DE10330860B4

DE10330860B4 - Funknetz und Verfahren zu seinem Betrieb

Info

Publication number: DE10330860B4
Application number: DE10330860A
Authority: DE
Inventors: Egon Mönch; Anja Warich
Original assignee: Thales Defence Deutschland GmbH
Current assignee: Thales Deutschland GmbH
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: DE10330860A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Funknetzes mit einer Vielzahl von Teilnehmern, welche auf Basis von jeweils einem synchronen TDMA-Funkrahmen als Master oder Slave miteinander kommunizieren und konkurrierend auf die durch den TDMA-Funkrahmen definierte Übertragungskapazität des Funknetzes zugreifen, wobei
(a) einer der Teilnehmer von einem Zustand "Kein Empfang" (Z0), in welchem sich ein Teilnehmer dann befindet, wenn er weder einen eigenen Kommunikationswunsch hat noch ein fremder Kommunikationswunsch von einem anderen Teilnehmer an ihn herangetragen wird, in einen Zustand "Senden Master" (ZM1) übergeht, in dem dieser Teilnehmer als neuer Master agiert, indem er in einen neuen TDMA-Funkrahmen für die anderen Teilnehmer im Funknetz als Slaves vorgibt, wenn er als erster Teilnehmer zu einer Zeit einen eigenen Kommunikationswunsch hat, zu der keine andere Kommunikation zwischen Teilnehmern des Funknetzes über einen früher generierten Funkrahmen stattfindet;
(b) der Master aus dem Zustand "Senden Master" (ZM1) in einen Zustand "Senden + Empfang Master" (ZM2)...

Description

Die Erfindung betrifft ein Funknetz, insbesondere ein Local Area Funknetz, einen Teilnehmer in diesem Funknetz sowie ein Verfahren zum Betreiben dieses Funknetzes.

Im Stand der Technik sind Funknetze, insbesondere Local Area Funknetze, um Beispiel im Zusammenhang mit den beiden Telekommunikationsstandards Digital Enhanced Cordless Telecommunications DECT und Global System for Mobile Communications GSM bekannt. Sie umfassen typischerweise eine Vielzahl von Teilnehmern, welche auf Basis von jeweils synchronen Time Devision Multiple Access TDMA-Funkrahmen als Master oder als Slave miteinander kommunizieren und konkurrierend auf die durch den TDMA-Funkrahmen definierte Übertragungskapazität des Funknetzes zugreifen.

Bei den bekannten Funknetzen dieser Art wird die Zuteilung von Übertragungskapazität an die einzelnen Teilnehmer des Netzes zentral von einem vorbestimmten Teilnehmer, dem Master, gesteuert. Dies hat den Nachteil, dass bei einem Ausfall des Masters ein Betrieb des Funknetzes nicht mehr möglich ist und dann auch die anderen Teilnehmer nicht mehr über das Funknetz miteinander kommunizieren können.

Aus der US 2002 018 458 A1 ist ein herkömmliches Funknetz bekannt, das nach dem Bluetooth-Standard arbeitet. Der Bluetooth-Standard an sich ist in der Druckschrift „Specification of the Bluetooth System" v1.0 B vom 01.12.1999 beschrieben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein bekanntes Funknetz, bekannte Teilnehmer in diesem Funknetz und ein bekanntes Verfahren zum Betreiben dieses Funknetzes derart weiterzubilden, dass eine Kommunikation zwischen den übrigen Teilnehmern im Funknetz selbst dann noch möglich ist, wenn der bisherige Master ausgefallen sein sollte.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach erfolgt die Lösung in der Weise, dass vorzugsweise jeder Teilnehmer in dem Funknetz ausgebildet ist, als neuer Master zu agieren und einen neuen TDMA-Funkrahmen für die anderen Teilnehmer vorzugeben, wenn er als erster Teilnehmer zu einer Zeit einen eigenen Kommunikationswunsch hat, zu der keine andere Kommunikation zwischen den Teilnehmern des Funknetzes über einen früher generierten TDMA-Funkrahmen stattfindet.

Bei dem erfindungsgemäßen Funknetz gibt es zwar zu jedem Zeitpunkt jeweils auch immer nur höchstens einen Master, allerdings ist vorzugsweise jeder der Teilnehmer in dem Funknetz ausgebildet, als Master agieren zu können. Dies hat den Vorteil, dass bei Ausfall eines aktuellen Masters die Masterfunktion von einem anderen geeignet ausgebildeten Teilnehmer im Funknetz übernommen und so der Betrieb des Funknetzes, das heißt eine Kommunikation zwischen den Teilnehmern im Funknetz aufrechterhalten werden kann. Dafür ist, im Unterschied zum Stand der Technik, keine spezielle Basisstation erforderlich.

Die genannte Aufgabe wird weiterhin durch einen Teilnehmer in dem soeben beschriebenen Funknetz mit synchroner TDMA-Funkrahmenstruktur gelöst. Er ist erfindungsgemäß ausgebildet, unter den genannten Voraussetzungen als neuer Master zu agieren.

Sobald ein Teilnehmer als neuer Master feststeht, agieren alle übrigen Teilnehmer im Funknetz automatisch als Slaves. Dies bedeutet insbesondere, dass sie sich zum Senden eines eigenen Kommunikationswunsches oder zum Empfangen eines fremden Kommunikationswunsches, der von einem anderen Teilnehmer innerhalb des Funknetzes an sie herangetragen wird, auf den von dem Master vorgegebenen Funkrahmen synchronisieren müssen.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zum Betreiben eines Funknetzes der genannten Art gelöst. Die Vorteile dieses Verfahrens entsprechen im Wesentlichen den bereits oben im Zusammenhang mit dem beanspruchten Funknetz und dem beanspruchten Teilnehmer in dem Funknetz genannten Vorteilen.

Darüber hinaus ist es jedoch auch vorteilhaft, wenn die Vorgabe des neuen TDMA-Funktionsrahmens durch den Master in der Weise erfolgt, dass der neue Master auf dem ersten Zeitschlitz innerhalb dieses Funkrahmens Nutzdaten sowie Netzkoordinierungsdaten, insbesondere Synchronisierungsdaten, sendet, nachdem er den ersten Zeitschlitz als nicht belegt erkannt hat. Die Kommunikation des Masters, das heißt ein Empfangen oder ein Senden durch den Master findet üblicherweise nur in dem ersten Zeitschlitz des Rahmens statt. Der Master und die übrigen Teilnehmer im Funknetz, das heißt die Salves, können grundsätzlich alle noch freien Zeitschlitze des durch den Master vorgegebenen Funkrahmens verwenden, indem sie ihrerseits Daten senden oder empfangen. Zu diesem Zweck belegen die Teilnehmer im Bedarfsfalle die zur Verfügung stehenden freien Zeitschlitze selbstständig, vorzugsweise in aufsteigender Reihenfolge. Die Belegung erfolgt in der Weise, dass sich die Slaves auf den Rahmen beziehungsweise die Zeitschlitze synchronisieren.

Weil sämtliche Kommunikation unter den Teilnehmern innerhalb des Funknetzes auf der gleichen Frequenz abläuft, ist jeder Teilnehmer zu jederzeit in der Lage, die Kommunikation zwischen anderen Teilnehmern abzuhören. So sind die Slaves insbesondere in der Lage, belegte und nicht belegte Zeitschlitze in dem vorgegebenen Funkrahmen zu erkennen, zum Beispiel anhand einer einen bestimmten Zeitschlitz identifizierenden Kanalnummer oder anhand einer in dem Zeitschlitz mitgeführten Belegungsliste. Auf diese Weise können sie sich direkt oder indirekt auf einen noch freien Zeitschlitz synchronisieren, indem sie dessen Anfangszeit bezogen auf den Anfangs- und/oder Endzeitpunkt des ersten Zeitschlitzes zurückrechnen.

Die Verwendung von synchronen Funkrahmen hat im Vergleich zu asynchronen Funkrahmen den Vorteil, dass weniger Übertragungskapazität für ein zu verwendendes Protokoll benötigt wird. Die zur Verfügung stehende Bandbreite kann deshalb bei synchronen Funkrahmen wesentlich besser genutzt werden.

Die Tatsache, dass jeder Teilnehmer die Masterfunktion übernehmen kann, macht das beanspruchte Funknetz sehr robust und flexibel.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der Zeitabstand zwischen zwei Zeitschlitzen in dem von dem Master vorgegebenen synchronen Rahmen an die räumliche Ausdehnung des Funknetzes angepasst ist. Bedingt durch die Einteilung in einzelne Zeitschlitze kann die Übertragungskapazität nur in ganzzahligen Vielfachen der Übertragungskapazität eines einzelnen Zeitschlitzes zur Verfügung stehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Beschreibung ist eine Figur beigefügt, welche verschiedene Zustände veranschaulicht, die ein Teilnehmer in einem Funknetz gemäß der Erfindung annehmen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend in Form eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Bevor jedoch auf die Figur Bezug genommen wird, erfolgen zunächst einige allgemein und insbesondere für das erfindungsgemäße Funknetz gültige Vorbemerkungen:
Das erfindungsgemäße Funknetz, insbesondere ein Local Area Funknetz umfasst eine Vielzahl von Teilnehmern. Bei diesen Teilnehmern kann es sich entweder um traditionelle Basisstationen oder Rechner oder Mobilteile, zum Beispiel Handys et cetera, handeln. Die Teilnehmer innerhalb des Funknetzes kommunizieren miteinander auf Basis von jeweils einem vorgegebenen synchronen TDMA-Funkrahmens, entweder als Slave oder Master, miteinander. Dabei greifen sie konkurrierend auf die durch den vorgegebenen TDMA-Funkrahmen, das heißt genauer gesagt, die durch ihn definierten Zeitschlitze und die damit gegebene Übertragungskapazität, zu.
Die Struktur eines in einem erfindungsgemäßen Funknetz verwendeten synchronen Funkrahmens ist grundsätzlich vorab definiert und jedem Teilnehmer im Funknetz bekannt. Er besteht aus einer fest vorgegebenen Anzahl von Zeitschlitzen, deren individuelle Längen zwar innerhalb eines Funkrahmens unterschiedlich sein können, so dass sich eine bestimmte Verteilung der Längen ergibt. Diese Verteilung ist aber vorzugsweise für alle Funkrahmen, die im Funknetz generiert werden, gleich. Die Zeitschlitze umfassen grundsätzlich Netzkoordinierungsdaten und Nutzdaten. Die Netzkoordinierungsdaten können im Einzelnen eine Präambel, Synchronisationshilfsmittel, Protokollhilfsmittel sowie eine Postambel umfassen. Weiterhin enthalten die Netzkoordinierungsdaten jeweils eine Absenderadresse und eine Empfängeradresse für die in einem Zeitschlitz zu übertragenden Daten. Bei der Empfängeradresse kann es sich auch um eine sogenannte Broadcast Adresse handeln, mit der automatisch alle Teilnehmer in dem Funknetz adressiert werden. Gleichermaßen kann es sich auch um eine Dummy-Adresse handeln zum Senden von Dummy-Zeitschlitzen, um die Synchronisation in bestimmten Situationen aufrechtzuerhalten.
Jeder Zeitschlitz innerhalb des Funkrahmens kann nur von maximal einem Teilnehmer belegt sein. Innerhalb dieses Zeitschlitzes kann der Teilnehmer Daten senden oder empfangen. Nutzdaten werden innerhalb eines jeweiligen Zeitschlitzes neben den Netzwerkkoordinierungsdaten von der Senderadresse an die Empfängeradresse übertragen. Bei den Nutzdaten kann zwischen Sprachdaten und anderen Daten mit Hilfe einer ebenfalls in dem entsprechenden Zeitschlitz mitgesendeten Kennung unterschieden werden. Die Funkreichweite der Nutzdaten sollte vorzugsweise genauso groß wie die Funkreichweite der Netzkoordinierungsdaten, insbesondere der Synchronisationshilfsdaten, sein.
Zwischen den einzelnen Zeitschlitzen innerhalb eines Funkrahmens befinden sich sogenannte Lücken beziehungsweise Gaps. Während dieser Lücken wird nicht gesendet. Die zeitliche Länge dieser Lücken sollte an die räumliche Ausdehnung des Funknetzes angepasst sein. Dies ist deswegen erforderlich, weil bedingt durch die fest vorgegebene Rahmenstruktur die einzelnen zur Verfügung stehenden Zeitschlitze in einem festen Zeitabstand mit den dazwischen liegenden Gaps angeordnet sind. Diese feste Struktur führt bedingt durch die Laufzeit der Funkwellen innerhalb des Funknetzes zu einer begrenzten Ausdehnung des Funknetzes.
Nachfolgend wird das in der beigefügten Figur dargestellte Verfahren gemäß der Erfindung näher beschrieben. Jeder Teilnehmer in dem erfindungsgemäßen Funknetz kann alle der in der Figur dargestellten Zustände Z0, ZM1, ZM2, ZM3, ZS1, ZS2 oder ZS3 einnehmen. Es wird unterstellt, dass die Kommunikation zwischen allen Teilnehmern innerhalb des Funknetzes auf der gleichen elektrischen Frequenz abläuft, so dass sich alle Teilnehmer untereinander hören können und auch befugt sind, sich gegenseitig abzuhören. Weiterhin wird unterstellt, dass die fest definierte Struktur des verwendeten Funkrahmens jedem Teilnehmer im Funknetz bekannt ist.
Ausgangszustand für das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Zustand Z0 "kein Empfang". Ein Teilnehmer in diesem Zustand hat weder einen eigenen Kommunikationswunsch noch wird von einem anderen Teilnehmer innerhalb des Funknetzes ein Kommunikationswunsch an ihn herangetragen, das heißt es liegt auch kein fremder Kommunikationswunsch vor,
K und
F. Die Bedingung, dass kein fremder Kommunikationswunsch vorliegt
F, wird, solange der Zustand Z0 andauert, permanent von dem entsprechenden Teilnehmer überprüft. Zu diesem Zweck wird der Funkkanal, das heißt die Funkfrequenz des Funknetzes von dem Teilnehmer in festen oder variablen Zeitabständen auf das Vorhandensein eines Funkrahmens und insbesondere auf das Vorhandensein von Zeitschlitzen hin untersucht, welche als Empfängeradresse den aktuell in dem Zustand Z0 befindlichen Teilnehmer mit sich führen. Solange der Teilnehmer in dem Zustand Z0 keinen Zeitschlitz mit seiner Adresse detektiert oder er keinen eigenen Kommunikationswunsch entwickelt, verbleibt er in dem Zustand Z0.
Entsteht jedoch bei diesem Teilnehmer irgendwann der Wunsch, eine Kommunikation mit einem anderen Teilnehmer aufzunehmen, ohne dass bisher ein fremder Kommunikationswunsch an ihn herangetragen worden ist K ∧
F, so geht er von dem Zustand Z0 in den Zustand ZM1 "Senden Master" über. Voraussetzung für den Übergang von dem Zustand Z0 in den Zustand ZM1 ist allerdings, dass der Teilnehmer als erster Teilnehmer zu einer Zeit einen eigenen Kommunikationswunsch hat, zu der keine andere Kommunikation zwischen den Teilnehmern des Funknetzes über einen früher generierten TDMA-Funkrahmen stattfindet. Anders ausgedrückt: Zu dieser Zeit darf kein anderer Master existieren; insbesondere darf kein Funkrahmen existieren, von dem aus ein Synchronisationssignal gesendet wird.
Der Teilnehmer sendet dann auf dem ersten Zeitschlitz des neuen Funkrahmens Netzkoordinierungsdaten, insbesondere in Form eines Synchronisationsmusters SS und in Form eines gesetzten Master-Flags in einem dafür reservierten Bit des Zeitschlitzes. Mit dieser Handlung macht sich der entsprechende Teilnehmer selber zum alleinigen neuen Master des Funknetzes. Der Master sendet nur in dem ersten Zeitschlitz die bereits erwähnten Netzkoordinierungsdaten sowie Nutzdaten.
Parallel dazu dürfen die anderen Teilnehmer im Funknetz, welche aufgrund der neu festgelegten Masterrolle nun alle die Funktion eines Slaves angenommen haben, in den übrigen Zeitschlitzen des Funkrahmens senden oder empfangen. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass sie sich auf den Funkrahmen und insbesondere auf den von dem Master belegten ersten Zeitschlitz des Funkrahmens, wie oben beschrieben, synchronisiert haben. Die Synchronisation ist insbesondere deswegen möglich, weil jeder Teilnehmer, also auch jeder Slave, in dem Funknetzwerk in der Lage ist, den Masterzeitschlitz anhand des gesetzten Masterflags und aufgrund der im Funknetz einheitlichen Funkfrequenz zu erkennen. Die verbleibenden Zeitschlitze im Funkrahmen können von den Slaves selbstständig in beliebiger, vorzugsweise jedoch in aufsteigender Reihenfolge, zu Kommunikationszwecken belegt werden. Dabei bedeutet aufsteigende Reihenfolge, dass nach dem ersten Zeitschlitz zunächst der zweite, dann der dritte und so weiter Zeitschlitz belegt werden sollte. In den von den Slaves dann tatsächlich besetzten Zeitschlitzen wird das Masterflag jeweils zu Null gesetzt. Hat der neue Master seine eigene Kommunikation beendet, und sendet auch kein weiterer Teilnehmer des Funknetzwerkes in dem von dem neuen Master vorgegebenen Funkrahmen, so geht der neue Master in den Zustand Z0 "kein Empfang" zurück. Dann wird auch das Senden von Synchronisationsmustern SS in dem Masterzeitschlitz, das heißt dem ersten Zeitschlitz in dem Funkrahmen, eingestellt
SS und die Rolle des Masters ist wieder frei, neu besetzt zu werden.
Tritt jedoch, während sich der neue Master in dem Zustand ZM1 "Senden Master" befindet, ein anderer Teilnehmer aus dem Funknetz mit einem Kommunikationswunsch an den Master heran, und wird dieser Kommunikationswunsch von dem neuen Master detektiert K ∧ F, dann geht der neue Master von dem Zustand ZM1 in den Zustand ZM2, "Empfang + Senden Master" über. Der von dem Master detektierte/empfangene fremde Kommunikationswunsch des anderen Teilnehmers, muss sich nicht zwangsläufig auf eine Kommunikation mit dem Master beziehen, er kann auch auf einen beliebigen anderen Teilnehmer im Funknetz gerichtet sein. In dem Zustand ZM2 bleibt der neue Master Synchronisationsmaster, sendet also weiterhin Synchronisationsmuster SS. Gleichzeitig werden in dem Masterschlitz Nutzdaten von dem neuen Master im Rahmen seines eigenen Kommunikationswunsches ausgesendet und in mindestens einem weiteren Zeitschlitz innerhalb des Funkrahmens Nutzdaten im Rahmen des fremden Kommunikationswunsches übertragen. Besteht kein fremder Kommunikationsbedarf mehr K ∧
F, geht der neue Master von dem Zustand ZM2 wieder in den Zustand ZM1 "Senden Master" zurück.
Hat dagegen der Master in dem Zustand ZM2 seinen eigenen Kommunikationswunsch, das heißt die Übertragung von Nutzdaten beendet, empfängt/detektiert er aber noch die Belegung eines Zeitschlitzes in seinem Funkrahmen aufgrund einer Fremd-Kommunikation durch einen anderen Teilnehmer
K ^ F, so geht der neue Master von dem Zustand ZM2 in einen neuen Zustand ZM3, "Empfang Master" über. Auch in diesem Zustand ZM3 bleibt jedoch der Masterzeitschlitz noch belegt, das heißt der neue Master sendet weiterhin die für die fremde Kommunikation noch erforderlichen Synchronisationsmuster SS. Tritt dagegen in diesem Zustand ZM3 bei dem neuen Master erneut ein eigener Kommunikationswunsch auf K ∧ F, geht der neue Master zurück in den Zustand ZM2 "Empfang + Senden Master". Wenn andererseits in dem Zustand ZM3 auch die Kommunikation mit dem anderen Teilnehmer beendet wird und auch kein eigener Kommunikationswunsch bei dem neuen Master entsteht, dann geht der Master aus dem Zustand ZM3 direkt wieder in den Ausgangszustand Z0 "kein Empfang" über. Damit wird das Senden von Synchronisationsmustern im Masterzeitschlitz eingestellt
SS, der bisherige neue Master verliert seine Masterrolle und die Rolle des Masters kann wieder neu besetzt werden.
Die bisher beschriebenen Zustände ZM1, ZM2 und ZM3 haben die Generierung eines neuen Masters und dessen mögliche Betriebszustände beschrieben. Dabei wurde vorausgesetzt, dass jeweils kein anderer Master im Funknetz existiert hat. Die Rolle der Slaves, das heißt der übrigen Teilnehmer im Funknetz bei Existenz eines Masters, wurde jedoch nicht beschrieben. Dies wird nachfolgend durch die Beschreibung der Zustände ZS1, ZS2 und ZS3, welche in der rechten Hälfte der Figur zu erkennen sind, nachgeholt.
Unter der Voraussetzung, dass ein Master, wie oben beschrieben, generiert wurde und im Netz existent ist, geht ein Slave von dem Zustand Z0 "kein Empfang" in den Zustand ZS1 "Empfang Slave" über, wenn er zwar keinen eigenen Kommunikationswunsch hat, aber neuerdings von einem anderen Teilnehmer im Funknetz ein Kommunikationswunsch an ihn herangetragen wird und er diesen detektiert
K ∧ F. Dabei ist es unerheblich, ob der detektierte Kommunikationswunsch von dem aktuellen Master oder von einem anderen Slave an den besagten Slave herangetragen wird.
Wird der Master als Urheber des fremden Kommunikationswunsches detektiert, so synchronisiert sich der angesprochene Slave auf den Masterzeitschlitz, das heißt den ersten Zeitschlitz in dem aktuellen, vom Master vorgegebenen Funkrahmen. Der Masterzeitschlitz wird grundsätzlich aufgrund des gesetzten Masterflags als Zeitschlitzkennung erkannt; dies ermöglicht auch eine Erkennung des Masterzeitschlitzes bei Funkabschattungen. Wird dagegen ein anderer Slave als Urheber des fremden Kommunikationswunsches erkannt, so synchronisiert sich der angesprochene Slave auf den Zeitschlitz mit der größten Empfangsleistung. Um diesen Zeitschlitz identifizieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn in jedem Zeitschlitz eine Nummer als Zeitschlitzkennung mitgesendet wird; dies gilt insbesondere, um eine Erkennung auch im Falle von Funkabschattungen noch möglich zu machen. Die mitgesendete Nummer ermöglicht es dem angesprochenen Slave sich auch dann auf den entsprechenden Zeitschlitz zu synchronisieren, wenn er den Master nicht empfängt. Grund dafür ist, dass der anhand der Nummer erkannte Zeitschlitz einen Rückschluss auf den Masterzeitschlitz zulässt, so dass bei vorausgesetzter Kenntnis der Rahmenstruktur ein Zurückrechnen auf den Anfangszeitpunkt des empfangenen Zeitschlitzes und damit auf den richtigen Synchronisationszeitpunkt für den Slave möglich ist. Die anderen Slaves, die den Master aber empfangen können, werden somit in ihrer Synchronisation nicht gestört.
Jeder Teilnehmer im Funknetz erkennt freie Zeitschlitze in einem aktuellen Funkrahmen mit Hilfe von Zeitschlitzbelegungslisten, die vorzugsweise in den belegten Zeitschlitzen jeweils mit übertragen werden. Sendet ein Teilnehmer beispielsweise auf dem zweiten Zeitschlitz, wobei er aber den Master auf dem Zeitschlitz 1 und einen dritten Teilnehmer auf dem Zeitschlitz 4 hört, dann hat die Kanalbelegungsliste bei einer Gesamtzahl von zehn Zeitschlitzen in dem Funkrahmen das Muster 1101000000, wobei eine 1 jeweils einen belegten und eine 0 jeweils einen freien Zeitschlitz in dem Kanalrahmen mit insgesamt zehn Zeitschlitzen repräsentiert. Hat ein Teilnehmer einen eigenen Kommunikationswunsch, dann sucht er den ersten freien Zeitschlitz, welcher in allen aktuell empfangenen Kanalbelegungslisten frei ist. Dadurch wird vermieden, dass ein Zeitschlitz gestört wird, der zwar belegt ist, aber wegen zu großer Entfernung nicht empfangen werden kann. Ein Teilnehmer darf im laufenden Netzbetrieb nicht den Masterzeitschlitz belegen, da auf diesem eventuell Dummy-Daten zur Aufrechterhaltung der Synchronisation gesendet werden.
Verliert der empfangende Slave in dem Zustand ZS1 "Empfang Slave" den Empfang desjenigen Zeitschlitzes, auf den er sich synchronisiert hat beziehungsweise das Synchronisationsmuster
SD, so geht der Slave sofort und unabhängig von eventuell noch vorhandenem eigenen oder fremden Kommunikationsbedarf zurück in den Zustand Z0. Er hört dann wieder die Funkfrequenz des Funknetzes ab, um von dem Zustand Z0 sofort wieder in den Zustand ZS1 "Empfang Slave" überzugehen, wenn andere Teilnehmer im Netzwerk eine Kommunikation mit ihm wünschen. Um ausgebildete Mehrfachnetze aufzulösen, geht ein Teilnehmer in den Zustand Z0 "kein Empfang" über, wenn er mehr als einen Masterslot im synchronisierten Funkrahmen empfängt.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der bisherige Slave aus dem Zustand Z0 in den Zustand ZM1 "Senden Master" übergeht und damit die Masterrolle übernimmt, wenn keine Kommunikation zwischen Teilnehmern des Funknetzes über einen früher generierten Funkrahmen stattfindet, der Teilnehmer in dem Zustand Z0 aber einen eigenen Kommunikationswunsch entwickelt.
Ausgehend von dem Zustand ZS1 "Empfang Slave" geht der Slave in den Zustand ZS2 "Empfang + Senden Slave" über, wenn der Slave einen eigenen Kommunikationsbedarf hat, die Kommunikation mit dem anderen Teilnehmer aber noch nicht beendet ist K ∧ F. Besteht dagegen in dem Zustand ZS2 kein eigener Kommunikationsbedarf für den Slave mehr
K ∧ F, so geht der Slave von dem Zustand ZS2 wieder in den Zustand ZS1 zurück. Verliert dagegen der Slave in dem Zustand ZS2 zum Beispiel aufgrund eines gestörten oder unterbrochenen Empfangs denjenigen Zeitschlitz, auf den er synchronisiert ist
SD, dann geht er unabhängig von einem eigenen oder einem fremden Kommunikationsbedürfnis sofort in den Zustand Z0 zurück. Von dort aus nimmt er dann, wie bereits erwähnt, bei Bedarf sofort wieder – als Slave oder als Master – am Netzbetrieb teil.
Ausgehend von dem Zustand ZS2 "Empfangen, Senden Slave" wird ein Zustand ZS3 "Senden Slave" nur dann von dem Slave angenommen, wenn der Slave bei eigenem, noch andauerndem Kommunikationsbedarf keinen fremden Kommunikationswunsch mehr detektiert K ∧
F. Von dem Zustand ZS3 geht der Slave nur dann in den Zustand ZS2 wieder zurück, wenn während der Erfüllung seines eigenen Kommunikationswunsches im Zustand ZS3 ein fremder Kommunikationswunsch an ihn herangetragen wird. Auch verlässt er den Zustand ZS3 dann wieder, wenn entweder sein eigenes Kommunikationsbedürfnis gestillt ist, oder er denjenigen Zeitschlitz, auf den er in dem Zustand ZS3 synchronisiert ist, verloren hat; er geht dann in diesen beiden Fällen wieder in den Zustand Z0 über. In dem Fall, dass er den Zeitschlitz, auf den er synchronisiert war, beziehungsweise das Synchronisationsmuster, verloren hat, vollzieht er den Übergang unabhängig von einem eventuell noch bestehenden eigenen Kommunikationsbedarf.
Das bisher beschriebene Verfahren ermöglicht Sprachkonferenzen, indem Sprachdaten von verschiedenen empfangenen Zeitschlitzen addiert und auf einen Lautsprecher ausgegeben werden. Um eine dann für die digitale Signalverarbeitung erforderliche digitale Sprachverarbeitung nicht zu überlasten, kann das Funknetz in diesem Fall auf eine bestimmte Teilnehmerzahl begrenzt werden. Die einzelnen Teilnehmer dürfen dann bei Sprachsendung nicht an die oben bereits erwähnte Broadcast Adresse senden, wenn die maximale Teilnehmerzahl für die Sprachkonferenz erreicht ist.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Funknetzes mit einer Vielzahl von Teilnehmern, welche auf Basis von jeweils einem synchronen TDMA-Funkrahmen als Master oder Slave miteinander kommunizieren und konkurrierend auf die durch den TDMA-Funkrahmen definierte Übertragungskapazität des Funknetzes zugreifen, wobei (a) einer der Teilnehmer von einem Zustand "Kein Empfang" (Z0), in welchem sich ein Teilnehmer dann befindet, wenn er weder einen eigenen Kommunikationswunsch hat noch ein fremder Kommunikationswunsch von einem anderen Teilnehmer an ihn herangetragen wird, in einen Zustand "Senden Master" (ZM1) übergeht, in dem dieser Teilnehmer als neuer Master agiert, indem er in einen neuen TDMA-Funkrahmen für die anderen Teilnehmer im Funknetz als Slaves vorgibt, wenn er als erster Teilnehmer zu einer Zeit einen eigenen Kommunikationswunsch hat, zu der keine andere Kommunikation zwischen Teilnehmern des Funknetzes über einen früher generierten Funkrahmen stattfindet; (b) der Master aus dem Zustand "Senden Master" (ZM1) in einen Zustand "Senden + Empfang Master" (ZM2) übergeht, wenn sein eigener Kommunikationswunsch noch besteht, aber zusätzlich noch ein fremder Kommunikationswunsch von einem anderen Teilnehmer des Funknetzes zur Kommunikation innerhalb eines Zeitschlitzes des Funkrahmens detektiert wird, (c) der sich nicht auf eine Kommunikation mit dem Master bezieht, sondern auf einen beliebigen anderen Teilnehmer im Funknetz gerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des neuen TDMA-Funkrahmens in der Weise erfolgt, dass der neue Master auf dem ersten Zeitschlitz innerhalb dieses Funkrahmens Netzkoordinierungsdaten, insbesondere Synchronisierungsdaten, und Nutzdaten sendet, nachdem er den ersten Zeitschlitz als nicht belegt erkannt hat.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Master aus dem Zustand "Senden Master" (ZM1) in einen Zustand "Senden + Empfang Master" (ZM2) übergeht, wenn sein eigener Kommunikationswunsch noch besteht, aber zusätzlich noch ein fremder Kommunikationswunsch von einem anderen Teilnehmer des Funknetzes zur Kommunikation innerhalb eines Zeitschlitzes des Funkrahmens detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Master aus dem Zustand "Senden + Empfang Master" (ZM2) wieder in den Zustand "Senden Master" (ZM1) zurückkehrt, wenn sein eigener Kommunikationswunsch zwar noch besteht, aber der fremde Kommunikationswunsch nicht mehr länger besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Master aus dem Zustand "Senden + Empfang Master" (ZM2) in einen Zustand "Empfang Master" (ZM3) übergeht, wenn zwar der fremde Kommunikationswunsch noch besteht, sich aber der eigene Kommunikationswunsch des Masters erledigt hat.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Master aus dem Zustand "Empfang Master" (ZM3) wieder in den Zustand "Senden + Empfang Master" (ZM2) zurückkehrt, wenn der fremde Kommunikationswunsch noch besteht, sich aber zusätzlich ein. neuer, eigener Kommunikationswunsch bei dem Master entwickelt hat.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Master aus dem Zustand "Empfang Master" (ZM3) wieder in den Zustand "Kein Empfang" (Z0) zurückkehrt, wenn sich der fremde Kommunikationswunsch erledigt hat und der Master auch keinen neuen, eigenen Kommunikationswunsch entwickelt hat.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Slave, der sich in dem Zustand "Kein Empfang"(Z0) befindet, dann in einen Zustand "Empfang Slave" (ZS1) übergeht, wenn der Slave zwar keinen eigenen Kommunikationswunsch hat, aber ein fremder Kommunikationswunsch von einem anderen Teilnehmer an den Slave herangetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Slave von dem Zustand "Empfang Slave" (ZS1) wieder in den Zustand "Kein Empfang" (Z0) zurückkehrt, wenn der Empfang des fremden Kommunikationswunsches beendet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Slave von dem Zustand' "Empfang Slave" (ZS1) in einen Zustand "Empfang + Senden Slave" (ZS2) übergeht, wenn der Empfang des fremden Kommunikationswunsches zwar noch nicht beendet ist, der Slave aber zusätzlich einen eigenen Kommunikationswunsch entwickelt hat.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Slave von dem Zustand "Empfang + Senden Slave" (ZS2) wieder in den Zustand "Empfang Slave" (ZS1) zurückkehrt, wenn der Empfang des fremden Kommunikationswunsches zwar noch anhält, sich der eigene Kommunikationswunsch aber erledigt hat.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Slave von dem Zustand "Empfang + Senden Slave" (ZS2) in einen Zustand "Senden Slave" (ZS3) übergeht, wenn der eigene Kommunikationswunsch zwar weiterhin besteht, aber der Empfang des fremden Kommunikationswunsches abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Slave von dem Zustand "Senden Slave" (ZS3) wieder in den Zustand "Empfang + Senden Slave" (ZS2) zurückkehrt, wenn zwar die eigene Kommunikation noch nicht abgeschlossen ist, aber zusätzlich ein fremder Kommunikationswunsch an den Slave herangetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Slave von einem der Zustände "Empfang Slave" (ZS1), "Empfang + Senden Slave" (ZS2), oder "Senden Slave" (ZS3) wieder direkt in den Zustand "Kein Empfang" (Z0) zurückkehrt, wenn er kein Synchronisationssignal des Masters mehr einfängt (SD ->[not] SD).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zeitschlitze und/oder deren Dauer für alle TDMA-Funkrahmen einheitlich definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines TDMA-Rahmens Zeitschlitze von unterschiedlicher Dauer vorgesehen sein können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitabstand zwischen zwei Zeitschlitzen in dem synchronen Funkrahmen an die räumliche Ausdehnung des Funknetzes angepasst ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass in vorzugsweise jedem Zeitschlitz eine Sender- oder Empfängeradresse oder eine Broadcast Adresse, wenn alle Teilnehmer im Funknetz gesendet werden soll, oder eine Dummy-Adresse genannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2–18, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise in jedem Zeitschlitz eine Kennung dafür mitgesendet wird, ob Sprache oder Daten als Nutzinformation gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkreichweite der Nutzdaten und die Funkreichweite der Netzkoordinierungsdaten, insbesondere zur Synchronisation, gleich groß sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2–20, dadurch gekennzeichnet, dass in vorzugsweise jedem Zeitschlitz eine Zeitschlitzkennung in Form einer Nummer zur Identifikation des Zeitschlitzes innerhalb des Funkrahmens mitgesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–21, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise jeder Teilnehmer in vorzugsweise jedem Zeitschlitz eine Zeitschlitzbelegungsliste mitsendet, welche insbesondere die noch nicht belegten Zeitschlitze innerhalb des aktuellen Funkrahmens repräsentiert.
Funknetz mit Mitteln, die zur Durchführung aller Schritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche eingerichtet sind.
Teilnehmer in einem Funknetz mit Mitteln, die zur Durchführung aller Schritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche eingerichtet sind.