DE69300881T2 - Verfahren zur Kurzdatenübertragung zwischen Funkeinheit und Verarbeitungseinheit. - Google Patents

Description

• Die Erfindung gehört in den Bereich der Datenübertragungsverfahren, insbesondere zur Übertragung kurzer Meldungen zwischen einer Funkanlage und einer Verarbeitungseinheit.
• Datenübertragungen zwischen ortsfesten oder mobilen Funkanlagen und einer Verarbeitungseinheit erfolgen bekanntlich nach einem vorgegebenen Protokoll, das darin besteht, kurze Datenmeldungen und Kontrolldaten über einen Dienstkanal sowie die Gesprächsdaten über sogenannte Verkehrskanäle zu übertragen. Die Verarbeitungseinheit ist ortsfest und bildet eine zentralisierte Intelligenz, die das Netz verwaltet. Diese Verwaltungseinheit dient also zum Betrieb des Netzes.
• Eine solche Übertragung entspricht manchen erdgebundenen Mobiltelefonnetzen (private Netze, deren Verkehrsfrequenzen zwischen 30 und 500 MHz liegen, mit Ausnahme der See- und Flußfunkdienste). Es gibt mehrere Datenübertragungsnormen, mit denen ein Nachrichtenverkehr zwischen zwei Benutzern nach diesem Schema hergestellt werden kann. Zwei dieser Normen, die französische Norm CNET ST/PAA/TPA/2424 und die britische Norm MPT 1327, die vom Department of Trade and Industry definiert wurde, präzisieren die Datenübertragungsprotokolle in erdgebundenen Funktelefonnetzen. Gemäß diesen Normen werden kurze Datenmeldungen entsprechend einer Nachrichtengröße mit bis zu 23 Bytes oder Zustandsmeldungen mit einer Größe mit bis zu 5 Bytes auf dem Dienstkanal des Netzes übertragen. Unter einem derartigen Netz versteht man ein Netz
• - mit einem Dienstkanal, der einen "zentrifugalen" Kanal (Übertragung von der Verarbeitungseinheit zu den Funkanlagen, die an das Netz angeschlossen sind) und einen "zentripedalen" Kanal aufweist (Übertragung von den Funkanlagen zur Verarbeitungseinheit). Der Dienstkanal ist einheitlich für ein ganzes gegebenes Netz zuständig;
• - mit zahlreichen Verkehrskanälen, die je auch einen "zentrifugalen" und einen "zentripedalen" Kanal enthalten und der Abwicklung des Sprechverkehrs (Übertragung der Sprachinformationen) dienen, wobei jeder Verkehrskanal eine andere Gesprächsverbindung bedient.
• Der Dienstkanal, der auch Signalisationskanal genannt wird, ist durch eine andere Informationsträgerfrequenz gekennzeichnet, als sie für die Verkehrskanäle verwendet werden, die sich ebenfalls voneinander unterscheiden.
• Der Dienstkanal wird auch zur Übertragung von Kontrollsignalisationsmeldungen (Zustandsmeldungen) zwischen der Verarbeitungseinheit und den Funkanlagen verwendet (feste, mobile, tragbare oder Taschenanlagen), so daß die Verarbeitungseinheit die Funkanlagen überwachen kann. Letztere sind üblicherweise permanent im Wartezustand und stehen mit der Verarbeitungseinheit für Auskünfte über den Zustand des Netzes in Verbindung (Anzahl der Anlagen im Netz, Zustand der Anlagen usw.). So kann das ganze System verwaltet werden.
• Die Übertragung von Signalisationsmeldungen auf dem Dienstkanal bietet die Möglichkeit, nicht eine spezifische Frequenz durch die Verarbeitungseinheit zuweisen zu müssen. Diese Meldungen werden schnell übertragen und erhöhen die spektrale Wirksamkeit des Netzes. Es ist auch möglich für einen Benutzer des Funknetzes, den derzeit gültigen Wert der Zustandsmeldung eines anderen Benutzers über diesen Dienstkanal zu erfragen, ohne eine Nachrichtenverbindung aufzubauen.
• Die Übertragung von kurzen Datenmeldungen ermöglicht den Transfer von Informationen begrenzten Umfangs, wobei die Grenze aus einem Kompromiß zwischen den folgenden Punkten resultiert:
• - das Rahmenformat, in dem diese kurzen Datenmeldungen übertragen werden sollen, wird durch die verwendete Signalisierungstechnik und damit durch die Normen des Übertragungsnetzes vorgegeben;
• - der Umfang der zu übertragenden kurzen Datenmeldungen soll der Mehrzahl der Bedürfnisse entsprechen. Die Übertragung kurzer Meldungen entspricht einem Dienst, der einem Benutzer zur Übertragung einfacher Meldungen an einen anderen Benutzer angeboten wird;
• - die Übertragung der kurzen Datenmeldungen muß zuverlässig erfolgen, d.h. daß die Daten an ihrem Ziel unabhängig von der Anzahl von Funkanlagen ankouen müssen, die den Dienstkanal verwenden. Eine Erfassung von Kollisionen muß insbesondere vorgesehen sein, damit die von den Funkanlagen ausgesendeten Datenmeldungen sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die Konfliktlösung erfolgt üblicherweise auf dem Dienstkanal in einem Zufalls-Zugangsprotokoll mit dem Namen Dynamic Frame Slotted Aloha (Zeitmultiplex-Aloha mit dynamischen Rahmen), um die Erfolgsquote der Übertragungen zu erhöhen;
• - die globale Dauer der Übertragung sollte so kurz wie möglich sein, um Kollisionsgefahren zwischen kurzen Meldungen von verschiedenen Benutzern und den Kontrollmeldungen zu vermeiden.
• Auf dem Dienstkanal wird im allgemeinen ein Kanalzuweisungsprotokoll durch die Verarbeitungseinheit angewendet, um der Funkanlage den Übertragungsträger (Verkehrskanal) anzugeben, den sie benutzen kann.
• Zusammengefaßt sei festgestellt, daß die bekannten Übertragungsverfahren die Übertragung kurzer Datenmeldungen auf dem Dienstkanal und die Übertragung von Gesprächsdaten auf dem Verkehrskanal ermöglichen.
• Wesentlicher Nachteil eines solchen Netzes mit der Übertragungsmöglichkeit für kurze Meldungen auf dem Dienstkanal ist, daß die Gefahr von Kollisionen zwischen den kurzen Datenmeldungen, die von den verschiedenen Funkanlagen kommen, mit der Anzahl der Funkanlagen zunimmt. Das oben erwähnte Aloha-Zugangsprotokoll mit dynamischen Rahmen wird also erheblich beansprucht und die Übertragung der kurzen Datenmeldungen kann viel Zeit erfordern.
• Außerdem muß ein gemeinsamer Dienstkanal sowohl kurze Datenmeldungen (kurze Meldungen und Zustandsmeldungen) als auch Signalisationsmeldungen übertragen. Die Übertragung kurzer Datenmeldungen auf dem Dienstkanal in zentripedaler Richtung begrenzt also die Abwicklungskapazität bezüglich des Verkehrs des Dienstkanals, wenn die Anzahl der an die Verarbeitungseinheit angeschlossenen Funkanlagen groß ist. So begrenzt man die Dichte des Verkehrs, der von der Verarbeitungseinheit abgewickelt werden kann.
• Das US-Patent US-A-4 831 373 beschreibt ein Verfahren zur dynamischen Neuzuweisung von Kanälen zwischen den für die Gesprächsübertragung und den für die Datenübertragung zugewiesenen Kanälen. Das Verfahren wird im Rahmen eines Systems der Kombination von Duplexkanälen (Trunk system) beschrieben, in dem N einer gemeinsamen Gruppe angehörende Endgeräte Daten auf einem gemeinsamen Duplexkanal senden und empfangen. Um Daten zu übertragen, wählt ein Endgerät den Verkehrskanal aus einer Vielzahl von Verkehrskanälen aus, die verfügbar sind und in einer Zuweisungsmeldung für Datenkanäle identifiziert werden. Diese Auswahl erfolgt in bestimmender Weise abhängig von der Identifizierungsnummer der Gruppe, so daß jedes Endgerät in einer Gruppe einerseits den gleichen Kanal wie ein anderes Endgerät in derselben Gruppe auswählt und andererseits einen anderen Kanal eines anderen Endgeräts in einer anderen Gruppe.
• Diese Druckschrift beschreibt nicht den Fall, daß die Endgeräte undifferenziert sind, d.h. nicht durch die Gruppe gekennzeichnet sind, zu der sie gehören.
• Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zum Ziel, diese Nachteile zu beheben.
• Genauer betrachtet ist das Ziel der Erfindung ein Übertragungsverfahren für kurze Meldungen, bei dem die zentripedale Richtung nicht auf Kosten der zentrifugalen Richtung belastet wird und so die Datenübertragungen zwischen den beiden Übertragungsrichtungen ins Gleichgewicht kommen.
• Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Anzahl der Kollisionen auf dem Dienstkanal zwischen der zentrifugalen und der zentripedalen Richtung verringert wird.
• Diese sowie weitere Ziele, die nachfolgend erläutert werden, werden mit einem Übertragungsverfahren für kurze Datenmeldungen zwischen Funkanlagen und einer Verarbeitungseinheit erreicht, die in Anspruch 1 definiert ist.
• Das erfindungsgemäße Verfahren besteht also darin, die kurzen Datenmeldungen auf Verkehrskanälen und nicht auf dem diesem System zugewiesenen Dienstkanal zu übertragen. So wird der Datenfluß zwischen der zentrifugalen und der zentripedalen Richtung vergleichmäßigt und zugleich werden wesentlich schnellere Nachrichtenverbindungen als bisher gemäß der in diesen Systemen verwendeten Norm aufgebaut.
• Dieses Verfahren kann in einem System mit üblichen Funkanlagen eingesetzt werden, die den zentripedalen Dienstkanal zur Übertragung von kurzen Datenmeldungen verwenden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung von kurzen Datenmeldungen dann durch spezielle Funkanlagen eingesetzt wird.
• Vorzugsweise besteht die Meldung, die den Funkanlagen den Verfügbarkeitszustand der Verkehrskanäle mitteilt, in einer ersten Meldung, die einen Rang jedem der Verkehrskanäle zuweist, und in einer zweiten Meldung, die den Belegungszustand jedes der Verkehrskanäle entsprechend den Rängen wiedergibt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die erste und die zweite Meldung in Rahmen vom Typ BCAST übertragen.
• So nutzt man vorhandene Rahmen, um die Funkanlagen über die verfügbaren Verkehrskanäle zu informieren, die eine kurze Datenübertragung übernehmen können.
• Die erste und die zweite Meldung werden vorzugsweise zyklisch an die Funkanlagen übertragen, so daß die Verfügbarkeitsangaben über die Verkehrskanäle stets aktualisiert werden.
• Vorzugsweise erfolgt die Übertragung der kurzen Datenmeldungen auf dem zentripedalen Kanal des gewählten Verkehrskanals in Zeitfenstern, so daß die Gefahr einer Kollision der kurzen ausgesendeten Datenmeldungen durch mindestens zwei Funkanlagen begrenzt wird, die den gleichen zentripedalen Verkehrskanal gewählt haben.
• Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Angabe über die Lage der Zeitfenster den Funkanlagen durch Aussendung von Signalisierungsmeldungen auf dem zentrifugalen Dienstkanal geliefert.
• Der zentrifugale Dienstkanal wird also dazu benutzt, um die Synchronisation der kurzen Daten in den Zeitfenstern zu erlauben.
• Vorzugsweise werden die Zeitfenster, in denen die kurzen Datenmeldungen ausgesendet werden, zufällig durch die Funkanlagen ausgewählt.
• So verringert man weiter die Kollisionsgefahr zwischen von verschiedenen Funkanlagen kommenden kurzen Datenmeldungen.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überprüfen die Funkanlagen, die eine kurze Datenmeldung aus senden wollen, den zentrifugalen Kanal des gewählten Verkehrskanals während des gewählten Zeitfensters, ehe sie eine Datenmeldung in dem nächstfolgenden Zeitfenster aussenden.
• Diese Überprüfung bildet eine zusätzliche Maßnahme gegen Kollisionen von kurzen Datenmeldungen.
• Wenn die kurzen Datenmeldungen aus Zustandsmeldungen bestehen, deren Umfang fünf Bits nicht übersteigt, besteht die Übertragung einer Zustandsmeldung darin, die Zustandsmeldung in dem Zeitfenster auszusenden, das auf das Zeitfenster folgt, während dem eine Überprüfung des zentrifugalen Verkehrskanals des gewählten Verkehrskanals durchgeführt wird.
• Wenn dagegen die kurzen Datenmeldungen aus kurzen Meldungen bestehen, deren Umfang 23 Bytes nicht überschreitet, besteht die Übertragung einer kurzen Meldung insbesondere aus folgenden Phasen:
• - Aussendung eines ersten Teils der kurzen Meldung in einem der zufällig ausgewählten Zeitfenster,
• - Warten auf eine Meldung auf dem zentrifugalen Verkehrskanal betreffend die Aufforderung zur Fortsetzung der Übertragung der kurzen Meldung,
• - und Aus senden des zweiten Teils der kurzen Meldung in einem Zeitfenster auf dem zentripedalen Verkehrskanal.
• Vorzugsweise wird das erf indungsgemäße Verfahren auf ein erdgebundenes Funktelefonnetz angewendet, das der französischen Norm CNET ST/PAA/TPA/2424 und/oder der britischen Norm MPT 1327 entspricht.
• Andere Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor.
• Figur 1 zeigt den Inhalt eines ersten Zeitintervalls, das von der Verarbeitungseinheit an die Funkanlagen eines Netzes übertragen wird.
• Figur 2 zeigt den Inhalt eines zweiten Zeitintervalls, das von der Verarbeitungseinheit an die Funkanlagen dieses Netzes übertragen wird.
• Figur 3 ist ein Beispiel der Übertragung von Zustandsmeldungen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Figur 4 ist ein Beispiel zur Übertragung von kurzen Meldungen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Gemäß der Erfindung soll die Übertragung von kurzen Datenmeldungen auf einem Verkehrskanal erfolgen. Um diese Übertragung zu ermöglichen, informiert die Verarbeitungseinheit die Funkanlagen über die Verfügbarkeit der Verkehrskanäle, die die Übertragung von kurzen Meldungen übernehmen können. Diese Verkehrskanäle sind diejenigen, die nicht mit einer Übertragung kurzer Datenmeldungen oder normaler Gesprächsdaten belegt sind. Hierzu verteilt die Verarbeitungseinheit auf dem Dienstkanal zwei Arten von Meldungen:
• - eine erste Meldung teilt jedem Verkehrskanal (nachfolgend CHAN genannt) einen Rang (nachfolgend POS genannt) zu,
• - eine zweite Meldung enthält ein Feld FDTC, in dem jedes Bit den Belegungszustand eines Verkehrskanals des entsprechenden Rangs wiedergibt.
• Jede dieser Meldungen ist in einem Zeitintervall von 53 ms enthalten und umfaßt 64 Bits. Nach den obigen Normen haben alle Zeitintervalle die gleiche Länge.
• Figur 1 zeigt den Inhalt eines ersten Zeitintervalls, das von durch die Verarbeitungsarbeit an die Funkanlagen eines Netzes übertragenen Daten gebildet wird. Dieses erste Zeitintervall entspricht der oben definierten ersten Meldung.
• Das gezeigte Zeitintervall, auch Dienstkanalzeitintervall IVB1 genannt, entspricht einem in den erwähnten Normen definierten Intervall. Dieses Intervall bildet einen Rahmen der BCAST-Familie (Broadcast), der bei der vorliegenden Erfindung der Diffusion der Übertragungsparameter von kurzen Datenmeldungen dient.
• Das Intervall IVB1 besteht aus 11 unterschiedlichen Feldern, von denen manche bekannt sind. Diese Felder sind die folgenden:
• - ein erstes Feld mit einem Bit, das den Wert 1 hat und den Beginn des Rahmens anzeigt,
• - ein Feld SYSDEF mit 5 durch die obigen Normen nicht definierten Bits, die auf einen bestimmten Wert gesetzt werden, um dieses Zeitintervall gegenüber anderen Zeitintervallen zu unterscheiden,
• - ein Feld SYS mit 15 Bits,
• - ein Feld mit einem Bit, das den Wert 1 hat,
• - ein Feld CAT mit 3 Bits, die den Wert 000 haben,
• - ein Feld TYPE mit 2 Bits, die den Wert 11 haben,
• - ein Feld FUNC mit 3 Bits, die den Wert 100 haben,
• - ein Feld CHAN mit 10 Bits, das eine Nummer eines Verkehrskanals enthält,
• - ein Feld POS mit 5 Bits, das den Rang dieses definierten Kanals in einem später zu übertragenden Rahmen angibt,
• - ein Feld WTD mit 3 Bits, die einen Wert der Wartedauer bezüglich einer Antwort auf den Verkehrskanal enthalten. Die Aufgabe dieses Felds wird später erläutert;
• - ein Feld P mit 16 Paritätskontrollbits.
• Die Felder CHAN, POS und WTD enthalten reservierte Bits, d.h. Bits, die in den obigen Normen nicht definiert sind. Die Anzahl von an die Funkanlagen übertragenen Rahmen des Typs IVB1 entspricht einem Bruchteil der Anzahl von Verkehrskanälen, die zu dem Nachrichtennetz gehören. Da das Feld CHAN 10 Bits enthält, kann die Maximalzahl von zu übertragenden Rahmen dieses Typs theoretisch den Wert 2¹&sup0; haben, d.h. 1024. Wenn das Feld POS nur 5 Bits enthält, ist die maximale Anzahl von Verkehrskanälen, denen ein Rang zugewiesen wird, gleich 32. Die Kombination zwischen CHAN und POS teilt jedem Verkehrskanal einen anderen Rang zu.
• So ist beispielsweise der Rang 12 dem Verkehrskanal Nº 447 zugewiesen, wenn POS und CHAN die Werte 12 bzw. 447 besitzen. Jeder Nummer eines Verkehrskanals entspricht eine andere Informationsträgerfrequenz.
• Nach mehreren Rahmen des Typs IVB1, die je einen Rang jedem Verkehrskanal zuweisen, wird ein zweiter Rahmen auf dem zentrifugalen Dienstkanal an die Funkanlagen übertragen.
• Dieser Rahmen gehört auch zur BCAST-Familie und informiert die Funkanlagen über die Verfügbarkeit der Verkehrskanäle für die Übertragung kurzer Datenmeldungen, d.h. kurzer Meldungen und Zustandsmeldungen. Dieser zweite Rahmen entspricht ebenfalls einem Zeitintervall und wird in Figur 2 dargestellt und mit IVB2 bezeichnet.
• Figur 2 zeigt den Inhalt eines zweiten von der Verarbeitungseinheit an die Funkanlagen des Netzes übertragenen Datenrahmens.
• Der Rahmen IVB2 enthält zehn verschiedene Felder, von denen die sieben ersten denen des Rahmens IVBI gleichen, mit Ausnahme des Felds SYSDEF, mit dem der Rahmen IVB2 vom Rahmen IVB1 unterschieden wird. Der Rahmen IVB2 enthält ebenfalls ein Feld P mit 16 Bits zur Paritätskontrolle.
• Die 18 verbleibenden Bits sind in zwei Felder eingeteilt, nämlich
• - ein Feld FDTC mit 16 Bits,
• - und ein Reservefeld R mit 2 Bits, die in dieser Ausführungsform nicht verwendet werden.
• Jedes der 16 Bits des Felds FDTC entspricht dem Verfügbarkeitszustand eines Verkehrskanals, dessen Rang der Lage dieses Bits im Feld FDTC entspricht. Beispielsweise gibt das zwölfte Bit im Feld FDTC an, ob der Verkehrskanal Nº 447 verfügbar ist. Die Bits des Felds FDTC haben beispielsweise den Wert 1, wenn der entsprechende Verkehrskanal verfügbar ist.
• Wenn dagegen die Anzahl von Verkehrskanälen größer als 16 ist, kann es notwendig sein, zwei Rahmen des Typs IVB2 auszusenden. Um eine solche Aussendung eines zweiten Rahmens IVB2 zu vermeiden, schlägt die vorliegende Erfindung vor, die 5 Bits des Felds POS nur teilweise zu verwenden, die dann eine Zahl zwischen 1 und 16 definieren, So definiert man den Verfügbarkeitszustand von 15 unterschiedlichen Verkehrskanälen
• Die Aussendung dieser beiden Typen von Meldungen durch die Verarbeitungseinheit ermöglicht es also allen Funkanlagen, die Verkehrskanäle zu kennen, auf denen sie kurze Datenmeldungen aussenden könnten. Die Rahmen IVB1 und IVB2 werden zyklisch an die Funkanlagen mit einer Wiederholfrequenz übertragen, die von der Konfiguration der Funkanlage abhängt. Diese Frequenz ist vorzugsweise relativ hoch, um die Verfügbarkeitsinformationen der Verkehrskanäle oft zu aktualisieren. Wenn nämlich ein Verkehrskanal für die Übertragung der langen Datenmeldungen (Gesprächssignale) besetzt wird, ist er für die Übertragung kurzer Datenmeldungen nicht mehr verfügbar.
• Natürlich ist es nicht notwendig, die Übertragung der Rahmen des Typs IVB1 zu wiederholen, wenn die Verkehrskanäle, die die Übertragung kurzer Datenmeldungen ermöglichen sollen, unverändert bleiben, was im allgemeinen der Fall ist. Die Rahmen des Typs IVB1 können also ein- für allemal an die Funkanlagen übertragen werden, während der Rahmen IVB2 oft ausgesendet wird, um die Funkanlagen über eingetretene Änderungen zu informieren.
• Diese Art der Information der Funkanlagen über die verfügbaren Verkehrskanäle stellt natürlich nur ein nicht beschränkendes Beispiel dar. Andere Informationsarten sind möglich.
• Die Funkanlagen, die kurze Datenmeldungen zu übertragen haben, wählen dann einen Verkehrskanal unter den verfügbaren aus, um eine Übertragung durchzuführen. Diese Wahl erfolgt zufällig, um die Gefahr einer identischen Kanalwahl durch zwei Funkanlagen zu verringern, die kurze Datenmeldungen aussenden wollen.
• Eine solche Übertragung erfolgt erfindungsgemäß auf einem Verkehrskanal, indem vorzugsweise das Zufallszugangsprotkoll respektiert wird, das im Stand der Technik für den Dienstkanal verwendet wird. Die Respektierung des Zufallszugangsprotokolls verringert die Gefahr von Kollisionen kurzer Datenmeldungen auf dem Verkehrskanal. Wenn nämlich die Information in einem gegebenen Zeitschlitz übertragen wird, kommt sie an ihrem Ziel an, wenn keine andere Information in diesem Zeitschlitz ausgesendet wird. Wenn dagegen die Information in einem beliebigen Zeitpunkt ausgesendet wird, wird sie verrauscht und damit unverständlich für die Zielstation, wenn ein einziges ihrer Bits sich mit einem Bit einer anderen, im wesentlichen im gleichen Zeitpunkt übertragenen Information überschneidet. Die Kollisionen der Meldungen existieren also nicht (d.h. keine Überschneidung) oder sind vollständig (vollständige Überschneidung), wenn die Meldungen im gleichen Zeitfenster übertragen werden.
• Figur 3 zeigt ein Beispiel der Übertragung von Zustandsmeldungen auf einem Verkehrskanal gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Erfindungsgemäß erfolgt die Aussendung von kurzen Datenmeldungen synchron mit Zeitfenstern, die von der Verarbeitungseinheit auf dem Dienstkanal ausgesendet werden. Die Funkanlagen müssen sich also zeitlich nach einem der Fenster richten, ehe sie eine kurze Datenmeldung aussenden. Die Wahl eines Zeitfensters erfolgt vorzugsweise zufällig durch jede der Funkanlagen.
• Bekanntlich sendet die Verarbeitungseinheit permanent auf dem zentrifugalen Dienstkanal VBD eine Aufforderung, einen Netzzugangswunsch zu übertragen. Dieser Aufforderung erfolgt in Form von Rahmen des Typs TVB3, die je aus mehreren Fenstern von 64 Bits mit Signalisationsmeldungen bestehen. Zwischen jedem der dargestellten Fenster wird ein Rahmen aus der BCAST-Familie ausgesendet, beispielsweise ein Rahmen des Typs IVB2, der den Verfügbarkeitszustand von Verkehrskanälen wiedergibt. Die Rahmen dieser Familie sind in der Figur nicht dargestellt, um das Verständnis des Ablaufs des Übertragungsverfahrens zu erleichtern. Jedes Fenster besteht aus einem Systemkodewort, das das System identifiziert und die erforderliche Synchronisation bewirkt, und aus einem Adressenwort, das die Art der Meldung bezeichnet. Die vorliegende Erfindung schlägt vor, diese Übertragungsaufforderungen, die auf dem zentrifugalen Dienstkanal VBD ausgesendet werden, zur Aussendung der kurzen Datenmeldung in diesen Zeitschlitzen auf dem Verkehrskanal auszusenden.
• Die Synchronisierung der Funkanlagen erfolgt durch kontinuierliche Übertragung des Rahmens TVB3 auf dem zentrifugalen Dienstkanal VBD. Das erste Zeitfenster enthält eine Signalisierungsmeldung ALH (5), die den Funkanlagen mitteilt, daß fünf Zeitfenster nachfolgend ausgesendet werden. Die vier ersten Zeitfenster enthalten je eine Signalisierungsmeldung ALH(0) entsprechend einem freien Zeitfenster, während das fünfte Fenster zur Markierung der nächstfolgenden Kadenzierung verwendet wird und auch für die Synchronsisation verwendet werden kann. Die Funkanlagen verfügen also über diese vier Zeitfenster, um ihre Zustandsmeldungen zu übertragen, deren Größe fünf Bits nicht übersteigt. Die Anzahl von ausgesendeten Zeitfenstern hängt von der Konfiguration der Verarbeitungseinheit ab, wobei diese Anzahl zeitlich veränderlich sein kann, wie weiter unten erläutert wird.
• Jede Funkanlage wählt dann zufällig eines dieser fünf Zeitfenster aus, um ihre Zustandsmeldung auf dem zentripedalen Verkehrskanal VTM zu übertragen, den sie vorher ebenfalls zufällig ausgewählt hatte.
• Vor der Aussendung der Zustandsmeldung RQQ überprüft eine Funkanlage den zentrifugalen Verkehrskanal VTD entsprechend dem gewählten Verkehrskanal. Diese Überprüfung erfolgt beispielsweise während des gewählten Zeitfensters FTC. In Figur 3 ist das gewählte Zeitfenster FTC das zweite Fenster ALH(0), und die Überprüfung findet also während des zweiten Fensters ALH(0) statt. Wenn während dieses Zeitfensters FTC die Funkanlage eine der nachfolgenden Signalisierungsmeldungen auf dem zentrifugalen Verkehrskanal liest, unterbricht sie ihren Versuch und kehrt zum Dienstkanal zurück, um ein anderes Zugangsfenster gemäß dem Protokoll des zufälligen Zugangs zu wählen:
• - GTC: Befehl zum Wechsel des Verkehrskanals,
• - ALH (M=20, IDENT=DUMMYI): Reservierung des nächstfolgenden Zeitfensters,
• - AHYC: Aufforderung, die kurzen Datenmeldungen zu übertragen,
• - MAINT: Meldung bezüglich der Aufrechterhaltung der Nachrichtenverbindung,
• - CLEAR: Meldung betreffend das Ende der Nachrichtenverbindung.
• Die Erfassung einer solchen Meldung erfolgt durch Erfassung des Trägers. So vermeidet man die Aussendung auf einem Verkehrskanal, der bereits Signalisationsinformationen für eine andere Funkanlage überträgt.
• Wenn keine der vorhergehenden Signalisierungsmeldungen während des ausgewählten Zeitfensters FTC empfangen wird, überträgt die Funkanlage ihre Zustandsmeldung RQQ während des nächst folgenden Fensters auf dem zentripedalen Verkehrskanal.
• Wenn die Meldung RQQ nicht mit einer anderen Meldung kollidiert, sendet der Empfänger der Meldung RQQ auf dem zentrifugalen Verkehrskanal VTD eine doppelte Empfangsbestätigung ACK. Zwei ACK-Meldungen sind vorgesehen, um die Chancen des Empfangs der Empfangsbestätigung zu erhöhen. Diese Bestätigungsmeldungen werden nach einer Zeit ausgesendet, deren Wert im Feld WTD des Rahmens IVB1 enthalten ist. Im Beispiel dieser Figur erfolgt die Antwort sofort, d.h. daß das Feld WTD den Wert 0 enthält.
• Wenn dagegen eine Kollision stattfindet, insbesondere mit einer anderen während des gleichen Zugangsfensters des zentripedalen Verkehrskanals VTM übertragenen Meldung, wird der Prozeß des zufälligen Zugangs wiederaufgenommen, d.h. daß die Funkanlage ein anderes Zugangsfenster wählt. Die Verarbeitungseinheit kann die Anzahl von Zeitfenstern auf 10 anstelle von 5 erhöhen, wenn zahlreiche Kollisionen stattfinden, d.h. wenn die Anzahl der zu übertragenden kurzen Datenmeldungen groß ist.
• Es sei bemerkt, daß die Gefahr von Kollisionen außerordentlich gering ist und dem Verhältnis RP entspricht:
• RP = Ndcat/Nposd Nfen
• Hierbei ist Ndcat die Anzahl von Funkanlagen, die eine kurze Datenmeldung übermitteln wollen, Nposd ist die Anzahl der Positionen (POS), die im Feld FDTC verfügbar sind, und Nfen ist die Anzahl von Zeitfenstern eines Rahmens des Typs TVB3.
• Diese Kollisionsgefahr RP versteht sich ohne vorherige Überprüfung des zentrifugalen Verkehrskanals, durch die die Gefahr von Kollisionen weiter verringert und damit die Erfolgsquote der Übertragungen erhöht werden kann.
• Natürlich arbeiten alle Funkanlagen im Halbduplex, d.h. daß ein Kanal abwechselnd in beiden Richtungen betrieben wird, während die Verarbeitungseinheit im Vollduplex arbeitet, um zugleich Daten senden und empfangen zu können.
• Figur 4 ist ein Beispiel der Übertragung von kurzen Meldungen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Die Verarbeitungseinheit sendet auf dem zentrifugalen Dienstkanal VBD Rahmen TVB3 aus, die den obigen gleichen. Eine Überprüfung des zentrifugalen Verkehrskanals VTD, der dem gewählten Verkehrskanal entspricht, findet während des gewählten Zeitfensters FTC statt. Wenn keine der oben erwähnten Meldungen während dieses Zeitfensters FTC gelesen wird, sendet die Funkanlage, die eine kurze Meldung übertragen will, eine Meldung RQC zur Reservierung des Verkehrskanals aus. Diese Meldung ist Teil der kurzen zu übertragenden Meldung. Wenn eine Kollision stattfindet, wird das Verfahren wie oben angegeben wiederholt, d.h., daß die Funkanlage eine weitere Meldung des Typs ALH(5) abwartet, um ein neues Zeitfenster zu wählen. Wenn die Meldung in der Verarbeitungseinheit ankommt, sendet diese zuerst eine Signalisierungsmeldung AHYC, die die Funkanlage auffordert, den Rest der kurzen Meldung auszusenden, ehe sie eine Signalisierungsmeldung des Typs ALH(M=20) auf dem zentrifugalen Verkehrskanal VTD aussendet, um diesen Verkehrskanal zu belegen, damit sonst niemand auf dem zentripedalen Verkehrskanal aussendet. Die Funkanlage sendet also eine Vorspannmeldung HEAD während des Fensters ALH(M=20), ehe sie während eines auf die Aussendung der Meldung ALH(M=20) folgenden Fensters ALH(0) die Meldung DATA aussendet, die dem Rest der kurzen Meldung entspricht. Die Meldung HEAD enthält eine Information betreffend die Anzahl von Meldungen des Typs DATA, die ausgesendet werden. Die Verarbeitungseinheit sendet dann zwei Meldungen ACK, die der Funkanlage mitteilen, daß die Meldung gut angekommen ist. Jede Meldung des Typs DATA enthält höchstens 46 Bits von kurzen Meldungen, und mehrere Meldungen des Typs DATA können aufeinanderfolgen, wenn die auszusendende kurze Meldung länger ist. Es kann bis zu vier aufeinanderfolgende Meldungen des Typs DATA geben. Die Anzahl von Meldungen des Typs ALH(M=20) entspricht ebenfalls der Anzahl von Meldungen des Typs DATA.
• Die Anwendung dieses Übertragungsverfahrens für kurze Datenmeldungen auf spezielle Funkanlagen ist nicht mit der Integration dieses Verfahrens in ein existierendes Übertragungsnetz unvereinbar, denn die vorhandenen Funkanlagen können weiter den Dienstkanal zur Übertragung der kurzen Datenmeldungen verwenden, während Funkanlagen, die die Meldungen IVB1 und IVB2 enthalten, auf dem Verkehrskanal aussenden könnten.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann also die Gefahren einer Kollision von Daten auf dem Dienstkanal und auf den Verkehrskanälen begrenzen und die Geschwindigkeit des Aufbaus der Verbindungen erhöhen, da die Anzahl der Kollisionen auf dem Dienstkanal begrenzt wird. Außerdem wird die Verteilung der Daten zwischen dem Dienstkanal und den verschiedenen Verkehrskanälen in beiden Übertragungsrichtungen ausgeglichen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise auf Übertragungsnetze anwendbar, die durch die obigen Normen definiert sind, kann aber auch in allen anderen Netzen verwendet werden, in denen Kollisionsprobleme zwischen kurzen Datenmeldungen auf dem Dienstkanal den Aufbau von Verbindungen verzögern und in denen es möglich ist, mindestens einen Teil der Verkehrskanäle für die Übertragung dieser kurzen Datenmeldungen zu verwenden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Übertragung von kurzen Datenmeldungen zwischen Funkanlagen und einer Verarbeitungseinheit in einem Netz, wobei das Netz einerseits einen Dienstkanal zur Übertragung von Signalisierungs- und Kontrollmeldungen und andererseits zahlreiche Verkehrskanäle zur Übertragung von Gesprächsmeldungen aufweist und wobei der Dienstkanal und die Verkehrskanäle je einen zentripedalen und einen zentrifugalen Kanal bezüglich der Verarbeitungseinheit aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Phasen enthält:

- Übertragung einer den Funkanlagen den Belegungszustand der Verkehrskanäle anzeigenden Meldung (IVB1, IVB2) durch die Verarbeitungseinheit an die Funkanlagen auf dem zentrifugalen Dienstkanal,

- Auswahl eines der Verkehrskanäle, der aufgrund des zugeordneten Verfügbarkeitszustands als verfügbar bezeichnet wird, in jeder der Funkanlagen, die kurze Datenmeldungen (RQQ, RQC, DATA) übertragen wollen,

- und Übertragung der kurzen Datenmeldungen durch die jeweiligen Funkanlagen auf dem zentripedalen Verkehrskanal (VTM) des ausgewählten Verkehrskanals, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Wahl eines der Verkehrskanäle unter den Verkehrskanälen, die als verfügbar angegeben sind, zufällig erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldung, die den Funkanlagen den Verfügbarkeitszustand der Verkehrskanäle angibt, aus einer ersten Meldung (IVB1, CHAN, POS), die jedem der Verkehrskanäle einen Rang zuweist, und aus einer zweiten Meldung (IVB2, FDTC) besteht, die den Belegungszustand jedes der Verkehrskanäle entsprechend diesen Rängen wiedergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (CHAN, POS) und die zweite Meldung (FDTC) in Rahmen (IVB1, IVB2) vom Typ BCAST übertragen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meldung (IVB1, CHAN, POS) und die zweite Meldung (IVB2, FDTC) zyklisch an die Funkanlagen übertragen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der kurzen Datenmeldungen (RQQ, RQC, DATA) auf dem zentripedalen Kanal (VTM) des gewählten Verkehrskanals in Zeitfenstern (ALH(0), ALH(5)) erfolgt, so daß die Kollisionsgefahr der kurzen Datenmeldungen (RQQ, RQC, DATA) begrenzt wird, die von mindestens zwei Funkanlagen ausgesendet werden, welche den gleichen zentripedalen Verkehrskanal (VTM) gewählt haben.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Angabe über die Lage der Zeitfenster (ALH(0), ALH(5)) den Funkanlagen durch Aussendung von Signalisierungsmeldungen (ALH(0), ALH(5)) auf dem zentrifugalen Dienstkanal (VBD) geliefert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitfenster, in denen die kurzen Datenmeldungen ausgesendet werden, zufällig durch die Funkanlagen ausgewählt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkanlagen, die eine kurze Datenmeldung aussenden wollen, den zentrifugalen Kanal des gewählten Verkehrskanals während des gewählten Zeitfensters (FTC) überprüfen, ehe sie eine Datenmeldung im nächstfolgenden Zeitfenster aussenden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Datenmeldungen aus Zustandsmeldungen (RQQ) bestehen, deren Umfang fünf Bits nicht übersteigt, und daß die Übertragung einer Zustandsmeldung darin besteht, daß die Zustandsmeldung (RQQ) in dem Zeitfenster ausgesendet wird, das auf das Zeitfenster (FTC) folgt, während dem eine Überprüfung des zentrifugalen Verkehrskanals (VTD) des gewählten Verkehrskanals durchgeführt wurde.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Datenmeldungen aus kurzen Meldungen (RQC, DATA) bestehen, deren Umfang 23 Bytes nicht überschreitet, wobei dann die Übertragung einer kurzen Meldung (RQC, DATA) insbesondere die folgenden Phasen enthält:

- Aussendung eines ersten Teils (RQC) der kurzen Meldung in einem der zufällig ausgewählten Zeitfenster (ALH(0), ALH(5)),

- Warten auf eine Meldung (AHYC) betreffend die Aufforderung zur Fortsetzung der Übertragung der kurzen Meldung (RQC, DATA) auf dem zentrifugalen Verkehrskanal (VTD),

- und Aussenden des zweiten Teils (DATA) der kurzen Meldung in einem Zeitfenster (ALH(0)) auf dem zentripedalen Verkehrskanal (VTM).