CZ283769B6 - Způsob přístupu ve skupinovaném spojovacím systému, skupinový spojovací systém a vzdálená jednotka pro spojení na tomto systému - Google Patents

Abstract

Skupinový spojovací systém obsahuje centrální stanici (11) a nejméně jednu vzdálenou jednotku (10) mající prostředek pro spojení po spoji s vícenásobným přístupem s časovým dělením. Jsou použity předem určené signalizační časové signalizační časové úseky (kanál 1) a předem určené provozní časové úseky (kanály 2 až 5) pro vysílání odpovídající signalizační informace a provozní informace z centrální stanice (11) do vzdálené jednotky (10) a předem určené signalizační časové úseky a předem určené provozní časové úseky pro odpovídající přenos signalizační informace a provozní informace ze vzdálené jednotky (10) do centrální stanice (11) během relativně silného provozu. Řešení umožňuje vzdálené jednotce (10) vysílat signalizační informaci, např. žádost o přístup ALOHA, na provozním úseku (například kanálu 5) během relativně slabého provozu a přijímat signalizační informaci na centrální stanici (11) během časového úseku a nakládat s touto informací jako se signalizační inŕ

Description

Vynález se týká způsobu přístupu v multiplexním komunikačním systému, obsahujícím nejméně jednu centrální stanici k níž je přiřazena nejméně jedna vzdálená jednotka, majícím prostředky pro komunikaci po spojení s vícenásobným přístupem s časovým dělením TDMA, přičemž se při způsobu vysílá a přijímá užitečná informace (tj. informace sdělovaná při komunikaci) v provozních časových úsecích a signalizační informace se vysílá a přijímá při běžném provozu v signalizačních časových úsecích.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy spojovací systémy, uspořádané následovně. Uživatel volající jednotky stlačuje své tlačítko pro uskutečnění hovoru PTT (push-to-talk) nebo provádí jakoukoli jinou činnost pro inicializaci vysílání. Volající vzdálená jednotka vysílá povel žádosti o přístup ALOHA Access na signalizačním časovém úseku. Centrální stanice ho přijímá, potvrzuje a vysílá do volané jednotky povel AHOY. Účel povelu AHOY je zkontrolovat, že volaná jednotka je k dispozici, dříve než se provede pokus o uskutečnění hovoru. Tento krok není podstatný a je proto vyznačen na odpovídajícím obrázku čárkovaně. Volaná jednotka potvrzuje tento povel v příštím signalizačním časové úseku. Centrální stanice přijímá potvrzení a v příštím signalizačním časovém úseku na odchozím kanálu vysílá povel jdi na kanál (GO TO CHANNEL) do volající jednotky spolu s udáním provozního kanálu, který se má používat. Po té volající jednotka vysílá na uvedeném provozním kanálu.

Každý časový úsek má dobu trvání 15 milisekund. Rámec obsahuje 6 časových úseků a má dobu trvání 90 milisekund. Mezi příchozím rámcem a odchozím rámcem je malé posunutí, jaké je typické za provozu.

Tyto pochody probíhají v posloupnosti, která bude podrobněji vysvětlena s grafickým časovým znázorněním podle jednotlivých časových úseků níže s odvoláním na výkresy demonstrující známý stav techniky. Uživatel stlačuje své tlačítko PTT v bodě A. Příští příchozí signalizační časový úsek je v čase Β. V tomto časovém úseku vysílá volající jednotka svůj signál ALOHA s žádostí o přístup. Centrální stanice potvrzuje v čase C, volaná jednotka potvrzuje v čase D a centrální stanice vysílá povel jdi na kanál v čase E. V případě, kde kanál je kanál 2, volající jednotka vysílá provozní signál v čase F. Dochází k celkovém zpoždění 240 milisekund mezi stiskem tlačítka PTT a začátkem vysílání.

Toto zpoždění při přistupuje nežádoucí a je obzvláště na obtíž, když je provoz slabý. Při slabém provozu uživatel s vysokou pravděpodobností očekává, že bude mít okamžitý přístup na kanál. Je pravděpodobné, že bude méně trpělivý, než když ví nebo předpokládá, že provoz je silný.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález způsobu přístupu v multiplexním komunikačním systému, obsahujícím nejméně jednu centrální stanici, k níž je přiřazena nejméně jedna vzdálená jednotka, majícím prostředky pro komunikaci po spojení (spoji) s vícenásobným přístupem s časovým dělením TDMA, přičemž se při způsobu vysílá a přijímá užitečná informace (tj. informace sdělovaná při komunikaci) v provozních časových úsecích a signalizační informace se vysílá a přijímá při běžném provozu v signalizačních časových úsecích, jehož podstatou je, že se při slabém provozu dovolí vzdálené jednotce vysílat signalizační informaci v provozním

- 1 CZ 283769 B6 časovém úseku, a tato signalizační informace se na centrální stanici přijímá v provozním časovém úseku a zpracovává se jako signalizační informace.

Pojmy slabý provoz a běžný (silný) provoz znamenají míru zatížení spojení, jak je obvyklé v telekomunikační technice, a budou zřejmé odborníkovi. Není proto nutné je zde blíže vysvětlovat.

Spojovací systém může být například radiotelekomunikační systém s mobilními nebo přenosnými komunikačními zařízeními, tvořícími odlehlé jednotky, například celulámí mobilní systém s mobilními telefony nebo radiovými zařízeními. Stejně tak jsou možné i jiné typy komunikací používající spojení po drátě pro přenos v časovém multiplexu TDMA, jako například telefonní systémy ve veřejné nebo soukromé pevné síti, počítačové sítě jako WAN a LAN, apod.

Podle dalšího znaku vynálezu se z centrální stanice vysílá potvrzení a inicializuje se připuštění na kanál v odezvě na příjem signalizační informace v provozním časovém úseku.

Vysílaná signalizační informace může s výhodou obsahovat žádost o přístup na kanál.

Podle dalšího znaku vynálezu se z centrální stanice vysílá povel k povolení přístupu na kanál v provozním časovém úseku.

Výhodu vynálezu je to, že při slabém provozu nemusí vzdálená jednotka čekat na její nejbližší signalizační časový úsek před vysíláním její žádosti o přístup na kanál. Na vzdálené jednotce se s výhodou monitorují povely povolení přístupu na kanál pro jiné vzdálené jednotky, udržuje se záznam identifikací přidělených kanálů a identifikují se tak časové úseky nepřidělené pro provoz. Tímto způsobem může vzdálená jednotka vysílat signalizační informaci na nepřiděleném provozním kanálu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladě provedení s odvoláním na připojené výkresy, spolu s předcházejícím podrobnějším vysvětlením problematiky známého stavu techniky, přičemž v těchto výkresech znázorňuje obr. 1 schéma výměny povelů mezi vzdálenou jednotkou a centrální stanicí během přístupu na kanál podle známého stavu techniky, obr. 2 schéma typického dělení příchozích a odchozích kanálů ve multiplexním spojovacím systému s vícenásobným přístupem s časovým dělením, obr. 3 schéma příchozích a odchozích spojení spojovacího systému s vícenásobným přístupem s časovým dělením podle vynálezu a obr. 4 schéma vzdálené jednotky podle výhodného provedení vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Nejprve bude podrobněji vysvětlen s odvoláním na obr. 1 a 2 znovu známý stav techniky s uvedením jeho nevýhod. Typický protokol pro vytváření spojení při vícenásobném přístupu s časovým dělením podle známého stavu techniky je znázorněn na obr. 1 a 2. Na obr. 1 jsou znázorněna na levé straně příchozí vysílání z volající vzdálené jednotky (mobilní nebo přenosné) do centrální stanice, uprostřed odchozí vysílání do volající jednotky i do volané jednotky a na pravé straně příchozí vysílání z volané jednotky. Uživatel volající jednotky stlačuje své tlačítko pro uskutečnění hovoru PTT (push-to-talk) nebo provádí jakoukoli jinou činnost pro inicializaci vysílání. Volající vzdálená jednotka vysílá povel žádosti o přístup ALOHA Access na signalizačním časovém úseku. Centrální jednotka ho přijímá, potvrzuje a vysílá do volané jednotky povel AHOY. Účel povelu AHOY je zkontrolovat, že volaná jednotka je k dispozici,

-2CZ 283769 B6 dříve než se provede pokus o uskutečnění hovoru. Tento krok není podstatný aje proto vyznačen čárkovaně. Volaná jednotka potvrzuje tento povel v příštím signalizačním časovém úseku. Centrální jednotka přijímá potvrzení a v příštím signalizačním časovém úseku na odchozím kanálu vysílá povel jdi na kanál (GO TO CHANNEL) do volající jednotky spolu s udáním provozního kanálu, který se má používat. Poté volající jednotka vysílá na uvedeném provozním kanálu.

Písmena na pravé straně obrázku 1 se vztahují k situacím na obr. 2.

Na obr. 2 je sled situací znázorněn dále v podmínkách odchozích a příchozích spojení uskutečňovaných na rozdílných kmitočtech a rozdělených do časových úseků. Pro účely názornosti je zde pět provozních časových úseků (kanálů) pro každý signalizační časový úsek (kanál). Kanály jsou očíslovány 1 až 6. Kanál 1 je signalizační kanál. Každý časový úsek má dobu trvání 15 milisekund. Rámec obsahuje 6 časových úseků a má dobu trvání 90 milisekund. Je zde znázorněno malé posunutí mezi příchozím rámcem a odchozím rámcem, jaké je typické za provozu.

Uživatel stlačuje své tlačítko PTT v bodě A. Příští příchozí signalizační časový úsek je v čase B. V tomto časovém úseku vysílá volající jednotka svůj signál ALOHA s žádostí o přístup. Centrální stanice potvrzuje v čase C, volaná jednotka potvrzuje v čase D a centrální jednotka vysílá povel jdi na kanál v čase E. V případě, kde kanál je kanál 2, volající jednotka vysílá provozní signál v čase F. Dochází k celkovém zpoždění 240 milisekund mezi stiskem tlačítka PTT a začátkem vysílání.

Toto zpoždění při přístupu je, jak již bylo uvedeno stručně v úvodu, nežádoucí aje obzvláště na obtíž, když je provoz slabý. Při slabém provozu uživatel s vysokou pravděpodobností očekává, že bude mít okamžitý přístup na kanál. Je pravděpodobné, že bude méně trpělivý, než když ví nebo předpokládá, že provoz je silný.

Obr. 3 a 4 znázorňují provedení způsobu přístupu v multiplexním spojovacím systému podle vynálezu.

Na obr. 3 je znázorněn protokol vytváření spojení při vícenásobném přístupu s časovým dělením TDMA, obsahující dva přenosové spoje na dvou rozdílných frekvencích, například oddělovaných 25 kHz. Odchozí spoj z centrální stanice do odlehlých jednotek je znázorněn sledem časových úseků 30. Druhý spoj je znázorněn sledem časových úseků 31. V každém spoji je čas dělen do rámců obsahujících 6 časových úseků, z nichž první časový úsek je signalizační úsek (kanál) a druhý až šestý úsek jsou provozní úseky (kanály). Každý úsek má trvání 15 milisekund. Rámec 6 úseků má trvání 90 milisekund.

Podle výhodného provedení vynálezu je spojení vytvářeno následovně. Operátor vzdálené jednotky stiskne svoje tlačítko PTT pro realizaci hovoru (nebo provede ekvivalentní úkon žádající vysílání) a vzdálená jednotka okamžitě vysílá přístupový povel ALOHA na prvním kanálu, který je k dispozici (signalizačním nebo provozním). Způsob, jakým vzdálená jednotka zjistí, které signály jsou volné, je popsán níže. Toto vysílání přístupového povelu ALOHA je reprezentováno šedě pojednaným provozním kanálem 5, bezprostředně následující PTT. Centrální jednotka přijímá tento přístupový povel ALOHA a v prvním časovém úseku, který je k dispozici (provozním nebo signalizačním) centrální jednotka vysílá potvrzovací povel a povel (C) AHOY. V příkladě z obr. 3 jsou tyto vysílány na signalizačním kanálu (odchozí kanál 1).

Volaná jednotka vysílá své potvrzení v prvním časovém úseku (provozním nebo signalizačním), který je k dispozici, který je ve znázorněném příkladě signalizační kanál (příchozí kanál 1). Způsob, jakým volaná jednotka ví, který časový úsek je k dispozici, je stejný, jako pro volající jednotku aje popsán níže.

-3CZ 283769 B6

Centrální stanice vysílá povel jdi na kanál (go to channel) v příštím časovém úseku, který je k dispozici, který je ve znázorněném příkladě na odchozím kanálu 3. Centrální stanice instruuje volanou jednotku, aby se přepnula na zvolený kanál, který může být, v případě že všechny kanály jsou volné ajsou předmětem jakýchkoli dalších požadavků, kanál bezprostředně následujícího časového úseku, tj. příchozí kanál 3.

Celkový čas mezi stlačením tlačítka PTT a přístupem na provozní kanál ve znázorněném příkladě je 75 milisekund. I když je toto scénář nejlepšího případu, jde o podstatnou redukci ze znázorněných 240 milisekund v nejhorším případě typického systému podle známého stavu techniky.

Každá vzdálená jednotka zaznamenává odchozí spojení a přijímá a dekóduje povely adresované na ostatní vzdálené jednotky. Když centrální stanice vysílá povel GO TO CHANNEL, vzdálená jednotka rozpoznává tento povel a zaznamenává kanál, který byl povolen k přístupu (i když povel není určen pro příslušnou vzdálenou jednotku). Tímto způsobem může vzdálená jednotka vytvořit záznam kanálů, které byly povoleny k přístupu a kanálů, které zůstávají volné. Kanál je zaznamenáván jako kanál, který se stává volným, buď přijetím povelu uvolni kanál, anebo v systému, kde žádný takový povel neexistuje, rozpoznáním neprovozní charakteristiky na tomto časovém úseku, přičemž v tomto případě je kanál registrován jako kanál, který se stal volným. Nekanálová charakteristika je nemodulovaná nosná vlna, prázdná kombinace nebo vůbec žádná nosná vlna (v závislosti na uspořádání vysílače), ale může být jakákoli neprovozní charakteristika, jak je známo v oboru.

Když celkový provoz na kanálu vzrůstá, klesá užitek z vynálezu. Když tak budou obsazeny čtyři z pěti provozních kanálů, bude zdokonalení značené zredukováno.

Na obr. 4 jsou znázorněny podrobnosti vzdálené jednotky 10. Vzdálená jednotka obsahuje anténu 40 připojenou k duplexem 41, který je sám připojen k přijímací obvodové sestavě 42 pro přijímání radiové frekvence RF Př a vysílací obvodové sestavě 43 pro vysílání radiové frekvence RF Vy. Přijímací obvodová sestava 42 je připojena k analogově-číslicovému převodníku 44 a vysílací obvodová sestava 43 je připojena k číslicově-analogovému převodníku 45. Převodníky 44 a 45 jsou odpovídající vstup a výstup číslicového procesoru signálů, který vykonává určité funkce znázorněné na obrázku. Je zde tak použit demodulátor 46, modulátor 47, formátovač 48 kanálu, vyhledávací tabulka 49, kodér 50 chyby kanálu a kodér 51 řeči. Kodér 51 řeči je připojen k analogově-číslicovému převodníku 52 pro dvoucestné připojení k ruční soupravě. Kodér 51 řeči a převodník 52 mohou být samozřejmě nahrazeny v datovém spojovacím systému.

Vzdálená jednotka je ve spojení s centrální stanicí 11. Když je vzdálená jednotka (mobilní nebo přenosný vysílač a přijímač) energeticky napájena, začíná přijímat vysílání z centrální stanice a synchronizuje na skupiny impulzů přijímané z centrální stanice. Toho je dosaženo pomocí synchronizačního slova přijímaného z centrální stanice na začátku každého rámce časového úseku. Tyto signály jsou přijímány přes vysokofrekvenční přijímací obvodovou soustavu 42, demodulovány v demodulátoru 46 a identifikovány ve formátovači 48 kanálu pomocí synchronizačního algoritmu, jak je dobře známo v oboru. Jednotka zůstává v nečinném režimu, v němž je přijímací obvodová soustava 42 aktivní. Jednotka přijímá, demoduluje a dekóduje signálovou informaci přijímanou z centrální stanice v signalizačních časových úsecích. Do této informace budou zahrnuty povely povolení kanálů pro jiné účastníky v poli.

Tak například jednotka číslo 20 může dostat instrukci jdi na kanál 2. Tato instrukce je identifikována a ve vyhledávací tabulce 49 je nastaven příznak udávající, že kanál 2 byl povolen pro přístup a je obsazen. Vyhledávací tabulka 49 má příznakový vstup pro každý z pěti provozních kanálů. Když se provoz zvyšuje a další kanály jsou povolovány pro přístup, jsou povely povolování těchto kanálů pro přístup zaznamenávány v tabulce 49. Kde není použit žádný povel uvolni kanál, tj. kde je kanál uvolněn pouze tím, že vysílání přestalo, je při zjištění

-4CZ 283769 B6 jednotkou, že v uvedeném časovém úseku není žádný další provoz, příznakový bit v tabulce 49 smazán.

V krátkém časovém úseku energetického napájení si vytvoří jednotka znalost o provozu na kanálech a taje uložena do tabulky 49.

Jako alternativa ke sledování povelů jdi na kanál může jednotka jednoduše zjišťovat, zda na jednotlivých kanálech existuje provoz. To zajišťuje rychlejší vytváření informace o existujícím provozu.

Pro vytváření tabulky 49 mohou být použity různé kombinace povelů pro povolení přístupu na kanál a uvolnění kanálu a měření provozu.

Když operátor stiskne neznázoměné tlačítko PTT, prohlédne formátovač 48 tabulku 49 pro identifikování volného kanálu. Formátovač 48 kanálu sestaví telegram pro vysílání na centrální stanici, který začíná synchronizačním slovem a zahrnuje povel ALOHA žádosti o přístup. Formátovač 48 kanálu uvolní tento telegram do modulátoru 47 na začátku prvního nepoužitého časového úseku provozního kanálu, jak je uveden v tabulce 49. Telegram je předán do obvodové soustavy 43, která je napájena ve vhodném okamžiku a telegram je vysílán anténou 40.

Centrální stanice, která je stanice vysílající povolení pro přístup na kanál a přijímající povely uvolnění kanálu, je obeznámena se situací, kdy v daném časovém úseku není žádný provoz. Centrální stanice udržuje podobnou vyhledávací tabulku kanálů a jejich přidělení.

Činnost na centrální stanici je následovná. Centrální stanice je připravena pro přijímání žádosti o přístup ALOHA od jakékoli z jednotek v poli. Když dostane žádost o přístup ALOHA (předpokládáme, že nedochází ke kolizím, tj. že žádné další jednotky nevysílají žádost o přístup ALOHA současně ve stejném časovém úseku), přijímá tak v důsledku toho telegram, dekóduje zněj identitu jednotky žádající o přístup a v příštím bezprostředně následujícím signalizačním časovém úseku (časový úsek 1 v obr. 3) vysílá potvrzení a sdělení AHOY identifikující volanou jednotku.

Pohyblivá nebo přenosná jednotka dostává potvrzení AHOY a vysílá její potvrzení v příštím časovém úseku, který je k dispozici (provozním nebo signalizačním). Postup pokračuje, jak je popsáno níže.

Když se provoz zvyšuje, jednotky budou více a více spoléhat na předem definovaný signalizační kanál pro signalizování, až jsou kanály nasyceny, nejsou k dispozici žádné kanály pro přidělování a veškeré další signalizační informace jsou přenášeny na příslušném příchozím a odchozím signalizačním kanálu.

Kde dvě vzdálené jednotky současně a interferujícím způsobem vysílají žádosti o přístup ALOHA ve stejné době ve stejném časovém úseku a při takové síle signálu, že není možné regenerovat jeden nebo oba signály, dojde ke kolizi ajedna nebo obě jednotky musí znovu zkoušet. Systém podle výhodného provedení vynálezu snižuje pravděpodobnost kolizí vzhledem k tomu, že signalizační vysílání nejsou všechna omezována na stejný signalizační kanál.

Je zřejmé, že vzdálená jednotka podle výhodného provedení vynálezu může být ve spojení s jinou vzdálenou jednotkou, která vykonává veškeré své signalizování na signalizačním kanálu (podle typického systému dle známého stavu techniky). Redukce vybavovací doby nebude tak velká, ale tato doba bude stále ještě podstatně snížená.

Bude také zřejmé, že není podstatné, aby centrální stanice byla přizpůsobena pro vysílání signalizace na signalizačních kanálech a provozních kanálech. V systému, kde centrální stanice

-5CZ 283769 B6 pouze vysílá signalizaci na signalizačním kanálu bude však docházet k podstatné redukci vybavovací doby, protože volající jednotka nemusí čekat na příští příchozí signalizační časový úsek před vysíláním svého povelu ALOHA pro přístup. V určitém podílu případů bude při použití volného provozního kanálu vysílat svůj signál ALOHA žádosti o přístup včas, aby centrální stanice přijala žádost a vyslala její potvrzení a sdělení AHOY v bezprostředně následujícím odchozím časovém úseku. To samotné může vést vybavovací době o velikosti až 150 ms v popsaném příkladě, i když následující signalizování může být prováděno na signalizačním kanálu.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přístupu v multiplexním komunikačním systému, obsahujícím nejméně jednu centrální stanici (11) kníž je přiřazena nejméně jedna vzdálená jednotka (10), majícím prostředky pro komunikaci po spojení s vícenásobným přístupem s časovým dělením TDMA, přičemž se při způsobu vysílá a přijímá užitečná informace v provozních časových úsecích a signalizační informace se vysílá a přijímá při běžném provozu v signalizačních časových úsecích, vyznačený tím, že se při slabém provozu dovolí vzdálené jednotce vysílat signalizační informaci v provozním časovém úseku, a tato signalizační informace se na centrální stanici přijímá v provozním časovém úseku a zpracovává se jako signalizační informace.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se z centrální stanice vysílá potvrzení a inicializuje se připuštění na kanál v odezvě na příjem signalizační informace v provozním časovém úseku.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že vysílaná signalizační informace obsahuje žádost o přístup na kanál.
4. 4. Způsob podle nejméně jednoho z nároků laž3, vyznačený tím, že se z centrální stanice vysílá povel k povolení přístupu na kanál v provozním časovém úseku.
5. 5. Způsob podle nejméně jednoho z nároků laž4, vyznačený tím, že se na vzdálené jednotce monitorují povely povolení přístupu na kanál pro jiné vzdálené jednotky, udržuje se záznam identifikací přidělených kanálů a identifikují se tak časové úseky nepřidělené pro provoz.