DE10064874A1

DE10064874A1 - Nichthierarchisches selbstorganisierendes Netzwerk

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Publication number: DE10064874A1
Application number: DE10064874A
Authority: DE
Inventors: Markus Borschbach; Ralph Jansen; Bernd Freisleben; Wolfram Lippe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: DE10064874C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein nichthierarchisches Netzwerk mit miteinander korrespondierenden Netzelementen, welche Sende- und Empfangsmittel zur Kommunikation mit anderen Netzelementen sowie Datenverarbeitungsmittel zur Steuerung der Selbstorganisation im Netzwerk aufweisen und welche verbindungsrelevante Daten der Nachbarelemente erfassen, verarbeiten und speichern, sowie ein Verfahren zum Betrieb des Netzwerks und ein Netzelement. Dabei bildet jedes Netzelement mit innerhalb seiner Reichweite befindlichen, unmittelbaren Nachbarelementen eine Zelle, welche von mittelbaren Nachbarelementen umgeben ist. Des Weiteren bildet wengistens ein unmittelbares Nachbarelement der Zelle mit einem mittelbaren Nachbarelement eine weitere Zelle. Dabei erzeugt jedes Netzelement einen Datensatz mit verbindungsrelevanten Daten und gibt diesen an seine unmittelbaren Nachbarelemente weiter. Es ist vorgesehen, dass die Netzelemente mobilde sind, vorzugsweise mobile Funk- und/oder Handfunkgeräte, welche ein Funknetz bilden. DOLLAR A Jedes Netzelement wird dabei selbständig und dezentral nach dem Einschalten in das Netzwerk eingebunden. Es wird auf Anforderung eines Ursprungselements einer Verbindung den Aufbau eines ihm zugeordneten Verbindungsteilstücks durch Einwahl und Vermittlung zu einem benachbarten Netzelement selbständig und dezentral vornehmen und auf Anforderung eines Ursprungs- und/oder Zielelements einer Verbindung die Auflösung der Verbindung bewirken. Dabei wird die selbständige und ...

Description

Die Erfindung betrifft ein nichthierarchisches Netzwerk mit miteinander korrespondieren den Netzelementen, welche Sende- und Empfangsmittel zur Kommunikation mit ande ren Netzelementen sowie Datenverarbeitungsmittel zur Steuerung der Selbstorganisati on im Netzwerk aufweisen und welche verbindungsrelevante Daten der Nachbarelemen te erfassen, verarbeiten und speichern, sowie ein Verfahren zum Betrieb des Netzwerks und ein Netzelement zur Verwendung in dem Netzwerk.

Netzwerke dieser Art sind bekannt. In der WO 99/46899 wird ein Netzwerk mit mobilen Netzelementen beschrieben, bei welchem die drahtlose Übersendung von Datenpake ten von einem Ursprungselement zu einem Zielelement über eine Vielzahl von Übertra gungselementen erfolgt, wobei jeweils zwei an der Verbindung beteiligte, benachbarte und miteinander in Funkreichweite stehende Netzelemente unmittelbare Nachbarele mente sind. Die Netzelemente weisen Datenverarbeitungsmittel auf, welche den Daten transfer im Netzwerk erfassen. Dabei werden alle erfassbaren Datenpakete, die über die Netzelemente übertragen werden, von diesen nach Informationen über unmittelbar be nachbarte Netzelemente ausgewertet. Die Selbstorganisation der Netzelemente umfasst dabei die Steuerung der Verbindung beziehungsweise die Vermittlung zwischen zwei Netzelementen, die Datenabfrage und -weitergabe bezüglich anderer Netzelemente und die Kommunikationsteuerung während einer Verbindung.

Zur Herstellung einer Verbindung wird eine Kapazitätsreservierung vorgenommen, wel che Fehlleitungen nicht ausschließt. Weiterer Nachteil dieses Netzwerks ist es, dass die Netzelemente permanent nach neuen Daten suchen müssen, um stets mit aktuellen Netzwerkinformationen versorgt zu sein, wobei der Datentransfer des gesamten Netz werks, welcher über die Netzelemente übermittelt wird, erfasst werden muss. Dabei wird ein erheblicher Teil der eigenen Kapazität jedes Netzelements für die Organisation des Netzwerks in Anspruch genommen, weil die Vermittlung der Daten über das Netzwerk planlos ohne Berücksichtigung der Auslastung und der freien Kapazitäten der Netzele mente erfolgt. Dadurch ist die Gesamtkapazität des Netzwerks eingeschränkt. Des Wei teren wird durch das permanente Absuchen des Datentransfers erheblich Energie ver braucht.

Außerdem werden bei der Herstellung der Verbindungen ausschließlich Daten herange zogen, welche die unmittelbaren Nachbarelemente betreffen. Dadurch wird die Wege wahl erschwert, was durch einen großen Aufwand bei der Erfassung der notwendigen Daten für die Wegewahl kompensiert werden muss. Es hat sich erwiesen, dass der Betrieb eines solchen Netzwerks nur in kleinen Dimensionen erfolgreich ist, weil die zu verarbeitenden Datenmengen für die Bereitschaft der Netzelemente die erforderliche Kapazität für Einwahl- und Vermittlungsleistungen der Netzelemente in erheblicher Wei se beschränkt, so dass es zu Engpässen und Störungen im Netzwerk kommt, insbeson dere dann, wenn Fehlleitungen der Datenpakete korrigiert werden müssen. Dabei kommt es häufig zu einer Überbelastung des betroffenen Netzwerkteilbereichs.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Netzwerk zur Verfügung zu stellen, mit dem die vorge nannten Nachteile vermieden werden, wobei die Organisation des Netzwerks mit gerin gem Aufwand durch die beteiligten Netzelemente organisierbar ist.

Eine Lösung wird erfindungsgemäß dadurch bereitgestellt, dass jedes Netzelement mit innerhalb seiner Reichweite befindlichen, unmittelbaren Nachbarelementen eine Zelle bildet, welche von mittelbaren Nachbarelementen umgeben ist, dass wenigstens ein unmittelbares Nachbarelement mit einem mittelbaren Nachbarelement eine weitere Zelle bildet und dass jedes Netzelement einen Datensatz mit verbindungsrelevanten Daten erzeugt und diesen an seine unmittelbaren Nachbarelemente weitergibt.

Das Netzwerk besteht aus Netzelementen, welche mehr oder weniger gleichmäßig räumlich verteilt sind und welche die gleichen Eigenschaften bezüglich der Netzorgani sation aufweisen. Jedem Netzelement sind unmittelbare Nachbarelemente zugeordnet, welche zumindest teilweise gemeinsam eine Zelle bilden. Jede einem Netzelement zu geordnete Zelle besteht aus einer unbestimmten und veränderlichen Anzahl an Netz elementen. Eine Zelle ist dadurch definiert, dass alle seine Mitglieder in dem Datensatz repräsentiert sind, welcher von dem der Zelle zugeordneten Netzelement erzeugt wird. Umfasst der Datensatz nicht alle unmittelbaren Netzelemente, sind die nicht im Daten satz repräsentierten Netzelemente keine Mitglieder der Zelle. Im günstigsten Falle um fasst die Zelle alle in Reichweite befindlichen Netzelemente, dies wird aber im Realbe trieb des Netzwerks selten erreicht.

Dem Netzelement beziehungsweise der Zelle sind mittelbare Nachbarelemente zuge ordnet, welche nicht in Reichweite des Netzelements liegen. Die Anzahl der mittelbaren Nachbarelemente ist ebenfalls unbestimmt und veränderlich. Es ist jedoch vorgesehen, dass jedem Netzelement eine begrenzte Anzahl an mittelbaren Nachbarelementen zu geordnet werden. Auch die unmittelbaren Nachbarelemente bilden ihrerseits Zellen mit ihren unmittelbaren Nachbarelementen. Für den Betrieb des Netzwerks ist es erforder lich, dass die mittelbaren Nachbarelemente eines Netzelements mit wenigstens einem seiner unmittelbaren Nachbarelemente eine Zelle bilden.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Netzwerks wird in vorteilhafter Weise da durch erreicht, dass das Netzwerk mobile Netzelemente aufweist, vorzugsweise mobile Funk- und/oder Handfunkgeräte, welche ein Funknetz bilden. Dabei ist vorgesehen, dass das Netzwerk stationäre Netzelemente aufweist, vorzugsweise stationäre Funkge räte zur Erhöhung der Dichte der mobilen Netzelemente im Funknetz mit geringer Dich te. Es ist dabei des Weiteren vorgesehen, dass jedes Netzelement Einwahl- und Ver mittlungskapazität für die Eigenverbindung und für Fremdverbindungen aufweist.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung wird dadurch erreicht, dass das Netzelement wenigstens einen Datensatz mit Daten über seine Belegung, freie Einwahl- und Vermitt lungskapazität und/oder Qualität der möglichen Verbindungen in der zugeordneten Zel le, vorzugsweise in vorbestimmten zeitlichen Abständen, an die unmittelbaren Nachbar elemente sendet. Dabei sendet das Netzelement wenigstens einen Datensatz mit Daten über seine Belegung beziehungsweise über seine freie Einwahl- und Vermittlungskapa zität in der Zelle an die unmittelbar benachbarten Netzelemente. Über diese werden die Daten an die mittelbar benachbarten Netzelemente weitergegeben. Jedes Netzelement des Netzwerks erzeugt somit Daten über seine eigenen dem Netzbetrieb zur Verfügung stehenden Kapazitäten. Diese werden vorzugsweise zyklisch, das heißt in vorbestimm ten Zeitabständen an die unmittelbaren Nachbarelemente gesendet. Des Weiteren wer den von jedem Netzelement Daten über die Qualität der möglichen Verbindungen zu seinen unmittelbaren Nachbarelementen in der Zelle erfasst und gespeichert. Somit stehen jedem Netzelement stets Informationen über die bei einer Verbindung zu erwar tende Qualität der Kommunikation zur Verfügung.

Eine weitere Ausgestaltung des Netzwerks wird dadurch erreicht, dass das Netzelement wenigstens einen Datensatz, insbesondere mit Daten über die Belegung und/oder freie Einwahl- und Vermittlungskapazität der zugeordneten Nachbarelemente erzeugt und an die unmittelbaren Nachbarelemente weitergibt.

Die Datensätze der Netzelemente werden aus den Daten beziehungsweise den Daten sätzen der unmittelbaren Nachbarelemente erzeugt, welche von ihren Datenverarbei tungsmitteln ausgewertet werden. Dabei werden auch Daten über die mittelbaren Nach barelemente erfasst und gespeichert. Mit dem so erzeugten Datensatz stellt ein Netz element seine eigene subjektive Sicht des Netzwerks hinsichtlich der frei zur Verfügung stehenden Ressourcen der ihm zugeordneten mittelbaren und unmittelbaren Nachbar elemente her. Der Datensatz wird vorzugsweise bei einer Anfrage eines unmittelbaren Nachbarelements an dieses gesendet und in vorbestimmten Zeitabständen erneuert. Die Zeitabstände können dabei variable oder ereignisorientiert vorgegeben sein, beispielsweise an vorgegebene Propagierungsmodelle gebunden sein, welche durch die selbstbestimmte Berechnung der Auslastung jedes Netzelementes überwacht wird.

Eine räumliche Beschränkung der Ausbreitung der Daten wird dadurch erreicht, dass der Datensatz mit den Daten des Netzelements und/oder der Datensatz mit den gespei cherten Daten des Netzwerks für einen vorbestimmten Zeitraum und/oder in einem vor bestimmten räumlichen Ausbreitungsgebiet gültig sind. Dabei erkennen die Netzelemen te bei der Auswertung der empfangenen Datensätze selbstständig, wenn für Daten be ziehungsweise Datensätze die Gültigkeit abgelaufen ist. Die Daten beziehungsweise Datensätze, deren Gültigkeit abgelaufen ist, werden dann nicht weiter verwendet und somit nicht weiter propagiert.

Die Gültigkeitsdauer kann dabei so vorbestimmt sein, dass die Daten eines Netzele ments über die Zelle hinaus den mittelbaren Nachbarelementen zur Verfügung stehen. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gültigkeitsdauer so fange bemessen ist, dass die Daten für die dem Netzelement zugeordneten mittelbaren Nachbarelemente nutzbar sind.

Eine räumliche Beschränkung der Gültigkeit und damit eine Begrenzung der Ausbrei tung der Datensätze wird dadurch erreicht, dass der Datensatz Daten über die bereits passierten Netzelemente aufweist und eine vorbestimmte Anzahl an übertragenden Netzelementen zugelassen wird. Die Netzelemente erzeugen hierzu eine Identifikation der Daten, beziehungsweise der Datensätze, die erzeugt werden. Es ist dabei in vorteil hafter Weise möglich zu vermeiden, dass ein Datensatz in einem Netzelement mehrfach verarbeitet wird. Daten, die die maximal zulässige Ausbreitung erreicht haben, werden in neu zu erzeugenden Datensätzen nicht mehr aufgenommen, so dass deren Ausbreitung beendet ist.

Dabei ist vorgesehen, dass jedes Netzelement Datensätze der unmittelbaren Nachbar elemente erfasst und speichert und die verbindungsrelevanten Daten der mittelbaren Nachbarelemente aus diesen Datensätzen ermittelt. Mit dem so erzeugten Datensatz stellt ein Netzelement seine eigene subjektive Sicht des Netzwerks hinsichtlich der frei zur Verfügung stehenden Ressourcen der ihm zugeordneten mittelbar und unmittelbar benachbarten Netzelemente her. Der Datensatz wird beispielsweise bei einer Anfrage eines unmittelbar benachbarten Netzelements an dieses gesendet. Somit ist es in vor teilhafter Weise möglich, die Entscheidung über die Wahl eines Weges bei der Herstel lung einer Verbindung auf der Grundlage von Daten zu treffen, welche weit über die In formationen der herkömmlichen nächsten Nachbarelemente hinausgehen. In vorteilhaf ter Weise wird so die Kapazitätsauslastung der Umgebung eines Netzelements bei der Wahl des Weges der Vermittlung berücksichtigt. Des Weiteren werden die Daten über die mittelbaren Nachbarn zur Ermittlung und Auswahl optimaler Wege genutzt.

In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, dass die Verbindung zwischen einem Ur sprungselement und einem Zielelement dezentral durch Aufbau einer Einzelverbindung oder durch mehrere Einzelverbindungen mit zwischengeordneten, jeweils unmittelbar benachbarten Netzelementen durch eine von den Datenverarbeitungsmitteln gesteuerte Routine herstellbar ist. Wird die Verbindung zur Datenübertragung vorbereitet, werden durch Ermittlung des für die Verbindung günstigsten mittelbaren Netzelements das un mittelbare Nachbarelement ausgewählt, welches diese Verbindung herstellen kann. Da bei wird eine Auswahl aus den in einem Datensatz gespeicherten Daten getroffen, wel che die zur Verfügung stehenden Netzelemente repräsentieren. Das ausgewählte Nachbarelement wird mit dem Netzelement der zugeordneten Zelle verbunden. Jedes Netzelement des Netzwerks weist dabei im Datensatz Daten der mittelbaren Nachbar elemente auf, die ihm von den unmittelbaren Nachbarelementen der zugeordneten Zelle zur Verfügung gestellt worden sind. Diese Daten werden vorzugsweise bei Änderung der Konnektivität oder Auslastung der benachbarten Netzelemente aktualisiert und bei der Auswahl der für die Verbindung vorgesehenen unmittelbaren Nachbarelemente be rücksichtigt. Dabei wird die Entscheidung, welches unmittelbare Nachbarelement aus gewählt wird, dezentral von dem jeweiligen Vorgängerelement getroffen. Sind Ur sprungs- und Zielelement Mitglieder einer Zelle, das heißt unmittelbare Nachbarn, dann reicht es aus, eine Einzelverbindung zwischen diesen beiden zu schalten. Das Vorgän gerelement ist in diesem Fall das Ursprungselement. Ist das Zielelement außerhalb der dem Ursprungselement zugeordneten Zelle, ist es erforderlich die Verbindung über ein oder mehrere zwischengeordnete, jeweils unmittelbar benachbarte Netzelemente zu schalten. Liegen keine Daten über mittelbare Netzelemente vor, werden die Daten der unmittelbaren Netzelemente genutzt.

Um eine hohe Qualität des Funknetzes zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei der Kommunikation zwischen einem Ursprungselement und einem Zielelement Einzelverbindungen der zwischengeordneten Netzelemente, vorzugsweise von zumin dest einem der an den Einzelverbindungen beteiligten Netzelemente, selbstständig kon trollierbar und bei Störungen selbsttätig korrigierbar sind. Hierdurch wird eine dezentrale von der Gesamtverbindung weitgehend unabhängige Überwachung der Einzelverbin dungen gewährleistet. In vorteilhafter Weise können die dezentral gesammelten Infor mationen schnell für die Korrektur einer gestörten Verbindung herangezogen werden und mit geringem Aufwand, vorzugsweise noch während der bestehenden Restverbin dung, geheilt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Korrektur einer oder mehrerer gestörter Einzelverbindung durch Auswahl von alternativen Nach barelementen, selbstständige Reservierung der Vermittlungskapazität und Herstellung einer alternativen Verbindung über die ausgewählten, benachbarten Netzelemente er folgt. Der Umfang der Korrektur einer gestörten Verbindung ist dabei allein von der An zahl der gestörten Einzelverbindungen, das heißt von der Anzahl der Netzelemente ab hängig, die die ursprüngliche Verbindung nicht mehr aufrecht erhalten können. Aufgrund der Informationen, die jedes an der Verbindung beteiligte Netzelement über seine Nachbarelemente hat, kann eine alternative Verbindung ausgewählt, reserviert und ge schaltet werden. Die alternative Verbindung wird dabei vorzugsweise durch dieselben Auswahlkriterien gefunden, wie die ursprüngliche Verbindung, wobei die an der Störung beteiligten Netzelemente nicht mehr zur Auswahl stehen.

Damit die Netzelemente die notwendigen Informationen über das Netzwerk erhalten, wird ein Verfahren zum Betrieb des Netzwerkes vorgeschlagen. Dabei ist erfindungs gemäß vorgesehen, dass die Netzelemente selbständig und dezentral

- nach dem Einschalten in das Netzwerk eingebunden werden,
- auf Anforderung eines Ursprungselements einer Verbindung den Aufbau eines ihnen zugeordneten Verbindungsteilstücks durch Einwahl und Vermittlung zu einem benach barten Netzelement vornehmen und
- auf Anforderung eines Ursprungs- und/oder Zielelements einer Verbindung die Auflö sung der Verbindung bewirken

und dass die selbständige und dezentrale Organisation durch individuell ermittelte, einer Zelle zugeordnete, verbindungsrelevante Daten gesteuert wird. Jedes Netzelement wird dabei selbständig und dezentral nach dem Einschalten in das Netzwerk eingebunden. Es wird auf Anforderung eines Ursprungselements einer Verbindung den Aufbau eines ihm zugeordneten Verbindungsteilstücks durch Einwahl und Vermittlung zu einem be nachbarten Netzelement selbständig und dezentral vornehmen und auf Anforderung ei nes Ursprungs- und/oder Zielelements einer Verbindung die Auflösung der Verbindung bewirken. Dabei wird die selbständige und dezentrale Organisation durch individuell er mittelte, einer Zelle zugeordnete, verbindungsrelevante Daten gesteuert.

Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jedes Netzelement durch folgende Schrit te ins Netzwerk eingebunden und/oder im Netzwerk reorganisiert wird:

- Initialisierung der eigenen Systemparameter;
- Bestimmung der eigenen Position im Netzwerk;
- Aufbau einer virtuellen Zelle von unmittelbar benachbarten Netzelementen;
- Weitergabe eigener Daten an die unmittelbaren Nachbarn;
- Freigabe der Einwahl- und Vermittlungskapazität für Eigen- und/oder Fremdver bindungen.

Zunächst wird das System initialisiert und die eigene Position im Netz bestimmt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Position durch Abfragen beziehungsweise Empfangen der Netzdaten der unmittelbaren Nachbarelemente ermittelt wird, vorzugsweise durch Signalpegelbestimmung. Alternativ oder ergänzend können Positionsbestimmungen auch dadurch vorgenommen werden, dass die Position durch Abfragen eines allgemein zur Verfügung stehenden Orientierungssignals ermittelt wird, vorzugsweise eines GPS- Signals. Für mobile Stationen in Bewegung, ist die Positionsbestimmung ein ständiger Prozess.

Im Anschluss daran erfolgt die eigentliche Netzanbindung. Dies wird dadurch erreicht, dass zunächst alle möglichen unmittelbaren Nachbarn durch Abfragen beziehungsweise Empfangen der Netzdaten der unmittelbaren Nachbarelemente festgestellt werden und darauf aufbauend eine Neuordnung der Zellenstruktur mit der Netzumgebung und des neuen Netzelements vorgenommen wird. Im einfachsten Fall erfolgt eine Ergänzung der Zellen aller unmittelbaren Nachbarn. Die Neugestaltung der Zellen der unmittelbaren Netzelemente kann jedoch einer erheblichen Regulierung bedürfen. In entsprechender Weise erfolgt die Neuordnung der Zelle beim Abmelden eines Netzelements aus dem Netzwerk.

Die Voraussetzungen für den Aufbau einer Zelle werden daher derart bestimmt, dass eine Zelle nur einen Teil der möglichen unmittelbaren Netzelemente umfasst, um durch die so erfolgte Organisation der Netzelemente die Vermittlungskapazität für den Netzbe trieb zu steigern und um permanente Umstrukturierungen großer Teilgebiete des Netz werks zu vermeiden.

Neben der Steigerung der Vermittlungskapazität, wird durch diese Organisation auch er reicht, dass die mittelbar benachbarten Netzelemente mit den unmittelbar benachbarten Netzelementen ein zusammenhängendes Gebiet bilden und zu jedem Netzelement in der mittelbaren Nachbarschaft eine Folge von aufeinanderfolgenden Netzelementen e xistiert, die einen Kommunikationsweg ermöglicht, wobei unmittelbar benachbarte Netz elemente dieser Folge jeweils Teil einer gemeinsamen Zelle sind.

Die Initialisierung der eigenen Systemparameter gehört zur Inbetriebnahme des Netz elements. Sie wird erfindungsgemäß damit abgeschlossen, dass nach der Initialisierung ein Selbsttest des Systems des Netzelements erfolgt. Hierdurch werden Einschränkun gen durch die Elektronik, insbesondere der Datenverarbeitungsmittel und der Speicher erfasst sowie die Versorgungsspannung geprüft. In vorteilhafter Weise können so die zur Verfügung stehenden Ressourcen, insbesondere die Einwahl- und Vermittlungska pazität ermittelt werden.

Daraufhin werden die Schritte zur Netzanbindung vorgenommen. Zunächst wird die ei gene Position im Netz bestimmt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Position durch Ab frage und/oder Empfang der Netzdaten der unmittelbaren Nachbarelemente erfolgt. Al ternativ oder ergänzend können Positionsbestimmungen auch dadurch vorgenommen werden, dass die Position durch Abfrage und/oder Signalpegelbestimmung eines allge mein zur Verfügung stehenden Orientierungssignals erfolgt, vorzugsweise eines GPS- Signals. Im Anschluss daran erfolgt die eigentliche Netzanbindung. Dies wird dadurch erreicht, dass der Aufbau einer Zelle von unmittelbaren Nachbarelementen durch Er zeugung eines Datensatzes von verbindungsrelevanten Daten des Netzwerks und/oder der Nachbarelemente erfolgt, welche durch Abfrage und/oder Empfang der Netzdaten der unmittelbaren Nachbarelemente ermittelt werden.

Es wird vom Netzelement somit eine virtuelle Zelle aufgebaut, indem die relevanten In formationen der unmittelbaren Nachbarelemente ermittelt werden. Dies erfolgt durch Ab frage und Auswertung der Datensätze dieser unmittelbaren Nachbarelemente, welche die Netzdaten der Umgebung enthalten. Aus diesen Netzdaten erzeugen die Datenver arbeitungsmittel des fraglichen Netzelements einen Datensatz, welcher die dem Netz element eigene, subjektive Sicht des Netzes wiedergibt. Dieser Datensatz umfasst im Wesentlichen die Einwahl- und Vermittlungskapazität der unmittelbaren Nachbarele mente und der nächsten mittelbaren Nachbarelemente, welche dem Netzelement noch zugeordnet werden können. Ob mittelbare Nachbarelemente dem Netzelement zuge ordnet werden können, hängt davon ab, ob deren Daten in den Datensätzen der unmit telbaren Nachbarelemente noch enthalten sind und bei der Auswertung durch die Da tenverarbeitungsmittel als gültig erkannt werden können. Die Netzanbindung wird durch die Weitergabe des eigenen Datensatzes an die Nachbarelemente abgeschlossen. Dies wird dadurch erreicht, dass Daten des Netzelements über dessen Belegung und/oder freie Einwahl- und Vermittlungskapazität, vorzugsweise in vorbestimmten zeitlichen Ab ständen, an die unmittelbaren Nachbarelemente gesendet werden und dass der Daten satz mit den gespeicherten Daten des Netzwerks auf Anfrage der unmittelbaren Nach barelemente übermittelt wird. Danach wechselt das Netzelement in den Betriebszustand der sogenannten Betriebsbereitschaft.

Während der Bereitschaft können zum Einen Daten über die Einwahl- und Vermitt lungskapazität des Netzelements an die unmittelbaren Nachbarelemente gesandt wer den. Des Weiteren kann der aktuelle Datensatz des Netzelements über dessen subjek tive Sicht des Netzes von den Nachbarelementen abgerufen werden. Somit bleiben die Mitglieder einer Zelle stets auf dem aktuellen Stand der relevanten Netzdaten, insbe sondere der Daten über die Verfügbarkeit des Netzelements. Erfindungsgemäß sind die Daten über die Einwahl- und Vermittlungskapazität des Netzelements sowie der Daten satz mit einer zeitlich begrenzten Gültigkeit versehen. Diese im Wesentlichen system bedingte Lebensdauer bewirkt, dass die räumliche Ausbreitung der Daten beschränkt bleibt. Dadurch kann die Belastung des Netzwerks reduziert werden, weil Daten bezie hungsweise Datensätze, welche die vorgegebene Lebensdauer überschritten haben, von den Datenverarbeitungsmitteln gelöscht und dadurch von den Netzelementen nicht mehr propagiert werden.

Erfindungsgemäß wird eine Verbindung mit einem Zielelement dadurch hergestellt, dass sich ein Ursprungselement ins Netzwerk einwählt und die Verbindung von zwischenge ordneten Netzelementen bis zum Zielelement vermittelt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass Einwahl und Vermittlung des Netzelements, nachdem es im Netzwerk eingebun den worden ist, mit folgenden Schritten vorgenommen wird:

- Routing;
- Reservierung der für die Verbindung vorgesehenen Netzelemente;
- Initialisierung der für die Verbindung vorgesehenen Netzelemente;
- Aufbau der Verbindung durch Belegung der notwendigen Einwahl- und Vermitt lungskapazität.

Das Routing erfolgt dabei dezentral durch Bestimmung von Einzelverbindungen unter Ausnutzung der in den beteiligten Netzelementen gespeicherten Daten. Dazu ist in vor teilhafter Weise vorgesehen, dass beim Routing wenigstens ein Wegewahldatensatz erzeugt wird, der Daten der für die Verbindung erforderlichen Netzelementen umfasst, welche ausreichend Einwahl- und Vermittlungskapazität sowie die notwendige Qualität für eine Verbindung aufweisen und dass für jede Einzelverbindung das jeweils günstigs te Netzelement ausgewählt wird. Der Wegewahldatensatz wird sukzessive aufgebaut, wobei jeweils die nächste Einzelverbindung aufgrund der lokalen Daten desjenigen Netzelements erzeugt wird, welches die Einzelverbindung aufbauen muss. Dies wird beispielsweise durch eine paketbasierte Kommunikation mittels eines Routingprotokolls zwischen den unmittelbar benachbarten Netzelementen erreicht. Die Verbindung wird dadurch physisch hergestellt, dass die ausgewählten Netzelemente durch Belegung der notwendigen Einwahl- und Vermittlungskapazität reserviert werden. Die Reservierung erfolgt, vorzugsweise schrittweise, wobei die jeweils benötigte Einwahl- und Vermitt lungskapazität der ausgewählten Netzelemente belegt wird.

Nach der Reservierung stehen die hierfür benötigten Ressourcen der beteiligten Netz elemente für andere Verbindungen nicht mehr zur Verfügung, was in den vom Netzelement propagierten Daten zum Ausdruck kommt. Demgemäß wird die nunmehr einge schränkte Verfügbarkeit der ausgewählten Netzelemente vom Restnetz berücksichtigt. Die Reservierung und die Vermittlung der ausgewählten Netzelemente erfolgt mittels ei ner kanalbasierten Verbindung zwischen dem Ursprungs- und dem Zielelement. Erfin dungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Datensätze der ausgewählten Netz elemente für die Verbindung initialisiert werden und dass die Netzelemente die neuen Datensätze an ihre unmittelbaren Nachbarelemente weitergeben. Zur Herstellung der Gesamtverbindung werden dann die Einzelverbindungen durchgeschaltet, das heißt konnektiert.

Nachdem die Kommunikation zwischen dem Ursprungselement und dem Zielelement beendet ist, wird die Verbindung nicht mehr benötigt und die an der Verbindung beteilig ten Netzelemente sind für das Netzwerk wieder verfügbar. Hierzu ist es erforderlich, die Einwahl- und Vermittlungskapazität der einzelnen Netzelemente wieder freizuschalten. Dies wird dadurch erreicht, dass die Auflösung einer Verbindung mit folgenden Schritten vorgenommen wird:

- Auflösung der Gesamtverbindung durch, vorzugsweise schrittweise, Aufhebung der Reservierung jeder der beteiligten Einzelverbindungen;
- Reorganisation der an der Verbindung beteiligten Netzelemente;
- Freigabe der Einwahl- und Vermittlungskapazität der beteiligten Netzelemente an das Netzwerk.

Die Aufhebung der Reservierung erfolgt dadurch, dass die entsprechenden Parameter der propagierten Datensätze für die Verbindung als ungültig gekennzeichnet werden, womit die Reservierung bei jedem einzelnen Netzelement gelöscht und die gesamte Verbindung aufgehoben wird.

Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Netzelement, welches für den Aufbau und Be trieb des Netzwerks, insbesondere eines Funknetzes vorgesehen ist. Dieses wird da durch zur Verfügung gestellt, dass mittels Sende- und Empfangsmitteln zur Kommunika tion mit anderen Netzelementen sowie Datenverarbeitungsmitteln zur Steuerung der Selbstorganisation im Netzwerk verbindungsrelevante Daten benachbarter Netzelemen te erfassbar, verarbeitbar und speicherbar sind und dass Daten über die eigene Ein wahl- und Vermittlungskapazität an unmittelbar benachbarte Netzelemente propagierbar sind. In vorteilhafter Weise kann somit von jedem Netzelement die Einwahl- und Vermitt lungskapazität der unmittelbaren Nachbarelemente sowie deren Anzahl durch Empfang der von diesen gesendeten Daten ermittelt werden. Diese Daten werden dann für eine vorbestimmte Zeit gespeichert und beim Aufbau einer Verbindung mit einem Nachbar element oder bei einer Vermittlung über dasselbe verwendet.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jedes Netzelement Steuerungsmittel auf weist, mit denen benachbarte Netzelemente steuerbar sind.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Netzelements wird dadurch zur Verfü gung gestellt, dass mit den Steuerungsmitteln die Einwahl- und Vermittlungskapazität benachbarter Netzelemente abfragbar, speicherbar und reservierbar ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass für den Aufbau einer Verbindung zu einem unmittelbar benachbar ten Netzelement dessen Einwahl- und Vermittlungskapazität mittels Steuerungsmitteln konnektierbar ist. Die Einwahl- und Vermittlungskapazität des Netzelements ist vor zugsweise auf externe Anforderung hin reservierbar und konnektierbar, sofern die Ka pazität nicht für den Eigenbedarf benötigt wird.

Erfindungsgemäß wird bei Auflösung der Gesamtverbindung durch die Ursprungs- und Zielelemente erreicht, dass Reservierungen der Einwahl- und Vermittlungskapazitäten jedes an der Verbindung beteiligte Netzelement aufgehoben wird und die Einwahl- und Vermittlungskapazitäten des Netzelements automatisch freigegeben wird. In gleicher Weise wird die Reservierungen der Einwahl- und Vermittlungskapazitäten eines Netz elements aufgehoben, wenn durch einen internen Test eine irreguläre beziehungsweise inaktive Belegung festgestellt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung des Netzwerks mit Netzelementen bei der Herstellung einer Verbindung;

Fig. 2a die schematische Darstellung einer Zelle mit mittelbaren und unmittelbaren Nachbarelementen;

Fig. 2b die Anordnung von Zellen in einer Verbindung;

Fig. 3a eine Selbstheilung des Netzwerks bei einer Schleifenbildung;

Fig. 3b eine Selbstheilung des Netzwerks bei Verbindungsstörungen;

Fig. 4a die Aktualisierung des Netzwerks/der Zelle als Funktionsdiagramm;

Fig. 4b die Vermittlungsanfrage an ein Netzelement als Flussdiagramm;

Fig. 4c die Verbindungsprüfung eines Netzelementes in einer Gesamtverbindung.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße nichthierarchische Netzwerk 1 bei der Herstellung einer Verbindung dargestellt. Das Netzwerk 1 weist miteinander korrespondierende Netzelemente 2 auf. Die Netzelemente 2 sind mit Sende- und Empfangsmittel zur Kom munikation mit anderen Netzelementen sowie mit Datenverarbeitungsmittel zur Steuerung der Selbstorganisation im Netzwerk 1 ausgestattet. Von den Sende- und Emp fangsmitteln werden verbindungsrelevante Daten der Nachbarelemente 3 erfasst, verar beitet und gespeichert. Jedes Netzelement 2 bildet mit innerhalb seiner Reichweite be findlichen, unmittelbaren Nachbarelementen 3 eine Zelle 4. Die Zelle 4 wird dadurch ge bildet, dass das Netzelement 2 einen Datensatz mit verbindungsrelevanten Daten er zeugt. Dieser Datensatz umfasst in der Zelle 4 befindliche unmittelbaren Nachbarele mente 3. Außerhalb der Zelle 4 sind mittelbare Nachbarelemente 5 angeordnet, welche nicht in dem Datensatz des Netzelementes 2 aufgenommen sind. Zu den mittelbaren Nachbarelementen 5 gehören folglich alle außerhalb der Reichweite des Netzelementes 2 liegenden Netzelemente. In der Regel liegen aber auch mittelbare Netzelemente in nerhalb der Reichweite des Netzelements 2, was zum Einen von der Dichte der Netz elemente im entsprechenden Netzwerkteil und damit von der Ausbreitung der verbin dungsrelevanten Daten und zum Anderen von der Reichweite des entsprechenden Netzelementes abhängt.

Der so erzeugte Datensatz wird vom Netzelement 2 an seine unmittelbaren Nachbar elemente 3 weitergegeben, die ihrerseits Datensätze der verbindungsrelevanten Daten der in ihrer Nachbarschaft befindlichen unmittelbaren Nachbarelementen erzeugen, so dass wenigstens ein unmittelbares Nachbarelement 3 mit einem mittelbaren Nachbar element 5 eine wenigstens eine weitere Zelle 4' bildet.

Die Datensätze mit den verbindungsrelevanten Daten des Netzelements 2 beziehungs weise der Datensatz mit den gespeicherten Daten des Netzwerks sind für einen vorbe stimmten Zeitraum beziehungsweise in einem vorbestimmten räumlichen Ausbreitungs gebiet gültig. Ist die Gültigkeit eines Datensatzes abgelaufen, werden die entsprechen den Daten nicht weitergegeben beziehungsweise bleiben bei der Erzeugung eines neu en Datensatzes eines außerhalb des Gültigkeitsbereichs liegenden Netzelementes un berücksichtigt. Somit wird gewährleistet, dass die Daten eines Netzelementes aus schließlich in einem begrenzten Gebiet beziehungsweise für einen begrenzten Zeitraum verbreitet werden.

Eine Gesamtverbindung 8 zwischen einem Ursprungselement 6 und einem Zielelement 7 wird über dazwischenliegende Netzelemente 2 hergestellt. Dazu werden jeweils Ein zelverbindungen 10 zwischen je zwei Netzelementen 2 gebildet, welche zu der Gesamt verbindung 8 verbunden werden. Dabei werden die für die Gesamtverbindung 8 güns tigsten Netzelemente 2 ausgewählt und deren Einwahl- und Vermittlungskapazität zu nächst reserviert und zur Herstellung der Gesamtverbindung 8 konnektiert. Die Auswahl der für die Gesamtverbindung 8 vorgesehenen Netzelemente 2 erfolgt im besten Falle stets in Hinsicht auf die günstigste Lage zum Zielelement 7. Bei verminderter Kapazitätsdichte auf Grund niedriger Dichte an für die Gesamtverbindung 8 vorgesehenen Netzelementen oder hoher Auslastung des Netzwerks 1 erfolgt die Auswahl in Hinsicht auf ausreichende Kapazitäten der beteiligten Netzelemente 2. Ein weiteres Auswahlkri terium stellt die Qualität der möglichen Einzelverbindung 10 dar.

In Fig. 2a ist die schematische Darstellung einer Zelle mit mittelbaren und unmittelbaren Nachbarelementen 3, 5 gezeigt. Das Netzelement 2 weist dabei in seiner Reichweite, welche durch den Kreis R dargestellt ist, eine Anzahl unmittelbarer und mittelbarer Nachbarelemente 3, 5 auf. Die unmittelbaren Nachbarelemente 3 bilden mit dem Netz element 2 die Zelle 4. Außerhalb der Zelle 4 sind mittelbare Nachbarelemente 5 ange ordnet. Die Datensätze des Netzelementes 2 werden über die Grenze der Zelle 4 von Nachbarelement zu Nachbarelement an Netzelemente 2 in die mittelbare Nachbarschaft weiter gegeben, wobei die Ausbreitungstiefe im Wesentlichen von den Gütigkeitseigen schaften der Daten abhängt.

In Fig. 2b ist eine Gesamtverbindung 8 zwischen einem Ursprungselement 6 und einem Zielelement 7 dargestellt. Die an der Gesamtverbindung 8 beteiligten Netzelemente 2 weisen jeweils Zellen 4 auf, deren Grenzen 9 sich überschneiden. Dabei ist es vorgese hen, dass Einzelverbindungen 10 auch zwischen Netzelementen 2 einer Zelle 4 erzeugt werden.

Liegt das Zielelement 7 nicht in der mittelbaren oder unmittelbaren Nachbarschaft, so er folgt die Entscheidung für die Wegewahl über die Grenzen 9 einer Zelle 4 hinweg auf der Basis der Distanz und der Richtung durch die jeweils noch erfassbaren mittelbaren Nachbarelemente. Dabei wird die Entscheidung über das nächste zu reservierende Netzelement 2 von dem jeweils betroffenen vorhergehenden Netzelement 2 der Verbin dung getroffen. Diese knotengesteuerte Wegewahl erzeugt eine Folge von möglichen optimalen Pfaden zum Aufbau der Gesamtverbindung 8, deren Auswahl vom Ur sprungselement 6 getroffen wird.

Fig. 3a zeigt einen Ausschnitt aus einem Netzwerk 1 während dem Aufbau einer Ge samtverbindung 8. Auf Grund geringer Dichte an Netzelementen 2 oder hoher Auslas tung des Netzwerks 1 in dem betroffenen Gebiet sind bei der Herstellung der Gesamt verbindung 8 Bildungen von Schleifen 11 möglich. Dabei wird nach einer unbestimmten Anzahl von Einzelverbindungen 10 ein Netzelement 2 wieder erreicht, dass bereits Be standteil der Menge der für die Gesamtverbindung 8 vorgesehenen Netzelemente 2 ist. Eine Schleife 11 wird von den betroffenen Netzelementen 2 dadurch erkannt, dass der Datensatz für die Reservierung der Einwahl- und Vermittlungskapazität in einem Netz element 2 zwei Mal für dieselbe Verbindung erzeugt werden soll. Nachdem die Schleife 11 erkannt worden ist, wird zunächst geprüft, ob alternativen Verbindungsmöglichkeiten der an der Schleife 11 beteiligten Netzelemente 2 möglich sind, um die Schleife 11 zu vermeiden und die Reservierung weiterer Netzelemente 2 bis zum Zielelement 7 fortzu setzen. Kann dies nicht realisiert werden, werden die bereits reservierte Kapazität der beteiligten Netzelemente 2 freigegeben und die Wegewahlanfrage wird an das nächste Netzelement 2 zurückgegeben, das vor der Schleife liegt und das unmittelbare Nach barelemente 3 aufweist, über die die Gesamtverbindung 8 herstellbar ist. Kann die Ge samtverbindung 8 von einem der an der Schleife 11 beteiligten Netzelemente 2 aus wei ter hergestellt werden, dann wird die Schleife 11 bis zu diesem Netzelement 2 freigege ben und die Gesamtverbindung 8 von diesem Netzelement 2 aus hergestellt.

Da jedes Netzelement 2 für mehrere Verbindungen Kapazität zu Verfügung stellen kann, ist vorgesehen, dass jede Vermittlungsanfrage in dem Datensatz eines Netzele mentes 2 mit einer individuellen Kennung repräsentiert ist, um eine eindeutige Zuord nung zu einer Gesamtverbindung 8 zu ermöglichen.

In Fig. 3b ist der Ausschnitt einer Gesamtverbindung 8 zwischen einem Ursprungs- und Zielelement 6, 7 dargestellt, bei welchem die Einzelverbindung 10 geminderte Verbin dungsqualität aufweist. Diese geminderte Verbindungsqualität kann beispielsweise da durch hervorgerufen sein, dass bei der Übertragung von Daten auf Grund erhöhter Bit fehlerrate oder Blockierungswahrscheinlichkeit Fehler auftreten oder die Verbindung lo kal unterbrochen ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die nächsten an der Verbindung beteiligten Netzelemente 2, 2' auf jeder Seite der gestörten Verbindung lokal jeweils über unmittel bare Nachbarelemente 3 auf der Basis der Daten der ihnen zugeordneten Zellen 4, 4' eine alternative Verbindung als Bypass 12 herstellen, über die die Gesamtverbindung 8 daraufhin weiterbetrieben wird. Dabei wird die Gesamtverbindung 8 zunächst in der Weise gehalten, dass die Netzelemente 2, 2' für jedes funktionsfähige Teilstück 13, 13' der Gesamtverbindung 8 das jeweilige Endnetzelement simulieren. Dabei stellt das ur sprungsseitige Endnetzelement 14 für das ursprungsseitige Teilstück 13 der Gesamt verbindung 8 vorübergehend bis zur Herstellung des Bypasses 12 das Zielelement dar und das zielseitige Endnetzelement 14' für das zielseitige Teilstück 13' der Gesamtver bindung 8 vorübergehend bis zur Herstellung des Bypasses 12 das Ursprungselement dar. Die Gesamtverbindung 8 kann während der Herstellung und Konnektierung des Bypasses bestehen bleiben, so dass die Gesamtverbindung 8 nicht beendet wird. Die Kapazitäten der vom Bypass 12 überbrückten Netzelemente 2 werden anschließend wieder freigegeben.

Zur Prüfung der Verbindungsqualität wird von jedem an der Gesamtverbindung 8 betei ligten Netzelemente 2 die Vermittlungskapazität der an der Verbindung beteiligten un mittelbaren Nachbarelemente 3 ermittelt und mit den gespeicherten Verbindungsdaten verglichen. Bei unzulässigen Abweichungen der ermittelten Vermittlungskapazität wer den die so festgestellten Störungen dezentral und selbsttätig aus vorbeschriebene Wie se behoben.

In Fig. 4a ist das Verfahren zum Betrieb des Netzwerkes 1 schematisch als Flussdia gramm dargestellt. Das Netzwerk 1 wird dadurch gebildet, dass die einzelnen Netzele mente 2 miteinander kommunizieren. Dies erfolgt mit der dargestellten Aktualisierung des Netzwerks 1 bezeihungsweise der Zelle 4, die in vorgegebenen regelmäßigen Ab ständen oder nach Bedarf von den Netzelementen 2 durchgeführt wird.

Das Netzelement 2 prüft dabei zunächst, ob es bereits in das Netzwerk 1 eingebunden ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, wird das Netzelement 2 durch Initialisierung, Selbst test und Positionsbestimmung in das Netzwerk 1 eingebunden. Die diesbezüglichen Werte werden in einem Datensatz gespeichert. Dabei wird der Datensatz mit einer eine festgelegte Gültigkeitsdauer repräsentierenden Kennung versehen, um das Ausbreiten des Datensatzes im Netzwerk 1 zu beschränken. Der somit erzeugte Datensatz wird di rekt an die Nachbarelemente 3 übermittelt. Indirekt wird der Datensatz bis zum Ende der Gültigkeitsdauer über die Reichweite des zugehörigen Netzelements 2 hinaus von den unmittelbaren Nachbarelementen 3 an mittelbaren Nachbarelemente 5 übermittelt.

Des Weiteren empfängt das Netzelement 2 Datensätze aus der Umgebung von unmit telbaren Nachbarelementen 3. Daraus werden die Daten über die Einwahl- und Vermitt lungskapazität der unmittelbaren Nachbarelemente 3 ermittelt und mit allen so ermittel ten gültigen Daten ein die Zelle repräsentierender Datensatz erzeugt, der in der Regel auf Anfrage von unmittelbaren Nachbarelementen an diese gesendet wird.

Ungültige Daten aus den Datensätzen der unmittelbaren Nachbarelemente 3 werden bei der Erzeugung des die Zelle 4 repräsentierenden Datensatzes nicht berücksichtigt be ziehungsweise gelöscht.

War das Netzelement 2 bereits eingebunden, wird die eigene Einwahl- und Vermitt lungskapazität beziehungsweise die Daten der Zelle 4 evaluiert und der Datensatz aktu alisiert, wenn Daten als ungültig festgestellt worden sind oder sich spezifische Daten geändert haben.

In Fig. 4b ist der Herstellung einer Gesamtverbindung 8 in schematischer Darstellung einer Vermittlungsanfrage an ein beteiligtes Netzelement 2 in Form eines Flussdia gramms dargestellt.

Bei der Vermittlungsanfrage wird zunächst vom Netzelement 2 geprüft, ob es selbst das Zielelement ist. Ist dies der Fall, wird die Verbindung durchgeschaltet, das heißt die durch die Folge von Vermittlungsabfragen reservierten Netzelemente 2 werden zusam mengeschaltet beziehungsweise konnektiert.

Danach wird die Verbindung in regelmäßigen Abständen oder bei Bedarf geprüft.

Ist das angefragte Netzelement 2 nicht das Zielelement 7, wird geprüft, ob die Anfrage von extern erfolgt ist oder von intern, das heißt von dem Netzelement 2 selbst. Dies ist der Fall, wenn das Netzelement 2 selbst Ursprungselement 6 ist. Dann wird geprüft, ob das Netzelement 2 für die Einwahl genügend Kapazität aufweist und diese gegebenen falls reserviert.

Kommt die Anfrage von extern, wird zunächst geprüft, ob die Verbindungskennung be reits in diesem Vorgang zur Vermittlung geprüft und gegebenenfalls eine Reservierung vorgenommen worden ist. In diesem Falle wäre eine Schleife 11 bei der Wegewahl ent standen, die dadurch wieder aufgelöst wird, dass die Vermittlungsanfrage solange an den jeweiligen Vorgänger zurückgegeben wird, bis ein unmittelbares Nachbarelement 3 gefunden worden ist, das noch nicht angefragt worden ist und das für die Herstellung der Verbindung in Frage kommt.

Nach einer Reservierung des Netzelements 2 beziehungsweise der Zelle 4 oder ist eine Vermittlungsanfrage an ein Vorgängerelement zurückgegeben worden, wird das Netz werk 1 beziehungsweise die Zelle 4 gemäß dem zu Fig. 4a beschriebenen Verfahren aktualisiert

Nach der Aktualisierung wird geprüft, ob ein oder mehrere unmittelbare Nachbarelemen te 3 vorhanden sind und ein Nachbarelement 3 für die weitere Verbindung ausgewählt und eine nächste Vermittlungsanfrage an dieses Netzelement 2 initiiert.

In Fig. 4c ist ein Flussdiagramm des Ablaufs der Verbindungsprüfung nach Aufbau der Gesamtverbindung 8 dargestellt. Bei der Verbindungsprüfung wird zunächst geprüft, ob die Einzelverbindung 10 zum Vorgängerelement gestört oder aufgelöst ist. Dies schließt die Prüfung nach der erforderlichen und der vorhandenen Einwahl- und Vermittlungska pazität des Vorgängerelements sowie die Prüfung der Bitfehlerrate und der Blockie rungswahrscheinlichkeit ein. Dabei werden die technischen und die strukturellen Erfor dernisse berücksichtigt. Ist die Verbindung demgemäß funktionsfähig, wird die Einzel verbindung 10 zu dem Nachfolgerelement entsprechend geprüft. Sind auch dort keine Fehler feststellbar, ist die Verbindungsprüfung abgeschlossen. Dieses Verfahren wird solange in regelmäßigen Abständen wiederholt, bis die Gesamtverbindung 8 aufgelöst wird.

Wird beim Vorgängerelement ein Verbindungsfehler festgestellt, wird das Netzelement 2 als virtuelles Ursprungselement 6' initialisiert und geprüft, ob auch beim Nachfolgerele ment ein Fehler der Einzelverbindung 10 aufgetreten ist. Sind beide Seiten des Netz elementes 2 in der Gesamtverbindung 8 gestört, wird die Reservierung des Netzelemen tes 2 aufgehoben und die Verbindung besteht nicht mehr und die Daten des Netzwerks 1 beziehungsweise der Zelle 4 werden neu aktualisiert.

Liegt beim Nachfolgerelement kein Fehler vor, so ist das Netzelement 2 das letzte funk tionsfähige Netzelement 2 vor der Störung. Die Initialisierung als virtuelles Ursprungs element 6' dient dazu, dass die Gesamtverbindung 8 nicht abgebrochen wird. Auf der anderen Seite der Störung wird das fetzte Netzelement 2 vor der Störung feststellen, dass die Einzelverbindung 10 zwar zum Vorgängerelement intakt ist, sie aber zum Nachfolgerelement gestört ist. In diesem Falle wird das Netzelement 2 als virtuelles Zielelement 7' initialisiert

Nach der Initialisierung als virtuelles Ursprungs- beziehungsweise Zielelement 6', 7' wird der Aufbau einer Bypassverbindung 12 initiiert, indem von jeder Seite der gestörten Ein zelverbindung 10 Vermittlungsanfragen an die unmittelbaren Nachbarelemente in Rich tung der virtuellen Ursprungs- beziehungsweise Zielelemente 6', 7' gestellt werden, bis die Gesamtverbindung 8 wiederhergestellt ist. Nach Wiederherstellung der Gesamtver bindung 8 durch den Bypass 12, wird das Netzwerk 1, beziehungsweise die beteiligten Zellen 4 aktualisiert, um den neuen Gegebenheiten Rechnung zu tragen.

Bezugszeichenliste

1

Netzwerk

2

,

2

' Netzelement

3

unmittelbares Nachbarelement

4

Zelle

5

mittelbares Nachbarelement

6

,

6

' Ursprungselement

7

,

7

' Zielelement

8

Geamtverbindungen

9

Grenzen

10

Einzelverbindungen

11

Schleife

12

Bypass

13

,

13

' Teilstück einer gestörten Verbindung

14

,

14

' Endnetzelement

Claims

1. Nichthierarchisches Netzwerk mit miteinander korrespondierenden Netzelementen, welche Sende- und Empfangsmittel zur Kommunikation mit anderen Netzelementen sowie Datenverarbeitungsmittel zur Steuerung der Selbstorganisation im Netzwerk aufweisen und welche verbindungsrelevante Daten der Nachbarelemente erfassen, verarbeiten und speichern, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Netzelement mit innerhalb seiner Reichweite befindlichen, unmittelbaren Nachbarelementen eine Zelle bildet, welche von mittelbaren Nachbarelementen umgeben ist, dass wenigstens ein unmittelbares Nachbarelement mit einem mittel baren Nachbarelement eine weitere Zelle bildet und dass jedes Netzelement einen Datensatz mit verbindungsrelevanten Daten erzeugt und diesen an seine unmittel baren Nachbarelemente weitergibt.

2. Netzwerk gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk mobile Netzelemente aufweist, vorzugsweise mobile Funk- und/oder Handfunkgeräte, welche ein Funknetz bilden.

3. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk stationäre Netzelemente aufweist, vorzugsweise stationäre Funkgeräte zur Erhöhung der Dichte der mobilen Netzelemente im Funknetz mit ge ringer Dichte.

4. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Netzelement Einwahl- und Vermittlungskapazität für die Eigenverbin dung und für Fremdverbindungen aufweist.

5. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzelement wenigstens einen Datensatz mit Daten über seine Belegung, freie Einwahl- und Vermittlungskapazität und/oder Qualität der möglichen Verbin dungen in der zugeordneten Zelle, vorzugsweise in vorbestimmten zeitlichen Ab ständen, an die unmittelbaren Nachbarelemente sendet.

6. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzelement wenigstens einen Datensatz, insbesondere mit Daten über die Belegung und/oder freie Einwahl- und Vermittlungskapazität der zugeordneten Nachbarelemente erzeugt und an die unmittelbaren Nachbarelemente weitergibt.

7. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz mit den Daten des Netzelements und/oder der Datensatz mit den gespeicherten Daten des Netzwerks für einen vorbestimmten Zeitraum und/oder in einem vorbestimmten räumlichen Ausbreitungsgebiet gültig sind.

8. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Netzelement Datensätze der unmittelbaren Nachbarelemente erfasst und speichert und die verbindungsrelevanten Daten der mittelbaren Nachbarele mente aus diesen Datensätzen ermittelt.

9. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen einem Ursprungselement und einem Zielelement de zentral durch Aufbau einer Einzelverbindung oder durch mehrere Einzelverbindun gen mit zwischengeordneten, jeweils unmittelbar benachbarten Netzelementen durch eine von den Datenverarbeitungsmitteln gesteuerte Routine herstellbar ist.

10. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kommunikation zwischen einem Ursprungselement und einem Ziel element Einzelverbindungen der zwischengeordneten Netzelemente, vorzugsweise von zumindest einem der an den Einzelverbindungen beteiligten Netzelemente, selbstständig kontrollierbar und bei Störungen selbsttätig korrigierbar sind.

11. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur einer oder mehrerer gestörter Einzelverbindung durch Auswahl von alternativen Nachbarelementen, selbstständige Reservierung der Vermittlungs kapazität und Herstellung einer alternativen Verbindung über die ausgewählten, be nachbarten Netzelemente erfolgt.

12. Verfahren zum Betrieb eines Netzwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die Netzelemente selbständig und dezentral
nach dem Einschalten in das Netzwerk eingebunden werden,
auf Anforderung eines Ursprungselements einer Verbindung den Aufbau eines ih nen zugeordneten Verbindungsteilstücks durch Einwahl und Vermittlung zu einem benachbarten Netzelement vornehmen und
auf Anforderung eines Ursprungs- und/oder Zielelements einer Verbindung die Auflösung der Verbindung bewirken
und dass die selbständige und dezentrale Organisation durch individuell ermittelte,
einer Zelle zugeordnete, verbindungsrelevante Daten gesteuert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Netzelement durch folgende Schritte ins Netzwerk eingebunden und/oder im Netzwerk reorganisiert wird:
Initialisierung der eigenen Systemparameter;
Bestimmung der eigenen Position im Netzwerk;
Aufbau einer virtuellen Zelle von unmittelbar benachbarten Netzelementen;
Weitergabe eigener Daten an die unmittelbaren Nachbarn;
Freigabe der Einwahl- und Vermittlungskapazität für Eigen- und/oder Fremdver bindungen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Initialisierung und/oder bei der Reorganisierung eines Netzelementes Daten über die Position, über die unmittelbar benachbarten Netzelemente und über die zur Verfügung stehende eigene Vermittlungskapazität des Netzelementes ermit telt, gespeichert und an die unmittelbaren Nachbarelemente weitergegeben werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Position durch Abfrage und/oder Empfang der Netzdaten der unmittelba ren Nachbarelemente erfolgt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Position durch Abfrage und/oder Signalpegelbestimmung eines allgemein zur Verfügung stehenden Orientierungssignals erfolgt, vorzugsweise eines GPS- Signals.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Initialisierung und/oder bei der Reorganisation eines Netzelementes die Daten der mittelbaren Nachbarelemente aus den Datensätzen der unmittelbaren Nachbarelemente ermittelt und in einem weiteren Datensatz gespeichert werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau einer Zelle von unmittelbaren Nachbarelementen durch Erzeugung eines Datensatzes von verbindungsrelevanten Daten des Netzwerks und/oder der Nachbarelemente erfolgt, welche durch Abfrage und/oder Empfang der Netzdaten der unmittelbaren Nachbarelemente ermittelt werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Daten des Netzelements über dessen Belegung und/oder freie Einwahl- und Vermittlungskapazität, vorzugsweise in vorbestimmten zeitlichen Abständen, an die unmittelbaren Nachbarelemente gesendet werden und dass der Datensatz mit den gespeicherten Daten des Netzwerks auf Anfrage der unmittelbaren Nachbarelemen te übermittelt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Einwahl und Vermittlung des Netzelements, nachdem es im Netzwerk einge bunden worden ist, mit folgenden Schritten vorgenommen wird:

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Routing wenigstens ein Wegewahldatensatz erzeugt wird, der Daten der für die Verbindung erforderlichen Netzelementen umfasst, welche ausreichend Ein wahl- und Vermittlungskapazität sowie die notwendige Qualität für eine Verbindung aufweisen und dass für jede Einzelverbindung das jeweils günstigste Netzelement ausgewählt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählten Netzelemente durch Belegung der notwendigen Einwahl- und Vermittlungskapazität reserviert werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensätze der ausgewählten Netzelemente für die Verbindung initialisiert werden und dass die Netzelemente die neuen Datensätze an ihre unmittelbaren Nachbarelemente weitergeben.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung einer Verbindung mit folgenden Schritten vorgenommen wird:

25. Netzelement zur Verwendung in einem Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Sende- und Empfangsmitteln zur Kommunikation mit anderen Netz elementen sowie Datenverarbeitungsmitteln zur Steuerung der Selbstorganisation im Netzwerk verbindungsrelevante Daten benachbarter Netzelemente erfassbar, verarbeitbar und speicherbar sind und dass Daten über die eigene Einwahl- und Vermittlungskapazität an unmittelbar benachbarte Netzelemente propagierbar sind.

26. Netzelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Netzelement Steuerungsmittel aufweist, mit denen benachbarte Netz elemente steuerbar sind.

27. Netzelement nach einem der Ansprüche 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Steuerungsmitteln die Einwahl- und Vermittlungskapazität benachbar ter Netzelemente abfragbar, speicherbar und reservierbar ist.

28. Netzelement nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass für den Aufbau einer Verbindung zu einem unmittelbar benachbarten Netz element dessen Einwahl- und Vermittlungskapazität mittels Steuerungsmitteln kon nektierbar ist.