CZ298715B6 - Způsob provozování přenosové datové sítě a komunikační zařízení k uskutečňování tohoto způsobu - Google Patents

Description

(54) Název vynálezu:

Způsob provozování přenosové datové sítě s větším počtem stanic a komunikační zařízení k provozování tohoto způsobu (57) Anotace:

Přenosová datová síť obsahuje určitý počet stanic majících schopnost vysílat a přijímat data z jedné stanice do jiné. Podstata způsobu spočívá v tom, že každá stanice zahrnuje údaje o místním šumu pozadí/rušení v alespoň některém z jejích vysílání jiným stanicím pro účely použití jinými stanicemi při nastavování jejich hodnot přenosového výkonu při přenosu údajů do každé stanice. Podstata způsobu spočívá též v tom, že zahrnuje monitorování z první stanice přenášející údaje o šumu pozadí/rušení ve druhé stanici přijímající údaje o vysílání a nastavování vysílacího výkonu stanice vysílající údaje na přijímající stanici za účelem udržování požadovaného poměru signálu k šumu na přijímající stanici. Vynález se dále týká i komunikačního zařízení k provozování uvedeného způsobu.

h00 σ>

CM

N

O

Způsob provozování přenosové datové sítě s větším počtem stanic a komunikační zařízení k provozování tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu provozování přenosové datové sítě s větším počtem stanic a komunikačního zařízení k provozování tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Zveřejněná mezinárodní patentová přihláška č. WO 96/19887 popisuje přenosovou datovou síť, ve které jednotlivé stanice této sítě mohou vhodným způsobem posílat zprávy do jiných stanic s použitím mezilehlých stanic pro předávání datových zpráv. V sítích tohoto druhu a v sítích s větším počtem stanic se jako potřebné jeví seřizování výstupního výkonu vysílacích stanic na takovou úroveň, která postačí pro úspěšné přijímání přenášených dat, avšak za předpokladu, že jinak bude natolik nízká, aby minimalizovala rušení blízkých stanic nebo dalších uživatelů radiofrekvenčního spektra.

Proto je cílem předloženého vynálezu vyvinout způsob provozování přenosové datové sítě s větším počtem stanic, který vyřeší výše uvedený úkol.

Podstata vynálezu

Předložený vynález přináší způsob provozování přenosové datové sítě, která obsahuje určitý počet stanic majících schopnost vysílat a přijímat data z jedné stanice do jiné, přičemž tento způsob obsahuje krok monitorování kvality cesty mezi danou stanicí a každou další stanicí, se kterou je daná stanice v přenosovém propojení, dále krok zaznamenávání údajů o kvalitě cesty odpovídající kvalitě cesty související s každou další stanicí, přičemž tato zaznamenávání se provádí na každé stanici, dále krok nastavování hodnoty vysílacího výkonu na základě zaznamenaných údajů o kvalitě cesty prováděné na každé stanici, kteráje sdružena se zvolenou další stanicí, při vysílání dat do zvolené další stanice, čímž se zvyšuje pravděpodobnost přenosu dat do zvolené další stanice na optimální úrovni výkonu, a konečně i krok přenášení údajů o kvalitě cesty odpovídající kvalitě cesty mezi první stanicí a druhou stanicí při přenášení jiných dat mezi stanicemi, takže údaje o kvalitě cesty zaznamenávané na první stanici se přenášejí do druhé stanice pro účely použití v této druhé stanici a naopak, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že každá stanice zahrnuje údaje o místním šumu pozadí/rušení v alespoň některém z jejích vysílání jiným stanicím pro účely použití jinými stanicemi při nastavování jejich hodnot přenosového výkonu při přenosu údajů do každé stanice, a dále vynález zahrnuje i monitorování z první stanice přenášející údaje o šumu pozadí/rušení ve druhé stanici přijímající údaje o vysílání a nastavování vysílacího výkonu stanice vysílající údaje na přijímající stanici za účelem udržování požadovaného poměru signálu k šumu na přijímající stanici.

Vynález je možno provádět též tak, že monitorování údajů o kvalitě cesty mezi stanicemi zahrnuje monitorování nejméně jedné z charakteristik kanálu mezi stanicemi, mezi které patří zeslabení přenosu dat, fázové zkreslení, časové zpoždění, Dopplerův posuv a ztrácení signálu přenášeného po několika drahách.

Vynález je možno provádět též tak, že údaje o kvalitě cesty té stanice, která přijímá vysílání dat, se vypočítávají na základě porovnávání měřeného výkonu přijímaného vysílání s údaji ve vysílání, jež indikují jeho vysílací výkon.

-1 CZ 298715 B6

Vynález je možno provádět též tak, že stanice, která přijímá takové údaje o kvalitě cesty, porovnává přijímané údaje o kvalitě cesty s příslušně uloženými údaji o kvalitě cesty a vypočítává korekční hodnotu kvality cesty z rozdílu mezi přijímanými a uloženými hodnotami, přičemž korekční hodnota kvality cesty se využívá pro seřizování vysílacího výkonu při přenášení dat do stanice, která vyslala údaje o kvalitě cesty.

Vynález je možno provádět též tak, že korekční faktor kvality cesty se vypočítává na základě odvozování rychlosti změny dat z určitého množství výpočtů korekčních faktorů kvality cesty.

Vynález je možno provádět též tak, že rychlost změny dat se prognosticky využívá při seřizování vysílacího výkonu tehdy, když se vysílání dat do stanice, jejíž korekční hodnota kvality cesty se detekuje, má po nějakém čase změnit.

Vynález je možno provádět též tak, že každá stanice monitoruje vysílání dalších stanic pro účely získávání údajů o kvalitě cesty od nich tak, že první stanice, monitorující vysílání z druhé stanice nacházející se v dosahu první stanice, do třetí stanice, jež se nachází mimo dosah první stanice, získává údaje o kvalitě cesty týkající se třetí stanice.

Vynález je možno provádět též tak, že zahrnuje seřizování rychlosti přenosu datových zpráv vysílaných z první stanice do druhé stanice podle hodnoty vysílacího výkonu, který se nastavuje na první stanici, a požadovaného poměru signálu a šumu ve druhé stanici.

Vynález je možno provádět též tak, že zahrnuje seřizování délky paketů datových zpráv vysílaných z první stanice do druhé stanice podle hodnoty vysílacího výkonu, kteiý se nastavuje na první stanici, a požadovaného poměru signálu k šumu ve druhé stanici.

Vynález je možno provádět též tak, že každá stanice monitoruje vysílání dalších stanic pro účely získávání údajů o kvalitě cesty a údajů o šumu pozadí/rušení od nich tak, že první stanice, monitorující vysílání z druhé stanice nacházející se v dosahu první stanice, do třetí stanice, jež se nachází mimo dosah první stanice, získává údaje o kvalitě cesty a údaje o šumu pozadí/rušení týkající se třetí stanice.

Vynález je možno provádět též tak, že zahrnuje volbu optimální stanice pro vysílání dat do této stanice podle údajů o kvalitě cesty a údajů o šumu pozadí/rušení týkajících se této stanice.

Každá stanice výhodně monitoruje vysílání dalších stanic pro účely získávání údajů o kvalitě toku a údajů o šumovém/rušícím pozadí z těchto stanic tak, aby první stanice, která monitoruje přenos ze druhé stanice nacházející se v dosahu první stanice do třetí stanice nacházející se mimo dosah první stanice, mohla získávat datovou kvalitu a údaje o šumovém/rušícím pozadí týkající se třetí stanice.

Vynález se dále týká komunikačního zařízení pracujícího jako stanice v síti obsahující určitý počet stanic, které mohou vysílat a přijímat data od jedné stanice do jiné, kteréžto zařízení obsahuje prostředky vysílače, kteréjsou upraveny pro vysílání dat do volených stanic, dále prostředky přijímače, jež jsou upraveny pro přijímání dat vysílaných z jiných stanic, dále též měřicí prostředky pro měřicí síly signálu, které provádějí měření výkonu přijímaných vysílání, dále procesorové prostředky pro výpočet a zaznamenávání údajů o kvalitě cesty odpovídající kvality cesty, jež se vztahuje k dalším stanicím, a také ovládací prostředky pro seřizování výstupního výkonu vysílače podle kvality cesty mezi tímto zařízením a cílovou přijímací stanicí, přičemž podstata vynálezeckého zařízení spočívá v tom, že procesorové prostředky jsou uspořádány pro zahrnutí údajů o kvalitě cesty při jejich vysíláních dalším stanicím pro použití v nich, a pro obdržení údajů o kvalitě cesty ve vysíláních z dalších stanic pro použití při výpočtu nových údajů o kvalitě cesty, a dále pro monitorování údajů o šumu pozadí/rušení ve vysíláních z dalších stanic, tak, že první stanice, monitorující vysílání z druhé stanice nacházející se v dosahu první stanice, do třetí sta-2CZ 298715 B6 nice, jež se nachází mimo dosah první stanice, získává údaje o kvalitě cesty týkající se třetí stanice.

Vynález je též možno provést tak, že procesorové prostředky jsou sestaveny pro provádění 5 výpočtů kvality cesty na základě porovnávání údajů v přijatých vysíláních ve vztahu kjejich vysílacímu výkonu a/nebo na základě porovnávání předtím naměřené kvality cesty s měřeními provedenými s použitím měřicích prostředků pro měření síly signálu.

Vynález je též možno provést tak, že procesorové prostředky jsou sestaveny pro monitorování 10 přinejmenším jedné z charakteristik kanálu mezi stanicemi, mezi které patří zeslabení toku dat, fázové zkreslení, časové zpoždění, Dopplerův posuv a ztrácení signálu přenášeného po několika drahách mezi zařízením a dalšími stanicemi.

Vynález je též možno provést tak, že procesorové prostředky jsou sestaveny pro vyjímání údajů o 15 kvalitě cesty z přijímaných vysílání pro účely porovnávání údajů o kvalitě cesty se změřeným výkonem přijatých vysílání a pro účely vypočítávání korekčního faktoru kvality cesty z rozdílu mezi nimi, přičemž ovládací prostředky využívají korekční faktor kvality cesty při seřizování výstupního výkonu vysílače.

Vynález je též možno provést tak, že procesorové prostředky jsou upraveny pro odvozování poměru změny dat od určitého množství výpočtů korekčního faktoru kvality toku pro účely vyrovnávání rozdílů v kvalitě toku mezi stanicemi.

Vynález je též možno provést tak, že procesorové prostředky jsou uspořádány pro prognostické využívání rychlosti změny dat při seřizování vysílacího výkonu tehdy, když se vysílání dat do stanice, jejíž korekční hodnota je detekována, má po čase změnit.

Vynález je též možno provést tak, že procesorové prostředky jsou uspořádány pro monitorování údajů o kvalitě cesty ve vysíláních z dalších stanic, tak, že první stanice, monitorující vysílání z druhé stanice nacházející se v dosahu první stanice, do třetí stanice, jež se nachází mimo dosah první stanice, získává údaje o kvalitě cesty týkající se třetí stanice.

Vynález je též možno provést tak, že procesorové prostředky jsou uspořádány pro ukládání údajů o kvalitě cesty v případě každé stanice z určitého počtu stanic a pro nastavování hodnoty výcho35 zího vysílacího výkonu tehdy, když se zahajuje komunikování s kteroukoli stanicí z určitého počtu stanic v souladu s příslušnými uloženými údaji o kvalitě cesty.

Konečně pak je možno provést vynález i tak, že procesorové prostředky jsou uspořádány tak, že toto zařízení vhodně navolí další stanici pro vysílání dat do nich v souladu s údaji o kvalitě cesty a/nebo údaji o šumu pozadí/rušení, jež s další stanicí souvisejí.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže osvětlen na základě přiložených výkresů, na nichž:

obr. 1 je schéma komunikační sítě s větším počtem stanic, které znázorňuje, jak odchozí stanice může vysílat data přes určitý počet mezilehlých stanic do cílové přijímací stanice;

obr. 2A až 2E tvoří dohromady zjednodušené postupové schéma, které graficky znázorňuje činnost na základě způsobu podle předloženého vynálezu;

obr. 3 až 6 jsou bloková schémata zařízení, které je použitelné pro uplatňování tohoto vynálezu; a obr. 7 až 9 jsou postupová schémata znázorňující podle příslušnosti postup upravování výkonu, poměru modemových dat a délky paketu prováděný v souladu s předloženým vynálezem.

-3CZ 298715 B6

Příklady provedení vynálezu

Síť, která je schematicky znázorněna na obr. 1, obsahuje určitý počet stanic, kdy každá z těchto stanic má kombinovaný vysílač a přijímač, který má schopnost přijímat a vysílat data z některé jiné stanice v dosahu. Komunikační síť tohoto druhu popisuje zveřejněná mezinárodní patentová přihláška č. WO 96/19887. Stanice této sítě udržují vzájemné spojení mezi sebou s použitím zkušební metodiky, kterou popisuje mezinárodní patentová přihláška číslo PCT/GB98/01651.

ío Ačkoli způsob a zařízení podle přihlašovaného vynálezu bylo technicky navrženo pro využití ve výše zmiňované komunikační síti, mělo by být pochopitelné, že se uplatnění přihlašovaného vynálezu neomezuje výhradně na takovou síť a může se používat i v dalších sítích, a to včetně konvenčních voštinových nebo hvězdicových sítí nebo dokonce i ve dvousměmé komunikační situaci mezi první a druhou stanicí.

Na obr. 1 je vidět, že odchozí stanice A může komunikovat s pěti „sousedními“ stanicemi B až 7 a vysílá data do cílové stanice O přes mezilehlé stanice Β, I a M.

Vysílá-li kterákoli ze stanic data do některé jiné stanice, je nezbytné, aby použitý vysílací výkon postačoval pro umožnění úspěšného přijetí vysílaných dat v přijímací stanici. Aby se předešlo zbytečné spotřebě energie a rušení ve vztahu k dalším stanicím v rámci sítě nebo jiným komunikačním systémům v obecném smyslu, vyvstává nutnost minimalizování používaného vysílacího výkonu.

Problém nastavování optimálního vysílacího výkonu komplikují změny kvality toku mezi stanicemi, které se mohou výrazně zhoršovat zejména v případě stanic, které se pohybují ve vzájemném vztahu k sobě.

Dále používaný výraz „kvalita toku“ zahrnuje zeslabení toku (odborníci v této oblasti techniky rovněž používají výraz „zeslabení přenosu“ nebo „útlum toku“), což je míra výkonu, která se ztrácí při vysílání signálu z jednoho bodu do jiného prostřednictvím konkrétního komunikačního prostředku. Avšak tento výraz rovněž zahrnuje další parametry přenosového toku mezi dvěma stanicemi, jako jsou charakteristiky fázového zkreslení, časového zpoždění, Dopplerova posuvu a zeslabování toku přenášeného po několika drahách, které by mohly ovlivňovat vysílací výkon, jenž se vyžaduje pro úspěšný přenos mezi dvěma stanicemi.

Vynález řeší tento problém vyvinutím způsobu a zařízení pro soustavné monitorování kvality toku mezi stanicemi a seřizování vysílacího výkonu, který slouží pro přenos dat při použití právě takového výkonu, jenž zajistí úspěšné přijetí vysílaných dat bez vynaložení většího vysílacího výkonu, než je potřeba. Navíc lze seřizovat další přenosové parametry, jako je vyrovnávání přenosových charakteristik a kódování vysílaných signálů, což se provádí s cílem zlepšení pravděpodobnosti úspěšného přijímání.

Při přijímání datového souboru ze vzdálené stanice se v přijímající stanici provádí měření výkonu nebo síly signálu přijímaného vysílání. Toto je známo jako hodnota „Indikátoru síly přijímaného signálu“ (zkratka „RSSI“ podle anglicky formulovaného výrazu „Received Signál Strength Indicator) přijímaného vysílání. V datovém paketu ze vzdálené stanice jsou obsažena data, jež odpovídají údajům o síle vysílání, kterou použila vzdálená stanice. Na základě toho může místní stanice vypočítat zeslabení toku (tj. zeslabení přenosu nebo útlum toku) mezi dvěma stanicemi ode50 čítáním místně naměřené hodnoty RSSI od hodnoty vysílacího výkonu v kterémkoli paketu. Kdykoli místní stanice odpoví na zkušební signál ze vzdálené stanice, pak bude vždy indikovat oslabení toku tak, jak bylo toto zeslabení toku vypočítáno v datovém paketu obsahujícím odpověď. Podobně místní stanice ví, že jakékoli, do ní adresované datové pakety budou obsahovat data odpovídající údajům o zeslabení toku, které vzdálená stanice naměřila od nejčerstvějšího zkušebního signálu, jenž vzdálená stanice přijala od místní stanice.

-4CZ 298715 B6

Místní stanice bude porovnávat své výpočty týkající se zeslabení toku s údaji týkajícími se zeslabení toku, jež byly přijaty od vzdálené stanice, a využije takto zjištěné rozdíly hodnot zeslabení toku pro určování korekčního faktoru, který se uplatňuje při vysílání dat do vzdálené stanice, takže zmíněná místní stanice upravuje svůj výstupní výkon na optimální úroveň nebo pokud možno co nejblíže k ní.

Poprvé, kdy místní stanice přijme relaci ze vzdálené stanice, použije korekční faktor:

Tok_Kor = Vzdálené zeslabení toku - Místní zeslabení toku poté:

Tok_Knr = TokKor + (((vzdálené zeslabení toku - místní zeslabení toku) + TokK_nr)/2) - Tok_Knr) kde maximální seřízení provedené na Toki<_nr je v obou případech 5 dB nahoru nebo dolů.

Tok_Kor může mít maximum pouze ± 30dB.

Místní stanice přidává korekční faktor k měřenému zeslabení toku, který sama změřila, a tím generuje korekční hodnotu zeslabení toku, kteráje použitelná při určování toho, jaká síla bude použita pro odpověď vzdálené stanici. Avšak hodnotou zeslabení toku, kterou místní stanice umisťuje do záhlaví paketu, je hodnota zeslabení toku bez korekce, přičemž tuto hodnotu zeslabení toku bez korekce měří řečená místní stanice.

Pokud místní stanice neobdrží přímou odpověď ze vzdálené stanice po deseti přenosech, pak musí zvýšit svou hodnotu Tokop_r o 5 dB na maximum + 10 dB. Důvodem pro toto opatření je předejití poklesu pod prahovou hodnotu šumu vzdálené stanice. (Hodnota Tok_Opr se přidává k naměřené hodnotě zeslabení toku. Takto seřízené zeslabení toku se následně používá pro určo30 vání požadovaného vysílacího výkonu. Menší hodnota Tpk_Opr bude odpovídat menšímu vysílacímu výkonu. Je-li hodnota Tok_Opr příliš nízká nebo dokonce záporná, pak může být vysílací výkon příliš nízký na to, aby dosáhl na vzdálenou stanici. Proto je nutné zvyšovat hodnotu Tokopr v 5dB krocích do té doby, než bude detekována odpověď ze vzdálené stanice).

Místní stanice rovněž nebude zvyšovat svůj vysílací výkon o více než 10 dB nad normální úroveň. Tím se má předejít zaplavení jiných stanic v případě, že existuje chyba v přijímači vzdálené stanice. Pokud však místní stanice neobdrží odpověď, pak může maximální seřízení jít až na 30 dB nad normální úroveň.

Pokud se hodnota RSSI vzdálené stanice identifikuje, pak se hodnota zeslabení toku v záhlaví datového paketu nastavuje jako 0 (nula). Stanice nebude provádět žádné seřizování svého korekčního faktoru zeslabení toku buď tehdy, je-li vzdálené zeslabení toku v záhlaví nula, nebo tehdy, je-li identifikována jej i místní hodnota RSSI.

Existuje-li výpočet zeslabení toku a opravného faktoru Tok_Knr, může místní stanice následně určit výkon, který se vyžaduje pro zpětné vysílání do vzdálené stanice. Vzdálená stanice rovněž včleňuje do každého paketu, který odesílá, hodnoty pozadí RSSI pro současný, předcházející a příští modem. Místní stanice bude využívat korekční zeslabení toku a vzdálené pozadí RSSI pro určování toho, jaký výkon bude použit pro vysílání odpovědi.

Každá stanice má minimální úroveň poměru signálu vůči šumu (S/N), který se bude snažit udržovat v případě každého modemu. Předpokládá se, že požadovaný poměr signálu vůči šumu všech stanic v síti je stejný. Místní stanice nastaví úroveň výkonu pro její vysílání tak, aby vzdálená stanice přijímala toto vysílání při existenci správného poměru S/N. Má-li místní stanice

-5CZ 298715 B6 dodatečná data k odeslání nebo může-li pracovat při vyšším poměru dat, pak může být požadovaný poměr S/N různý.

Příklad 1

Tx výkon vzdálené stanice : 40 dBm

Pozadí RSSI vzdálené stanice : -120 dBm

Zeslabení toku vzdálené stanice : 140 dB ío Požadovaný S/N místní stanice : 25dB

Zeslabení toku místní stanice : 130 dB

Tok_Knr = Vzdálené zeslabení toku - Místní zeslabení toku (předpokládá se provádění prvního výpočtu) = 140 - 130 = 10 dB

Korekce zeslabení toku = Místní zeslabení toku + Tok^„_r = 130 + 10 = 140 dB

Místní Tx výkon = Vzdálený RSSI + Požadovaný S/N + Korigované zeslabení toku = -120 + 25 + 140 = 45 dBm

Z uvedeného příkladu lze vyvodit, že místní stanice musí použít Tx výkon 45 dBm, aby dosáhla vzdálený poměr S/N mající hodnotu 25 dB. Pokud může místní stanice nastavovat svůj výkon pouze v 10 dB krocích, pak musí provést seřízení svého výkonu až k dalšímu kroku, což je 50 dBm.

Na obr. 7 je předvedeno souhrnné grafické provedení vývojového diagramu, který znázorňuje postup upravování výkonu.

Stanice může mít jeden nebo více než jeden modem. Každý modem pracuje s rozdílným pomě30 rem dat. Všechny však pracují na stejném kanálu, tj. frekvenci a/nebo médiu. Proto tehdy, když stanice mění kanály, budou všechny modemy k dispozici na novém kanálu. Avšak kanál může mít minimální a/nebo maximální datový poměr, který je k danému kanálu přidělen. Jako příklad lze uvést, že, je-li stanice na 80 kb/s zkušebním kanálu (80 kb/s = 80 tisíc bitů za sekundu), pak nemůže používat datové poměry nižší než 80 kb/s. Proto na tomto kanálu nelze používat modem

8 kb/s. Stejným způsobem může zkušební kanál 8 kb/s mít maximální šířku pásma 80 kb/s, v důsledku čehož použití modemu 800 kb/s není na tomto kanálu možné.

Provádí-li stanice zkušební provoz na zkušebním kanálu, pak používá datový poměr, který je k takovému kanálu přidělen. V takovém případě bude vždy provádět zkoušku na tomto kanálu a bude používat výkon, který se vyžaduje pro udržování 5 sousedů.

Když místní stanice odpovídá na zkoušku vyslanou ze vzdálené stanice nebo když odpovídá na datový paket ze vzdálené stanice, tak při odpovědi vždy usiluje o využití optimálního modemu.

Stanice bude vždy usilovat o odpověď při využití nejvyššího datového poměru, jak je to jen možné. Nejvyšší datový poměr bude určován maximálně přípustným datovým poměrem pro daný kanál a vzdáleným poměrem S/N na modem disponující takovým datovým poměrem.

Jestliže stanice může používat vyšší datový poměr na daném kanálu, pak bude určovat vzdálený

S/N pro takový datový poměr. Pokud může dosáhnout takový požadovaný poměr S/N, pak bude používat vyšší datový poměr. Na druhé straně je však potřebné poznamenat, že, jsou-li provozní podmínky špatné a stanice nemůže dosáhnout požadovaný poměr S/N, pak stanice zůstane u momentálního datového poměru. Jsou-li provozní podmínky velmi špatné a stanice nemůže udržovat momentální datový poměr, pak může v reakci na takové podmínky dokonce volit nižší

-6CZ 298715 B6 datový poměr, pokud to kanál umožní. Stanice bude používat nižší datový poměr pouze tehdy, bude-li dosažen poměr S/N, který vyhovuje pro nižší datový poměr. Pokud stanice nemůže používat nižší datový poměr a současně je na nejnižším datovém poměru, který je k dispozici, pak bude stanice nadále usilovat o udržení spojení. Avšak v situaci, kdy je k dispozici nižší datový poměr, ale stanice nemůže tento nižší datový poměr použít na momentálním kanálu, nebude tato stanice odpovídat vzdálené stanici. Toto bude nutit vzdálenou stanici k tomu, aby hledala kanál s nižším poměrem dat.

Jako shrnutí uvedených skutečností lze uvést následující:

· Stanice přepíná na následující modem tehdy, když poměr S/N následujícího modemu vyhovuje požadovanému poměru S/N a maximální modemový poměr kanálu umožňuje použití následujícího modemu.

• Stanice přepíná na předchozí modem tehdy, když poměr S/N momentálního modemu je nižší než požadovaný poměr S/N a poměr S/N předchozího modemu vyhovuje požadovanému poměru

S/N a minimální modemový poměr kanálu umožňuje použití předchozího modemu.

Na obr. 8 je předvedeno souhrnné grafické provedení vývojového diagramu, který znázorňuje postup upravování modemového datového poměru.

Když stanice odpovídá další stanici, tak vždy usiluje o vyslání takového objemu dat, jak je to jen možné. Mezi faktoiy, které omezují délku paketu patří mezery mezi zkouškami, maximální vysílací výkon a přípustná doba trvání přenosu na datovém kanálu.

V prototypovém systému je základní délka paketu 127 bajtů (slabik). Toto je nejmenší délka paketu, která umožňuje spolehlivý přenos dat mezi dvěma stanicemi. (Automaticky se předpokládá, že jde o posílání dat. Pokud stanice neposílá žádná data, pak paket bude vždy menší než 127 bajtů).

Stanice bude používat základní délku paketu v případě velmi špatných podmínek dokonce i tehdy, když má větší objem dat k odeslání. Jestliže stanice posílá takový paket do vzdálené stanice, která má zhoršený šum pozadí nebo je příliš daleko, pak bude tudíž schopna odpovídat při nejnižším datovém poměru (8 kb/s) a maximálním výkonu.

Jestliže stanice může dosahovat vzdálený poměr S/N lépe než základní hodnotu (tj. požadovaný poměr S/N pro 8 kb/s), pak může zahájit používání dalších paketů na základě následujících rovnic:

V případě desetinásobně zvýšeného baudového poměru bude stanice násobit délku paketu faktorem Z. (Je typické, že Z = 4).

Násobitel pro délku paketu = Z^log(X), kde „x“ je baud 2 / baud 1.

V případě 10 dB zvýšení poměru S/N násobte délku paketu Y. (Je typické, že Z = 2).

Násobitel pro délku paketu = Y^w/l0? kde „w“ je přídavný S/N, který je k dispozici.

Hodnoty pro Z a Y se pevně stanovují pro celou síť. Typickými hodnotami pro Z a Y jsou podle příslušnosti 4 a 2.

Příklad 2

Jestliže stanice může odpovídat v datovém poměru 80 kb/s při požadovaném poměru S/N pro 80 kb/s, pak taková stanice bude používat maximální délku paketu, kterou lze vyjádřit výpočtem:

-7CZ 298715 B6

127 krát 4^1ο8^{ί8θ0θθ/8θ000}> = (27 krát 4 = 508 bytů (slabik). I v případě, kdy stanice nemůže paket naplnit, bude stále používat výkon, který je potřebný pro dosažení požadovaného poměru S/N.

Příklad 3

V případě, kdy stanice může odpovídat při 15 dB nad poměrem S/N požadovaným pro 80 kb/s, bude používat maximální délku paketu, která se určuje podle následujícího výpočtu : 127 krát ^io_g(8oooo/8oooo) 2^15/1θ = |27 krát 4 krát 2,83 = 1437 bajtů (slabik). Pokud stanice nemůže paket ío naplnit, pak snižuje svůj vysílací výkon na úroveň, která se vyžaduje pro momentálně použitou délku paketu. Jako příklad lze uvést to, že, má-li stanice k odeslání do jiné stanice pouze

600 bajtů, ačkoli by mohla použít délku paketu 1437 bajtů, pak seřídí svůj Tx výkon na úroveň mezi požadovaným S/N a 15 dB nad požadovaným S/N na základě obrácení rovnice Y^w/1° za účelem určení, jaká hodnota přídavného výkonu se vyžaduje pro zvýšení nad požadovaný poměr

S/N.

Je důležité poznamenat, že, ačkoli stanice může používat větší délku paketu na základě disponování s poměrem S/N a datovým poměrem, může docházet k omezování délky paketu v důsledku průběhů zkušebních intervalů. Jestliže je například zkušební interval na 8 kb/s kanálu 300 mili20 sekund a maximální délka paketu založená na disponování s poměrem S/N 600 bajtů (který přenáší k 600 milisekundám při 8 kb/s), lze vypozorovat, že vzniká nutnost použití délky paketu méně než 3000 bajtů, neboť za původně uvedených okolností by jiná stanice mohly paket poškodit tehdy, když provádějí zkoušky.

Při usilování o určení maximální délky paketu založené na poměru zkoušek se musí brát v úvahu jistý počet faktorů. Mezi tyto faktory patří: Tx na zpoždění (čas potřebný pro nastavování vysílacího výkonového zesilovače a pro nastavování vzdáleného přijímače), simulační zpoždění modemu (délka simulační posloupnosti modemu), zpoždění při změně směru přenosu (čas pro přepínání procesoru zRx do Tx, tzn. zpracovávání dat) a přenosové zpoždění (čas, v jehož průběhu signál postupuje skrze médium).

Určování maximální délky paketu založené na poměru zkoušek se provádí s použitím následující rovnice:

Max, délka (ms) = Zkušební interval minus Tx na zpoždění minus simulační zpoždění modemu minus zpoždění při změně přenosu minus přenosové zpoždění

Délku v bajtech (slabikách) lze tudíž určit takto:

Max, délka (bajty) = Datový poměr děleno 8 krát Max, délka (sekundy)

Příklad 4

Zkušební interval na 8 kb/s kanálu je 300 milisekund. Tx na zpoždění je 2 milisekundy, simulační zpoždění modemu je 2 milisekundy, zpoždění při změně směru přenosu je 3 milisekundy a přenosové zpoždění je 8 milisekund (horší případ stanice vzdálené 1200 km).

Max, délka (ms) = Zkušební interval minus Tx na zpoždění minus Zpoždění při změně směru přenosu minus Přenosové zpoždění = 300-2-2-3-8 = 285 ms

Max, délka (byty) = Datový poměr děleno 8 krát Max, délka (sekundy) = 8000 : 8 x 0,285 = 285 bajtů

-8CZ 298715 B6

Na obr. 9 je znázorněno souhrnné grafické provedení vývojového diagramu, který znázorňuje postup upravování délky paketu.

Dále následuje tabulka uvádějící podrobnosti o formátu zkušebních a datových paketů, které se 5 používají v síti podle přihlašovaného vynálezu:

Formát zkušebních a datových paketů

Proměnná hodnota	Bit. délka	Možnosti
Úvod. synchro. skupina	64	Simulační posloupnost modemu (101010101010 atd. ....)
Synchronizace 1	8	První synchronizační znak používaný pro blokování Zilogu
Synchronizace 2	8	Druhý synchronizační znak používaný pro blokováni Zilogu
Synchronizace 3	8	Třetí synchronizační znak prověřovaný softwarem
Délka paketu	16	Délka paketu od synchronizace 3 do poslední CRC

-9CZ 298715 B6

Ověření délky	S	Ověření délky paketu = Délka paketu MSB XOR LSB
Verze protokolu	8	Verze protokolu
Typ paketu	8	Typ paketu (např. zkušební, datový, klíčový atd.)
Identif·' kace vyslání	32	Identifikace vysílající stanice
Identifikace příjmu	32	Identifikace přijímající stanice (0 = vyslání výzvy)
Číslo paketu	16	Číslo paketu
Oprava Tx výkonu	8	Momentální výkon vysílající stanice v dBm
Úprava Tx zeslabení toku	8	Zeslabení toku měřené na vysílající stanici v dB
Oprava Tx aktivity	4	Momentální úroveň aktivity vysílající stanice
Oprava Tx antény	8	Momentální konfigurace antény vysílající stanice
Ůpr. Tx pozadí RSSI - 1	8	RSSI vysílající stanice v dBm -> Momentální modem - 1
Oprava Tx pozadí RSSI	8	RSSI vysílající stanice v dBm -> Momentální modem
Úpr. Tx pozadí RSSI + 1	8	RSSI vysílající stanice v dBm -> Momentální modem + 1
Opr. Tx vrchol, šumu	8	Vrcholová frekvence & úroveň na vysílající stanici
Oprava Rx aktivity	4	Požadované, úroveň aktivity přijímací stanice
Oprava Rx kanálu	8	Požadovaný Rx & Tx kanál pro přijímající stanici
Záhlaví CRC	16	16 bitová CRC pro data záhlaví
Směrov. návěstí sousedů	8	Bit 0 - v provozu, Bit 1 - ústředna, Bit 2 - ověření autorizace
Délka dat sousedů	16	Délka směrovaných dat v bajtěch = 3 + 4 (aktuální) + identifikace x 6
Aktuál. software souseau	32	Aktuální verze softwaru (16) a blokovací číslo (16)
Data sousedů	X	Sousedé x (32 (identifikace) + 8 (potřebný Tx výkon) + 4 (potřebný modem) + 4 (návěstí)

Data paketu	X
CRC	32	32 bitová CRC pro celý paket včetně záhlaví

- 10CZ 298715 B6

Úvodní synchronizační skupina:

Toto je simulační posloupnost modemu, která obsahuje střídání čísel 1 a 0.

Synchronizace 1 až synchronizace 3:

Toto jsou tři synchronizační znaky, které se používají pro účely detekování začátku platného paketu.

Délka paketu:

Toto je celková délka paketu od synchronizace 3 až k a včetně posledního bytu CRC. Maximální délka paketu, která je povolená na zkušebním kanálu, se určuje na základě poměru provádění zkoušek, což znamená, že stanice nemůže posílat paket, který je delší (měřeno veličinou času) než mezera mezi zkouškami na zkušebním kanálu. Maximální délka paketu, kteráje na zkušebním kanálu povolena, se určuje na základě časového úseku, v jehož průběhu může stanice setrvávat na datovém kanálu.

Prověření délky:

Toto se používá pro prověřování proměnlivé délky paketu, aby se předcházelo jakýmkoli příjmům paketů s neplatnou délkou.

Verze protokolu:

Toto se používá pro prověřování toho, která verze protokoluje použita. Jestliže software nemůže verzi protokolu podpořit, je paket ignorován.

Typ paketu:

Toto definuje typ paketu, který je určen k odeslání. Další paket bude přímo následovat momentální paket tehdy, jestliže je zadán platný bit.

Identifikace příjmu:

Toto je identifikace stanice, na jejíž adresu se paket odesílá.

Identifikace vyslání:

Toto je identifikace stanice, která momentálně odesílá příslušný paket.

Číslo paketu:

Ke každému vysílanému paketu se přiděluje pořadové číslo. Toto čísl se žádným způsobem nepoužívá v protokolu. Toto číslo je hlavně určeno pro informační potřeby technické obsluhy systémů. Vždy, když se na stanici znovu nastavují výchozí parametry, je počáteční číslo paketu voleno nahodile.

Úprava Tx výkonu:

Momentální výkon vysílající stanice je dán jako absolutní výkon v dBm v rozsahu od minus 80 dBm do plus 70 dBm. (pole umožňuje nastavování hodnot od minus 128 dBm do plus 128 dBm).

-11 CZ 298715 B6

Tx zeslabení toku:

Toto je kvalita toku, která se měří na vysílající stanici. Zeslabení toku = (Vzdálený Tx výkon minus místní RSSI) předchozího vysílání přijímající stanice. Hodnota 0 se používá pro indiko5 vání toho, že hodnota RSSI vysílající stanice byla v normě. Kvalita toku se používá jako korekční faktor přijímající stanice, který v další relaci tato přijímající stanice vysílá do původně vysílající stanice.

Úprava Tx aktivity:

Toto je úroveň aktivity vysílající stanice, která se měří podle následujícího návodu : Aktivita = watty krát čas děleno (šířka pásma krát úspěšnost), kdy po určité době se provádí výpočet průměru.

Úprava Tx antény:

Toto indikuje skutečnost, jakou anténní konfiguraci vysílající stanice momentálně používá. Tx a Rx anténa tvoří kompletní anténní systém, který popisuje každou z 255 možných konfigurací.

Úprava Tx pozadí RSSI:

Toto je momentální pozadí RSSI ve vysílací stanici pro modem, který je momentálně na vysílání. Tento indikátor má přiděleny hodnoty od minus 255 dBm do minus 1 dBm. Vyslaná hodnota je absolutní hodnotou RSSI a přijímající stanice musí násobit tuto hodnotu koeficientem minus 1, aby získala správnou hodnotu v dBm. Hodnota 0 se používá pro indikování toho, že kanál není k dispozici nebo je větší než 0 dBm nebo se rovná 0 dBm. Hodnota 0 dBm není použitelná pro účely úpravy.

Úprava Tx pozadí RSSI - 1:

Totéž jako v posledním odstavci s výjimkou toho, co souvisí s předchozím modemem.

Úprava Tx pozadí RSSI + 1:

Totéž jako v posledním odstavci s výjimkou toho, co souvisí s příštím modemem.

Tx vrcholový šum:

Spodní 3 bity pro vrcholovou frekvenci v Hz, 0 = ani jeden, 1, 5, 10, 50, 100, 500 >500 a dalších

5 bitů pro vrcholovou amplitudu v dB.

Úprava Rx aktivity:

Má-li stanice vysokou úroveň aktivity a ruší-li jiné stanice, budou takové jiné stanice používat toto pole pro vynucování poklesu úrovně aktivity řečené aktivní stanice. Vyžaduje-li určitý počet stanic pokles aktivity, pak rušící stanice bude reagovat poklesem své aktivity. Pokud žádná stanice nebude takový pokles požadovat, aktivní stanice zahájí pomalé zvyšování úrovně své aktivity. Bude-li tudíž stanice ve velmi vzdálené oblasti, pak bude udržovat úroveň aktivity v důsledku úsilí o zajištění spojení s dalšími oblastmi. V případě velmi frekventované oblasti budou další stanice udržovat svou aktivitu na nižší úrovni.

Ve výhodných provedeních tohoto vynálezu bude stanice vždy usilovat o udržování pěti sousedů tak, aby další stanice neměly potřebu vyžadovat na řečené stanici snížení její aktivity. Avšak tento znak je uplatňován v případech, kdy stanice nemohou snižovat jejich výkon nebo jakkoli

- 12CZ 298715 B6 jinak zvýšit jejich datový poměr, přestože nadále dochází k rušení s příliš velkým počtem dalších stanic.

Úprava Rx kanálu:

Předpokládá možnost použití 255 předem určených kanálů. Tyto kanály jsou nastaveny pro celou síť. Každý kanál bude mít přidělen zkušební poměr (tento zkušební poměr lze vypnout, čímž se vytváří datový kanál). Každý kanál bude rovněž mít přidělen minimální datový poměr. Kanály budou mít určeny frekvence Tx a Rx. Kanály mohou být definovány jako jiná média, a to napříio klad Satelit, Diginet, ISDN atd.

Vysílající stanice bude vyžadovat, aby další stanice provedla přepnutí na datový kanál (například na základě vypnutí zkušebního poměru) tehdy, když posílá do přijímací stanice více dat, než je možné obsáhnout v délce paketu, která je přidělena pro zkušební kanál.

Záhlaví CRC:

Toto je lóbitové CRC ověřování pro data záhlaví. Je to součet všech bajtů v záhlaví. Ověřuje se pouze tehdy, když dojde k selhání CRC paketu. Toto slouží jako prostředek určování skutečnosti, která stanice posílá paket. Jestliže dojde k tomu, že CRC paketu selže, avšak CRC záhlaví je ověřeno, pak by měla být data obsažené v záhlaví používána opatrně, protože záhlaví CRC není velmi přísným prostředkem detekování chyb.

Dále definované „Směrovací pole sousedů“ není zahrnuto v CRC záhlaví, protože se nemusí pou25 žívat, pokud paket CRC neprojde. Toto zajišťuje menší náchylnost k chybám při směrování.

Směrovací návěstí sousedů:

Tato návěstí se používají pro účely podpory směrování. Poskytují dodatečné informace o řídicí stanici. Průběžně definovanými bity jsou:

Bit 0 - je nastaven, jestliže je řídicí stanice účastníkem provozu.

Bit 1 - je nastaven, jestliže je řídicí stanicí ústředna Internetu.

Bit 2 - je nastaven, jestliže řídicí stanice plní funkci ověřovacího zmocněnce.

Bit 3 - je rezervován.

Další 8bitová slabika by mohla být přidána v případě, kdy by se měla vyžadovat další návěstí.

Délka dat sousedů:

Délka směrovacích dat se uvádí v bajtech. Patří k ní „Směrovací návěstí sousedů“ a „Délka dat sousedů“ (tj. 3 bajty). Další 4 bajty se přidávají tehdy, má-li stanice pole „Aktuálního softwaru sousedů“. Dalších 6 bajtů se přidává na každého souseda a tyto byty se včleňují do sekce „Data sousedů“. Pokud nějaká „Data sousedů“ existují, pak musí existovat i „Aktuální software sousedů“.

Aktuální software sousedů:

Toto je momentální verze aktualizovaného softwaru, která je k dispozici na řídicí stanici (horních 16 bitů pole), a blokovací číslo (dolních 16 bitů pole), jež je k dispozici.

Data sousedů:

Toto je seznam sousedů, pro které má řídicí stanice směrovací data. Pokaždé, když řídicí stanice přijme aktualizovaná směrovací data pro stanici, jež jsou lepší než data, která má, bude aktuali-13 CZ 298715 B6 zovat svá vlastní data a zařadí stanici v tomto seznamu pro svou další zkoušku. Datová sekce má následující čtyři dílčí pole pro každou stanici na seznamu:

Identifikace stanice:

32bitové pole s identifikací sousední stanice.

Požadovaný Tx výkon:

8bitové pole indikující kombinovaný nebo přímý Tx výkon, který se požaduje pro dosažení „Identifikace stanice“ z řídicí stanice.

Požadovaný modem:

Modem, který řídicí stanice požaduje pro dosažení cílové stanice.

Návěstí:

Návěstí poskytující dodatečné směrovací informace pro dosažení cílové stanice. Bit 0 - „V pro20 vozu“; Bit 2 - „Ústředna“; Bit 3 - „Prověření autorizace“; Bit 4 - „Přímý soused“. Poslední bit indikuje, že stanice v seznamuje přímým sousedem řídicí stanice.

Paketová data:

Toto jsou datu paketu. Mají jeden nebo více segmentů. Typy těchto segmentů mohou být různé a mohou pocházet nebo být určeny pro každou stanici s identifikací.

CRC:

Toto je 32bitové CRC ověření celého paketu. Pokud je toto CRC neplatné, pak se provádí zrušení paketových dat, avšak data záhlaví mohou být uchráněna tehdy, projde-li záhlaví CRC. Zdokonalený způsob:

Postupový diagram nakreslený na obr. 2A až 2D znázorňuje postup měření a řízení výkonu a kalibrování, který se provádí v síti znázorněné na obr. 1. Odchozí stanice A měří sílu signálu, který přijímá ze stanice B. Stanice A navíc identifikuje stanici B zjejích vysílacích záhlaví a identifikuje, která stanice je přijímající stanicí a jaká informace se posílá. Poté stanice A čte údaje o vysílacím výkonu a úrovni poměru šumu vůči rušení obsažené v záhlaví stanice B, na základě čehož odvozuje úroveň výkonu, který stanice B používá při dosahování příslušné přijímající stanice, jakož i spodní hranici místního šumu/rušení. Následně může stanice A vypočítat kvalitu toku ze stanice A do stanice B na základě použití naměřené síly svého signálu a deklarované úrovně výkonu stanice B.

Jestliže stanice B odpovídá jiné stanici, jako je stanice C, pak stanice A může vyčíst ze záhlaví stanice B její deklarovanou kvalitu toku do stanice C na základě odvozování informací, které se týkají kolísajících kvalit toku mezi stanicemi BaCa které se získávají jednoduchým monitorováním vysílání stanice B. Vzhledem ktomu, že stanice B deklaruje svůj vysílací výkon v komunikaci se stanicí C v souvislosti se zeslabováním toku deklarovaného stanicí B do stanice

C, může navíc stanice A vypočítávat spodní hranici šumu/rušení na stanici C i přes skutečnost, že nemůže „naslouchat“ vysílání stanice C. Na základě schopnosti stanice A provádět monitorování vysílání stanice B tehdy, když stanice B vysílá do stanice C, je možné odvozovat kvalitu toku, požadovanou úroveň výkonu a spodní hranici šumu/rušení jak stanice B tak i stanice C, a to dokonce i tehdy, když je stanice C „mimo dosah“ stanice A.

- 14CZ 298715 B6

Provádí-li stanice B zkoušku a neodpovídá žádné jiné stanici, není možné provádět odvozování jakýchkoli informací týkajících se kvality toku nebo požadované kvality toku z jejích vysílání kromě vypočítávání kvality účinnosti toku z A do B. Jestliže stanice A monitoruje stanici B odpovídající stanici A a čte výpočet kvality toku do stanice A obsažený v záhlaví stanice B, pak stanice A může porovnávat tuto vypočítanou kvalitu toku s tím, co bylo vyčteno ze stanice B, a provádí výpočet rozdílu. Stanice A používá tento rozdíl pro účely aktualizování svého průměrného rozdílu kvality toku. Toto se provádí na základě porovnávání svých výpočtů kvality toku s výpočty stanice B a získaný rozdíl představuje výsledek rozdílů ve způsobech měření a dalších nepřesností obou stanic.

Avšak v souvislosti s existujícím kolísáním kvality toku mezi přenosy je možné, že se kvalita toku změní od doby, kdy stanice B vypočítala kvalitu toku ze stanice A do stanice B, do doby, kdy stanice A provede výpočet kvality toku ze stanice B do stanice A. Proto lze poměr změny vypočítávat navíc a mimo dlouhodobé rozdílové průměrování, které je výsledkem nepřesností měření. Tento poměr změny bude způsobem poměrem změny skutečné kvality toku v důsledku změn šíření vln mezi vysíláními.

Stanice A může rovněž používat úroveň šumu/rušení deklarovanou stanicí B při aktualizování své databáze pro účely indikování pomalého poměru změny šumu/rušení na základě minulých záznamů na stanici B a také rychlých kolísání, která se mohou projevovat ve spodní hranici šumu/rušení stanice B. Stanice A pak může použít předpovídaná kolísání kvality toku ze stanice A do stanice B a předpovídaná kolísání poměru změny šumu/rušení v zájmu stanovení předpovědi možnosti vysílání do stanice B. Toto se provádí tak, aby byly vybrány periody minimální kvality toku nebo minimální spodní hranice šumu mezi stanicemi A a B. Protože stanice A shro25 mažďuje data z dalších stanic, jako jsou například stanice B, C, D, E a F, může rozhodovat, zda stanice B poskytuje nejlepší možnost nebo zda by se měla zvolit některá jiná z ostatních stanic. Navíc stanice A může volit svůj datový poměr, délku paketu a vysílací výkon na základě poměru změny a průběhu kolísání kvality toku a šumu/rušení existujícího mezi stanicemi A a B.

Jestliže stanice A volí stanici B pro přenos dat, přijímá zpětné potvrzení ze stanice B a tato informace se dále postoupí podle příslušnosti ze stanice B do dalších stanic. Je důležité poznamenat, že na základě monitorování vysílání ze stanice B má stanice A povědomost o kvalitě toku ze stanice B do stanice G, Η, I, J, K a dalších stanic, do kterých může stanice B vysílat. S pomocí takového monitorování sbírá stanice A údaje o kolísání kvality toku mezi stanicí B a dalšími sta35 nicemi a indikace spodní hranice šumu/rušení dalších stanic dokonce i tehdy, když tyto stanice nejsou přímo monitorovány stanicí A. S použitím takového postupuje k dispozici možnost volby vhodné reléové stanice, přičemž v úvahu se nebere pouze první ionosférický skok, nýbrž dva ionosférické skoky, a dále jek dispozici celková směrovací informace, takže data mohou být účinně směrována k cílové stanici O.

Technické prostředky (hardware):

Obr. 3, 4, 5 a 6 znázorňují základní technické prostředky, které se používají při praktickém uplatňování vynálezu. Tato vyobrazení odpovídají obr. 8, 9, lOall uváděné mezinárodní patentové přihlášky číslo WO 96/19887.

Na základě „rozhodnutí“ provést vysílání určí hlavní procesor 149 úroveň výkonu datového poměru a použitou délku paketu a odešle tento paket do sériového ovladače 131 a současně přes obvodové rozhraní 147 přepne vysílací/přijímací spínač 103 do vysílací polohy a zapne vysílač po uplynutí přijatelného zpoždění. Zilogový čip 131 vyšle paketová data spolu s příslušným záhlavím a CRC ověřením prostřednictvím PN sekvenčních kodérů v blocích 128 nebo 130, které se volí v závislosti na stanoveném datovém poměru.

Hlavní procesor 149 včleňuje do datového paketu jako jedno z polí informace data odpovídající právě používaného vysílacího výkonu, který je stejný jako vysílací výkon odesílaný do výkono- 15 CZ 298715 B6 vého ovládacího PIC bloku 132, jenž se dále používá pro buzení výkonového řídicího bloku 141, který dále řídí kontrolu zisku a filtrovací blok 143 dolní propusti. Tento blok dále využívá zpětnou vazbu z výkonového zesilovače 145 pro účely ovládání budičů 144 a 142.

Způsob snímání a ziskové zpětné vazby umožňuje spolehlivé odvozování přesné úrovně výkonu na základě instrukcí z výkonového řídicího bloku 141.

Před zapnutím výkonového zesilovače se provádí volba vysílací frekvence s použitím syntetizátoru 138, po čemž následuje vyslání instrukcí přes budicí řídicí blok 141 do výkonového zesiloío vače 145 a tento zesilovač se zapíná.

Vyžadují-li se výkonové úrovně, kteréjsou nižší než minimální výkonová úroveň vytvářená činností výkonového zesilovače 145, pak se může zapínat spínací útlumový blok 102 za účelem zajištění dodatečných 40 dB útlumu. Procesor může tudíž instruovat výkonový zesilovač tak, aby spínal v kombinaci s útlumovým blokem při zajišťování výstupní výkonové úrovně v rozsahu od minus 40 dBm do plus 50 dBm. Když je zesilovač zapnut, procesor dostává informace z obvodu 101 pro snímání nízkého výkonu, které se týkají vzestupného a sestupného výkonu a které se vysílají přes analogový mezičlánek do digitálního konvertoru 146, přičemž hlavní procesor 149 využívá tyto informace pro monitorování úrovně výkonu vysílání. Tyto informace se poté uklá20 dají do dynamické RAM 150 pro sestavování informací týkajících se vzestupných a sestupných úrovní výkonu, který se ve srovnání s požadovaným výkonem skutečně generuje.

Hodnota výstupního vysílacího výkonu bude ovlivněna účinností ovládací smyčky (bloky 145, 144, 142 a 143) pro řízení vysílacího výkonu a spínacího útlumového bloku 102. Navíc jakákoli nepřesnost sestavení antény 100 bude mít rovněž za následek změny projevující se sestupem nebo vzestupem výkonu. Příslušný výstupní výkon, který se skutečně vyžaduje pro různé úrovně, se může ukládat do RAM procesoru, který sestavuje tabulku poskytující srovnání požadovaných úrovní vůči skutečným úrovním výstupního výkonu. Na tomto základě dostává procesor možnost používat přesnější pole výkonové úrovně pro sestavování informací pro budoucí přenosy v podo30 bě zpráv nebo zkušebních signálů. Vzhledem k tomu, že úroveň výkonu se pohybuje v rozsahu od minut 40 dBm do plus 50 dBm, existuje deset různých úrovní vysílacího výkonu, které jsou odstupňovány zvlášť po 10 dB. Proto tabulka, kterou procesor uchovává bude mít těchto deset úrovní výkonu, přičemž požadovaná úroveň výkonu a skutečná úroveň výkonu se bude nacházet v tomto rozsahu.

Na základě toho pak každá další stanice v síti bude přijímat takové vysílání přes vlastní anténu 100. Přijímaný signál bude poté procházet obvodem 101 pro snímání nízkého výkonu a zapnutý útlumový blok 102, který má výchozí nastavení útlumu 0 dB. Přijímaný signál bude dále prostupovat 2MHz pásmovým filtrem 104, který bude odstraňovat pásmové rušení, a poté bude prochá40 zet do předzesilovače 105, který provádí zesilování signálu před jeho směšováním ve směšovači

106 na 10,7MHz mezifrekvenční (IF) signál. Tento signál se filtruje pomocí pásmového filtru

107 a zesiluje se v mezifrekvenčním (IF) zesilovači 108 a následně se dále filtruje a zesiluje v blocích 109, 110, 111 a 112.

Konečné filtrování se provádí v blocích 114 a 115, přičemž v této fázi se signál měří v bloku 116 s použitím úzkopásmové RSSI funkce, jejíž výstup se prostřednictvím procesoru používá pro určování síly signálu příchozího vysílání. Toto v případě potřeby umožňuje, aby procesor vyžádal od výkonového ovládacího PIC bloku 132 přepínání dodatečného utlumování přijímače až do 40 dB. Přepínání přídavného utlumování bude nutné pouze tehdy, když signál překročí rozsah měření NE615 bloku 116. Jinak se utlumovač ponechává na 0 dB utlumení, což umožňuje, aby přijímač plně využíval citlivost pro přijímání slabých signálů, kterou má k dispozici. Přicházející vysílání se měří současně ve dvou pásmových šířkách, konkrétně 8 kHz a 80 kHz. Šířka pásma 80 kHz se měří na základě odvádění 10,7MHz mezifrekvenčního signálu po 150kHz keramickém filtru 109 a používání 150kHz keramického filtru 121 a NE604 IC 120. Toto má rovněž RSSI výstup, který hlavní procesor 149 přijímá prostřednictvím příslušného mezičlánku.

-16CZ 298715 B6

Širokopásmové a úzkopásmové hodnoty RSSI se měří od analogového do digitálního konvertoru 146, který následně postupuje data dále do hlavního procesoru 149. Hlavní procesor má vyhledávací tabulku a odebírá informace z A až D konvertoru a z předchozích kalibrovaných dat odvo5 zuje sílu přijímaného signálu. Tato data se kalibrují v dBm, a to typicky od minus 140 dBm do 0 dBm. Tato informace se typicky generuje na základě použití výstupu generátoru kalibrovaného signálu, který injektuje tento výstup do vstupu přijímače a následné volby různých úrovní síly signálu, přičemž instruování procesoru ve smyslu volby injektováných úrovní výkonu se provádí prostřednictvím klávesnice 209. Tato informace se pak trvale ukládá do statické RAM nebo io dynamické RAM 150.

Takto může přijímající stanice přesně zaznamenávat úroveň výkonu každého příchozího vysílání. Poté tato přijímací stanice čte adresu příchozího vysílání a v ní obsažený údaj o úrovni vysílacího výkonu. Na základě porovnání může být například úroveň vysílacího výkonu plus 90 dBm měřena v přijímači jako minus 90 dBm a toto se následně používá pro výpočet zeslabení toku 130 dBm. Zeslabení toku se může měnit od 0 dB až po maximum 190 dB [+50 - (-140) = 190], Minimální zeslabení toku, které lze měřit, závisí na vysílacím výkonu vysílající stanice a maximálním signálu, který může přijímající stanice měřit. Protože v takovém konstrukčním provedení má maximální příjmový signál u anténního portu 100 hodnotu 0 dBm, lze naměřit zeslabení toku

0 dBm za předpokladu, že vysílací výkon je nižší než 0 dBm. Jako jiný příklad lze uvést to, že při vysílacím výkonu 50 dBm má minimální zeslabení toku, které se může naměřit, hodnotu 50 dB. Toto by mohlo být vylepšeno přidáním dodatečných kroků ve spínacím utlumovači nebo s pomocí využití různých úprav v přijímači. Je-li spínací utlumovač v úplném spínacím připojení a výstup konvertoru A až D indikuje, že hodnota RSSI je na své nejvyšší úrovni, pak přijímající procesor bude označovat data související s vysíláním jako „odhadovaná“. To znamená, že zeslabení toku je nižší, než lze naměřit.

Procesor, který je na příjmu, bude návazně měřit signál pozadí a rušení a za předpokladu, že na žádném modemu není při žádném datovém poměru detekováno jakékoli vysílání, bude monitoro30 vat a měřit šum a rušení v dBm a vypočítávat průměr, jenž bude ukládán do statické RAM. Je-li vysílání detekováno, pak se nejčerstvější měření šumu porovnávají se sílou signálu pro účely odvozování poměru signálu vůči šumu. V každé vysílací relaci je charakteristika šumu pozadí, která se určuje před vysíláním, včleňována do vysílané zprávy nebo zkoušky jako další pole spolu s vysílacím výkonem. Další stanice v síti mohou z vysílání vyjímat nebo odvozovat nejen kvalitu toku, ale i spodní hranici šumu vzdálených stanic ještě před zahájením jejich vysílání. Vzhledem k tomu, že přijímající stanice zná kvalitu toku a má k dispozici údaje o spodní hranici šumu vzdálené stanice, bude schopna určovat, jaký vysílací výkon vytvoří požadovaný poměr signálu vůči šumu na vzdálené stanici.

Požadovaný poměr signálu vůči šumu se typicky odvozuje od výkonu modemu a číslice založené na délce paketu a pravděpodobnosti úspěchu. Tento požadovaný poměr signálu vůči šumu se ukládá do databáze procesoru a návazně se aktualizuje na základě úspěšnosti přenosů do různých cílových míst. Za situace, kdy stanice například snímá vysílání a vypočítává zeslabení toku tak, že má být 100 dB, a vzdálená stanice má mít deklarovanou spodní hranici šumu minus 120 dBm, aby byl dosažen požadovaný poměr signálu vůči šumu například 20 dB na 8 kilobitů za sekundu, pak bude vysílat na úrovni výkonu minus 20 dBm. Tento požadovaný poměr signálu vůči šumu bude odlišný pro 80 kilobitů za sekundu v tom, že spodní hranice šumu by ve srovnání s 15 kHz by byla vyšší ve větší šířce pásma 150 kHz, a v tom, že výkon modemu 80 kilobitů za sekundu se může lišit od modemu s výkonem 8 kilobitů za sekundu.

Proto by přijímající stanice měla vědět, že v situaci, kdy je například deklarovaná spodní hranice šumu v širokém pásmu minus 110 dBm a zeslabení toku je stále 100 dB, avšak požadovaný poměr signálu vůči šumu je například 15 dB, by měla požadovat vysílací výkon plus 5 dBm. Stanice, která přijímá vysílání, bude vědět, jakou úroveň výkonu použije při odpovědi do původ55 ně odchozí stanice.

- 17CZ 298715 B6

V průběhu monitorování dalších komunikujících stanic bude přijímající stanice sledovat změny kvality toku a spodní hranici šumu deklarovanou různými jinými stanicemi, jejichž proměnné charakteristiky rovněž monitoruje, a na základě volby momentu minimální kvality toku a mini5 mální hranice šumu bude vysílat při určené vysílací úrovni tak, aby dosahovala požadovaný poměr signálu vůči šumu ve vztahu ke stanici nebo stanicím, které monitoruje. Při odpovědi na vysílání provede odpovídající stanice zapnutí svého vysílače, zkontroluje zesilovač výkonu prostřednictvím výkonového ovládacího PIC bloku 132 za účelem zajištění požadované úrovně výkonu a poté hlavní procesor 149 včlení do připravované odpovědi pole svého vlastního vysílalo čího výkonu, svůj vlastní příjmový šum před zahájením vysílání a kvalitu toku, kterou právě obdržel ze stanice, které nyní odpovídá.

V závislosti na poměru signálu vůči šumu a požadované úrovni vysílání provede hlavní procesor volbu připojení buď modemu majícího výkon 80 kilobitů za sekundu nebo modemu majícího výkon 6 kilobitů za sekundu a uskuteční vysílání. Při přípravě tohoto vysílání tento hlavní procesor ukládá údaje o úrovni výkonu vlastního vysílání, vlastní spodní hranici šumu pozadí jak v šířce pásma 150 kHz, tak i v šířce pásma 15 kHz a kvalitu toku, kterou právě vypočítal v případě vysílání, na které odpovídá. Původně odchozí stanice, která nyní přijímá vysílání obsahující odpověď, bude znovu měřit úroveň RSSI v obou uvedených pásmových šířkách a prostřednict20 vím A až D konvertoru 146 a s použitím srovnávací tabulky ve statické RAM 150 vypočítá sílu přijímaného signálu. Na základě zkoumání přijatého paketu postoupeného ze sériového synchronního Zilogového čipu 131 řečená původně odchozí stanice vypočítá zeslabení přijímaného toku s použitím deklarovaného vysílacího výkonu a naměřené hodnoty RSSI a porovná hodnotu zeslabení toku, kterou do ní vyslala řečená odpovídající stanice.

V souvislosti se srovnáváním těchto dvou zeslabení toku lze uvést, že kvůli krátkému časovému úseku mezi vysíláním a příjmem by tato dvě zeslabení toku měla být docela podobná, pokud zeslabení toku nekolísá, což může být někdy způsobeno prostředím, ve kterém se vozidlo pohybuje. V případě úspěšných vysílání se rozdíl mezi dvěma hodnotami zeslabení toku vyjadřuje jejich průměrem, který se ukládá do paměti, protože toto číslo představuje rozdíl způsobený chybou při měření síly signálu nebo chybou v deklarované úrovni výkonu vysílání. Postup vypočítávání průměru se používá pro účely stanovování průměru například při působení podmínek souvisejících s pohybem vozidel a kolísáním zeslabování toku. Hlavní procesor bude používat číslo vyjadřující takový průměr a bude je uchovávat pro každou stanici v síti. Hlavní procesor bude mít pro každou stanici v síti korekční faktor zeslabení toku nebo delta v rozsahu od malého počtu dB do několika desítek dB, který bude ukládán do RAM. Při detekování vysílání některé stanice a měření zeslabení toku se bude korekční faktor používat pro korigování úrovně vysílacího výkonu před vysláním odpovědi do stanice, tzn. podle předpokladu. Typický postup probíhá následovně:

Stanice A měří příchozí zeslabení toku ze stanice B například 100 dB. Stanice A prohlíží adresu stanice B, jejíž údaje následně porovnává se srovnávací tabulkou za účelem určení korekčního faktoru nebo delta v hodnotě například 10 dB. To znamená, že zeslabení toku, jehož měření provádí stanice A, je na průměru 10 dB větší než zeslabení toku, jehož měření provedla stanice B.

Na základě právě naměřeného zeslabení toku naměřeného stanicí A a stanicí B, provádí stanice A výpočet šumu a požadované úrovně výkonu, aby byl dosažen požadovaný poměr signálu vůči šumu na stanici B. Povolený rozdíl mezi zeslabením toku, které deklaruje stanice B, a zeslabením toku, jež naměřila stanice A, se ukládá do paměti na stanici A. Pokud se detekuje prudká změna, pak lze vyvodit, že k ní došlo se vší pravděpodobností kvůli kolísavému zeslabení toku mezi pře50 nosy, a v tomto případě stanice A používá sílu přijímaného signálu pro určování zeslabení toku. Rozdíl mezi hodnotami ztráty toku se používá pro aktualizování průměrného rozdílového čísla, které bude po určitém počtu vysílání upravovat průměr jakýchkoli kolísání v zeslabení toku mezi vysílání a odpovědí.

-18CZ 298715 B6

Skutečnost, že rozdílové číslo je k dispozici pro účely monitorování stanice provádějící zkušební provoz nebo komunikující s jinou stanicí, umožňuje provádění výpočtu zeslabení toku s použitím korekčního faktoru a sestavování odhadu požadovaného vysílacího výkonu pro dosažení vzdálené stanice s využitím potřebného poměru signálu vůči šumu. Korekční faktor nebo delta zesla5 bení toku se aktualizuje pouze tehdy, když jsou stanice ve vzájemné interakci, a toto pole bude ve vysílání přítomno pouze tehdy, když jedna stanice bude odpovídat druhé, avšak nebude přítomno, když jiná stanice bude provádět jednoduchý zkušební provoz, v němž se toto pole ponechává prázdné.

Ačkoli byl proveden popis provedení přihlašovaného vynálezu s konkrétním odkazem na měření zeslabení toku ve smyslu útlumu toku nebo zeslabení vysílání, bude pochopitelné, že lze další parametry kvality toku, které byly v předcházejícím textu zmiňovány, měřit pro účely vytvoření přesnější hodnoty kvality toku, jež je využitelná při seřizování vysílacího výkonu zajišťujícího přenos dat mezi stanicemi.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (10)

1. Způsob provozování přenosové datové sítě, která obsahuje určitý počet stanic (A až O) majících schopnost vysílat a přijímat data z jedné stanice do jiné, přičemž tento způsob obsahuje kroky:

25 monitorování kvality cesty mezi danou stanicí a každou další stanicí, se kterou je daná stanice v přenosovém propojení kroky (4 až 12);

zaznamenávání údajů o kvalitě cesty odpovídající kvalitě cesty související s každou další stanicí v kroku (13, 14), přičemž toto zaznamenávání se provádí na každé stanici;

nastavování hodnoty vysílacího výkonu na základě zaznamenaných údajů o kvalitě cesty prová30 děné na každé stanici, která je sdružena se zvolenou další stanicí, při vysílání dat do zvolené další stanice, čímž se zvyšuje pravděpodobnost přenosu dat do zvolené další stanice na optimální úrovni výkonu v kroku (15, 16, 17); a přenášení údajů o kvalitě cesty odpovídající kvalitě cesty mezi první stanicí (A) a druhou stanicí při přenášení jiných dat mezi stanicemi, takže údaje o kvalitě cesty zaznamenávané na první sta35 nici se přenášejí do druhé stanice pro účely použití v této druhé stanici a naopak, vyznačující se tím, že každá stanice zahrnuje údaje o místním šumu pozadí/rušení v alespoň některém z jejích vysílání jiným stanicím pro účely použití jinými stanicemi při nastavování jejich hodnot přenosového výkonu při přenosu údajů do každé stanice, a tím, že zahrnuje monitorování z první stanice přenášející údaje o šumu pozadí/rušení ve druhé stanici přijímající

40 údaje o vysílání a nastavování vysílacího výkonu stanice vysílající údaje na přijímající stanici za účelem udržování požadovaného poměru signálu k šumu na přijímající stanici v kroku (18, 19, 20).

2. Způsob podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že monitorování údajů o kvalitě cesty

45 mezi stanicemi zahrnuje monitorování nejméně jedné z charakteristik kanálu mezi stanicemi, mezi které patří zeslabení přenosu dat, fázové zkreslení, časové zpoždění, Dopplerův posuv a ztrácení signálu přenášeného po několika drahách.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že údaje o kvalitě cesty té

50 stanice, která přijímá vysílání dat, se vypočítávají na základě porovnávání měřeného výkonu přijímaného vysílání s údaji ve vysílání, jež indikují jeho vysílací výkon.

-19CZ 298715 B6

4. Způsob podle nároku 3, vy z n a č uj í c í se t í m , že stanice, která přijímá takové údaje o kvalitě cesty, porovnává přijímané údaje o kvalitě cesty s příslušně uloženými údaji o kvalitě cesty a vypočítává korekční hodnotu kvality cesty z rozdílu mezi přijímanými a uloženými hodnotami, přičemž korekční hodnota kvality cesty se využívá pro seřizování vysílacího výkonu při

5 přenášení dat do stanice, která vyslala údaje o kvalitě cesty.

5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že korekční faktor kvality cesty se vypočítává na základě odvozování rychlosti změny dat z určitého množství výpočtů korekčních faktorů kvality cesty.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že rychlost změny dat se prognosticky využívá při seřizování vysílacího výkonu tehdy, když se vysílání dat do stanice, jejíž korekční hodnota kvality cesty se detekuje, má po nějakém čase změnit.

15

7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že každá stanice monitoruje vysílání dalších stanic pro účely získávání údajů o kvalitě cesty od nich tak, že první stanice, monitorující vysílání z druhé stanice nacházející se v dosahu první stanice, do třetí stanice, jež se nachází mimo dosah první stanice, získává údaje o kvalitě cesty týkající se třetí stanice.

8. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že zahrnuje seřizování rychlosti přenosu datových zpráv vysílaných z první stanice do druhé stanice podle hodnoty vysílacího výkonu, který se nastavuje na první stanici, a požadovaného poměru signálu a šumu ve druhé stanici.

9. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 3 až 8, vyznačující se tím, že zahrnuje seřizování délky paketů datových zpráv vysílaných z první stanice do druhé stanice podle hodnoty vysílacího výkonu, který se nastavuje na první stanici, a požadovaného poměru signálu k šumu ve druhé stanici.

10. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že každá stanice monitoruje vysílání dalších stanic pro účely získávání údajů o kvalitě cesty a údajů o šumu