CN1296699A - 包括成组连接的用户的交互通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通信系统,它包括一个传输介质,通过会聚点成组连接到传输介质的用户,和一个用于接收由用户经传输介质发送的数据的主站。在任意一个给定的时刻,同一组用户对传输介质的访问受到限制。根据本发明,主站包括用于通过考虑一组用户的它们的从属关系而向用户分配对传输介质的访问权的装置。

Description

包括成组连接的用户的交互通信系统
本发明涉及一种通信系统，它包括一个位于主站和用于向一组用户提供服务的至少一个会聚点之间的通信介质，所述会聚点在传输介质上具有一个特定的传输能力。
本发明还涉及一个主站和一个在这种系统中使用的用户端。
本发明特别应用于SMATV(卫星主天线电视)系统。
这类系统会产生下面的问题：会聚点在传输介质上具有一个给定能力的传输装置，这样在任意一个给定时刻，同一组用户对传输装置的访问受到限制。
例如，由ETSI在1997年10月公布的技术报告TR101 201 V1.1.1描述了一种交互SMATV分布式系统。在这种系统中，一组用户共用同一个发射机和同一个发射天线，以用于向通信系统的主站发射请求。由于发射机在任意给定时刻仅能发射一个载波，这就意味着在任意给定时刻只有一个用户可以进行发射。
因此，管理装置需要管理同一组用户对传输介质的访问。
图1示出了在所述文献中提出的解决方法。它在于把卫星传输网络1和有线网络2连接在一起：会聚点3是通过卫星天线4连接交互式卫星终端5，接着卫星终端5连接有线网络2的中央站6而形成。有线网络2的中央站6从ETSI的建议ETS300 800的意义上来说是有线网络的头端(head)。它服务于最终用户7并且提供与卫星传输网络的接口。卫星传输网络将其视作一个单个用户，并且最终用户对于卫星传输网络来说是未知的。
这种解决方法涉及下面的问题：从建议ETS300 800的意义上来说，中央站6是有线网络的头端。它相应地包含一个较贵的设备。该设备的成本由网络2的用户分摊。因此，这种解决方法仅仅在网络2包括足够多用户的情况下才是经济可行的。
本发明的目的是提供一种有效且不贵的解决方法以用于小组用户。此目的的实现使用了本专利申请的权利要求1、5和7中所要求的系统、主站和用户终端。
在根据本发明的系统中，是主站在管理会聚点和用户之间的路径。考虑到同组用户对传输介质的访问受到限制的情况，主站直接在传输介质上分配保留部分。在交互式卫星传输系统的情况下，主站向用户分配载波上的通话时间间隔，确保不向同一个用户组的不同用户分配不同载波上的相同时间间隔。
这种解决方法经济上的优点在于：
    -保留部分的管理被转换到了通信系统的主站，这样在会聚点一级不再需要这些保留部分的管理装置，
    -使用非专用、非标准材料(从工业的角度来说，较少量使用的专用、非标准化材料的产品及其开发是非常昂贵的)。
在本发明的第一实施例中，主站具有可通过通信系统的管理员人工编程的表，以包含通信系统的配置，特别是关于一个用户组用户的从属关系信息。
在另一个优选实施例中，一个用户组的每个用户都具有一个可识别其所属的用户和组的识别符，并且它们包括传输装置，当它们与通信系统创建连接时，传输装置用于向主站发送所述识别符。
此识别符通过格式化为两部份的终端的物理地址(MAC地址)形成，第一部分识别会聚点，而第二部分识别该终端。当用户与系统建立连接时，该物理地址是以用户发射的连接创建报文的地址字段形式进行发送。
这种解决方法使得根据与通信系统建立连接的用户的地址进行主站的自动学习处理成为可能。因而在此情况下不必进行人工配置操作。
本发明还涉及一种根据权利要求9所定义的分配保留部分的方法和一种根据权利要求10所定义的用户识别方法。
通过参考附图的以下描述，本发明将更易理解并且进一步的细节将会变得清晰明了，附图是以非限制实例的形式给出，并且其中：
图1所示为已有技术的系统，
图2和3所示为根据本发明的通信系统，
图4所示为根据本发明的用户端的物理地址格式，
图5所示为由用户端发送到主站的连接消息的格式，以及
图6所示为通过根据本发明的主站把保留部分分配到传输介质上的一种方法。
图2所示为根据本发明的通信系统。这个系统包括两个传输介质9和10。传输介质9是一种分布式介质，它可使主站11把数据分配给用户Ti(i=0，1，2，3，4)。传输介质10组成一个返回路径，它可以使用户Ti把请求发送给主站11。主站11具有一个传输介质10的访问点14。用户Ti(i=1，2，3，4)是用户组15的一部分，用户组15经会聚点16与传输介质10连接。用户T0是一个单个用户。它通过单个访问点17与传输介质连接。
本发明涉及图2所示类型的所有通信系统，其中会聚点16在传输介质10上具有一个被限制的传输能力，因此在任意一个给定时刻，同一个组的用户对传输介质10的访问受到限制。传输介质10是由无线电波链路或卫星链路形成。
根据本发明，主站11根据一个用户组的它们的从属关系而向用户Ti分配传输介质上的保留部分(reservation)。为了在本发明的优选实施例中实现此目的，每个用户都给定了一个可以识别它所属的用户和组的识别符。因而，用户在与传输系统进行连接后把这个识别符传送到主站。
此识别符是通过终端Ti的物理地址形成，它在一个终端向主站11发送每个连接请求时进行传送。一种特定的物理地址格式应用于此：该物理地址至少格式化为两部分，一部分识别会聚点，而另一部分识别该终端。
在第一实施例中，通过把存储在会聚点或终端访问点的第一地址部分A1和存储在终端中的第二地址部分A2串联起来形成所有的终端地址。
在第二实施例中，两种不同的物理地址可根据终端连接到传输介质的模式(单个或成组)应用到终端。为了实现此目的，物理地址部分A2和完全物理地址A3存储在终端中。如果终端是以单个模式连接，则将物理地址A3分配给终端，该地址完全存储在该终端中。如果终端以成组模式连接，则通过把存储在终端中的物理地址部分(A2)和存储在会聚点中的物理地址部分(A1)串联起来所形成的物理地址被分配到了该终端。终端的单个或成组的连接模式(并且由此使用地址，A3或连接在一起的A1和A2)由状态变量S表示，变量S存储在终端中并且其值在终端装配期间定义。
这种第二模式的实现可以使终端组获得更多的地址。
一旦接收到连接请求，主站11就把所连终端的物理地址寄存到一个表中。主站11把这个用于分配保留部分的表传送到通信系统的终端以用于确定一组终端的相关终端的从属关系。
图3所示为根据本发明的交互式SMATV分布系统的例子。
在这种系统中，主站11经卫星20把数据和控制信息分配给用户端Ti。这些用户Ti通过这个相同的卫星20把数据和请求传送到主站11。
下面的描述将只涉及那些理解本发明所必需的交互卫星传输系统的操作原理。更多细节可以在ETSI的技术报告TR101 201V1.1.1中看到。
为了与主站进行通信，交互卫星通信系统的终端通过一个访问机构访问传输介质，例如一种与频分FDMA(频分多址)组合的TDMA(时分多址)机构。
因此，每个载波被再分为时间间隔，时间间隔与不同的访问模式相关联。下述的时间间隔被特别使用：
    -能够以争用模式访问的时间间隔并且所有终端都可以对其进行自由访问，具有冲突的风险(典型的解决冲突的算法用于解决任何可能发生的冲突)。这些争用时间间隔专门由与通信系统建立连接的终端使用。
    -一旦保留就可以访问并且主站11一旦接收到来自终端的请求就动态提供的时间间隔。请求在争用时间间隔中传送，或者处于先前由主站提供的时间间隔中的有效负载数据之后。
在终端通过发射器和成组天线与传输介质连接时会产生下述问题：发射器在任意一个给定时刻仅仅能够发送和接收一个载波。因此，主站不能把不同载波上的相同时间间隔分配给同一个组的用户。
为了解决这个问题，通信系统的终端使用了一种特殊的地址格式。
实际上，图3所示通信系统的每个终端具有一个48-比特的地址(称作MAC地址)，它在每个终端被固定编码或者它通过外部源提供。例如，可以选择使这些MAC地址具有图4所示的格式。
    -两个最高比特位(b0和b1)用于确保与根据IEEE802.2标准定义的地址兼容。根据802.2标准，一个终端的物理地址以48个比特进行编码。最高比特位(b0)表示它是一个单个地址或是一个组地址(在一帧的目标地址字段中的一组地址的使用使几个终端可以接收相同的帧)。下一个比特(b1)用于定义地址的性质，局部的或是全局的。局部地址通过给定网络的负责的管理员进行管理并且仅仅在这个网络中有效，而全局地址(也称作通用地址)在行星级上是唯一的并且由IEEE进行管理，它将它们分配给各种生产商。为了确保与IEEE802.2标准所定义的地址兼容，此处所做的选择相应为b0=b1=1(根据IEEE802.2标准的局部组地址)。
    -下面的二十个比特(b2-b21)用于识别会聚点，
    -下面的六个比特(b22-b27)用于识别终端生产商，
    -最后的二十个比特(b28-b47)用于识别终端。
在第一实施例中，一个22比特长的地址的部分A1存储在每个访问点和每个会聚点中(即在连接天线和终端并且特别保证频率变换的功能的装置中)，并且一个26比特长的地址的部分A2存储在与此会聚点连接的每个终端中。
在第二实施例中，22比特长的地址的部分A1存储在每个会聚点中，并且下面的部分存储在每个终端中：
    -一个48比特的完全地址，它是一个单个通用地址(b0=b1=0)并且它在终端与传输介质以单个模式连接时使用，
    -一个26比特长的地址的部分A2，它分别对应于最后两组的六个和二十个比特，并且它在终端以成组模式连接时使用。在此情况下，这个地址部分与存储在会聚点中的22比特的地址部分串联在一起以形成一个构成终端物理地址的48-比特地址。
在这个第二实施例中，由存储在终端中的状态变量S指示应当使用哪一个地址，所述变量值在该终端装配期间定义。
这两个实施例可共存于同一个通信系统中。
终端通过可竞争访问的时间间隔中的连接消息的传送与传输系统建立连接。图5示出了这些连接消息。具体来说，它们包括包含终端物理地址的地址字段F1和包含所请求连接的特性(所请求的数据速率，服务类型，……)的数据字段F2。
接收这些连接信息的主站随即自动知道终端的组。
考虑到一个用户组的它们的从属关系，主站11向用户分配传输介质上的保留部分，这样同一个时间间隔就不提供给不同载波上的同一组用户。图6示出了提供保留部分的本发明方法的实例。此方法可以向与通信系统连接的n个终端Ti提供ni保留部分。在此处所示的例子中，每个保留部分由一对(时间间隔/载波)形成。主站对每个终端Ti执行下面的步骤：
    -步骤100：它在终端T1，…，Ti-1之中(即在已经给定保留部分的终端之间)搜索与终端Ti属于同一组的那些终端。在下面的描述中，这个组被称作组Gk。如果终端T1，…，Ti-1中至少有一个终端属于组Gk(图中的箭头Y)，该方法前进到步骤110。如果不是的话(图中的箭头N)，则它前进到步骤120。
    -步骤110：主站提供ni保留部分给终端Ti。这些保留部分的时间间隔Sj(Ti)(其中j=1，…，ni)被选择以使它们不同于已经提供给组Gk的终端的保留部分的时间间隔。这个操作在图中以下面的数学公式表示：
Figure 9980499400091
-步骤120：主站以任意方法分配ni终端Ti的访问权。
在一个优选实施例中，作为一个用户组的部分的用户包括收听装置，用于收听由主站对它们组的其它用户所进行的分配；以及控制装置，如果主站已经把一个时间间隔(在另一个载波上)提供给了同组的另一个用户，则该控制装置用于停止使用能够以争用模式访问的这个同一时间间隔。所述收听装置在于分析由主站11发送的信号信息，该信息给出了每个载波即将到来的帧的结构。如果主站包括用于把从载波子集中所选的载波分配给同组的用户的装置，和用于向一组用户发送易于与它们相关的载波的清单，即收听到的载波的清单的装置，则该收听装置被限制在给定数目的载波。
上述实施例并不能避免同组的两个用户访问相同的争用时间间隔，如果这个时间间隔还没有被主站提供给相同组的终端的话。在另一个优选实施例中，通过在传输前引入电源测量装置可以限制这种冲突的风险。确定对一个单个传输来说是正常的电源阈值以及使用此阈值进行电源电位的比较可以确定是否有几个用户试图在同一个时间间隔中传输数据，并且如果情况如此的话停止传输。
已经描述了一个实例，其中终端根据与频率分配组合的时间划分而由多址访问机构访问传输介质。这个例子并不是限制性的。例如，如果对传输介质的多址访问机构是CDMA(码分多址)机构的话也可以应用本发明。
在所述实例中，传输介质9和10均可由卫星链路形成。但是广播介质和返回路径可以是不同的类型。

Claims (10)

1．一种通信系统，它包括在主站和用于向一组用户提供服务的至少一个会聚点之间的一个传输介质，所述会聚点在传输介质上具有一定的传输能力，其特征在于主站包括用于通过考虑一组用户的它们的从属关系和会聚点的传输能力而向用户分配传输介质上的保留部分的装置。
2．根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于用户组的用户具有可以识别其所属的用户和组的识别符，并且其特征在于它们包括在它们与通信系统建立连接时把所述识别符发送到主站的装置。
3．根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于所述传输介质包括卫星链路，并且所述会聚点包括与卫星发射器连接的成组天线，所述卫星发射器与所述用户连接。
4．根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于所述传输介质至少在时间和频率上共用，所述保留部分至少对应于一个给定时间的传输频率。
5．一个主站，适用于通过传输介质与服务于一组用户的至少一个会聚点进行通信，并且在传输介质上具有一个特定的传输能力，其特征在于主站包括用于通过考虑一组用户的它们的从属关系和会聚点的传输能力而向用户分配传输介质上的保留部分的装置。
6．一种根据权利要求5所述的主站，其特征在于用户组的用户具有可以识别其所属的用户和组的识别符，所述站包括用于存储与通信系统建立连接的用户的识别符的装置和用于通过所述识别符确定一组的一个用户的从属关系的装置。
7．一个用户终端，适用于作为通过会聚点访问传输介质以与主站进行通信的一组用户终端的一部分，其特征在于所述终端至少包括用于存储识别所述用户的识别符的第一部分的存储装置，用于获得识别所述会聚点的识别符的第二部分的装置，用于把识别符的所述第一和第二部分连接起来以形成所述用户识别符的装置，以及用于在与通信系统建立连接时向主站发送所述识别符的传输装置。
8．根据权利要求7所述的用户终端，其特征在于所述识别符组成一个以通信系统的连接消息形式发送到主站的终端的物理地址。
9．一种分配保留部分的方法，用于在通信系统的主站中使用以向用户分配传输介质上的保留部分，其特征在于它包括：
-确认用户是否属于通过在传输介质上具有一个特定传输能力的会聚点与传输介质连接的一组用户的步骤，
-分配保留部分的步骤，它考虑了一个用户组中的用户的从属关系和会聚点的传输能力。
10．一种在包括通过会聚点与传输介质连接的用户的通信系统中识别用户的方法，其特征在于它至少分配给格式化为两部分的识别符的所述用户，第一部分识别会聚点而第二部分识别用户。
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