DE60002884T2

DE60002884T2 - Verfahren und system zur datenempfangsquittierung

Info

Publication number: DE60002884T2
Application number: DE60002884T
Authority: DE
Inventors: Amit Mate; Miko Rinne
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Sisvel International SA
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2020-07-04
Also published as: EP1198917A1; WO2001003359A1; BR0012141B1; GB9915593D0; JP2003503948A; CN1361957A; BR0012141A; ATE241236T1; AU5559700A; JP3533385B2; US20100023832A1; US7849376B2; KR20020036832A; KR100539720B1; CN1157019C; DE60002884D1; EP1198917B1; ES2199835T3; US7603606B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenquittierung und insbesondere eine Bereitstellung einer Angabe von fehlerhaft empfangenen Daten.
In vielen Datensendesystemen werden Daten in Form einer Vielzahl von Datagrammen (beispielsweise Paketen) gesendet. Die Datagramme liegen typischerweise in der Form binärer Informationen vor. Ein Datagramm kann selbstständige Informationen darstellen oder kann einen Teil einer größeren Mitteilung darstellen, die an einem Empfänger wiederhergestellt werden kann, indem eine Anzahl empfangener Datagramme zusammen kombiniert werden. Die Pakete einer Mitteilung können unterschiedliche Routen über ein Datenübertragungsnetzwerk zwischen dem Sender und dem Empfänger nehmen, sie können jedoch nach deren Ankunft immer noch korrekt kombiniert werden. Zusätzlich zu Mitteilungsdaten (Nutzlastdaten) enthalten Datagramme häufig Steuerungsinformationen (beispielsweise in Form einer Headers). Die Steuerungsinformationen weisen typischerweise auf:

1. Informationen, die den Empfänger identifizieren, zu dem das Datagramm zu leiten ist,
2. Informationen, die das Datagramm beispielsweise mittels einer Seriennummer identifizieren, und
3. Fehlerprüfinformationen wie eine Prüfsumme, die dem Empfänger die Prüfung der Integrität des Datagramms und die Bestimmung ermöglicht, ob das Datagramm während der Übertragung korrumpiert worden ist.

Da Datagramme während der Übertragung, insbesondere über störanfällige Datenverbindungen wie diejenigen, die durch Funkverbindungen übertragen werden, korrumpiert werden können, ist es normal, ein Quittierungsschema (ARQ-Schema) zu implementieren, so dass der Empfänger dem Sender angeben kann, welche Pakete fehlerhaft empfangen worden sind. Wenn Datagramme empfangen worden sind, verwendet der Empfänger Fehlerprüfdaten in den Headern der Datagramme oder andere Mittel, um zu prüfen, ob jedes Datagramm intakt empfangen worden ist. Dann sendet der Empfänger periodisch oder auf Anforderung aus dem Sender Quittierungsmitteilungen zu dem Sender, um anzugeben, welche Datagramme inkorrekt empfangen worden sind.
Es sind zwei grundsätzliche Typen von Quittierungsmitteilungen bekannt. In dem Bitmap-Quittierungssystem weist eine Quittierungsmitteilung einen Satz Bits auf, von denen jeder einem einzelnen Datagramm entspricht. Ein Zustand eines Bits (beispielsweise 1) gibt an, dass das entsprechende Datagramm korrekt empfangen worden ist. Der andere Zustand eines Bits (beispielsweise 0) gibt an, dass das entsprechende Datagramm inkorrekt empfangen worden ist. Somit ist in diesem Schema ein Bit der Quittierungsmitteilungsdaten für jedes empfangene Datagramm erforderlich, ungeachtet davon, ob es korrekt empfangen worden ist oder nicht. In einem Listenquittierungsschema listet eine Quittierungsmitteilung die Identifizierer (beispielsweise Seriennummer) jedes inkorrekt empfangenen Datagramms auf. In diesem Schema beträgt die Anzahl der für die Quittierungsmitteilungsdaten erforderlichen Bits das Produkt der Anzahl inkorrekt empfangener Datagrammen und der Anzahl der Bitlänge der Datagrammidentifizierer.
Der Wirkungsgrad dieser Schemen hängt von dem Anteil der Datagramme ab, die inkorrekt empfangen worden sind. Falls viele Datagramme inkorrekt empfangen worden sind, ist das Bitmapsystem effizienter, da das Listensystem eine relativ hohe Bandbreite zum Zurücksenden einer großen Anzahl von Datagrammidentifizierern erfordern würde. Falls wenige Datagramme inkorrekt empfangen worden sind, ist das Listensystem effizienter, da das Bitmapsystem ein Bit der Quittierungsdaten selbst für jedes korrekt empfangene Datagramm verwenden würde.
Zur Verringerung der Bandbreitengröße, die für die Quittierung erforderlich ist, wurde ein Hybridsystem vorgeschlagen, bei dem die Empfangseinheit das Bitmapsystem oder das Listensystem auswählt, welches effizienter wäre, und dann in der Quittierungsmitteilung das verwendete Verfahren angibt.
Die US 5 245 616 offenbart ein Verfahren zur Quittierung von Paketen, bei dem Quittierungen im Ansprechen auf den Empfang einer Mitteilung gesendet werden, wobei die Quittierung Zustandsinformationen für das letzte empfangene Mitteilungspaket zusammen mit Zustandsinformationen für die sieben davor empfangenen Mitteilungspakete aufweist.
Die US 4 975 952 offenbart ein Datenkommunikationsverfahren, bei dem ein Empfänger eine Datenmitteilung segmentweise empfängt und wiederherstellt und eine Quittierung nach dem Empfang eines Segments sendet.
Die US 4 841 526 offenbart ein Datenkommunikationssystem, bei dem negative Quittierungen von einer Empfangsstation gesendet werden. Die negativen Quittierungen spezifizieren die obere und untere Grenze eines Bereichs der Identifikationsnummern von Rahmen, die nicht erfolgreich empfangen worden sind.
In Telekommunikationssystemen der nächsten Generation sind hohe Datenraten zu verwenden, jedoch kann die optimale Größe für ein Datagramm, die ein gutes Verhältnis von Nutzlast gegenüber der Headergröße ergibt und eine gute Auflösung zu Fehlerkorrektur ermöglicht, relativ klein sein. Dies führt sehr wahrscheinlich zu einer großen Anzahl von Datagrammen, die mit einer einzelnen Quittierungsmitteilung zu quittieren ist. Aus diesen und anderen Gründen wäre es wünschenswert, die für Quittierungsmitteilungen erforderliche Bandbreite weiter zu verringern.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung von Quittierungsmitteilungen in einem Datenübertragungssystem geschaffen, das einen Empfänger zum Empfang von Datagrammen aufweist und in der Lage ist, zu bestimmen, welches einer Reihe von Datagrammen inkorrekt empfangen worden ist, wobei das Verfahren den Schritt Erzeugen einer Vielzahl von Dateneinheiten aufweist, wobei jede Dateneinheit ein Zustandsbit, das den Zustand der Dateneinheit angibt, und eine Vielzahl von Abstandsbits (Abstandsbits) aufweist, die zusammen eine binäre Darstellung einer Zahl angeben, die zumindest zum Teil den Abstand zwischen einem inkorrekt empfangenen Datagramm und einem darauffolgenden inkorrekt empfangenen Datagramm angibt.
Eine Quittierungsmitteilung (Bestätigungsmitteilung) kann in geeigneter Weise eine Vielzahl der Dateneinheiten aufweisen, und kann durch Zusammensetzen einer Vielzahl der Dateneinheiten optional zusammen mit Ablaufsteuerungsinformationen wie Routen- oder Fehlerprüfinformationen erzeugt werden.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Empfänger zum Empfang einer Reihe von Datagrammen von einem Sender geschaffen, mit einer Datagrammprüfeinheit zur Bestimmung, welches der Datagramme inkorrekt empfangen worden ist, und einer Quittierungsmitteilungserzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Quittierungsmitteilungen, wobei jede Quittierungsmitteilung eine Vielzahl von Dateneinheiten aufweist, wobei jede Dateneinheit ein Zustandsbit, das den Zustand der Dateneinheit angibt, und eine Vielzahl von Abstandsbits (zwischenraumbits) aufweist, die zusammen eine binäre Darstellung einer Zahl angeben, die zumindest zum Teil den Abstand zwischen einem inkorrekt empfangenen Datagramm und einem darauffolgenden inkorrekt empfangenen Datagramm angibt.
Vorzugsweise gibt ein Wert eines Zustandsbits seine entsprechende Dateneinheit an, die nicht die letzte Dateneinheit eines Satzes aufeinanderfolgender Dateneinheiten ist, deren Abstandsbits zusammen eine Zahl angeben, die einen Abstand zwischen einem inkorrekt empfangen Datagramm und einem darauffolgenden inkorrekt empfangenen Datagramm angibt. Somit kann ein Abstand angegeben werden durch:

1. die Abstandsbits einer einzelnen Dateneinheit, deren Zustandsbit auf den anderen Wert gegenüber dem einem Wert gesetzt hat, oder
2. die Abstandsbits einer Vielzahl von (in geeigneter Weise aufeinanderfolgenden) Dateneinheiten, deren Zustandsbit auf den einen Wert gesetzt ist, zusammen mit den Abstandsbits einer nachfolgenden (in geeigneter Weise unmittelbar nachfolgenden) Dateneinheit, deren Zustandsbit auf den anderen Wert gesetzt ist.

Vorzugsweise gibt ein Datagramm, dessen Zustandsbit auf den anderen Wert gesetzt ist, und dessen Abstandsbits eine vorbestimmte Zahl (in geeigneter Weise, jedoch nicht notwendiger Weise 0) darstellen, benachbarte (geeigneter Weise nachfolgende) Dateneinheiten an, die eine Zahl angeben, die mehrere aufeinanderfolgend inkorrekt empfangene Datagramme angibt. Somit kann eine Vielzahl aufeinanderfolgend inkorrekt empfangener Datagramme durch ein Datagramm angegeben werden, dessen Zustandsbit auf den anderen Wert gesetzt ist, und dessen Abstandsbits die vorbestimmte Zahl darstellen, dem eine oder mehrere Dateneinheiten nachfolgen, die die Anzahl aufeinanderfolgend inkorrekt empfangener Datagramme wiedergeben. Die Anzahl kann durch ein oder mehrere Datagramme in der vorstehend spezifizierten Weise zur Angabe von Abständen angegeben werden.
Die angegebenen Abstände und/oder Zahlen aufeinanderfolgend inkorrekt empfangener Datagramme können in jedem Fall die tatsächlichen Abständen und/oder Zahlen direkt oder indirekt durch eine Zahl angeben, die eine Funktion der tatsächlichen Abstände und/oder Zahlen ist, beispielsweise, dass eine vorbestimmte Zahl niedriger als die tatsächlichen Abstände und/oder Zahlen ist.
Eine Quittierungsmitteilung weist in geeigneter Weise Daten auf, die den Satz von Datagrammen identifizieren, dessen Empfang durch die Mitteilung beschrieben wird, beispielsweise die Identität des ersten und/oder letzten Datagramms, das durch die Mitteilung beschrieben wird, und/oder die Zahl der Datagramme, deren Empfang durch die Mitteilung beschrieben wird. Die Quittierungsmitteilung kann die Form eines oder mehrerer Datagramme oder Datenpakete annehmen.
In geeigneter Weise besteht jede Dateneinheit aus vier oder mehr Bits, vorzugsweise einer ganzzahligen Vielfachen von vier oder acht Bits. Besonders bevorzugt wird, dass jede Dateneinheit aus vier Bits besteht.
Das Verfahren weist vorzugsweise die Schritte Erzeugen einer Quittierungsmitteilung, die die Vielzahl der Dateneinheiten aufweist, und Senden der Mitteilung zu einem Datagrammsender auf.
Der Empfänger weist vorzugsweise einen Speicher, der mit der Datagrammprüfeinheit verbunden ist, zum Speichern von Informationen auf, die angeben, welches der Datagramme inkorrekt empfangen worden ist.
Jedes Datagramm kann Prüfsummeninformationen oder andere Fehlerprüfinformationen aufweisen. Der Empfänger, vorzugsweise die Datagrammprüfeinheit, ist in geeigneter Weise in der Lage, eine Prüfsumme für ein empfangenes Datagramm zu berechnen und diese Prüfsumme mit den in dem Datagramm enthaltenen Prüfsummeninformationen zu vergleichen, um zu bestimmen, ob das Datagramm korrekt empfangen worden ist.
Die Quittierungserzeugungseinrichtung kann vorzugsweise in festverdrahteter Schaltung (Hardware) implementiert sein.
Die Kommunikationsverbindung von dem Sender zu dem Empfänger weise vorzugsweise eine Funkverbindung auf, vollständig oder über einen Teil des Weges zwischen den beiden verläuft. Der Empfänger ist geeigneterweise ein Funkempfänger, Der Empfänger ist geeigneterweise ein zellulares Funkendgerät. Die Funkverbindung ist geeigneterweise eine zellulare Telefonfunkverbindung. Die Funkverbindung ist geeigneterweise eine Breitband-Codeunterteilungs-Mehrfachzugriff-Verbindung.
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 ein Datenübertragungssystem.
1 zeigt ein Datenübertragungssystem mit einem Sender 1 und einem Empfänger 2, die durch eine bidirektionale Kommunikationsverbindung 3 eines Telekommunikationssystems 4 verbunden sind. Die Kommunikationsverbindung 3 weist einen Vorwärtskanal 5 und einen Rückwärtskanal 6 auf. Der Sender ist in der Lage, Datagramme (die mit den Bezugszeichen 7 und 8 bezeichnet sind) zu dem Empfänger über den Vorwärtskanal zu senden. Jedes Datagramm weist eine Nutzlast 7a, 8a und einen Header 7b, 8b auf, der die Seriennummer des Pakets und eine Prüfsumme für das Paket aufweist. Falls die Kommunikationsverbindung als ein ausschließlicher Kanal verwirklicht ist (beispielsweise eine fest geschaltete Verbindung (Circuit Switched Connection)), dann kann die Verbindung selbst die Identität des Empfängers angeben. Falls die Kommunikationsverbindung (oder ein Teil davon) als gemeinsamer oder gemeinsam genutzter Kanal verwirklicht ist, wird die Identität des Empfängers vorzugsweise in dem Paket angegeben, in geeigneter Weise in dem Header des Pakets.
In dem Telekommunikationssystem 4 wird die Zuordnung eines Kanals zwischen dem Sender und dem Empfänger und/oder die Informationen in dem Header, die die Identität des Empfängers angeben, zum Routen des Pakets zu dem Empfänger verwendet.
In dem Empfänger wird ein empfangenes Datagramm durch eine Prüfeinheit 9 überprüft. Die Prüfeinheit berechnet eine Prüfsumme für das Datagramm, wie es empfangen worden ist, und vergleicht die berechnete Prüfsumme mit der in dem Header des Datagramms empfangenen Prüfsumme. Falls die zwei Prüfsummen miteinander übereinstimmen, akzeptiert die Prüfeinheit das Datagramm und läßt es zu einem Datagrammprozessor 10 durch. Falls der Datagrammprozessor bestimmt, dass das Datagramm ein Steuerungsdatagramm ist, ermöglicht er die Durchführung der erforderlichen Handlung in Abhängigkeit von dem Inhalt des Datagramms. Falls die Nutzlast des Datagramms Mitteilungsdaten darstellt, dann setzt der Datagrammprozessor die Nutzlast zusammen mit derjenigen anderer Datagramme zusammen, falls notwendig, um die volle Mitteilung wiederherzustellen und speichert diese dann in einem Speicher 11.
Falls die Prüfeinheit bestimmt, dass die berechnete Prüfsumme nicht mit der empfangenen Prüfsumme übereinstimmt, signalisiert sie der Quittierungseinheit 12, dass das Datagramm inkorrekt empfangen worden ist, beispielsweise durch Zuführen der Seriennummer des inkorrekt empfangenen Datagramms zu der Quittierungseinheit. Die Quittierungseinheit ist in der Lage, Quittierungsmitteilungen 13, 14 zu dem Sender über den Rückwärtskanal 6 zu senden, um dem Sender anzugeben, welche Datagramme inkorrekt empfangen worden sind. Falls der Sender eine Angabe empfängt, dass ein Datagramm inkorrekt empfangen worden ist, kann er das Datagramm erneut zu dem Empfänger senden.
Der Datagrammprozessor kann ebenfalls der Quittierungseinheit signalisieren, dass ein Datagramm inkorrekt empfangen worden ist, falls nach einer gewissen Zeit ein erwartetes Datagramm an dem Empfänger überhaupt nicht empfangen worden ist. Um dieses durchzuführen, kann der Datagrammprozessor die Seriennummer des erwarteten Datagramms bestimmen und diese zu der Quittierungseinheit senden. Ein derartiger Nichtempfang eines Datagramms kann beispielsweise auftreten, falls der Datagrammprozessor lediglich sechs Datagramme einer Mitteilung aus zehn Datagrammen empfängt.
Gründe für einen inkorrekten Empfang von Datagrammen können eine Korrumpierung während der Übertragung beispielsweise aufgrund störanfälliger Verbindungen oder andere Interferenzen, oder Verluste oder übermäßiger Übertragungsverzögerung aufgrund von Fehlern oder Überlast in dem Telekommunikationssystem umfassen.
Die Quittierungseinheit weist zwei Betriebsarten auf. In einer NichtAnforderungsbetriebsart sendet sie Quittierungsmitteilungen zu dem Sender 1 periodisch, beispielsweise nachdem jeweils 100 Datagramme einer Mitteilung aus dem Sender empfangen worden sind (oder empfangen worden sein sollten). In einer Anforderungsbetriebsart sendet sie Quittierungsmitteilungen zu dem Sender 1 auf Anforderung, oder wenn sie bestimmt, dass eine derartige Anforderung überfällig ist (beispielsweise am Ende einer empfangenen Mitteilung).
Die Quittierungsmitteilungen 13, 14, die aus der Quittierungseinheit zu dem Sender 1 gesendet werden, werden in Form von Datagrammen gesendet, die eine Nutzlast 13a, 14a und einen Header 13b, 14b aufweisen. Das Format der Header der Quittierungsdatagramme 13, 19 kann dieselbe wie das Format der Header 7b, 8b sein, oder kann unterschiedlich sein, jedoch sind bevorzugt diese beiden kompatibel.
Die Nutzlast jedes Quittierungsdatagramms weist eine Serie von 4-Bit-Elementen auf. Jedes 4-Bit-Element ist in der Lage, Informationen über zumindest ein inkorrekt empfangenes Datagramm anzugeben. Jedes 4-Bit-Element weist zwei angenommene Teile auf. In den meisten Situationen werden die ersten drei Bits des Elementes als ein "Versatzteil" (Offset-Teil) interpretiert, die in binärer Form eine Zahl zwischen 0 und 7 darstellt, und wird das letzte Bit des Datagramms als ein "Zustandsteil" interpretiert, das einen logischen Zustand als 1 oder 0 darstellt.
Wenn Signale aus der Prüfeinheit oder dem Datagrammprozessor empfangen werden, speichert die Quittierungseinheit die Seriennummern der inkorrekt empfangenen Datagramme in einen lokalen Speicher 15. Wenn die Quittierungseinheit bestimmt, dass eine Quittierungsmitteilung zu senden ist, analysiert sie die gespeicherte Liste zur Erzeugung der 4-Bit-Elemente, die zu dem Sender über die Sendereinheit 16 zu senden sind.
Um die Quittierungsmitteilungen zu tragen, werden die 4-Bit-Elemente zur Darstellung einer Serie von Zahlen verwendet. Eine Zahl wird durch den folgenden Prozess dargestellt:

1. Die binär dargestellte Zahl wird in Stücken von drei aufeinanderfolgenden Bits angefangen von den drei niedrigwertigsten Bits aufgeteilt. Das letzte höchstwertige Stück wird, falls notwendig, mit führenden Nullen aufgefüllt, so dass es drei Bits belegt.
2. Falls die dargestellte Zahl größer als 7 ist, gibt es mehr als ein Stück. Jedes der Stücke mit Ausnahme des höchstwertigen Stücks werden in aufeinanderfolgende 4-Bit-Elemente gebildet, in denen die jeweiligen Stücke den Versatzteil bilden und das Zustandsbit auf Null gesetzt ist.
3. Das höchstwertige Stück wird in ein letztes 4-Bit-Element gebildet, indem das Stück den Versatzteil bildet und das Zustandsbit auf 1 gesetzt ist.

Beispielsweise zeigt die nachstehende Tabelle einige Zahlen und ihre Äquivalente in 4-Bit-Elementen, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren gebildet werden:
Zur Darstellung eines inkorrekten Empfangs einer Serie von Datagrammen mittels der 4-Bit-Elemente führt die Quittierungseinheit die folgenden Schritte durch:

1. Sie bestimmt die Zahl des ersten inkorrekt empfangenen Datagramms der Serie. Diese Zahl wird in die Nutzlast der Quittierungsmitteilung kodiert.
2. Für jedes darauffolgend inkorrekt empfangene Datagramm bestimmt sie den Versatz in der Zahl der Datagramme zwischen diesem Datagramm und dem vorhergehend inkorrekt empfangenen Datagramm der Serie. Diese Zahl wird in 4-Bit-Elementen wie vorstehend beschrieben kodiert.

Die Serie von 4-Bit-Elementen, die auf diese Weise erzeugt wird, wird in einen Bit-Strom (Bit Stream) gebildet und zu dem Sender in einem oder mehreren Datagrammen gesendet. An dem Empfänger werden die 4-Bit-Elemente durch einen umgekehrten Prozess dekodiert, um zu bestimmten, welche Datagramme nicht korrekt empfangen worden sind. Diese Datagramme werden dann erneut zu dem Empfänger gesendet.
Die Zahl des ersten inkorrekt empfangenen Datagramms könnte als die Zahl des Datagramms angegeben werden (beispielsweise 5, falls das fünfte Datagramm das erste inkorrekt empfangene Datagramm wäre).
In dem vorstehend beschriebenen Schema kann das 4-Bit-Element 0001 nicht erzeugt werden, da die Quittierungseinheit keinen Grund haben kann, einen Versatz von 0 zwischen einem inkorrekt empfangenen Datagramm und dem nächsten darzustellen. Das Element 0001 kann daher verwendet werden, um ein Burst von Datagrammen darzustellen. Ein Datagramm-Burst kann durch Elemente dargestellt werden, die in normaler Weise das erste inkorrekt empfangene Datagramm des Burst (mittels des Versatz dazu) angeben, worauf das Element 0001 folgt, worauf die Elemente folgen, die die Zahl der darauffolgenden aufeinanderfolgenden inkorrekt empfangenen Datagrammen in der vorstehend beschriebenen Weise darstellen.
Wenn die Länge jedes Elementes vier Bits beträgt, wird vorzugsweise das letztere Verfahren lediglich zur Darstellung eines Burst von vier oder mehr inkorrekt empfangenen Datagrammen verwendet, da andernfalls dieses keinen erhöhten Wirkungsgrad bereitstellt. Falls es bekannt ist, dass dieses Verfahren lediglich für Bursts von vier oder mehr Datagrammen verwendet wird, kann die durch das Element bzw. die Elemente, die dem Element 0001 erfolgen, dargestellte Zahl 1, 2, 3 oder 4 weniger als die Länge des Bursts sein, um die Anzahl der erforderlichen Elemente in einigen Fällen zu verringern.
Ein alternativer Weg zur Darstellung von Bursts ist durch eine Serie von Elementen, die in normaler Weise das erste inkorrekt empfangene Datagramm des Bursts angeben, woraufhin das Element 0001 folgt, woraufhin ein Element nachfolgt, das die Zahl nachfolgender aufeinanderfolgender inkorrekt empfangener Datagrammen in herkömmlicher binärer Darstellung unter Verwendung aller vier Bits des Elementes darstellt. Die maximale Länge des Bursts, das auf diese Weise durch drei Elemente dargestellt werden kann, beträgt 20 (unter der Annahme, dass das Verfahren nicht für Bursts von weniger als vier aufeinanderfolgend inkorrekt empfangener Datagrammen verwendet wird, und dass die durch das letzte Datagramm dargestellte Zahl 4 niedriger als die gesamte Burstlänge ist). Jedoch ist es unwahrscheinlich, dass diese Beschränkung signifikante Verringerungen in dem Wirkungsgrad in den Systemen verursacht, in denen lange Bursts inkorrekt empfangener Datagramme relativ selten sind (beispielsweise in dem vorgeschlagenen W-CDMA/UMTS-System mit schneller Leistungssteuerung).
Der Vollständigkeit halber gibt eine Quittierungsmitteilung vorzugsweise ebenfalls den Bereich von Datagrammen an, den sie abdeckt. Dies kann dem Sender ermöglichen, eine Quittierungsmitteilung bei Verlust oder Korrumpierung wiederherzustellen.
Eine Quittierungsmitteilung könnte die Anzahl empfangener Datagrammen, die sie abdeckt, und/oder die Identität (Seriennummern) des ersten und/oder des letzten abgedeckten Datagramms angeben. In einer meisten bevorzugten Anordnung weist jedes Quittierungsdatagramm die Seriennummer des ersten fehlerhaften Pakets in den durch das Quittierungsdatagramm abgedeckten Paketbereichs auf, dem eine Reihe von 4-Bit-Elementen nachfolgt, die die aufeinanderfolgenden fehlerhaften Pakete in diesem Bereich beschreiben.
Als ein Beispiel für das vorstehend beschriebene Verfahren zeigt, falls in 100 Datagrammen die Nummern 5 bis 14, 31, 33 und 36 inkorrekt empfangen worden wären, die nachfolgende Tabelle die Zahlen und die entsprechenden 4-Bit-Elemente, die durch die Quittierungseinheit erzeugt werden könnten und zu dem Sender gesendet werden könnten.
Eine allgemeine Quittierungskodierung gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann aufweisen:

– einen Datenabschnitt, der die Stelle in einer Gesamtmitteilung des Starts oder Endes des Fensters von Datagrammen angibt, die durch die Quittierungsmitteilung abgedeckt sind,
– einen Datenabschnitt, der die Stelle des ersten inkorrekt empfangenen Datagramms in dem Fenster angibt,
– eine Serie von Datenabschnitten, die die Abstände zu darauffolgend inkorrekt empfangenen Datagrammen und/oder Bursts von inkorrekt empfangenen Datagrammen angeben.

Dies kann eine geeignete Reihenfolge sein. Andere Daten können ebenfalls in der Mitteilung enthalten sein.
Eine zusätzliche Verringerung in der Bandbreite kann in gewissen Umständen durch die Quittierungseinheit erhalten werden, die anfänglich den kleinsten Abstand zwischen inkorrekt empfangenen Datagrammen in den betrachteten Satz von Datagrammen bestimmt. Dieser Abstand kann zu dem Sender in einer Quittierungsmitteilung gesendet werden und kann von allen gesendeten Versatzen zur Verringerung (in einigen Fällen) der Anzahl von Bits subtrahiert werden, die erforderlich sind, um diese auszudrücken.
Anstelle von 4-Bit-Elementen könnten die Elemente anderer Bitzahlen aufweisen; entweder weniger oder bevorzugter Weise mehr als vier. In einem n-Bit-Element könnte der Zustandsteil immer noch ein Bit aufweisen und könnte der Versatzteil (n – 1) Bits aufweisen. Die optimale Anzahl von Bits, um den größten Wirkungsgrad für eine spezifische Anwendung zu erhalten, könnte durch eine Simulation bestimmt werden. Für eine effiziente Zusammenstellung (Packen) und Ausrichtung der Elemente ist es ebenfalls vorzuziehen, dass die Länge der Elemente eine ganzzahlige Vielfache der Bitlänge des Systems oder eine Zahl ist, die die Systembitlänge ganzzahlig teilt. Beispielsweise ist in Systemen, die auf Acht-Bit-Bytes beruhen, die Bitlänge der Elemente vorzugsweise vier oder acht Bytes oder eine ganzzahlige Vielfache von acht Bytes. Dies erleichtert die Byteausrichtung der Elemente zur effizienten Kodierung und Sendung.
Das vorstehend beschriebene Quittierungsverfahren bietet insbesondere Wirkungsgradvorteile in digitalen Funkkommunikationssystemen, beispielsweise digitalen cellularen Telefonsystemen, und insbesondere bei dem W-CDMA (Breitband-Codeunterteilungs-Mehrfachzugriff) oder 3GPP-System der dritten Generation aus den folgenden Gründen.

1. In einigen Systemen kann die Bandbreitenverwendung über die Rückwärtsverbindung relativ unwichtig sein, beispielsweise, falls der Rückwärtsverbindung eine feste relativ große Bandbreite zugeordnet ist. Jedoch wird in dem W-CDMA-System die Verwendung der Bandbreite auf der Rückwärtsverbindung eine Interferenz mit anderen Sendungen auf demselben Frequenzband verursachen, wodurch der Signal-Rausch-Abstand der anderen Sendungen verringert wird. Daher ist ein effizientes Quittierungsschema insbesondere vorteilhaft.
2. Die Verwendung von Elementen mit vier Bits passt sehr gut bei dem Bit-Rahmenschema des vorgeschlagenen W-CDMA-System, wobei eine Byte-Ausrichtung ermöglicht wird. Dies ermöglicht ein leichtes Senden von 4-Bit-Elementen.
3. Zur Erzielung von sehr hohen Datenraten ist es vorzuziehen, dass die Quittierungseinheit, die Quittierungsmitteilungen erzeugt, auf einer sehr niedrigen Ebene in einem Endgerät implementiert wird, möglicherweise eher in Hardware als in Software. Das vorstehend beschriebene Quittierungsverfahren ist logisch unkompliziert und insbesondere für eine Implementierung auf niedriger Ebene geeignet. Die Wahl der Länge der Elemente, die gut in dem Grundgerüst eines existierenden Protokolls passt, hilft ebenfalls bei der Implementierung auf niedriger Ebene.
4. In Funksystemen treten inkorrekt empfangene Datagramme relativ häufig in Bursts auf, beispielsweise aufgrund von zeitweiligen Interferenzen oder Ausfällen der Leistungssteuerung. Das vorstehend beschriebene Verfahren stellt einen Weg bereit, Bursts inkorrekt empfangener Datagramme zu beschreiben.

In einem 3GPP/W-CDMA-System kann das vorliegende Verfahren in vorteilhafter Weise für USTAT-(Nichtaufforderungszustands) und/oder STAT-(Aufforderungszustands)Berichte aus einer Empfangseinheit in einer quittierten Datenübertragungsbetriebsart verwendet werden, in geeigneter Weise in der Form von Zustands-PDUs (Protokolldateneinheiten). Quittierungsdatagramme, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, können für AMD-(Quittierungsbetriebsartdaten-) PDUs und/oder UMD-(Nichtquittierungsbetriebsartdaten-) PDUs verwendet werden. Derartige PDUs können sequentiell numerierte Protokolleinheiten transportieren, die RLC-(Radioverbindungssteuerungs-) SDU-(Dienstdateneinheiten-) Daten enthalten. (vergl. die 3GPP-RLC-Draft-Spezifikation TS25.322V1.0.0).
In Simulationen wurde gefunden, dass das vorstehend beschriebene Quittierungsverfahren effizienter als die Bitmap-, Listen- und Hybrid-Systeme ist. Die nachstehende Tabelle zeigt die Anzahl von Bits, die zum Senden einer Quittierungsmitteilung für die angegebenen inkorrekt empfangenen Datagrammen aus einem Satz von 100 Datagrammen erforderlich sind, zusammen mit der vorgeschlagenen grundsätzlichen Datenstruktur für Quittierungsmitteilungen in dem W-CDMA-System.
In einer anderen Simulation einer Datagrammübertragung über einen W-CDMA-Datenkanal wurde durch Schätzen eines Verlustes von beliebigen Rahmen zu einer ausgewählten Rahmenfehlerrate unter der Annahme simuliert, dass alle Datagramme innerhalb der verlorenen Rahmen inkorrekt empfangen worden sind. Die Simulation wurde für NRT-Datenverkehr mit USTAT-Funktionalität ausgeführt, wobei USTAT-Berichte für jeden dritten Rahmen und einer Periode von 100 Einheiten erzeugt. 18000 Datagramme wurden erzeugt. FSN-Felder (FSN: erste Sequenzahl (first sequence number)) und MSN-Felder (MSN: maximale Sequenzzahl (maximum sequence number)) wurden als verpflichtend angesehen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle gezeigt.
Die Datagramme können eine feste oder variable Länge aufweisen. Die gesamte oder ein Teil der Kommunikationsverbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger kann eine Funkverbindung sein. Der Sender und/oder der Empfänger kann ein Funkendgerät sein.
Die Datagramme können Pakete oder Protokolldateneinheiten sein.
Das Datensendesystem oder ein Teil davon ist geeigneter Weise ein mobiles Kommunikationsnetzwerk oder ein Teil davon, beispielsweise ein Mobiltelefonnetzwerk wie das vorgeschlagene UMTS-System oder eine Ableitung davon.

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Quittierungsmitteilungen (13, 14) in einem Datenübertragungssystem, das einen Empfänger (2) zum Empfang von Datagrammen (7, 8) aufweist und in der Lage ist, zu bestimmen, welches einer Reihe von Datagrammen inkorrekt empfangen worden ist, gekennzeichnet durch den Schritt Erzeugen einer Vielzahl von Dateneinheiten, wobei jede Dateneinheit aufweist: ein Zustandsbit, das den Zustand der Dateneinheit angibt, und eine Vielzahl von Abstandsbits, die zusammen eine binäre Darstellung einer Zahl angeben, die zumindest zum Teil den Abstand zwischen einem inkorrekt empfangenen Datagramm und einem darauffolgenden inkorrekt empfangenen Datagramm angibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Bestätigungsmitteilung (13, 14) eine Vielzahl der Dateneinheiten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Wert eines Zustandsbits seine entsprechende Dateneinheit angibt, die nicht die letzte Dateneinheit eines Satzes aufeinanderfolgender Dateneinheiten ist, deren Abstandsbits zusammen eine Zahl angeben, die einen Abstand zwischen einem inkorrekt empfangen Datagramm und einem darauffolgenden inkorrekt empfangenen Datagramm angibt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der andere Wert eines Zustandsbits in einem Datagramm, dessen Abstandsbits eine vorbestimmte Zahl angeben, die benachbarte Dateneinheiten angeben, die eine Anzahl aufeinanderfolgender inkorrekt empfangener Datagrammen darstellt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die vorbestimmte Zahl Null ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Quittierungsmitteilung (13, 14) Daten aufweist, die den Satz von Datagrammen identifizieren, deren Empfang durch die Mitteilung beschrieben ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Dateneinheit aus vier oder mehr Bits besteht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei jedes Datagramm (7, 8) aus vier Bits besteht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten Erzeugen einer Quittierungsmitteilung (13, 14), die die Vielzahl der Dateneinheiten aufweist, und Senden der Mitteilung zu einem Datagrammsender.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsverbindung (5) von dem Sender (1) zu dem Empfänger (2) eine Funkverbindung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Funkverbindung eine zellulare Telefonfunkverbindung ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Funkverbindung eine Breitband-Codeunterteilungs-Mehrfachzugriffs-Verbindung ist.
Empfänger (2) zum Empfang einer Reihe von Datagrammen (7, 8) von einem Sender (1), mit einer Datagrammprüfeinheit (9) zur Bestimmung, welches der Datagramme (7, 8) inkorrekt empfangen worden ist, und einer Quittierungsmitteilungserzeugungseinrichtung (12) zur Erzeugung von Quittierungsmitteilungen (13, 14), dadurch gekennzeichnet, dass jede Quittierungsmitteilung (13, 14) eine Vielzahl von Dateneinheiten aufweist, wobei jede Dateneinheit ein Zustandsbit, das den Zustand der Dateneinheit angibt, und eine Vielzahl von Zwischenraumbits aufweist, die zusammen eine binäre Darstellung einer Zahl angeben, die zumindest zum Teil den Abstand zwischen einem inkorrekt empfangenen Datagramm und einem darauffolgenden inkorrekt empfangenen Datagramm angibt.
Empfänger (2) nach Anspruch 13, mit einer Sendeeinheit (16) zum Senden der Quittierungsmitteilungen (13, 14) zu einem Sender (1).
Empfänger (2) nach Anspruch 13 oder 14, mit einem Speicher (15), der mit der Datagrammprüfeinheit (9) verbunden ist, zum Speichern von Informationen, die angeben, welches der Datagramme (7, 8) inkorrekt empfangen worden ist.
Empfänger (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei jedes Datagramm (7, 8) Prüfsummeninformationen aufweist und die Datagrammprüfeinheit (9) in der Lage ist, eine Prüfsumme für ein empfangenes Datagramm zu berechnen und diese Prüfsumme mit den in dem Datagramm enthaltenen Prüfsummeninformationen zu vergleichen, um zu bestimmen, ob das Datagramm korrekt empfangen worden ist.
Empfänger (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei jede Dateneinheit aus vier oder mehr Bits besteht.
Empfänger (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Quittierungserzeugungseinrichtung (12) in festverdrahteter Schaltung implementiert ist.
Empfänger (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei der Empfänger ein Funkempfänger ist.
Empfänger (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei der Empfänger ein zellulares Funkendgerät ist.