SK280479B6 - Spôsob prístupu v multiplexnom komunikačnom systém - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu prístupu v multiplexnom komunikačnom systéme, obsahujúcom najmenej jednu centrálnu stanicu, ku ktorej je priradená najmenej jedna vzdialená jednotka, a majúcom prostriedky na komunikáciu po spojení s viacnásobným prístupom s časovým delením TDMA, pričom sa pri spôsobe vysiela a prijíma užitočná informácia (t. j. informácia oznamovaná pri komunikácii) v prevádzkových časových úsekoch a signalizačná informácia sa vysiela a prijíma pri bežnej prevádzke v signalizačných časových úsekoch.

Doterajší stav techniky

Sú známe spojovacie systémy usporiadané nasledovne. Užívateľ volajúcej jednotky stláča svoje tlačidlo na uskutočnenie hovoru PTT (push-to-talk) alebo vykonáva akúkoľvek inú činnosť na inicializáciu vysielania. Volajúca vzdialená jednotka vysiela povel žiadosti o prístup „ALOHA Access“ na signalizačnom časovom úseku. Centrálna jednotka ho prijíma, potvrdzuje a vysiela do volanej jednotky povel „AHOY“. Účel povelu AHOY je skontrolovať, že volaná jednotka je k dispozícii, prv ako sa vykoná pokus o uskutočnenie hovoru. Tento krok nie je podstatný a je preto vyznačený čiarkované. Volaná jednotka potvrdzuje tento povel v budúcom signalizačnom časovom úseku. Centrálna jednotka prijíma potvrdenie a v nasledujúcom signalizačnom časovom úseku na odchádzajúcom kanáli vysiela povel „Choď na kanál“ (GOTO CHANNEL) do volajúcej jednotky spolu s udaním prevádzkového kanálu, ktorý sa má používať. Potom volajúca jednotka vysiela na uvedenom prevádzkovom kanáli.

Každý časový úsek má čas trvania 15 milisckúnd. „Rámec“ obsahuje 6 časových úsekov a má čas trvania 90 milisekúnd. Medzi prichádzajúcim rámcom a odchádzajúcim rámcom je malé posunutie, aké je typické počas prevádzky.

Tieto procesy prebiehajú v postupnosti, ktorá bude podrobnejšie vysvetlená s grafickým časovým znázornením podľa jednotlivých časových úsekov ďalej s odvolaním na výkresy demonštrujúce známy stav techniky. Užívateľ stláča svoje tlačidlo PTT v bode A. Nasledujúci prichádzajúci signalizačný časový úsek je v čase B. V tomto časovom úseku vysiela volajúca jednotka svoj signál ALOHA so žiadosťou o prístup. Centrálna jednotka potvrdzuje v čase C, volaná jednotka potvrdzuje v čase D a centrálna jednotka vysiela povel „choď na kanál“ v čase E. V prípade, kde kanál je kanál 2, volajúca jednotka vysiela prevádzkový signál v čase F. Dochádza k celkovému oneskoreniu 240 milisekúnd medzi stlačením tlačidla PTT a začiatkom vysielania.

Toto oneskorenie pri prístupe je nežiaduce a je obzvlášť na ťarchu, keď je prevádzka slabá. Pri slabej prevádzke uživateľ s vysokou pravdepodobnosťou očakáva, že bude mať okamžitý prístup na kanál. Je pravdepodobné, že bude menej trpezlivý, ako keď vie alebo predpokladá, že prevádzka je silná.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález spôsobu prístupu v multiplexnom komunikačnom systéme, obsahujúcom najmenej jednu centrálnu stanicu, ku ktorej je priradená najmenej jedna vzdialená jednotka, majúcom prostried ky na komunikáciu po spojení (spoji) s viacnásobným prístupom s časovým delením TDMA, pričom sa pri spôsobe vysiela a prijíma užitočná informácia (t. j. informácia oznamovaná pri komunikácii) v prevádzkových časových úsekoch a signalizačná informácia sa vysiela a prijíma pri bežnej prevádzke v signalizačných časových úsekoch, ktorého podstatou je, že sa pri slabej prevádzke dovolí vzdialenej jednotke vysielať signalizačnú informáciu v prevádzkovom časovom úseku a táto signalizačná informácia sa na centrálnej stanici prijíma v prevádzkovom časovom úseku a spracováva sa ako signalizačná informácia.

Pojmy slabá a bežná (silná) prevádzka znamenajú mieru zaťaženia spojenia, ako je bežné v telekomunikačnej technike, a budú zrejmé odborníkovi. Nie je preto nutné bližšie ich tu vysvetľovať.

Spojovací systém môže byť napríklad rádiotelekomunikačný systém s mobilnými alebo prenosnými komunikačnými zriadeniami, tvoriacimi odľahlé jednotky, napríklad celulámy mobilný systém s mobilnými telefónmi alebo rádiovými zariadeniami. Rovnako tak sú možné i iné typy komunikácií používajúce spojenie po drôte na prenos v časovom multiplexe TDMA, ako napríklad telefónne systémy vo verejnej alebo súkromnej pevnej sieti, počítačové siete ako XAN a LAN a pod.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu sa z centrálnej stanice vysiela potvrdenie a inicializuje sa pripustenie na kanál v ozve na príjem signalizačnej informácie v prevádzkovom časovom úseku.

Vysielaná signalizačná informácia môže výhodne obsahovať žiadosť o prístup na kanál.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu sa z centrálnej stanice vysiela povel na povolenie prístupu na kanál v prevádzkovom časovom úseku.

Výhodou vynálezu je to, že pri slabej prevádzke nemusí vzdialená jednotka čakať na jej najbližší signalizačný časový úsek pred vysielaním jej žiadosti o prístup na kanál. Na vzdialenej jednotke sa výhodne monitorujú povely povolenia prístupu na kanál pre iné vzdialené jednotky, udržiava sa záznam identifikácií pridelených kanálov a identifikujú sa tak časové úseky nepridelené na prevádzku. Týmto spôsobom môže vzdialená jednotka vysielať signalizačnú informáciu na nepridelenom prevádzkovom kanáli.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom opise na príklade uskutočnenia s odvolaním na pripojené výkresy, spolu s predchádzajúcim podrobnejším vysvetlením problematiky známeho stavu techniky, pričom v týchto výkresoch znázorňuje:

obr. 1 schému výmeny povelov medzi vzdialenou jednotkou a centrálnou stanicou počas prístupu na kanál podľa známeho stavu techniky, obr. 2 schému typického delenia prichádzajúcich a odchádzajúcich kanálov v multiplexnom komunikačnom systéme s \ iacnásobným prístupom s časovým delením, obr. 3 schému prichádzajúcich a odchádzajúcich spojení komunikačného systému s viacnásobným prístupom s časovým delením podľa vynálezu, a obr. 4 schému vzdialenej jednotky podľa výhodného uskutočnenia vynálezu.

SK 280479 Β6

Príklady uskutočnenia vynálezu

Najprv bude podrobnejšie vysvetlený s odvolaním na obr. 1 a 2 znovu známy stav techniky s uvedením jeho nevýhod.

Typický protokol na vytváranie spojenia pri viacnásobnom prístupe s časovým delením podľa známeho stavu techniky je znázornený na obr. 1 a 2. Na obr. 1 sú znázornené na ľavej strane prichádzajúce vysielania z volajúcej vzdialenej jednotky (mobilnej alebo prenosnej) do centrálnej stanice, uprostred odchádzajúce vysielanie do volajúcej jednotky i do volanej jednotky a na pravej strane prichádzajúce vysielanie z volanej jednotky. Užívateľ volajúcej jednotky stláča svoje tlačidlo na uskutočnenie hovoru PTT (push-to-talk) alebo vykonáva akúkoľvek inú činnosť na inicializáciu vysielania. Volajúca vzdialená jednotka vysiela povel žiadosti o prístup „ALOHA Access“ na signalizačnom časovom úseku. Centrálna stanica ho prijíma, potvrdzuje a vysiela do volanej jednotky povel „AHOY“. Účelom povelu AHOY je skontrolovať, že volaná jednotka je k dispozícii, skôr ako sa vykoná pokus o uskutočnenie hovoru. Tento krok nie je podstatný a je preto vyznačený čiarkované. Volaná jednotka potvrdzuje tento povel v nasledujúcom signalizačnom časovom úseku. Centrálna stanica prijíma potvrdenie a v nasledujúcom signalizačnom časovom úseku na odchádzajúcom kanáli vysiela povel „choď na kanál“ (GOTO CHANNEL) do volajúcej jednotky spolu s udaním prevádzkového kanálu, ktorý sa má používať. Potom volajúca jednotka vysiela na uvedenom prevádzkovom kanáli.

Písmená na pravej strane obrázka 1 sa vzťahujú na situácie na obr. 2.

Na obr. 2 je sled situácií znázornený ďalej v podmienkach odchádzajúcich a prichádzajúcich spojení uskutočňovaných na rozdielnych kmitočtoch a rozdelených do časových úsekov. Kvôli názornosti je tu päť prevádzkových časových úsekov („kanálov“) pre každý signalizačný časový úsek („kanál“). Kanály sú očíslované 1 až 6. Kanál 1 je signalizačný kanál. Každý časový úsek má čas trvania 15 milisekúnd. „Rámec“ obsahuje 6 časových úsekov a má čas trvania 90 milisekúnd. Je tu znázornené malé posunutie medzi prichádzajúcim rámcom a odchádzajúcim rámcom, aké je typické počas prevádzky.

Užívateľ stláča svoje tlačidlo PTT v bode A. Nasledujúci prichádzajúci signalizačný časový úsek je v čase B. V tomto časovom úseku vysiela volajúca jednotka svoj signál ALOHA so žiadosťou o prístup. Centrálna stanica potvrdzuje v čase C, volaná jednotka potvrdzuje v čase D a centrálna stanica vysiela povel „choď na kanál“ v čase E. V prípade, kde kanál je kanál 2, volajúca jednotka vysiela prevádzkový signál v čase F. Dochádza k celkovému oneskoreniu 240 milisekúnd medzi stlačením tlačidla PTT a začiatkom vysielania.

Toto oneskorenie pri prístupe je, ako už bolo uvedené stručne v úvode, nežiaduce a je na ťarchu zvlášť vtedy, keď je prevádzka slabá. Pri slabej prevádzke užívateľ s vysokou pravdepodobnosťou očakáva, že bude mať okamžitý prístup na kanál. Je pravdepodobné, že bude menej trpezlivý, ako keď vie alebo predpokladá, že prevádzka je silná.

Obr. 3 a 4 znázorňujú uskutočnenie spôsobu prístupu v multiplexnom komunikačnom systéme podľa vynálezu.

Na obr. 3 je znázornený protokol vytvárania spojenia pri viacnásobnom prístupe s časovým delením TDMA, obsahujúci dva prenosové spoje na dvoch rozdielnych frekvenciách, napríklad oddeľovaných 25 kHz. Odchádzajúci spoj z centrálnej stanice do odľahlých jednotiek je znázornený sledom časových úsekov 30. Druhý spoj je znázorne ný sledom časových úsekov 31. V každom spoji je čas delený do rámcov obsahujúcich 6 časových úsekov, z ktorých prvý časový úsek je signalizačný úsek (kanál) a úseky 2 až 6 sú prevádzkové úseky („kanály“). Každý úsek má trvanie 15 milisekúnd. Rámec 6 úsekov má trvanie 90 milisekúnd.

Podľa výhodného uskutočnenia vynálezu je spojenie vytvárané nasledovne. Operátor vzdialenej jednotky' stlačí svoje tlačidlo PTT na realizáciu hovoru (alebo vykoná ekvivalentný úkon žiadajúci vysielanie) a vzdialená jednotka okamžite vysiela prístupový povel ALOHA na prvom kanáli, ktorý je k dispozícii (signalizačným a/alebo prevádzkovým). Spôsob, akým vzdialená jednotka zistí, ktoré signály sú voľné, je opísaný ďalej. Toto vysielanie prístupového povelu ALOHA je reprezentované sivo zobrazeným prevádzkovým kanálom 5, bezprostredne nasledujúcou PTT. Centrálna stanica prijíma tento prístupový povel ALOHA a v prvom časovom úseku, ktorý je k dispozícii (prevádzkovom alebo signalizačnom), centrálna stanica vysiela potvrdzovací povel a povel (C) AHOY. V príklade z obr. 3 sú tieto vysielané na signalizačnom kanáli (odchádzajúci kanál 1).

Volaná jednotka vysiela svoje potvrdenie v prvom časovom úseku (prevádzkovom alebo signalizačnom), ktorý je k dispozícii, ktorý je v znázornenom príklade signalizačný kanál (príchodový kanál 1). Spôsob, akým volaná jednotka „vie“, ktorý časový úsek je k dispozícii, je rovnaký, ako pre volajúcu jednotku a je opísaný ďalej.

Centrálna stanica vysiela povel „choď na kanál“ (go to channel) v budúcom časovom úseku, ktorý je k dispozícii, ktorý je v znázornenom príklade na odchodovom kanáli 3. Centrálna stanica inštruuje volanú jednotku, aby sa prepla na zvolený kanál, ktorý môže byť, v prípade, že všetky kanály sú voľné a sú predmetom akýchkoľvek ďalších požiadaviek, kanál bezprostredne nasledujúceho časového úseku, t. j. príchodový kanál 3.

Celkový čas medzi stlačením tlačidla PTT a prístupom na prevádzkový kanál v znázornenom príklade je 75 milisekúnd. I keď je toto scenár „najlepšieho prípadu“, ide o podstatnú redukciu zo znázornených 240 milisekúnd v najhoršom prípade typického systému podľa známeho stavu techniky.

Každá vzdialená jednotka zaznamenáva odchodové spojenie a prijíma a dekóduje povely adresované na ostatné vzdialené jednotky. Keď centrálna jednotka vysiela povel GOTO CHANNEL, vzdialená jednotka rozpoznáva tento povel a zaznamenáva kanál, ktorý’ bol povolený na prístup (i keď povel nie je určený pre príslušnú vzdialenú jednotku). Týmto spôsobom môže vzdialená jednotka vytvoriť záznam kanálov, ktoré boli povolené na prístup a kanálov, ktoré zostávajú voľné. Kanál je zaznamenávaný ako kanál, ktorý sa stáva voľným, buď prijatím povelu „uvoľni kanál“, alebo v systéme, kde žiaden taký povel neexistuje, rozpoznaním neprevádzkovej charakteristiky na tomto časovom úseku, pričom v tomto prípade je kanál registrovaný ako kanál, ktorý sa stal voľným. Nekanálová charakteristika je nemodulovaná nosná vlna, prázdna kombinácia alebo vôbec žiadna nosná vlna (v závislosti od usporiadania vysielača), ale môže byť akákoľvek neprevádzková charakteristika, ako je známe v odbore.

Keď celková prevádzka na kanáli vzrastá, klesá úžitok z vynálezu. Keď tak budú obsadené štyri z piatich prevádzkových kanálov, bude zdokonalenie značne zredukované.

Na obr. 4 sú znázornené podrobnosti vzdialenej jednotky 10. Vzdialená jednotka obsahuje anténu 40 pripojenú k duplexeru 41, ktorý je sám pripojený k vysokofrekvenčnej prijímacej obvodovej zostave 42 a vysokofrekvenčnej vysielacej obvodovej zostave 43. Prijímacia obvodová zosta va 42 je pripojená k analógovo-číslicovému prevodníku 44 a vysielacia obvodová zostava 43 je pripojená k číslicovo-analógovému prevodníka 45. Prevodníky 44 a 45 sú zodpovedajúci vstup a výstup číslicového procesora signálov, ktorý vykonáva určité funkcie znázornené na obrázku. Je tu tak použitý demodulátor 46, modulátor 47, kanálový formátovač 48, vyhľadávacia tabuľka 49, kanálový kodér 50 chyby a kodér 51 reči. Kodér 51 reči je pripojený k analógovo-číslicovému prevodníku 52 na dvojcestné pripojenie k ručnej súprave. Kodér 51 reči a prevodník 52 môžu byť samozrejme nahradené v dátovom spojovacom systéme.

Vzdialená jednotka je v spojení s centrálnou stanicou 11. Keď je vzdialená jednotka (mobilný alebo prenosný vysielač a prijímač) energeticky napájaná, začína prijímať vysielanie z centrálnej stanice a synchronizuje na skupiny impulzov prijímané z centrálnej stanice. Toto je dosiahnuté pomocou synchronizačného slova prijímaného z centrálnej stanice na začiatku každého rámca časového úseku. Tieto signály sú prijímané cez vysokofrekvenčnú prijímaciu obvodovú sústavu 42, demodulované v demodulátore 46 a identifikované v kanálovom formátovači 48 pomocou synchronizačného algoritmu, ako je dobre známe v odbore. Jednotka zostáva v nečinnom režime, v ktorom je prijímacia obvodová sústava 42 aktívna. Jednotka prijíma, demoduluje a dekóduje signálovú informáciu prijímanú z centrálnej jednotky v signalizačných časových úsekoch. Do tejto informácie budú zahrnuté povely povolenia kanálov pre iných účastníkov v poli.

Tak napríklad jednotka číslo 20 môže dostať inštrukciu „choď na kanál 2“. Táto inštrukcia je identifikovaná a vo vyhľadávacej tabuľke 49 jc nastavený príznak udávajúci, že kanál 2 bol povolený na prístup a je obsadený. Vyhľadávacia tabuľka 49 má príznakový vstup pre každý z piatich prevádzkových kanálov. Keď sa prevádzka zvyšuje a ďalšie kanály sú povolené na prístup, sú povely povoľovania týchto kanálov na prístup zaznamenávané v tabuľke 49. Kde nie je použitý žiaden povel „uvoľni kanál“, t. j. kde je kanál uvoľnený len tým, že vysielanie prestalo, je pri zistení jednotkou, že v uvedenom časovom úseku nie je žiadna ďalšia prevádzka, príznakový bit v tabuľke 49 zmazaný.

V krátkom časovom úseku energetického napájania si vytvorí jednotka znalosť o prevádzke na kanáloch a tá je uložená do tabuľky 49.

Ako alternatíva na sledovanie povelov „choď na kanál“ môže jednotka jednoducho zisťovať, či na jednotlivých kanáloch existuje prevádzka. To zaisťuje rýchlejšie vytváranie informácie o existujúcej prevádzke.

Na vytváranie tabuľky 49 môžu byť použité rôzne kombinácie povelov na povolenie prístupu na kanál, uvoľnenie kanálu a meranie prevádzky.

Keď operátor stlačí neznázomené tlačidlo PTT, prehliadne formátovač 48 tabuľku 49 na identifikovanie voľného kanála. Kanálový formátovač 48 zostaví telegram pre vysielanie na centrálnej stanici, ktorý začína synchronizačným slovom a zahŕňa povel ALOHA žiadosti o prístup. Kanálový formátovač 48 uvoľní tento telegram do modulátora 47 na začiatku prvého nepoužitého časového úseku prevádzkového kanála, ako je uvedené v tabuľke 49. Telegram je odovzdaný do obvodovej sústavy 43, ktorá je napájaná vo vhodnom okamihu a telegram je vysielaný anténou 40.

Centrálna stanica, ktorou je stanica vysielajúca povolenie na prístup na kanál a prijímajúca povely uvoľnenia kanálu, je oboznámená so situáciou, kedy v danom časovom úseku nie je žiadna prevádzka. Centrálna stanica udržiava podobnú vyhľadávaciu tabuľku kanálov a ich pridelenie.

Činnosť na centrálnej stanici je nasledovná. Centrálna stanica je pripravená na prijímanie žiadosti o prístup ALOHA od akejkoľvek z jednotiek v poli. Keď dostane žiadosť o prístup ALOHA (predpokladá sa, že nedochádza ku kolíziám, t. j. že žiadne ďalšie jednotky nevysielajú žiadosť o prístup ALOHA súčasne v rovnakom časovom úseku), prijíma tak v dôsledku toho telegram, dekóduje z neho identitu jednotky žiadajúcej o prístup a v budúcom bezprostredne nasledujúcom signalizačnom časovom úseku (časový úsek 1 v obr. 3) vysiela potvrdenie a oznámenie AHOY identifikujúce volanú jednotku.

Pohyblivá alebo prenosná jednotka dostáva potvrdenie a AHOY a vysiela ich potvrdenie v budúcom časovom úseku. ktorý je k dispozícii (prevádzkovom alebo signalizačnom). Postup pokračuje, ako je opísané ďalej.

Keď sa prevádzka zvyšuje, jednotky sa budú viac a viac spoliehať na vopred definovaný signalizačný kanál na signalizovanie, až sú kanály nasýtené, nie sú k dispozícii žiadne kanály na prideľovanie a všetky ďalšie signalizačné informácie sú prenášané na príslušnom príchodovom a odchodovom signalizačnom kanáli.

Keď dve vzdialené jednotky súčasne a interferujúcim spôsobom vysielajú žiadosti o prístup ALOHA v rovnakom čase v rovnakom časovom úseku a pri takej sile signálu, že nie je možné regenerovať jeden alebo obidva signály, dôjde ku kolízii a jedna alebo obidve jednotky musia znovu skúšať. Systém podľa výhodného uskutočnenia vynálezu znižuje pravdepodobnosť kolízií vzhľadom na to, že signalizačné vysielania nie sú všetky obmedzované na rovnaký signalizačný kanál.

Je zrejmé, že vzdialená jednotka podľa výhodného uskutočnenia vynálezu môže byť v spojení s inou vzdialenou jednotkou, ktorá vykonáva všetko svoje signalizovanie na signalizačnom kanáli (podľa typického systému podľa známeho stavu techniky). Redukcia vybavovacieho času nebude taká veľká, ale tento čas bude stále ešte podstatne znížený.

Bude tiež zrejmé, že nie je podstatné, aby centrálna stanica bola prispôsobená na vysielanie signalizácie na signalizačných kanáloch a prevádzkových kanáloch. V systéme, kde centrálna jednotka len vysiela signalizáciu na signalizačnom kanáli, bude však dochádzať k podstatnej redukcii vybavovacieho času, pretože volajúca jednotka nemusí čakať na budúci príchodový signalizačný časový úsek pred vysielaním svojho povelu ALOHA na prístup. V určitom podiele prípadov bude pri použití voľného prevádzkového kanálu vysielať svoj signál ALOHA žiadosť o prístup včas, aby centrálna stanica prijala žiadosť a vyslala jej potvrdenie a oznámenie AHOY v bezprostredne nasledujúcom odchodovom časovom úseku. To samotné môže viesť k vybavovaciemu času s veľkosťou až 150 ms v opísanom príklade, aj keď nasledujúce signalizovanie môže byť vykonávané na signalizačnom kanáli.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   L Spôsob prístupu v multiplexnom komunikačnom systéme, obsahujúcom najmenej jednu centrálnu stanicu (11), ku ktorej je priradená najmenej jedna vzdialená jednotka (10), majúcom prostriedky na komunikáciu po spojení s viacnásobným prístupom s časovým delením TDMA, pričom sa pri spôsobe vysiela a prijíma užitočná informácia v prevádzkových časových úsekoch a signalizačná informácia sa vysiela a prijíma pri bežnej prevádzke v signalizačných časových úsekoch, vyznačujúci sa t ý m , že sa pri slabej prevádzke dovolí vzdialenej jednot4

   SK 280479 Β6 ke vysielať signalizačnú informáciu v prevádzkovom časovom úseku a táto signalizačná informácia sa na centrálnej stanici prijíma v prevádzkovom časovom úseku a spracováva sa ako signalizačná informácia.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že sa z centrálnej stanice vysiela potvrdenie a inicializuje sa pripustenie na kanál v ozve na príjem signalizačnej informácie v prevádzkovom časovom úseku.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že vysielaná signalizačná informácia obsahuje žiadosť o prístup na kanál.
4. 4. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že sa z centrálnej stanice vysiela povel na povolenie prístupu na kanál v prevádzkovom časovom úseku.
5. 5. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že sa na vzdialenej jednotke monitorujú povely povolenia prístupu na kanál pre iné vzdialené jednotky, udržiava sa záznam identifikácií pridelených kanálov a identifikujú sa tak časové úseky nepridelené na prevádzku.