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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Übertragen von Daten und/oder
Signalen in einem Kommunikationsnetz, insbesondere Ad-Hoc-Kommunikationsnetz,
mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Kommunikationsvorrichtung
zum Durchführen
eines solchen Verfahrens.
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Es
gibt eine Vielzahl von Szenarien, in denen die Verbreitung von Informationen
an entfernte Orte bzw. Personen erwünscht ist. Für die Verbreitung
von Informationen können
dabei Kommunikationsnetze verschiedenster Art verwendet werden.
Mit Blick auf Festnetze sind dabei insbesondere Telekommunikations-Festnetze
und Datennetze (LAN: Local Area Network) anzuführen. Mit Blick auf funkgestützte Kommunikationsnetze
sind insbesondere zellulare Funk-Kommunikationssysteme, beispielsweise
gemäß GSM (Global
System for Mobile Communications) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications
System), drahtlose Datennetze (WLAN: Wireless Local Area Network)
und derzeit in Entwicklung befindliche Ad-Hoc-Kommunikationsnetze
aufzuführen. Üblicherweise
werden bei derartigen Netzen Verbindungen zwischen zwei Endpunkten,
beispielsweise zwei Teilnehmerstationen, oder im Fall von Rundfunksendungen
einer Sendestation und einer Vielzahl von Teilnehmerstationen mit
Endempfängerstationen
aufgebaut. Dabei werden die Daten bzw. Informationen von der sendenden
Station aus über
in der Regel eine oder mehrere dazwischen befindliche Stationen
oder Netzeinrichtungen zu der empfangenden Station übertragen.
Die Gesamtstrecke wird somit in eine Vielzahl von Einzelverbindungen
unterteilt.
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Bei
einem großen
Teil der Kommunikationsnetze sind für Multimediakommunikation verschiedene
Dienste eingeführt,
die für
eine einzelne Verbindung je nach Bedarf separat oder kombi niert
auf einem Übertragungsmedium
verwendet werden. Diese Dienste können dabei individuelle Dienstegüten bzw. Dienstecharakteristika
(QoS: Quality of Service) zugewiesen bekommen, beispielsweise in
der Form einer zulässigen
Verzögerung
(Delay) bei der Übertragung,
einer zulässigen
Gesamt-Paketfehlerrate, einer zulässigen Zellverlust-Wahrscheinlichkeit
etc. Für
eine Endpunkt-zu-Endpunkt-Verbindung, die mehrere einzelne Verbindungen
bzw. Hosts aufweisen kann, sind diese Dienstegüte-Anforderungen für einen
Dienst bzw. eine Verbindung über
die gesamte Endpunkt-zu-Endpunkt-Verbindung gültig. Daher ist es für jede einzelne
Verbindung nur zulässig,
die Dienstegüte
um einen bestimmten Prozentsatz zu verschlechtern. Beispielsweise
ist es möglich,
einen entsprechenden Bruchteil der gesamt zulässigen Verzögerung für die entsprechende Teilstrecke
anzusetzen. Für
viele Anwendungen ist die Dienstegüte-Anforderung mit Blick auf
die Endpunkt-zu-Endpunkt-Übertragung
ein Schlüsselparameter,
beispielsweise die zulässige
Verzögerung
von Endpunkt zu Endpunkt und die Verzögerungsverzerrung (Delay Jitter)
für eine Übertragung
von Sprachdaten oder Filmdaten.
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Bekannt
ist allgemein, zum Sicherstellen der Anforderungen für die Übertragung
von Endpunkt zu Endpunkt auf späteren
Teilstrecken die Dienstegüte-Anforderungen
zu erhöhen,
um die erforderliche Dienstegüte
für die
gesamte Endpunkt-zu-Endpunkt-Verbindung zu garantieren, wodurch
letztendlich mehr Ressourcen reserviert werden müssen, als tatsächlich benötigt würden.
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Bei
allgemein bekannten verdrahteten und drahtlosen Kommunikationsnetzen
enthalten Datenpakete einige spezielle Felder in dem Kopfabschnitt, wobei
die speziellen Felder die Dienstegüte und die durch das Paket
bereits erfahrene Verschlechterung berücksichtigen. Bei beispielsweise
ATM (Asynchronous Transfer Mode) oder gemäß dem IP (Internet Protocol)
ist eine solche Information in einem Lebenszeitfeld (TTL: Time-TO-Live)
in dem Kopfabschnitt enthalten. Diese Werte berücksichtigen jedoch nicht die
Anzahl der zurückgelegten
Verbindungsabschnitte bzw. Sprünge.
Sofern bei Kommunikationssystemen eine entsprechende Registrierung erfolgt,
wird die Anzahl von bei der Übertragung
erfolgten Sprüngen
bzw. Hosts im Paket-Kopfabschnitt eingesetzt und signalisiert.
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Bei
den Mechanismen zum Garantieren der Dienstegüte berücksichtigt jede Verbindung
die momentan verfügbaren
Werte, z. B. die restliche Lebensdauer der Pakete. Demzufolge werden
die Anforderungen an die Dienstegüte letztendlich mit z.B. der
Anzahl zurückgelegter
Sprünge
strenger, da beispielsweise die restliche Lebenszeit reduziert wird und
daher für
die letzten Verbindungen bzw. Teilverbindungen die größtmögliche Kapazitätsmenge
zugewiesen wird, um die steigenden Dienstegüteanforderungen erfüllen zu
können.
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Würde beispielsweise
eine Information über einen
Verkehrsunfall mittels einer Nachrichtensignalisierung in Art einer
Rundfunksendung übertragen werden,
so würde
die Dienstegüte
bzw. die Bereitstellung von Kapazitäten zur Weiterleitung bei einer solchen
Vorgehensweise letztendlich von Übertragungsstation
zu Übertragungsstation
zunehmen, was wenig sinnvoll ist, da Stationen in der Nähe des Unfallortes
dringender informiert werden müssten
als entfernte Stationen und nicht umgekehrt. Endpunkt-zu-Endpunkt-Systeme
und Rundfunksysteme mit einem solchen Prinzip sind somit für die Übertragung
von lokal relevanten Informationen nicht oder nur bedingt geeignet.
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Allgemein
bekannt ist auch die Verwendung eines Hop- bzw. Sprungzählers, bei
dem von einem anfänglichen
Wert bei jedem Sprung „-1" addiert wird. Wenn
der Wert „0" erreicht wird, wird
das Datenpaket entweder nicht weiter geschickt, bzw. es passiert
gar nichts mehr, oder eine entsprechende Nachricht wird an eine
vorgegebene Station gesendet. Derartige Systeme sind jedoch für die Information
bezüglich beispielsweise
Daten über
einen Unfall ebenfalls nicht geeignet.
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Neben
Problemen bei der Übertragung
von Nachrichten über
beispielsweise einen Unfall ist auch die Übertragung von Topologieinformationen
in Ad-Hoc-Netzen kritisch. In solchen Netzen ändern sich die Standorte der
einzelnen Teilnehmerstationen unter Umständen sehr schnell, so dass
die Topologieinformationen häufig
zu aktualisieren sind.
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Aus
der
US 5,914,947 ist
ein Mobilfunksystem bekannt, bei dem Mobilstationen eine Empfangsstärke eines
Pilotkanals einer Basisstation ermitteln und jeweils zu der Basisstation
signalisieren. In gleicher Weise ermittelt die Basisstation eine
jeweilige Empfangsstärke
von empfangenen Signalen der Mobilstationen. Abhängig von aus diesen Messwerten ermittelten
Abständen
zwischen der Basisstation und den Mobilstationen erfolgt eine Zuteilung
von Übertragungskanälen zu Zeitschlitzen.
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Aus
der
DE 100 33 537
A1 ist ein Kommunikationsnetz bekannt, welches es ermöglicht,
einen Abstand eines Benutzers einer mittels eines Nahbereich-Funksendeempfängers mit
dem Kommunikationsnetz kommunizierenden elektronischen Einrichtung,
beispielsweise ein Mobiltelefon, zu einem Ziel durch Berechnen einer
Anzahl von Sprüngen
abzuschätzen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Station
zum Übertragen
von Daten in einem Kommunikationsnetz zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 sowie durch die Station eines Kommunikationsnetzes mit Mitteln
zum Durchführen
eines solchen Verfahrens gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Vorteilhafterweise
erfolgt das Übertragen von
Daten in einem Kommunikationsnetz bei einem Mehrsprung- bzw. Multi-Hop-Ver fahren
derart, dass Anforderungen an die Datenübertragung abhängig von
einer Distanz zu einem bestimmten ursprünglichen Ort, insbesondere
Sendeort oder Ereignisort einer ersten Station, bestimmt werden.
Dabei werden die Anforderungen so bestimmt, dass von der ersten Station
entfernter liegende Stationen einer Teilverbindung für eine jeweils
nächste
Weiterleitung eine geringere Anforderung an die Datenübertragung
zuweisen als der ersten Station näher liegende Stationen.
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Dies
ermöglicht
vorteilhaft eine Entlastung des Kommunikationsnetzes beim Versenden
von beispielsweise Rundfunk- und Informationsnachrichten mit nur
lokalem Bezug, beispielsweise Warnungen vor Verkehrsunfällen oder
Einladungen zu besonderen Veranstaltungen. So kann beispielsweise
eine Übertragung
bzw. Weiterleitung zu entfernteren Stationen vorteilhaft entfallen.
Dies steht im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik für sich bekannten Verfahren,
aus denen mit zunehmender Zahl von Zwischenstationen eine Erhöhung und
keine Verringerung der Anforderungen an die Übertragung bekannt ist. Bei
dieser Vorgehensweise ist auch die Berücksichtigung indirekter Verfahren
zur Distanzbestimmung sehr vorteilhaft.
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Dazu
kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung in den empfangenden
bzw. weiterleitenden Stationen die Distanz zu dem bestimmten Ort
direkt mittels Ortsparametern und/oder indirekt mittels Daten einer
Sendezeit seit dem ersten Aussenden der Daten und/oder einer Anzahl
der zwischeneitlich zurückgelegten
Teilverbindungen ermittelt werden, wobei bei einer Vielzahl von
Kommunikationssystemen auf bereits vorhandene aber diesbezüglich nicht
genutzte Parameter und Daten zurückgegriffen
werden kann.
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Parameter
zum Einstellen der Anforderungen an die Datenübertragung, insbesondere eine erste
Sendezeit, ein erster Sendeort und/oder die Anzahl der Weiterleitungen,
durch eine weiterleitende Station zusammen mit Nutzdaten zu übertragen ist besonders
effizient, da keine weiteren Übertragungswege
oder Kanäle
zu belegen sind.
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Gemäß einem
weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden als Daten zur Bestimmung
der Distanz ortsbezogene Informationen und/oder Routing-Informationen übertragen.
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Einer
weiteren Ausgestaltung zufolge werden die Anforderungen an die Datenübertragung
an Teilverbindungen mit einer Funkverbindung niedriger als an Teilverbindungen
mit einer verdrahteten Verbindung gesetzt. Dies ermöglicht bei
einem Kommunikationsnetz mit sowohl funkgestützten als auch verdrahteten
Verbindungen, den funkgestützten
Schnittstellen eine höhere
Priorität
zuzuweisen. Gemeinsamer Aspekt ist dabei die distanzabhängige Zuweisung
der Anforderungen an die Datenübertragungen für einzelne
Verbindungen einer Vielzahl aufeinanderfolgender Verbindungen zum Überbrücken der gesamten
Endpunkt-zu-Endpunkt-Strecke.
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Bei
dem Kriterium, dass die Anforderungen an die Datenübertragung
Anforderungen hinsichtlich zumindest einer Dienstegüte sind,
wird berücksichtigt,
dass es eine Vielzahl für
sich bekannter Dienstegüteparameter
gibt, beispielsweise die bei einer Übertragung maximal zulässige Verzögerung.
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Eine
erfindungsgemäße Station
eines Kommunikationsnetzes weist zumindest eine Sende- und/oder
Empfangseinrichtung zum Senden bzw. Empfangen von Daten sowie eine
Steuereinrichtung zum Steuern der Übertragung der Daten sowie
zum Bestimmen einer Distanz der Station zu einer ersten sendenden
Station und zum Zuweisen von Anforderungen an die Datenübertragung
zu der Teilverbindung für
die jeweils nächste
Weiterleitung als Mittel zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
auf.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
Anordnung von Kommunikationsstationen in einem Kommunikationsnetz,
zwischen denen Daten distanzabhängig übertragen
werden.
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Wie
aus 1 ersichtlich, sollen Daten, worunter alle Formen
von Daten, also neben eigentlichen Nutzdaten auch Informationsdaten
oder Signalisierungen zu verstehen sind, von einer ersten Kommunikationsstation
S0 über
eine Schnittstelle V zu weiteren Kommunikationsstationen S1, S2
und S3 übertragen
werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine Übertragung über eine
Funkschnittstelle, jedoch sind auch Übertragungen über verdrahtete
Verbindungen einsetzbar. Insbesondere ist auch von Station zu Station
S0 – S3 wahlweise
eine funkgestützte
oder kabelgestützte Schnittstelle
einsetzbar.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
befindet sich die erste Station S0, die als Daten ursprünglich sendende
Station die Daten bereitstellt und versendet beispielsweise an einem
bestimmten geographischen Ort, der durch übliche Koordinatenangaben,
z. B. 6°7'6''/43°6'7'' ,
bestimmt ist. Die Ortsbestimmung kann dabei vorgegeben werden oder
im Fall von mobilen Stationen vorteilhafterweise mittels GPS (Global
Positioning System) bestimmt werden. Die Datenübertragung erfolgt beispielsweise über eine
erste Teilstrecke bzw. Teilverbindung V1 zu einer zweiten Station
S1 an einem von der ersten Station entfernten Ort.
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Die
zweite Station S1 kann eine eigenständige Teilnehmerstation sein,
welche die empfangenen Daten selber verwendet bzw. ausgibt, beispielsweise auf
einem Display, kann aber auch zugleich oder alternativ eine weiterleitende
Station, also eine Station mit Relaisfunktion sein, und die empfangenen
Daten über
eine zweite Teilstrecke bzw. Teilverbindung V2 weitersenden.
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Empfänger der
weitergesendeten Daten ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel
eine dritte Station S2, an einem von der zweiten Station S1 entfernten
Ort. Während
beim dargestellten Ausführungsbeispiel
der Ort der dritten Station S2 von der ersten Station S0 weiter
entfernt ist, als der Ort der zweiten Station S1 von der ersten
Station S0, kann sich die dritte Station S2 entfernungsmäßig auch
zwischen der ersten und der zweiten Station S0 bzw. S1 befinden.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht eine weitere Funkverbindung über eine dritte Funkschnittstelle
bzw. Teilverbindung V3 zu einer vierten Station S3, die in einem
beim vorliegenden Beispiel sehr großen Abstand von der ersten
Station S0 angeordnet ist.
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Die
einzelnen Stationen weisen die entsprechenden für deren Betrieb erforderlichen
Einrichtungen auf, insbesondere Steuereinrichtungen C zum Betreiben
der Stationen und Verwalten und Weiterleiten der Daten, sowie Sende-
und/oder Empfangseinrichtungen RT zum Senden bzw. Empfangen von
Daten.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
sollen die Daten in Form von Paketdaten übertragen werden, wobei den
eigentlichen Nutzdaten ein Kopfabschnitt des Datenpaketes vorangestellt
ist. Kopfabschnitte für
die Datenpakete an den verschiedenen Stationen bei einer Übertragung,
die von der ersten Station S0 ausgeht, sind in 1 unter
den entsprechenden Stationen abgebildet.
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In
einer ersten Zeile sind dabei Datenpakete dargestellt, in deren
Kopfabschnitt neben einer Identifizierungsnummer ID der Sendeort
als Information übertragen
wird. Gemäß einer
alternativen Ausführungsform
können,
wie dies in der zweiten Zeile dargestellt ist, in dem Kopfabschnitt
neben einer Identifizierungsinformation ID = 123, die jedoch nicht
zwingend erforderlich ist, auch andere für das nachfolgend beschriebene
Verfahren verwendbare Informationen eingetragen sein, beispielsweise
die Sendezeit bei der ersten sendenden Station SO oder die Anzahl
der zwischenzeitlich zurückgelegten
Teilstrecken V1 – V3
bzw. Sprünge
oder Hops.
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Um
beispielsweise Nachrichten über
ein lokales Ereignis zu übertragen,
also Daten, die insbesondere nahe an einem Ereignisort oder deren
Ursprungsort von großer
Bedeutung sind, wobei die Daten jedoch weiter entfernt an Bedeutung
verlieren, wird nachfolgend ein Verfahren zum Übertragen derartiger Daten über eine
Verbindung V mit mehreren Sprüngen
V1 – V3
vorgeschlagen, bei dem den einzelnen Teilstrecken bzw. Teilverbindungen
V1, V2 bzw. V3 verschiedene Dienstegüteanforderungen zugewiesen
werden.
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Beispielsweise
kann bei einer Dienstegüte, die
von der Verzögerung
eines Paketes auf einer Verbindung bzw. Teilstrecke abhängt, die
maximal zulässige
Verzögerung
pro Teilstrecke V1, V2 bzw. V3 variiert werden. Z.B. kann mit einer
größeren Anzahl von
Sprüngen
eine jeweils größere zulässige Verzögerung für die nächste Teilstrecke
bzw. Teilverbindung zugelassen werden. Als Dienstgüte oder
relevanter Parameter für
die Weiterleitung von Datenpaketen über eine weitere Teilstrecke
V1 – V3
kann auch der zeitliche Abstand zu der ursprünglichen Sendezeit von der
ersten Sendestation oder der räumliche
Abstand von dem Sendeort oder dem Ort, den die Daten betreffen,
verwendet werden. Dazu werden entsprechende Information über die
Anzahl zurückgelegter
Sprünge,
die Sendezeit oder den Sendeort mit den Daten im Kopfabschnitt des
Datenpaketes versendet. Insbesondere ist es auch möglich, diese
oder andere verwendbare Daten von Datenstation zu Datenstation anzupassen
oder zu ändern.
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Dadurch
können
in jeder einzelnen Station auf der Gesamtverbindung V die entsprechenden Parameter
für die
nächste
Sendung oder das Einstellen einer Weitersendung individuell bestimmt
werden. Vorteilhafterweise können
dabei für
jede Teilstrecke V1 – V3
die minimalen erforderlichen Dienstegüteparameter individuell berücksichtigt
werden.
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Insbesondere
für Rundfunk
und ausgewählte Verbreitung
an eine Vielzahl von Teilnehmern kann die Anzahl der gesendeten
Datenpakete mit der zurückgelegten
Strecke von dem Ursprungsort verringert werden, da die Verzögerungsanforderungen
geringer angesetzt werden können
und daher die Zeitdauer, bis die gleiche Nachricht erneut gesendet wird,
ebenfalls entsprechend verlängert
werden kann. Dabei kann insbesondere ausgenutzt werden, dass eine
Station ein empfangenes Datenpaket löscht oder zumindest nicht weiterleitet,
wenn sie ein entsprechendes Datenpaket zu einem früheren Zeitpunkt
empfangen oder weitergeleitet hat. Dadurch kann ein Lawineneffekt
bei Rundfunksendungen mit Mehrsprungverbindungen reduziert oder sogar
vermieden werden, wenn die Zeit zum Übertragen der gleichen Information
drastisch reduziert wird und eine erneute Übertragung vermieden wird,
wenn eine vorbestimmte Strecke vom Ursprungsort zurückgelegt
wurde oder eine vorbestimmte Anzahl von Sprüngen überschritten wurde.
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Vorteilhafterweise
kann dabei eine Abstufung nach verschiedenen Graden der Anpassung
in Abhängigkeit
von der Entfernung, der Zeit seit dem ersten Sendezeitpunkt oder
der Anzahl von Sprüngen
vorgenommen werden. Da es sich um einen vorteilhafterweise selbst
organisierenden Algorithmus handelt, kann ein Lawineneffekt leicht
unter Kontrolle gehalten werden, beispielsweise in Ad-Hoc-Netzen mit
einer teilweise maschenförmigen
Topologie der aktiven Stationen.
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Wie
aus 1 ersichtlich, kann als Maßstab für die Bewertung bzw. Verarbeitung
eines Datenpakets in einer der weiterleitenden Stationen S1, S2,
S3 die Entfernung von der Datenquelle oder dem datenbezogenen Ort,
hier der Station S0 angesetzt werden. In 1 wird zur
Bestimmung des Ortes beispielsweise eine Angabe der geographischen
Lage angegeben, die jeweils in den einzelnen Stationen S0 – S3 abgespeichert
und/oder bestimmt wird. Möglich ist
auch die Bestimmung einer relativen Entfernung, wie dies in 1 anhand
der Distanzskala dargestellt ist. Diese Daten werden dann in den
einzelnen Stationen jeweils mit den korrespondierenden Ortsdaten, insbesondere
Sendeortdaten im Kopfabschnitt des Datenpaketes verglichen.
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Für den Fall,
dass zusätzlich
oder alternativ zur direkten Entfernungsbestimmung die indirekte Entfernungsbestimmung über die
Anzahl der zurückgelegten
Sprünge
berücksichtigt
wird, setzt jede Station S0 – S3
beim Empfangen oder beim Weiterleiten einen neuen Sprungwert in
das entsprechende Kopfabschnittsfeld Hop ein, der um die Zahl 1
gegenüber dem
vorherigen Wert in diesem Datenfeld erhöht wird.
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Für den Fall,
das die zeitliche Distanz zu dem ursprünglichen Sendezeitpunkt als
indirektes Entfernungskriterium zusätzlich oder alternativ herangezogen
wird, wird von den die Daten empfangenden Stationen entsprechend
auf die ursprüngliche
Sendezeitinformation im Kopfabschnitt zugegriffen und diese mit
der tatsächlichen
Zeit in der empfangenden Station S1 – S3 verglichen, wobei dazu
eine entsprechende Zeitinformation in den Stationen S0 – S3 bereitzustellen
ist.
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Bei
den drei beispielhaften Kriterien zur Bestimmung der Distanz von
einem Sendeort ist zwar die Bestimmung des tatsächlichen Sendeortes bzw. Weiterleitungsortes
das genaueste Verfahren, die Verwendung der Anzahl von Sprüngen oder
die Verwendung der Zeitdauer seit dem ersten Aussenden sind hingegen
oftmals einfacher verwendbare Kriterien, da die erforderlichen Informationen
in den Stationen oftmals bereits vorliegen.
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Bei
letzteren indirekten Verfahren zur Entfernungsbestimmung ist jedoch
zu berücksichtigen,
das die Anzahl von Sprüngen
bei dicht angeordneten Stationen bei einer kurzen zurückgelegten
Entfernung die gleiche Anzahl sein kann, wie die Anzahl bei einem
mit Stationen dünn
besiedelten Raum für
das Zurücklegen
einer wesentlich größeren Entfernung. Sowohl
bei der Anzahl von zurückgelegten
Sprüngen als
auch der verstrichenen Zeit seit dem ersten Sendezeitpunkt ist weiterhin
zu berücksichtigen,
dass die Sendung auf nicht linearen sondern kreisförmigen und/oder
teilweise rückläufigen Teilstrecken
erfolgen kann, so dass eine vermeintlich höhere räumliche Distanz berechnet werden
würde,
als dies tatsächlich der
Fall ist. Besonders bevorzugt wird daher die Verwendung der tatsächlichen
Entfernung von einem Ursprungsort S0 der Daten, da diese nicht von
der gewählten
Route, dem gewählten
Routingalgorithmus und dergleichen abhängt.
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Ein
besonders einfacher Algorithmus zum Bestimmen der maximal zulässigen Verzögerung tmax auf einer Teilstrecke bzw. Teil verbindung
V2 wird durch die nachfolgende Gleichung gegeben: tmax = terster-hop +
terster-hop·(h·C1 +
h2C2 + ... + hKCk),wobei terster-hop die zulässige Verzögerung bei dem ersten Sprung
bzw. Hop ist, h die Anzahl der zurückgelegten Sprünge bestimmt
und Ci, i = 1...K eine Konstante ist, die
den Einfluss der Anzahl von Sprüngen auf
die Anforderungen bzgl. der Verzögerung
berücksichtigt,
wobei bei beispielsweise eine lineare Abhängigkeit mit der Anzahl der
Sprünge
für den
Fall von K = 1 gegeben ist.
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Mit
dem vorgegebenen Schema bestimmt die Quellstation bzw. erste Station
S0 die Dienstegüte
für den
ersten Sprung, beispielsweise eine maximale Verzögerung von 100 ms. Nach dem
Empfang des Datenpakets bestimmt die empfangende zweite Station
S2 die Dienstegüte
für den
nächsten
Sprung, sofern das Datenpaket weiterzuleiten ist, wobei sie beispielsweise
20% für
die Verzögerung
addiert, so dass die Dienstegüte
bzw. zulässige
Verzögerung
für den
zweiten Sprung bzw. die zweite Teilstrecke V2 dann 120 ms beträgt. Diese
Berechnung wird wiederholt, bis die maximal zulässige Anzahl von Sprüngen erreicht
ist.
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Die
zulässige
Entfernung bzw. Anzahl von Sprüngen
oder maximale Übertragungszeit
seit dem Ursprung kann entweder in einem weiteren Feld im Kopfabschnitt
signalisiert oder fest in den einzelnen Stationen vorgegeben werden.
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Entsprechende
Gleichungen können
auch für
die Verwendung der verstrichenen Zeit seit dem ursprünglichen
Sendezeitpunkt oder die tatsächliche Entfernung
vom Ursprungsort aufgestellt werden. Besonders effektiv sind Gleichungen,
bei denen die verschiedenen Kriterien kombiniert verwendet werden.
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Durch
diese Lösung
wird es möglich,
geeignete Dienstegüte-Garantien für jede einzelne
Teilverbindung V1 – V3
einer Mehrsprung-Verbindung so zu geben, wie sie tatsächlich benötigt werden,
da verschiedene Dienstegüte-Anforderungen
zu den individuellen Teilverbindungen V1 – V3 zugewiesen werden. Dadurch
können
die beschränkten
Ressourcen für
eine Übertragung
besonders effizient verwendet werden, was insbesondere bei funkgestützten Kommunikationssystemen
von Bedeutung ist.
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Insbesondere
kann auch eine Beendigung der Weiterleitung von Daten bestimmt werden.
So kann in 1 die vierte, weit entfernte
Station S3 feststellen, dass sie bereits außerhalb des Weitersendebereichs
für die
empfangenen Daten liegt und die deshalb nicht weitersenden, zumindest
nicht in einer Richtung weg von der ursprünglich sendenden ersten Station
SO weitersenden.
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Ein
Grundgedanke besteht somit darin, die Dienstegüte-Anforderungen mit der zurückgelegten Strecke
bzw. Laufzeit und/oder Anzahl durchschrittener Knoten bzw. Stationen
herabzusetzen.
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Für den Fall,
dass die Dienstegüte-Anforderungen
in jedem Datenpaket enthalten sind, wie dies beispielsweise für die differenzierenden
Dienste (DiffServ) bei den Paketen gemäß dem Internetprotokoll IP
der Fall ist, wird jedem Paket ein zusätzlicher Sprungzähler oder
ein entsprechendes Feld zur Bestimmung der Distanz oder Laufzeit
zugewiesen. In Kombination mit den Dienstegüte-Parametern und dem Sprungzähler oder
desgleichen, wird dann in einer Daten empfangenden Station S1 – S3 die
entsprechende Dienstegüte
für den
entsprechenden Sprung bestimmt. Für den Fall, dass die Information der
geographischen Lage der Quelle verfügbar ist, kann die Station,
die ein Datenpaket weiterleiten soll, wie beispielsweise Station
S1 in 1, das weitere Routen der Daten am besten vornehmen.
Dabei wird dann die Entfernung zwischen dem Quellort, das heißt hier
der ersten Station S0, und der weiter leitenden Station, hier der
zweiten Station S1, verwendet, um die Dienstegüte-Anforderungen in Kombination mit
den Diff-Serv-Parametern
oder ohne diese Parameter zu bestimmen.
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Im
Fall von eingerichteten Verbindungen mit verschiedenen Dienstegüte-Anforderungen,
wie dies beispielsweise bei der asynchronen Übertragungs-Betriebsart (ATM)
oder integrierten Dienste-Netzen (IntServ) der Fall ist, können die
Dienstegüte-Anforderungen
mit Blick auf die Verbindung und den Sprungzähler oder die geographische
Distanz zwischen Quellort S0 und weiterleitender Station S1, S2
bestimmt werden.
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Da
der Sprungzähler
und die Distanz von dem Quellort bzw. der ersten Station 50 von
Station zu Station S1 – S3,
die ein Paket durchschritten hat, variiert, können die Dienstegüte-Anforderung bei jeder
Teilstrecke bzw. Teilverbindung V1 – V3 einer Endpunkt-zu-Endpunkt-Verbindung
(E-t-E) angepasst bzw. geändert
werden. Um die gleiche Dienstegüte
auf einer Teilverbindung V1 – V3
zwischen beliebigen Stationen S0 – S3 garantieren zu können, sollte
der gleiche Algorithmus bei jeder Station verwendet werden, beispielsweise
unter Verwendung der vorstehend angegebenen Gleichung für die Berechnung
der maximal zulässigen
Verzögerung
tmax.
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Alternativ
kann zum Vermeiden der Berechnung der Strecke zwischen Quellort
und weiterleitender Station und/oder der Anzahl durchschrittener Stationen
bzw. durchgeführter
Sprünge
die Dienstegüte-Anforderung
in dem Kopfabschnitt eines jeden Datenpaketes mitgeführt werden,
wobei diese dann in jeder Station modifiziert wird, so dass die
Dienstegüte-Anforderungen
nach jeder erfolgreichen Übertragung
verändert,
insbesondere herabgesetzt werden. Der Änderungsbetrag kann dabei fest
vorgegeben sein, kann aber auch abhängig von der Entfernung zwischen
ursprünglich
sendender erster Station S0 und dem jeweiligen Empfänger bzw.
der jeweils empfangenen Station S1 – S3 variieren.
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Um
Routingtabellen in einem Netz zu aktualisieren, was mit Hilfe entsprechender
Signalisierungsnachrichten geschieht, sollten sich die Änderungen
in der Netztopologie stärker
auf die Routing-Entscheidungen naher Stationen auswirken als Änderungen,
die durch entfernte Stationen verursacht werden und somit Änderungen
in der Netztopologie weit entfernt zu der benachbarten Station zur Folge
haben. Dabei kann es für
die näheren
Stationen erforderlich sein, deren Teilverbindung zu der Nachbarstation
zu ändern,
damit die Daten die endgültige
Zieladresse erreichen können.
Mit größer werdender
Anzahl von Sprüngen
und größer werdender
Distanz verringert sich die Veränderung
der Anforderungen und die Route muss Idealerweise weniger oft verändert werden,
da die Daten den Adressat eher über
die ursprünglich
geplanten Teilverbindungen erreichen können, als bei Beginn der Versendung.
Nur die letzten oder die letzte Verbindung muss wegen Topologieänderungen
neu geroutet werden. Das Prinzip des Verringerns der Häufigkeit
von Aktualisierungen der Routinginformation, insbesondere Signalisierungsnachrichten,
mit zunehmender Anzahl von Sprüngen
ist dabei für
sich genommen bekannt, wobei die Signalisierungsnachrichten jedoch mit
gleicher Priorität
aber unterschiedlicher Häufigkeit
verschickt werden. Um die höhere
Relevanz von Routing-Aktualisierungen in der Nähe der zentralen Netztopologie
zu berücksichtigen,
werden Rundfunkinformationen mit einer höheren Dienstegüte übertragen,
was geringere zulässige
Verzögerungswerte über die
ersten Verbindungen bedeutet, während
die Verzögerungsanforderungen
für die
folgenden Sprünge
herabgesetzt werden. Um die Dienstegüte der Signalisierungsnachrichten
für Routing-Aktualisierungen
an die zurückgelegte
Strecke anzupassen, werden dabei somit die Dienstgüte-Anforderungen mit
zunehmender Entfernung von dem Datenursprung herabgesetzt, was die
Bedeutung der Topologie-Änderungen
für das
lokale Routing berücksichtigt.
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Ein
anderes Beispiel für
die Umsetzung eines solchen Verfahrens besteht in der Kombination verdrahteter
Verbindungen bzw. Teilverbindungen und drahtloser Verbindungen bzw.
Teil verbindungen, da die Dienstegüte-Anforderungen auf drahtlosen Verbindungen
sehr viel schwieriger zu garantieren sind, als Dienstegüte-Anforderungen
auf verdrahteten Verbindungen. Daher ist es vorteilhaft, den drahtlosen
und den verdrahteten Verbindungen bzw. Teilverbindungen verschiedene
Dienstegüte-Anforderungen zuzuweisen,
die jedoch insgesamt die erforderliche Endpunkt-zu-Endpunkt-Dienstegüte garantieren.
In diesem Fall sind die Anforderungen für verdrahtete Verbindungen
viel strenger als die Dienstegüte-Anforderungen
für die
drahtlosen Verbindungen. Falls z. B. die maximal zulässige Endpunkt-zu-Endpunkt-Verzögerung durch
ttotal ausgedrückt wird und die Endpunkt-zu-Endpunkt-Verbindung
aus zwei verdrahteten Verbindungen und einer drahtlosen, funkgestützten Verbindung
besteht, dann können
die Verzögerungsanforderungen
auf der verdrahteten Verbindung beispielsweise ttotal/4
betragen, während
die Anforderungen hinsichtlich der Verzögerung für die funkgestützte Verbindung
nur ttotal/2 betragen.
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In
Kombination mit Reservierungsnachrichten (RSVP: ReSerVation setup
Protocol) in integrierten Diensten (IntServ) gemäß dem Internetprotokoll IP
werden dazu während
der Reservierung einer Kapazität
auf dem umgekehrten Verbindungsweg vom Empfänger zurück zu dem Sender in dem Paket
Informationen eingetragen, wie viele drahtlose Verbindungen auf
der Endpunkt-zu-Endpunkt-Verbindung bestanden.
Zusätzlich
zu der Dienstegüte
auf der drahtlosen, funkgestützten
Verbindung kann auch dies entsprechend berücksichtigt werden. Mit dieser Information
kann die sendende bzw. ursprünglich sendende
Station die Pakete auf den verschiedenen Teilstrecken bzw. Teilverbindungen
mit verschiedenen Dienstegüte-Anforderungen übertragen,
die jeder Teilverbindung während
der Reservierungsphase oder mit Hilfe einer zusätzlichen Signalisierungs-Information
innerhalb eines jeden Paketes zugewiesen werden, so dass z. B. beim
ersten Sprung 10 ms Verzögerung,
beim zweiten 20 ms Verzögerung
und beim dritten Sprung, dem drahtlosen Sprung, 100 ms Verzögerung zugelassen
werden.
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Anstelle
Daten bzw. Informationen zur direkten oder indirekten Bestimmung
der Entfernung wie vorstehend beschrieben in dem Kopfabschnitt eines Datenpaketes
zu übertragen,
können
derartige Informationen auch separat über andere Übertragungswege oder -kanäle übertragen
und/oder signalisiert werden.