
völlig
in dem Teilnetz 2 anwesend.
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Während der
restlichen Anwesenheitszeit 86 kann eine normale Datenübertragung
zu und von anderen Stationen durchgeführt werden. Am Ende der Anwesenheitszeit 86 in
dem Teilnetz 2 gibt der Überbrückungsanschluss die Änderung
in den Stromsparzustand oder Schlummerzustand auf dieselbe Art und
Weise an, wie während
der Änderung
aus dem Teilnetz 1 in das Teilnetz 2.
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Wenn
der Überbrückungsanschluss
in die folgende Anwesenheitszeit in dem Teilnetz 1 geschaltet
wurde, ist die Dauer des TBTT und des ATIM Fensters bekannt, und
zwar wegen der Bake 80, die während der vorhergehenden Anwesenheitszeit empfangen
wurde. Nun können
die in dem Teilnetz 2 während
der Anwesenheitszeit 86 empfangenen Daten über die
betreffenden Stationen in dem Teilnetz 1 verteilt werden.
Gleichzeitig kann der wieder eingestellte Wachzustand, d. h. die
Anwesenheit, an die Stationen in dem Teilnetz 1 angegeben
werden. Wegen der Tatsache, dass die anderen Stationen, d. h. die
Stationen, die keine Datenübertragung
aus dem Teilnetz 2 empfangen, den Übertragungskanal belauschen,
werden sie über
die neue Anwesenheitszeit des Überbrückungsanschlusses
mit Hilfe dieser Datenübertragungen
informiert. Auf entsprechende Weise werden nun alle Stationen in
dem Teilnetz 2 über
den wirklichen Zustand des Überbrückungsanschlusses
informiert. Auf entsprechende Weise ist eine Bestätigung der
ATIMS in dem ATIM Fenster nicht langer notwendig.
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Vorzugsweise
kann hier auf die aktive Abtastung verzichtet werden.
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Wie
der 10 entnommen werden kann, wird nach der Anwesenheitszeit 88 in
dem Teilnetz 1 der Überbrückungsanschluss
wieder in das Teilnetz 2 umgeschaltet und hat eine andere
Anwesenheitszeit 90 in dem Teilnetz 2. Wie der 10 entnommen werden
kann, ist nach der Umschaltung in das Teilnetz 2 während der
Anwesenheitszeit 90 ein neues ATIM Fenster fällig in
dem Teilnetz 2. Die ATIM Fenster sowie der TBTT der beiden
Teilnetze sind Synchron und haben verschiedene Größen. Während das
ATIM Fenster des Teilnetzes 2 empfangen werden kann, fehlt
das zeitlich verschobene ATIM Fenster in dem Teilnetz 1.
In diesem Fall senden die restlichen Stationen eine ATIM Nachricht
an den Überbrückungsanschluss
in dem Teilnetz 1, falls es aufkommende Übertragungen
in diesen Stationen gibt. Diese Signalisierung wird wiederholt,
bis an das Ende des ATIM Fensters und wird am Ende des ATIM Fensters
beendet. Das Fehlen der ATIM Information sorgt für eine Pufferung der aufkommenden
MSDUs ("MAC Service
Data Unit"), und
zwar bis an das nächste
ATIM Fenster. Wie bereits anhand der 3 erwähnt, wird
die Anwesenheitszeit in dem Teilnetz 2 um die Länge des
ATIM Fensters erweitert.
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Text in der Zeichnung
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2
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- Frequenz
- Netz 1
- Anwesend Abwesend
- Frequenzumschaltung
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3
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- Anwesenheitszeit
- Frequenzumschaltung
- Netz I
- Anwesenheitszeit
- Erweiterte Anwesenheit
- Reduzierte Anwesenheit
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4
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- Framesteuerung Dauer Adresse Sequenzsteuerung Framekörper
- Protokollversion Typ Teiltyp Framesteuerfeld Mehr Daten
- Antrag zum Zusenden von Frameformat
- Framesteuerung Dauer
- Datenframe
- Framesteuerung Dauer Adresse Sequenzsteuerung Framekörper
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5
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6
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7
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- Medium
- Anwesend (Wach) Abwesend (Schlummer)
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8
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- Medium
- Bake
- Fehlende ACk
- Fenster
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9
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- Übersprungene
ATIM
- Erweiterte Anwesenheit Zeit
- Netz
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10
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- Medium
- Abwesend (Schlummer) Anwesend (wach)
- Fühler
Fühlerreaktion
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11
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- Steuerdaten mit eingestelltem Stromverwaltungsbit
- Austauschsequenz;
- D1 = 2 ms Frequenzumschaltzeit
- Hängende
Daten in den Stationen in der Primarstation Mode
- Gesendet
- Aktive Abtastung
- Datenaustausch innerhalb des Netzwerkes
- Daten von dem Netz II zu dem Netz I
- Datenaustauschsequenz mit eingestelltem Stromverwaltungsbit
- Verwaltungsframe
- Tastreaktion Steuerung/Datenframe